现代LED屏幕：特点，技术，理由选择-第1部分
文章的第一个部分应付影响图像质量现代LED屏幕的那些特征： 明度控制与脈衝寬度調變，图像创作与时分多路复用和刷新率。 我们将致力 文章的第二个部分 于动态明度范围、显色性和屏幕对比、驱动IC和控制屏幕、电磁兼容性和電磁干擾现代方法。
今天我们倾向于采取LED屏幕为授予。 的确，他们在我们的镇成为了共同的特点，并且我们主要注意他们的向外质量参量。 但是，因为我们的杂志专门研究这技术，我们相信时间来清楚地说明现代LED屏幕的主要技术原则，终于保证的那些原则什么成千上万人在屏幕每天看见。
现代LED屏幕是复杂系统与组分的极大的数字。 图像质量和操作的参量取决于那些组分中的每一的质量个并且在屏幕控制系统的功能。
LED屏幕的典型的结构图
以下LED屏幕特征从图像质量角度看是根本的：
- LED屏幕分辨率(所谓的瑞利準則)，在LED屏幕它是密切相关疏远像素或间距大小之间;
- 最大明度(测量在Nit);
- 动态明度范围被了解作为明度水平的数量屏幕是可胜任的支持(有时它也称辐射分辨率或能量分辨率);
- 帧率测量视频来源多频繁可能哺养新的数据一个整个帧对显示器，改变每秒(fps)的帧频率和有时指瞬时清晰度;
- 刷新率(测量用赫兹)是次数在一秒显示器硬件得出数据或者刷新帧(也指瞬时清晰度);
- 光谱分辨率： 颜色图像区别不同的光谱光。 多光谱图像比需要的再生产颜色解决光谱或波长更加美好的区别。 这个期限确定多少个鬼组分创造一个图像;
- 颜色均匀在屏幕中;
- 白色平衡和可能性罚款的调整它;
- 明度的线性知觉-的图像质量主观质量确定肉眼怎么区别在毗邻明度之间成水平两个在屏幕的黑暗和明亮的零件;
- 图像对比;
- 视角取决于的图像质量。
除图像质量之外考虑LED屏幕的一些关键操作的参量是重要的：
- 屏幕情况反馈或监控系统;
- 成熟允许对LED系统和建筑结垢和液晶屏网络与遥控通过互联网通过内置信息安全子系统的软件和全面控制系统;
- 成水平电磁辐射以電磁干擾的形式从屏幕。
让我们较详细地考虑某些上述参量。
图像的创作在LED屏幕和明度控制
脈衝寬度調變和刷新率
将被显示的最初的图像被创造作为个人计算机電腦檔案，通常*.avi或*.mpg广告剪辑。 電腦檔案由控制个人计算机(或视频控制器)解码并且被变换成专业视频流哺养对恒定的电流驱动IC微芯片。驱动IC在某一光谱寄恒定的电流给造成他们的LEDs发光。
脈衝寬度調變是控制各种各样的明度水平的一个常用的技术。 根据明度水平要求，这个电流间歇地批转对LEDs被转动开关在供应和装载"开"和"关"之间加快步伐。 例如，达到50%明度应该批转这个电流周期期间的仅一半。 要到达25%明度这个电流为周期期间的仅处所将是开机。 换句话说， LED在“开机-切断”方式下将经营， “开机”期间期间将对应于明度水平要求。
脈衝寬度調變技术保证LED (和整体视频屏幕)导致一个周期图像。 极小的周期的期间(当LED连贯地开机和切断)时叫刷新周期或刷新率。
考虑一个例子： 让我们说LED屏幕的刷新率等于100赫兹。 保证我们需要批转电流在刷新的整期间与10毫秒在这种情况下是相等的最大100%明度。 由一半要减少明度，应该为5毫秒批转这个电流然后切断为5毫秒。 然后相似周期重复。 要达到仅1%明度成水平这个电流将批转对LEDs在0.1毫秒期间，并且切断期间将持续9.9毫秒。
也许修改基本的脈衝寬度調變方法和被升级。 不同的制造商使用另外术语：Scrambled PWM (Macroblock)，Sequential Split Modulation (Silicon Touch)和Adaptive Pulse Density Modulation (我半)。 所有这些作用趋向到“传播” LED开机期间在整刷新周期期间。 因此，屏幕操作在50%明度与100赫兹刷新率将看上去象一个重复的周期： 1毫秒LED开机和1毫秒LED切断。 它意味着为50%明度刷新周期增加了五次并且与2毫秒是相等的。 结果，刷新率增加到500赫兹。 这演算只是可靠对于50%明度。 为每个明度样式那里存在一种冲动(一些极小的期间)的一极小的明度，当它切断的LED开机时，时间其余。
因此，严密的“传统”脈衝寬度調變周期由现代修改过的方法变形。 根据明度水平要求我们可以辨认短周期与更高的刷新率。 在特殊性LED屏幕上刷新率也许变化之间，让我们说， 100赫兹和1千赫。 它意味着在极小值或最大值明度期间刷新率是大约100赫兹。 但是在其他明度水平我们遇到期间与更高的刷新率。
因此，为了修改过的脈衝寬度調變方法刷新率的概念变得相当引入歧途。 然而，如果我们定义了刷新率作为一个极小的期间必要更新图像为所有明度水平，我们将避免所有误解，因为在这个定义刷新率不取决于脈衝寬度調變过程。
隔行扫描扫瞄基于在LED屏幕图像和时分多路复用
构造一些LED屏幕想象就象立即防止电流供应对所有LEDs。 所有LEDs在视频屏幕被分离入开机反之的小组(通常2， 4或者8)。 那意味那被描述的创造图像方法上面在视频屏幕被申请反之于不同的小组LEDs。 如果屏幕有2个这样小组，图像形成与隔行扫描是等效的在近似电视。
这个方法主要被用于使更加便宜，因为图像形成这个方法需要少量驱动IC (在2， 4或者8次以前，相应地)。 因为驱动IC造成大约15-20%屏幕费用，经济也许是重大的。 而且，时分多路复用方法是实际不可避免的在高分辨率LED屏幕，因为小像素间距屏幕在安置驱动IC大数在印刷电路板和安排适当的热传递提出严重的问题从驱动IC。
自然，这经济带领降低LED屏幕明度和更低的刷新率(与LED的数字成比例编组使用)。
让我们说我们有一个屏幕与二个LED小组使用时分多路复用方法。 这个电流被提供给一个小组保证要求明度。 另一个小组切断。 在一刷新周期以后小组代替： 现在，当一个去黑暗时，第2个小组供给动力。 所以期间必要更新所有信息关于屏幕两次变得更长。
刷新率的概念在这种情况下变得更加微妙。 严格上讲，刷新或极小的时光的期间需要更新图像屏幕总体上加倍。 然而，为了每个小组图像形成期间的长度未改变地依然是和我们可以争辩说，刷新率依然是同以前一样。
LED屏幕、刷新率和人眼
主要，刷新率影响图像知觉。 因为忽隐忽现的频率相当高，我们在屏幕通常察觉一个图像作为光滑，并且不注意忽隐忽现的作用。 我们的视觉的知觉是心理的以及物理本质上。 光各自的闪光被总结入由我们的脑子使图像光滑。根据Bloch法律，这个总结持续大约10毫秒并且取决于轻的闪光的明度。 如果轻闪烁与充足的频率(所谓的门限CFF -临界闪烁频率)，人眼根据Talbot-Plateau法律注意脉动。门限CFF取决于许多因素例如这个光源的光谱，安置这个光源关于眼睛，明度水平。 然而，在正常的情况下这个频率从未超出100赫兹。
因此，人眼不会区别在LED屏幕图像上的任何区别形成与一个脈衝寬度調變或修改过的脈衝寬度調變方法与变化从100赫兹到1千赫的刷新率。
LED屏幕、刷新率和摄像机
然而，人眼是也许察觉图像的唯一的仪器。 有时我们使用摄像机到记录LED屏幕，并且视频设备是基于根据原则激烈地与人脑使用的那个不同。 这为所有LED屏幕安装是特别重要的在体育体育场、贸易展或者音乐厅，事件是记录与摄像机。 曝光时间或快门速度在现代摄像机也许从秒变化到一毫秒。
让我们说我们看一LED屏幕，图像是被形成的使用传统脈衝寬度調變方法与100赫兹刷新率。 视频屏幕显示一个静态图像。 如果我们尝试对记录这个图像与摄像机使用1/8秒快门速度(即125毫秒曝光时间)光敏元件将记录光从屏幕图像在12.5刷新周期以前生产了。 LED屏幕和我们的摄像机没有同步，并且每个帧记录由摄像机将对应于不同与时间有关于起点和刷新周期的结束。 但是与这张高快门速度将没有冲突，并且摄像机将记录LED屏幕的一个光滑的图像。
如果我们使快门速度降低到1/250秒，当曝光时间合计4毫秒时，一个摄像头帧比刷新周期2.5次短在LED屏幕。 这次摄像机帧脈衝寬度調變周期的起点和起点的之间差误将是重大的。有些帧将对应于脈衝寬度調變周期的起点，其他于中部和其他于这个周期的结束。每个帧将记录另外轻的流，并且这个错误逐渐积累。当我们观看记录视频帧的明度将是引人注目地不同的。一般，所有反对记录与缺乏曝光时间看上去较不明亮。 摄像机将记录“忽隐忽现的”作用对LED屏幕。 如果曝光时间减少的进一步我们明确地看见一些黑帧(当摄像机帧的起点对应于短的脈衝寬度調變期间时，当LEDs切断)时和记录视频将闪烁。
因此，如果我们使用一台摄像机对记录一LED屏幕与传统脈衝寬度調變作用，刷新率应该是适合的与或超出摄像机曝光。
在LED屏幕上与修改过的脈衝寬度調變作用同样逻辑申请。 因为在高明度方式打开LEDs的时期是“传播”在脈衝寬度調變周期，这个记录图像将是更加稳定的与传统脈衝寬度調變作用比较。 但是在低明度这个情况将依然是同样： 这个记录图像将丢失明度或将闪烁。
您看见，不用适当的同步LED屏幕的所有视频记录在记录图像导致畸变。 我们可以与记录此近似电视与一近似摄像头比较： 区别在两个设备扫瞄方式下将导致分离电视帧的对角黑线路的作用。
另一个重要问题是LED屏幕控制器的同步。 大型LED屏幕由块做成(LED显示单元或LED箱体)不同的控制器引起的那屏幕想象。 如果这些控制器不同步脈衝寬度調變周期(即起点的起点周期在屏幕的不同的零件)我们也许遇到以下问题： 刷新周期在LED屏幕的有些零件将对应于摄像机帧，并且在屏幕的其他零件它不将。 如果曝光是与刷新周期兼容，一部分的视频屏幕将似乎更加明亮，更加黑暗的别的。 整体图像将包括黑暗和明亮的长方形，并且是难受的观看。
LED屏幕高刷新的费用
不考虑脈衝寬度調變世代方法他们全都有共同的特点。 脈衝寬度調變世代起作用某一时钟频率F_PWM。 让我们假设，我们必须引起明度水平的某一数字(N)。 在那案件刷新率F_R不可能超出F_PWM/N。
这说明上述声明的有些例子：
| 脈衝寬度調變时钟频率 | 明度水平 | 刷新率 |
|---|---|---|
| Fpwm=10 MHz | N=256 (8位元每条渠道) | Fr=39 kHz |
| Fpwm=10 MHz | N=1024 (10位元每条渠道) | Fr=9.8 kHz |
| Fpwm=10 MHz | N=2048 (11位元每条渠道) | Fr=4.9 kHz |
| Fpwm=10 MHz | N=65536 (16位元每条渠道) | Fr=152 Hz |
| Fpwm=20 MHz | N=65536 (16位元每条渠道) | Fr=305 Hz |
这些数字显示出，视频屏幕每LED跟随某一独立脈衝寬度調變生成过程，即脈衝寬度調變世代方法被编程直接地入驱动IC。
与简单和便宜的驱动IC，脈衝寬度調變在一个控制器引起为LED屏幕。 我们应该然后考虑多少位驱动IC连贯地连接和由一个脈衝寬度調變生成过程为服务。 如果一脈衝寬度調變世代计划要求(M)16输出渠道驱动IC，刷新率可能不超出F_PWM/N*M*16，否则它带领意味深长地更低刷新率或需要增加时钟频率。
在时分多路复用的情况下(交错扫描)刷新率以部门系数的比例下跌。 因此，增加刷新率在LED屏幕以下选择是可利用：
- • 对“聪明的” (昂贵的) 驱动IC用途;
- • 时钟频率增量在脈衝寬度調變生成过程;
- • 减少明度水平(颜色深度)的数量。
每个方法有好处和缺点。 知识分子驱动IC比简单的驱动IC昂贵。 上升在时钟频率导致更高的耗电量(因而要求另外的措施为了热传递能避免过热的); 明度的编号下限成水平消极地影响图像质量。
结论： 刷新在LED屏幕
当吹嘘优秀屏幕质量时， LED屏幕制造商常常地使用刷新率作为市场营销工具。 这个预想是越高刷新率越好的是图像质量。 然而，数字经常服务只混淆潜在的顾客。 例如，刷新率几千赫意味着或者使用修改过的脈衝寬度調變世代方法(当刷新率为不同的明度水平实际上是不同的)时或颜色深度是不可接受的慢的。
我们应该记得高刷新率和高颜色深度价值也许只发生在本身是误解的高的明度水平，因为LED屏幕不应该总是经营在100%容量。
为隔行扫描事例刷新率价值只将对应于一个脈衝寬度調變周期为一个LED小组，而实际刷新率为(影响我们的知觉)的屏幕将是多次更低。
它是更加情报和诚实的在修改过的脈衝寬度調變屏幕作用的情况下提及颜色深度和时钟频率为脈衝寬度調變和刷新率的近似范围为屏幕(例如， 200-1000赫兹)。
如果LED屏幕是基于根据时分多路复用原则，那么(例如) ： 时分多路复用= 1:1 -时分多路复用缺席; 时分多路复用= 1:2 -脈衝寬度調變只起作用屏幕等的一半。
上述参量为我们的知觉不是根本的。人眼登记任何区别进入图像质量以频率在100赫兹之上。 结果，顾客应该决定高刷新率是否是真正地必要的，并且它是否是合算额外支付它。
记录屏幕图像刷新率和均一只是重要的，在LED屏幕常常地成为一个对象为视频记录处(体育场和音乐厅)。 所以，它是好对首先在签署购买契约之前举办一些试验的记录。
