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¿Qué es la escala de grises de la pantalla LED?
La escala de grises es la capacidad de mostrar cuántos grados tiene la pantalla LED desde la oscuridad hasta el brillo.
Si la pantalla LED puede tener 16.484 tonos de brillo diferentes, entonces tiene una escala de grises de 214 y lo llamamos 14 bits. (214=16.484)
Si la pantalla LED puede tener 65.536 tonos de brillo diferentes, entonces tiene una escala de grises de 216 y lo llamamos 16 bits. (216=65.536)
Si la pantalla LED puede tener 30.000 tonos de brillo diferentes, significa que la escala de grises de esta pantalla LED es mayor a 14 bits, pero menor a 15 bits.
En las especificaciones de la pantalla LED, siempre podemos ver 14-22 bits, es decir, el rango de escala de grises que puede alcanzar la pantalla LED.
¿Por qué la pantalla LED necesita una escala de grises alta?
Para la visualización de contenido SDR (el contenido que se visualiza desde la computadora), normalmente la profundidad de color es de 8 bits, lo que significa que la escala de grises del contenido que se visualiza solo tiene 2^8 = 256 tonos diferentes. En teoría, la pantalla LED con una escala de grises de 8 bits es suficiente para presentar el contenido de la pantalla. Entonces, ¿por qué necesitamos una escala de grises alta?
La razón es que el color diferente de la pantalla LED está determinado por el brillo de la lámpara LED (escala de grises), y el brillo de la lámpara LED está controlado por PMW (modulación de ancho de pulso).
1 pulso de ancho significa que tiene escala de grises 1,
2 pulso de ancho significa que tiene escala de grises 2,
Sensibilidad del ojo humano al brillo
La sensibilidad del ojo humano al brillo no es lineal, sino exponencial. Por ejemplo, si el brillo de una zona es de 10 nits, si queremos que nuestro ojo sienta que el brillo de otra zona es dos veces más brillante, esa zona debe tener 100 nits.
Por lo tanto, para la pantalla LED, si solo tiene una escala de grises de 8 bits, el brillo de la pantalla LED se divide en 256 tonos diferentes y la relación de respuesta es lineal. Por ejemplo, la escala de grises 1 del contenido que se muestra se asigna a la escala de grises 1 de la pantalla LED. La escala de grises 2 del contenido que se muestra se asigna a la escala de grises 2 de la pantalla LED.
Mientras que si la escala de grises de la pantalla LED es de 14 bits, lo que significa que la escala de grises 256 del contenido que se muestra estaría en la escala de grises 2^14 = 16384. La escala de grises 128 del contenido que se muestra sería la escala de grises 5000 de la pantalla LED. Y la relación de respuesta sería más similar a la relación de respuesta de nuestro ojo al brillo. Lo que puede dar a la pantalla LED un mejor efecto visual, como un degradado más suave durante las áreas de cambio de color.
Por lo tanto, normalmente, cuanto más alta sea la escala de grises, mejor será el efecto visual que tendrá.
¿Qué determina la escala de grises de la pantalla LED?
Como hemos visto anteriormente, la escala de grises de la pantalla LED está determinada por el PMW. La señal PMW la proporciona el CI y toda la señal PMW combinada en un segundo la llamamos GCLK. La capacidad GCLK está determinada por el CI. La relación del GCLK de la escala de grises es la siguiente:
GCLK = escala de grises * velocidad de escaneo * velocidad de cuadros
Como la capacidad de GCLK está determinada por el CI, a partir de la fórmula anterior, sabríamos que, para un CI en particular, si desea aumentar la escala de grises, puede disminuir la velocidad de escaneo de la pantalla LED en el diseño. O puede usar un buen CI.
¿Cuál es la frecuencia de actualización de la pantalla LED?
La frecuencia de actualización significa la frecuencia con la que se muestra el contenido de la pantalla LED en un segundo, la unidad es Hz. Normalmente, cuanto mayor sea la frecuencia de actualización de la pantalla LED, menos parpadeo y más estable será el efecto visual que tendrá la pantalla LED.
¿Por qué la pantalla LED necesita una alta frecuencia de actualización?
Cuando se trata de las especificaciones de frecuencia de actualización de la pantalla LED, normalmente encontraríamos 1920 Hz, 3840 Hz o 7680 Hz, pero cuando intentamos comprar una pantalla LCD, normalmente la frecuencia de actualización es de 60 Hz y 120 Hz. Entonces, ¿por qué la pantalla LED necesita una frecuencia de actualización tan alta?
La razón es que en la pantalla LCD, la luz de fondo siempre está encendida, solo cambia la puerta R, G, B para controlar la luz que pasa a nuestros ojos, la luz es constante.
Mientras que para la pantalla LED, la escala de grises de la pantalla LED se logra mediante PMW, lo que significa que la lámpara LED se encendería y apagaría constantemente.
Por ejemplo (la velocidad de cuadros de la pantalla LED es de 60 Hz y la escala de grises es de 13 bits).
Si la frecuencia de actualización de la pantalla LED es de 60 Hz, significa que la duración de cada fotograma es de 1000/60 = 16,67 ms. En este fotograma, la lámpara LED solo se enciende y se apaga una vez. Para alcanzar una escala de grises de 13 bits, significa que tendría 2^13 = 8192 tonos de grado diferentes. Para la escala de grises 1 y la escala de grises 2000, el PMW sería el siguiente:
Y como puede ver, cuando solo hay 1 encendido y apagado de la lámpara LED, la duración del encendido de la lámpara LED no se distribuye uniformemente entre la duración total de 1 fotograma. Y cuando el tiempo de encendido es demasiado intenso, el brillo de la lámpara LED durante 1 fotograma tampoco es uniforme. Para hacer que el PMW (escala de grises) se distribuya uniformemente durante todo el fotograma, podemos hacer una cierta cantidad de escala de grises por sesión, luego dividir el PMW uniformemente en esas sesiones y la lámpara LED se encendería y apagaría una vez en una sesión. Sabríamos que la frecuencia de actualización es = la cantidad de sesiones * frecuencia de fotogramas.
La cantidad de escala de grises en una sesión está determinada por el IC y sabemos que la escala de grises = cantidad de sesiones * cantidad de escala de grises en una sesión. De lo anterior, sabemos que cuanto mayor sea la frecuencia de actualización, significa que el PMW se distribuye de manera más uniforme en el GCLK, lo que significa una calidad de imagen más estable.
Bajo brillo, alta escala de grises
Como sabemos por lo anterior, en una escala de grises baja, la frecuencia de actualización no es alta. Para poder tener un buen efecto visual en una escala de grises baja, la corriente de salida del CI debe ser precisa, ya que una poca precisión o parpadeo de la corriente provocaría que la uniformidad del color de la pantalla LED en una escala de grises baja no fuera constante.
Mientras que si desea lograr un brillo bajo de la pantalla LED, necesitaríamos que el IC tenga una salida de corriente más baja. Por ejemplo, la corriente de salida del IC es de 4-25 mA, normalmente el IC está trabajando bajo la corriente de 15 mA, y es normal tener una diferencia de corriente del 5% entre diferentes IC. Por lo tanto, la corriente de salida sería de alrededor de 14,25-15,75 mA, por ejemplo, el brillo de la lámpara LED sería de 900-1000 nit. Mientras que si queremos hacer un brillo bajo, digamos 300 nit, la corriente sería de alrededor de 5 mA, y la corriente de salida sería de alrededor de 4,75-5,25 mA, mientras que el brillo sería de 280-320 nit. Como nuestro ojo es más sensible al bajo brillo, por lo tanto, la diferencia de 40 nit en el bajo brillo es muy fácil de detectar.
Por lo tanto, para lograr una escala de grises alta con bajo brillo, necesitamos utilizar IC de alta gama, y el diseño de la PCB también es diferente, ya que debemos asegurarnos de que la corriente de salida del IC sea muy precisa y exacta.
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