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Was sind Graustufen einer LED-Anzeige?
Graustufen sind die Möglichkeit anzuzeigen, wie viele Abstufungen die LED-Anzeige von Dunkelheit bis Helligkeit aufweist.
Wenn die LED-Anzeige 16.484 verschiedene Helligkeitsstufen haben kann, dann hat sie 214 Graustufen und wir nennen das 14 Bit. (214=16.484)
Wenn die LED-Anzeige 65.536 verschiedene Helligkeitsschattierungen darstellen kann, dann verfügt sie über 216 Graustufen und wird als 16 Bit bezeichnet. (216=65.536)
Wenn das LED-Display 30.000 verschiedene Helligkeitsschattierungen darstellen kann, bedeutet das, dass die Graustufen dieses LED-Displays größer als 14 Bit, aber kleiner als 15 Bit sind.
In den Spezifikationen des LED-Displays ist immer 14–22 Bit angegeben. Damit ist der Graustufenbereich gemeint, den das LED-Display erreichen kann.
Warum benötigt eine LED-Anzeige hohe Graustufen?
Bei SDR-Anzeigeinhalten (Anzeigeinhalten, die vom Computer kommen) beträgt die Farbtiefe normalerweise 8 Bit, was bedeutet, dass die Graustufen der Anzeigeinhalte nur 2^8 = 256 verschiedene Schattierungen aufweisen. Theoretisch reicht eine LED-Anzeige mit 8-Bit-Graustufen aus, um die Anzeigeinhalte darzustellen. Warum brauchen wir also hohe Graustufen?
Der Grund dafür ist, dass die verschiedenen Farben der LED-Anzeige durch die Helligkeit der LED-Lampe (Graustufen) bestimmt werden und die Helligkeit der LED-Lampe durch die PMW (Pulsweitenmodulation) gesteuert wird.
1 Breite Impuls bedeutet, dass es Graustufen 1 hat,
2 Breite Impuls bedeutet, dass es Graustufen 2 hat,
Empfindlichkeit des menschlichen Auges gegenüber Helligkeit
Die Helligkeitsempfindlichkeit des menschlichen Auges ist nicht linear, sondern exponentiell. Wenn beispielsweise die Helligkeit eines Bereichs 10 Nit beträgt und unser Auge die Helligkeit eines anderen Bereichs als doppelt so hell empfinden soll, muss dieser Bereich 100 Nit haben.
Wenn es sich bei der LED-Anzeige also nur um eine 8-Bit-Graustufe handelt, wird die Helligkeit der LED-Anzeige in 256 verschiedene Schattierungen unterteilt und die Reaktionsbeziehung ist linear. So wird beispielsweise die Graustufe 1 des angezeigten Inhalts der Graustufe 1 der LED-Anzeige zugeordnet. Die Graustufe 2 des angezeigten Inhalts wird der Graustufe 2 der LED-Anzeige zugeordnet.
Wenn die Graustufen der LED-Anzeige 14 Bit betragen, bedeutet dies, dass die Graustufen 256 des angezeigten Inhalts in den Graustufen 2^14 = 16384 liegen. Die Graustufen 128 des angezeigten Inhalts wären 5000 Graustufen der LED-Anzeige. Und die Reaktionsbeziehung wäre ähnlicher der Reaktionsbeziehung unseres Auges auf Helligkeit. Dies kann der LED-Anzeige einen besseren visuellen Effekt verleihen, beispielsweise einen sanfteren Farbverlauf während Farbwechselbereichen.
Daher ist normalerweise die visuelle Wirkung umso besser, je höher die Graustufen sind.
Was bestimmt die Graustufen der LED-Anzeige
Wie wir oben erfahren haben, wird die Graustufe der LED-Anzeige durch das PMW bestimmt. Das PMW-Signal wird vom IC bereitgestellt, und alle PMW-Signale werden in einer Sekunde kombiniert, was wir GCLK nennen. Die GCLK-Fähigkeit wird vom IC bestimmt. Die Beziehung des GCLK zu Graustufen ist wie folgt
GCLK = Graustufen * Scanrate * Bildrate
Da die Fähigkeit des GCLK durch den IC bestimmt wird, wissen wir aus der obigen Formel, dass Sie bei einem bestimmten IC die Scanrate der LED-Anzeige im Design verringern können, wenn Sie die Graustufen erhöhen möchten. Oder Sie können einen guten IC verwenden.
Was ist die Aktualisierungsrate der LED-Anzeige
Die Bildwiederholrate bezeichnet die Frequenz, mit der der Anzeigeinhalt pro Sekunde auf der LED-Anzeige angezeigt wird. Die Einheit ist Hz. Normalerweise gilt: Je höher die Bildwiederholrate der LED-Anzeige, desto weniger Flackern und desto stabiler ist der visuelle Effekt der LED-Anzeige.
Warum benötigt eine LED-Anzeige eine hohe Bildwiederholfrequenz?
Wenn es um die Bildwiederholfrequenz von LED-Displays geht, finden wir normalerweise 1920 Hz, 3840 Hz oder 7680 Hz, aber wenn wir versuchen, ein LCD-Display zu kaufen, liegt die Bildwiederholfrequenz normalerweise bei 60 Hz und 120 Hz. Warum also benötigt ein LED-Display eine so hohe Bildwiederholfrequenz?
Der Grund hierfür liegt darin, dass beim LCD-Display die Hintergrundbeleuchtung immer eingeschaltet ist. Es ändert sich lediglich das RGB-Gate, um das Licht zu steuern, das auf unsere Augen trifft. Das Licht ist konstant.
Während bei der LED-Anzeige die Graustufen durch PMW erreicht werden, was bedeutet, dass die LED-Lampe ständig an- und ausgeschaltet wird.
Beispiel: (Bildrate der LED-Anzeige beträgt 60 Hz, Graustufen sind 13 Bit)
Wenn die Bildwiederholfrequenz der LED-Anzeige 60 Hz beträgt, bedeutet dies, dass die Dauer jedes Frames 1000/60 = 16,67 ms beträgt. In diesem einen Frame schaltet sich die LED-Lampe nur 1 Mal ein und aus. Um 13-Bit-Graustufen zu erreichen, wären 2^13 = 8192 verschiedene Schattierungen erforderlich. Für Graustufen 1 und Graustufen 2000 wäre die PMW wie folgt:
Und wie Sie sehen, ist die Dauer des Einschaltens der LED-Lampe nicht gleichmäßig über die gesamte Dauer des Einzelbilds verteilt, wenn die LED-Lampe nur einmal ein- und ausgeschaltet wird. Und wenn die Einschaltzeit zu kurz ist, ist auch die Helligkeit der LED-Lampe während des Einzelbilds nicht gleichmäßig. Um die PMW (Graustufen) gleichmäßig über das gesamte Einzelbild zu verteilen. Wir können eine bestimmte Anzahl von Graustufen in einer Sitzung erstellen, dann die PMW gleichmäßig auf diese Sitzungen aufteilen und die LED-Lampe wird einmal pro Sitzung ein- und ausgeschaltet. Wir wissen dann, dass die Bildwiederholrate = Sitzungsanzahl * Bildrate ist.
Die Graustufenmengen in einer Sitzung werden vom IC bestimmt, und wir wissen, dass die Graustufen = Sitzungsmenge * Graustufenmengen in einer Sitzung sind. Aus dem Obigen wissen wir, dass je höher die Bildwiederholrate ist, desto gleichmäßiger ist die PMW im GCLK verteilt, was wiederum eine stabilere Bildqualität bedeutet.
Geringe Helligkeit, hohe Graustufen
Wie wir aus dem Obigen wissen, ist die Bildwiederholrate bei niedrigen Graustufen nicht hoch. Um bei niedrigen Graustufen einen guten visuellen Effekt zu erzielen, muss der Ausgangsstrom des IC genau sein, da eine geringe Genauigkeit oder ein Flackern des Stroms dazu führen würde, dass die Farbgleichmäßigkeit der LED-Anzeige bei niedrigen Graustufen nicht konsistent ist.
Wenn Sie jedoch eine niedrige Helligkeit der LED-Anzeige erreichen möchten, muss der IC eine niedrigere Stromabgabe haben. Beispielsweise beträgt der Ausgangsstrom des IC 4–25 mA, normalerweise arbeitet der IC mit einer Stromstärke von 15 mA und ein Stromunterschied von 5 % zwischen verschiedenen ICs ist normal. Somit läge der Ausgangsstrom beispielsweise bei 14,25–15,75 mA, die Helligkeit der LED-Lampe läge bei 900–1000 Nit. Wenn wir jedoch eine niedrige Helligkeit von beispielsweise 300 Nit erreichen möchten, läge der Strom bei etwa 5 mA und der Ausgangsstrom bei etwa 4,75–5,25 mA, während die Helligkeit bei 280–320 Nit läge. Da unser Auge empfindlicher auf niedrige Helligkeit reagiert, ist ein Unterschied von 40 Nit bei niedriger Helligkeit sehr leicht zu erkennen.
Um eine hohe Graustufendarstellung bei geringer Helligkeit zu erreichen, müssen wir daher High-End-ICs verwenden und auch das Design der Leiterplatte ist anders, da wir sicherstellen müssen, dass der Ausgangsstrom des ICs sehr präzise und genau ist.
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