Neem contact met ons op

Tel: + 86-755-33094305 Fax: + 86-755-33094305 Mob: +8618682045279 E-mail: sales@szlitestar.com Toevoegen: E Building, Lihaoaoda Industrial Park, Baoan, Shenzhen, China
Moderne LED-videoschermen: kenmerken, technologieën, redenen om te kiezen Oct 11, 2011

Moderne LED-videoschermen: kenmerken, technologieën, redenen om te kiezen

Vandaag hebben we de neiging om LED videoschermen vanzelfsprekend te nemen. Inderdaad, ze werden gemeenschappelijke kenmerken in onze steden en we houden vooral aandacht voor hun uiterlijke kwaliteitsparameters. Maar sinds ons magazine gespecialiseerd is in deze technologie, zijn wij van mening dat er tijd is gekomen om belangrijke technische principes van moderne LED-videoschermen uit te spellen, die principes ervoor zorgen dat elke dag miljoenen mensen op schermen zien.

Modern LED videoscherm is een complex systeem met enorm aantal componenten. De beeldkwaliteit en operationele parameters zijn afhankelijk van de kwaliteit van elk van deze componenten, evenals de functionaliteit van het schermbesturingssysteem.

block_eng (1).gif

                                          Typisch blokschema van een LED-videoscherm

De volgende LED-beeldscherm eigenschappen zijn essentieel vanuit het oogpunt van de beeldkwaliteit:

  • LED-beeldschermresolutie (zogenaamde ruimtelijke resolutie), in LED-beeldschermen, is nauw verbonden met de afstand tussen pixels of toonhoogte;

  • Maximale helderheid (gemeten in Nits);

  • Dynamisch helderheidsbereik begrepen als het aantal helderheidsniveaus dat het scherm kan ondersteunen (soms wordt ook radiometrische of energieoplossing genoemd );

  • Frame-snelheid meet hoe vaak een videobron een volledig frame van nieuwe gegevens naar een beeldscherm kan voeden, de frequentie van frames die per seconde (fps) worden veranderd (soms wel tijdelijke resolutie genoemd);

  • Refresh rate (gemeten in Hz) is het aantal keren in een seconde dat een beeldschermhardware de gegevens trekt of het kader verversert (ook wel de temporale resolutie genoemd);

  • Spectrale resolutie: Kleurafbeeldingen onderscheiden licht van verschillende spectra. Multi-spectrale beelden oplossen zelfs fijnere verschillen van spectrum of golflengte dan nodig is om kleur te reproduceren. De term bepaalt hoeveel spectrale componenten een afbeelding maken;

  • Kleuruniformiteit door het scherm;

  • Witbalans en mogelijkheid om deze fijn te maken;

  • Lineaire waarneming van helderheid - subjectieve kwaliteit van beeldkwaliteit die bepaalt hoe het menselijk oog onderscheidt tussen aangrenzende helderheidsniveaus zowel op donkere als heldere delen van het scherm;

  • Beeldcontrast;

  • Beeldkwaliteit bepaald door de kijkhoek.

Afgezien van de beeldkwaliteit is het belangrijk om enkele belangrijke operationele parameters van het LED videoscherm te overwegen:

  • Feedback of bewakingssysteem van de schermconditie;

  • Volwassene software en uitgebreid besturingssysteem dat het mogelijk maakt om het systeem te schalen en de bouw van LED- en LCD-videoschermnetwerken met afstandsbediening via het internet via het ingebouwde informatiesecurity-subsysteem;

  • Niveau van elektromagnetische straling in de vorm van elektromagnetische storing (EMI) van het scherm.

Laten we een aantal van de bovenstaande parameters in meer detail overwegen.

Beeldvorming op het LED-beeldscherm en de helderheidsregeling

Pulse-Width Modulation (PWM) en refresh rate

De eerste afbeelding die wordt weergegeven, is gemaakt als een pc bestand, meestal een * .avi of * .mpg clip. Het bestand wordt gedecodeerd door de besturings pc (of videocontroller) en getransformeerd in de gespecialiseerde videostroom die wordt toegevoerd aan microchips van constante stroomdrivers. De IC drivers leiden constante stroom naar LED's waardoor ze in een bepaald spectrum gloeien.

PWM - (Pulse-width modulatie) is een veelgebruikte techniek om verschillende helderheidsniveaus te controleren. Afhankelijk van het vereiste helderheidsniveau wordt de stroom periodiek doorgestuurd naar de LED's door de schakelaar tussen de voeding en de snelheid in en uit te schakelen. Bijvoorbeeld, om 50% helderheid te bereiken, dient de stroom slechts de helft van de cyclusduur door te geven, om 25% helderheid te bereiken. De stroom wordt alleen ingeschakeld gedurende een kwart van de cyclusduur. Met andere woorden, een LED zal werken in een "uitgeschakeld" modus waarbij de duur van de "ingeschakelde" periode overeenkomt met het vereiste helderheidsniveau.

PWM-techniek zorgt ervoor dat een LED (en het hele videoscherm) een cyclische afbeelding produceert. De duur van de minimale cyclus (wanneer een led er achtereenvolgens in en uitgeschakeld wordt) heet een vernieuwingsperiode of refresh rate.

Overweeg een voorbeeld: laten we zeggen dat de verversingssnelheid van een LED videoscherm gelijk is aan 100 Hz. Om de maximale helderheid van 100% te waarborgen, moeten we de stroom doorsturen gedurende de gehele vernieuwingsperiode die in dit geval gelijk is aan 1/100 s = 10 ms. Om de helderheid te verminderen met de helft, moet de stroom voor 5 ms worden doorgestuurd en vervolgens 5 ms uitgeschakeld worden. Dan herhaalt de cyclus op dezelfde manier. Om slechts 1% helderheid te bereiken, zal de stroom gedurende 0,1 ms naar LED's worden doorgestuurd en de uitgeschakelde periode zal 9,9 ms duren.

De basis PWM-methode kan worden aangepast en opgewaardeerd. Verschillende fabrikanten gebruiken verschillende terminologieën: Scrambled PWM (Macroblock), Sequential Split Modulation (Silicon Touch) en Adaptive Pulse Density Modulation (MY's-Semi). Al deze functies hebben de neiging om de LED-schakelaar gedurende de hele vernieuwingsperiode te "verspreiden". Zo zal de schermwerking bij 50% helderheid met 100 Hz refresh rate zien als een herhaalde "1 ms LED aan - 1 ms LED uit" cyclus. Het betekent dat voor een 50% helderheid de verfrissingsperiode vijf keer toeneemt en gelijk is aan 2 ms. Bijgevolg is de verversingssnelheid verhoogd tot 500 Hz. Deze berekening geldt alleen voor de helderheid van 50%. Voor elk lichtpatroon bestaat er een minimale helderheid van één impuls (een minimumduur) wanneer de LED is ingeschakeld, de rest van de tijd is het uitgeschakeld.

Zo worden strenge "traditionele" PWM cycli vervormd door moderne gewijzigde methoden. Afhankelijk van het vereiste helderheidsniveau kunnen we kortere perioden met hogere refresh rate identificeren. Op een bepaald LED-videoscherm kan de refresh rate variëren van, laten we zeggen, 100 Hz en 1 kHz. Het betekent dat tijdens de minimale of maximale helderheid de verversingssnelheid ongeveer 100 Hz bedraagt. Maar op andere helderheidsniveaus komen we tegen met perioden met een hogere refresh rate.

Zo, voor gewijzigde PWM-methoden wordt het concept van verversingssnelheid eerder misleidend. Als we echter een verversingspercentage definiëren als een minimumperiode die nodig is om het beeld voor alle helderheidsniveaus te verlengen, zullen we alle misverstanden vermijden, aangezien in deze definitie de refresh rate niet afhankelijk is van het PWM-proces.

Interlaced scan-gebaseerde afbeeldingen en tijdsverdeling op LED-video schermen

Sommige beeldschermen op het beeldscherm van het beeldscherm zijn zo gestructureerd dat de stroomtoevoer op alle LED's tegelijkertijd wordt voorkomen. Alle LED's op een videoscherm zijn gescheiden in groepen (meestal twee, vier of acht) die weer worden ingeschakeld. Dit betekent dat de hierboven beschreven methoden voor het maken van een afbeelding op verschillende groepen LED's op een videoscherm worden toegepast. Als het scherm twee dergelijke groepen heeft, is de beeldvorming gelijk aan interlaced scanning in analoge tv.

Deze methode wordt meestal gebruikt om LED-beeldschermen goedkoper te maken, aangezien deze methode van beeldvorming een kleinere aantal IC-stuurprogramma's nodig heeft (met twee, vier of acht keer). Aangezien IC drivers ongeveer 15-20% bijdragen aan schermkosten, kan de economie significant zijn. Bovendien is de tijdverdelingsmethode praktisch onvermijdelijk op hoge resolutie LED-beeldschermen, omdat kleine toonbeeldschermen ernstige problemen opleveren bij het positioneren van groot aantal stuurprogramma's op PCB's en het regelen van een goede warmteoverdracht van IC-drivers.

Uiteraard leidt deze economie tot een lager beeldschermhelderheid en een lager verversingsfrequentie (in verhouding tot het aantal LED-groepen in gebruik).

Laten we zeggen dat we een scherm hebben met twee LED-groepen met behulp van time division methode. De stroom wordt geleverd aan één groep om de vereiste helderheid te waarborgen. De andere groep is uitgeschakeld. Na een vernieuwingsperiode veranderen de groepen: nu wordt de tweede groep aangedreven terwijl de eerste donker wordt. Daarom wordt de periode die nodig is om alle informatie op het scherm te verlengen, twee keer langer.

Het concept refresh rate in dit geval wordt nog subtieler. Strikt genomen, de verversingsperiode of een minimumtijd die nodig is om de afbeelding op het hele scherm te verdubbelen, verdubbelt. Voor elke groep blijft de lengte van de beeldvormingsperiode echter ongewijzigd, en we kunnen beraden dat de verversingsfrequentie hetzelfde blijft als voorheen.

LED-beeldscherm, verversingssnelheid en menselijk oog

Voornamelijk heeft de refresh rate invloed op beeldperceptie. We zien meestal een beeld op een scherm zo glad en merken geen flikkerend effect op omdat de frequentie van flikkeren vrij hoog is. Onze visuele waarneming is zowel psychologisch als fysiek van nature. De individuele flitsen van licht worden samengevat in een "glad" beeld van onze hersenen. Volgens de Bloch's wet duurt deze opsomming ongeveer 10 ms en hangt ervan af van de helderheid van de lichtflitsen. Als lichtvlokken met voldoende frequentie (zogenaamde drempel CFF - Critical Flicker Frequency) het menselijke oog geen pulsering opmerkt volgens de Talbot-Plateau Law. De drempel CFF hangt af van vele factoren, zoals het spectrum van de lichtbron, positionering van de lichtbron in verhouding tot het oog, helderheidsniveau. In normale omstandigheden overschrijdt deze frequentie echter nooit 100 Hz.

Zo zal een menselijk oog geen verschillen onderscheiden in LED-beeldschermafbeeldingen die zijn gevormd met een PWM- of gewijzigde PWM-methode met verversingssnelheden die variëren van 100 Hz tot 1 kHz.

LED scherm, refresh rate en een videocamera

Een menselijk oog is echter niet het enige instrument dat beelden kan waarnemen. Soms gebruiken we videocamera's om LED-videobeelden op te nemen, en videoapparatuur is gebaseerd op principes die sterk verschillen van die van de menselijke hersenen. Dit is vooral belangrijk voor alle LED-videoscherminstallaties in de sportstadions, beursshows of concertzalen waar evenementen met camera's worden opgenomen. Belichtingstijd of sluitertijd in moderne videocamera's kan van seconde tot milliseconde variëren.

Laten we zeggen dat we kijken naar een LED scherm waar het beeld wordt gevormd met behulp van traditionele PWM methode met 100 Hz refresh rate. Het beeldscherm toont een statisch beeld. Als we proberen deze afbeelding op te nemen met een videocamera met een 1/8 seconde sluitertijd (dwz de belichtingstijd van 125 milliseconden) brengt de fotoresensor het licht op van het schermbeeld dat wordt geproduceerd door 12,5 vernieuwingsperioden. Het LED scherm en onze videocamera zijn niet gesynchroniseerd en elk frame dat door de camera is opgenomen, komt overeen met de verschillende tijd in verband met het begin en het einde van de refresh cyclus. Maar met deze hoge sluitertijd is er geen conflict en zal de camera een glad beeld opnemen van het LED-videoscherm.

Als we de sluitertijd tot 1/250 seconden verminderen wanneer de belichtingstijd gelijk is aan 4 ms, dan is één camera frame 2,5 keer korter dan de vernieuwingsperiode op het LED-videoprogramma. Deze keer zal de discrepantie tussen het begin van de camera frame en het begin van de PWM cyclus significant zijn. Sommige frames zullen overeenkomen met het begin van de PWM cyclus, anderen naar het midden, en anderen nog tot het einde van de cyclus. Elk frame zal een andere lichtstroom opnemen en geleidelijk vergroot de fout. Wanneer we de opgenomen video bekijken, zullen de helderheid van de frames opmerkelijk verschillend zijn. Typisch, alle objecten die zijn opgenomen met een korte belichtingstijd, lijken minder helder. De camera zal het flikkerende effect op het LED-videoscherm opnemen. Als de belichtingstijd nog verder wordt gereduceerd, zullen we zeker een aantal zwarte frames zien (wanneer het begin van het camerabeeld overeenkomt met de korte PWM-periode wanneer de LED's zijn uitgeschakeld) en de opgenomen video flikkeren nog meer.

Dus als we een videocamera gebruiken om een LED-scherm op te nemen met de traditionele PWM-functie, moet de verversingssnelheid compatibel zijn met of groter dan de camera-belichting.

Op LED videoschermen met gewijzigde PWM functie geldt dezelfde logica. Aangezien in de modus met de helderheid de tijdsvertraging van de LED's "over de PWM-cyclus" wordt verspreid, zal het opgenomen beeld stabiel zijn in vergelijking met de traditionele PWM-functie. Maar bij lage helderheid blijft de situatie hetzelfde: het opgenomen beeld zal de helderheid verliezen of flikkeren.

Zoals u ziet zonder de juiste synchronisatie, zal elke video opname van een LED scherm leiden tot vervormingen in de opgenomen afbeelding. We kunnen dit vergelijken met het opnemen van de analoge tv met een analoge camera: de verschillen in scanmodi van beide apparaten zullen leiden tot een effect van diagonale zwarte lijnen die tv-frames scheiden.

Een ander belangrijk probleem is de synchronisatie van LED-beeldschermcontrollers. Grote LED-schermen zijn gemaakt van blokken (LED-modules en / of kasten) die beelden weergeven die door verschillende controllers worden gegenereerd. Als deze controllers het begin van de PWM-cyclus niet synchroniseren (dat wil zeggen het begin van de cyclus op verschillende delen van het scherm), kunnen we het volgende probleem ondervinden: de refresh cyclus op sommige delen van het LED scherm komt overeen met camera frames en op andere Delen van het scherm zal het niet Als de belichting compatibel is met de vernieuwingscyclus, zal een deel van het videoscherm helderder lijken, een andere donkerder. Het hele beeld zal bestaan uit donkere en lichte rechthoeken en zal ongemakkelijk zijn om te kijken.

De kosten van LED video scherm hoge refresh

Ongeacht de PWM generatie methode hebben ze allemaal gemeenschappelijke kenmerken. PWM generatie werkt op een bepaald kloksnelheid F pwm . Laten we ervan uitgaan dat we een bepaald aantal N van helderheidsniveaus moeten genereren. In dat geval kan de verversingssnelheid Fr niet Fpwm / N overschrijden.

Hier zijn enkele voorbeelden om bovenstaande verklaring te illustreren:

PWM-kloksnelheid Helderheidsniveaus Verniewings snelheid
F pwm = 10 MHz N = 256 (8 bit per kanaal) F r = 39 kHz
F pwm = 10 MHz N = 1024 (10 bit per kanaal) F r = 9,8 kHz
F pwm = 10 MHz N = 2048 (11 bit per kanaal) F r = 4,9 kHz
F pwm = 10 MHz N = 65536 (16 bit per kanaal) Fr = 152 Hz
F pwm = 20 MHz N = 65536 (16 bit per kanaal) F r = 305 Hz

Deze cijfers laten zien dat elke LED van het videoscherm een aantal onafhankelijke PWM-generatieprocessen volgt, dwz de PWM-generatie-methode is direct in IC-stuurprogramma's geprogrammeerd.

Met eenvoudige en goedkope IC drivers, wordt PWM gegenereerd op een controller voor het LED videoscherm. We moeten dan overwegen hoeveel bestuurders achtereenvolgens worden gekoppeld en worden onderhouden door een PWM generatieproces. Als een PWM-generatieregeling M16-uitgangskanaaldrivers vereist, mag de verversingsfrequentie niet hoger zijn dan F pwm / (N * M * 16 , anders leidt het tot een aanzienlijk lagere verversingssnelheid of de noodzaak om de klokfrequentie te verhogen.

Bij tijdverdeling (interlace scanning) valt de verversingssnelheid in verhouding tot de divisie coëfficiënt.

Zo, om de verversingssnelheid op LED videoschermen te verhogen, zijn de volgende opties beschikbaar:

  • Gebruik van "intelligente" (dure) chauffeurs;

  • Verhoging van de kloksnelheid in het PWM generatie proces;

  • Het aantal helderheidsniveaus verminderen (kleurdiepte).

Elke methode heeft voordelen en tekortkomingen. De intellectuele chauffeurs zijn veel duurder dan eenvoudige IC-chauffeurs; De stijging van de kloksnelheid leidt tot een hoger energieverbruik (bijgevolg vereisen bijkomende maatregelen voor warmteoverdracht om oververhitting te vermijden); Het lage aantal helderheidsniveaus heeft een negatieve invloed op de beeldkwaliteit.

Conclusie: Vernieuwen op LED videoschermen

LED-beeldschermfabrikanten gebruiken vaak verversingssnelheid als een marketing tool wanneer ze een uitstekende schermkwaliteit bieden. De vooronderstelling is dat hoe hoger de verversingssnelheid hoe beter de beeldkwaliteit is. Vaak dienen de cijfers echter alleen potentiële klanten te verwarren. Bijvoorbeeld, verversingssnelheid van meerdere kHz betekent dat de gewijzigde PWM generatie methode wordt gebruikt (wanneer de verversingsfrequentie in feite verschilt voor verschillende helderheidsniveaus) of dat de kleurdiepte onaanvaardbaar laag is.

We moeten onthouden dat hoge verversingssnelheden en hoge kleurdieptewaarden alleen kunnen optreden bij hoge helderheidsniveaus die op zichzelf een misvatting zijn, aangezien een LED-videoscherm niet altijd met 100% capaciteit werkt.

Bij interlaced scanning komt de verversingsgraadwaarde alleen overeen met één PWM-cyclus voor één LED-groep, terwijl de actuele verversingssnelheid voor het scherm (wat onze perceptie beïnvloedt) meerdere keren lager zal zijn.

Het is meer informatief en eerlijk om de kleurdiepte en de kloksnelheid voor PWM te vermelden en bij benadering een aanpassingssnelheid van het scherm (bijvoorbeeld 200-1000 Hz) bij een gewijzigde PWM-schermfunctie. Als een LED videoscherm gebaseerd is op het time division principe (bijvoorbeeld time division = 1: 1 - afwezigheid van tijdsverdeling, time division = 1: 2 - PWM werkt alleen op de helft van het scherm enz.).

De bovenstaande parameter is niet essentieel voor onze perceptie. Human eye registreert geen verschil in beeldkwaliteit bij frequenties boven 100 Hz. Bijgevolg moet men beslissen of een hoge verversingsgraad echt nodig is en als het het waard is, terwijl er extra voor betaald wordt.

Refresh rate en uniformiteit van opgenomen schermafbeelding zijn alleen belangrijk als een LED scherm vaak een object wordt voor video-opname (stadions en concertzalen). Daarom is het beter om eerst een proefopname uit te voeren voordat u het aankoopcontract ondertekent.



网站对话
live chat