Sommario
Cos'è la scala di grigi di un display LED?
La scala di grigi è la capacità di mostrare quanti gradi di luminosità ha il display a LED, dall'oscurità alla luminosità.
Se il display a LED è in grado di avere 16.484 diverse tonalità di luminosità, allora ha 214 scale di grigi e lo chiamiamo 14 bit. (214=16.484)
Se il display a LED è in grado di avere 65.536 diverse tonalità di luminosità, allora ha 216 scale di grigi e lo chiamiamo 16 bit. (216=65.536)
Se il display LED è in grado di avere 30000 diverse tonalità di luminosità, significa che la scala di grigi di questo display LED è più grande di 14 bit, ma più piccola di 15 bit.
Nelle specifiche del display a LED possiamo sempre vedere 14-22 bit, ovvero la gamma di scala di grigi che il display a LED può raggiungere.
Perché i display a LED necessitano di un'elevata scala di grigi?
Per la visualizzazione di contenuti SDR (il contenuto visualizzato proveniente dal computer), normalmente la profondità del colore è di 8 bit, il che significa che la scala di grigi del contenuto visualizzato ha solo 2^8 = 256 tonalità diverse. Teoricamente, il display a LED con scala di grigi a 8 bit è sufficiente per presentare il contenuto visualizzato. Quindi perché abbiamo bisogno di un'elevata scala di grigi?
Il motivo è che il diverso colore del display a LED è determinato dalla luminosità della lampada a LED (scala di grigi) e la luminosità della lampada a LED è controllata dalla PMW (modulazione di larghezza di impulso)
1 impulso di larghezza significa che ha una scala di grigi 1,
2 impulso di larghezza significa che ha una scala di grigi 2,
Sensibilità dell'occhio umano alla luminosità
La sensibilità dell'occhio umano alla luminosità non è lineare, è in relazione esponenziale. Ad esempio, se la luminosità di un'area è 10nit, se vogliamo che il nostro occhio percepisca che la luminosità di un'altra area è due volte più luminosa, questo posto deve essere 100nit.
Quindi per il display a LED, se è solo una scala di grigi a 8 bit, allora la luminosità del display a LED è divisa in 256 diverse tonalità e la relazione reattiva è lineare. Come la scala di grigi 1 del contenuto visualizzato è mappata alla scala di grigi 1 del display a LED. La scala di grigi 2 del contenuto visualizzato è mappata alla scala di grigi 2 del display a LED.
Mentre se la scala di grigi del display a LED è a 14 bit, il che significa che la scala di grigi 256 del contenuto visualizzato sarebbe nella scala di grigi 2^14= 16384. La scala di grigi 128 del contenuto visualizzato sarebbe la scala di grigi 5000 del display a LED. E la relazione reattiva sarebbe più simile alla relazione reattiva del nostro occhio alla luminosità. Ciò può conferire al display a LED un migliore effetto visivo, come un gradiente più uniforme durante le aree che cambiano colore.
Quindi, solitamente, più alta è la scala di grigi, migliore sarà l'effetto visivo.
Cosa determina la scala di grigi del display a LED
Come abbiamo appreso sopra, la scala di grigi del display LED è determinata dal PMW. Il segnale PMW è fornito dall'IC e tutto il segnale PMW combinato in un secondo lo chiamiamo GCLK. La capacità GCLK è determinata dall'IC. La relazione del GCLK della scala di grigi è la seguente
GCLK = scala di grigi * velocità di scansione * frequenza dei fotogrammi
Poiché la capacità del GCLK è determinata dall'IC, dalla formula di cui sopra, sapremmo che per un particolare IC, se si desidera aumentare la scala di grigi, è possibile diminuire la velocità di scansione del display a LED nella progettazione. Oppure è possibile utilizzare un buon IC.
Qual è la frequenza di aggiornamento del display a LED?
La frequenza di aggiornamento indica la frequenza con cui il contenuto del display viene mostrato sul display a LED in un secondo, l'unità è Hz. Normalmente, maggiore è la frequenza di aggiornamento del display a LED, minore sarà lo sfarfallio e più stabile sarà l'effetto visivo del display a LED.
Perché il display a LED ha bisogno di un'elevata frequenza di aggiornamento
Quando si tratta delle specifiche della frequenza di aggiornamento del display a LED, normalmente troveremmo 1920 Hz, 3840 Hz o 7680 Hz, ma quando proviamo ad acquistare un display LCD, normalmente la frequenza di aggiornamento è 60 Hz e 120 Hz. Quindi perché il display a LED ha bisogno di una frequenza di aggiornamento così elevata?
Il motivo è che nel display LCD la retroilluminazione è sempre accesa, cambia solo la porta R, G, B per controllare la luce che passa ai nostri occhi, la luce è uniforme.
mentre per i display a LED la scala di grigi è ottenuta tramite PMW, il che significa che la lampada a LED si accende e si spegne costantemente.
Ad esempio (la frequenza dei fotogrammi del display a LED è 60 Hz, la scala di grigi è 13 bit)
Se la frequenza di aggiornamento del display a LED è di 60 Hz, . Ciò significa che la durata di ogni frame è 1000/60 = 16,67 ms. In questo frame la lampada a LED si accende e si spegne solo 1 volta. Per raggiungere la scala di grigi a 13 bit, significa che avrebbe 2^13 = 8192 diverse tonalità di grado. Per la scala di grigi 1 e la scala di grigi 2000, il PMW sarebbe come di seguito:
E come vedi, quando c'è solo 1 volta di accensione e spegnimento per la lampada a LED, la durata dell'accensione della lampada a LED non è distribuita uniformemente nell'intera durata di 1 frame. E quando il tempo di accensione è troppo concentrato, anche la luminosità della lampada a LED durante il 1 frame non è uniforme. Per rendere il PMW (scala di grigi) distribuito uniformemente durante l'intero frame. Possiamo creare una certa quantità di scala di grigi in una sessione, quindi PMW equamente divisa in quelle sessioni e la lampada a LED si accenderebbe e spegnerebbe una volta in una sessione. Sapremmo che la frequenza di aggiornamento = la quantità di sessione * la frequenza dei fotogrammi.
Le quantità di scala di grigi in una sessione sono determinate dall'IC e sappiamo che la scala di grigi = quantità di sessione * quantità di scala di grigi in una sessione. Da quanto sopra sapremmo che, maggiore è la frequenza di aggiornamento, significa che il PMW è distribuito in modo più uniforme nel GCLK, il che significherebbe una qualità dell'immagine più stabile.
Bassa luminosità, alta scala di grigi
Come sappiamo da sopra, in bassa scala di grigi, la frequenza di aggiornamento non è elevata. Per poter avere un buon effetto visivo in bassa scala di grigi, la corrente di uscita dell'IC deve essere precisa, poiché una scarsa precisione o uno sfarfallio della corrente, renderebbero l'uniformità del colore del display a LED in bassa scala di grigi non coerente.
Mentre se si desidera ottenere una bassa luminosità del display a LED, avremmo bisogno che l'IC abbia un'uscita di corrente inferiore. Ad esempio, la corrente di uscita dell'IC è di 4-25 mA, normalmente l'IC funziona con una corrente di 15 mA ed è normale avere una differenza di corrente del 5% tra diversi IC. Quindi la corrente di uscita sarebbe di circa 14,25-15,75 mA, ad esempio, la luminosità della lampada a LED sarebbe di 900-1000 nit. Mentre se vogliamo ottenere una bassa luminosità, diciamo 300 nit, la corrente sarebbe di circa 5 mA e la corrente di uscita sarebbe di circa 4,75-5,25 mA, mentre la luminosità sarebbe di 280-320 nit. Poiché il nostro occhio è più sensibile alla bassa luminosità, quindi la differenza di 40 nit in bassa luminosità è molto facile da rilevare.
Pertanto, per ottenere una bassa luminosità e un'elevata scala di grigi, dobbiamo utilizzare un circuito integrato di fascia alta; anche la progettazione del PCB è diversa, poiché dobbiamo assicurarci che la corrente di uscita dal circuito integrato sia molto precisa e accurata.
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