|
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Основным
элементом светодиодного экрана является пиксель (pixel)
- элементарная точка или структурная единица изображения.
Физический пиксель составляется
из светодиодов основных цветов (красный, зелёный и синий). Пиксель может
быть цветным или монохромным, иметь различные размеры. При этом
независимо от того, сколько диодов используется в пикселе, один или
несколько, пиксел несет в себе информацию об
одной элементарной точке изображения. Пиксели размещены в узлах
прямоугольной сетки экрана, поэтому можно говорить о размере пикселя и о шаге пикселей в поле экрана. В зависимости от решаемых задач и конструктивных
особенностей экрана, соотношение
размера пикселя к шагу может составлять (0,5-0,9):1.
Физический пиксель 1R-2G-1B (1 красный-2
зеленых-1 синий).
Виртуальный пиксель – дополнительный
пиксель - формируется программно-аппаратным способом из набора
светодиодов, принадлежащих соседним «физическим» пикселям. Использование
«виртуального» пикселя позволяет увеличить разрешающую способность экрана
в динамическом режиме, т.е. при демонстрации движущихся изображений, и,
как правило, улучшить качество
изображения. «Виртуальный»
и «физический» пиксели демонстрируются в разных кадрах и, за счет
инерционности зрительной системы человека, возникает ощущение удвоения
разрешающей способности экрана. Следует
отметить, что технология - «виртуального пикселя» в классическом виде
применима лишь в матричных светодиодных экранах с пикселями,
составленными из 4-х светодиодов, со светодиодами расположенными на
равных расстояниях друг от друга, и не применима в экранах, имеющих
структуру пикселя из 3-х светодиодов или из SMD-светодиода «3 в 1-одном». Пример использования технологии виртуального пикселя:
|
|
Реальные (физические) пиксели |
Виртуальные пиксели |
Несмотря
не некоторые преимущества, технология виртуального пиксела позволяет улучшить качество выводимой на экран информации лишь в
некоторых случаях – сюжетные картинки с плавными переходами яркости или
видео информация. В большинстве случаев, особенно это касается
изображений с резкими цветовыми переходами, на экране могут возникать
цветовые артефакты, более того часть информации может вообще теряться. В
настоящее время разработки многих ведущих компаний, например, Дактроникс, Оптотех, BARCO, Лайтхауз и др., пропагандировавших в свое время
технологию виртуального пикселя, направлены на создание новых моделей
экранов с меньшим шагом пикселя и с лучшим разрешением именно в реальных пикселях.
Шаг пикселя (pitch) – расстояние между центрами (или
началом) двух соседних пикселей. Шаг пикселя выбирается исходя из расстояния наблюдения и требуемого разрешения экрана. Другими словами, шаг пикселя определяет, с какого минимального
расстояния зритель может комфортно воспринимать изображение на экране, не
замечая пиксельной структуры экрана. Человек со стопроцентным зрением не
различает две точки на экране, если расстояние между ними составляет меньше одной угловой минуты (1/60
градуса). Так, для шага пикселя 10 мм это расстояние составляет примерно
20 м; для пикселя 30 мм оно составляет примерно 50 м. При больших
расстояниях наблюдения, шаг пикселя может быть увеличен. Кроме
того, существует понятие «расстояния комфортного наблюдения». Как
правило, оно выбирается в пределах 3-8 размеров диагоналей экрана и
больше. Тем не менее, даже при вдвое меньшем расстоянии наблюдения
человек может смотреть на экран длительное время, не испытывая состояния
дискомфорта (например рассеивающий экран в кинотеатре). В таблице ниже приводятся данные о выборе расстояния наблюдения в зависимости
от размера шага пиксела экрана и от размеров
экрана.
| Шаг пикселя, мм |
3 |
6 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
| Минимальное расстояние до экрана, м |
5 |
10 |
17 |
25 |
34 |
43 |
52 |
60 |
70 |
Шаг пиксела непосредственно задает разрешение
светодиодного экрана, а следовательно и качество
отображаемой информации.
Разрешение или разрешающая
способность (resolution) - это способность светодиодного
экрана воспроизводить мелкие детали изображаемой информации (видео или
графики). Это характеристика является одной из наиболее важных для светодиодных экранов. Разрешающая способность
выражается в количестве адресуемых точек или пикселей на экране по двум
координатам: X и Y. Существует
стандартный ряд разрешений, соответствующих формату изображения 4:3:
- 160x120; 256х192; 320x240;
640x480; 800х600; и т. Д. Соответственно, чем выше разрешение экрана, тем
более детальным будет выводимое на нем изображение. На
практике для демонстрации рекламных видеороликов разрешение должно быть
не менее 256х192.
Светодиодный модуль – структурная единица, из которых собирается экран требуемого размера. Светодиодный модуль, как правило,
комплектуется своим элементом управления и блоком питания. Модули для
формирования экранов могут иметь различные линейные размеры,
характеризоваться различными размерами физических пикселей, их составом,
и т.д. Выполняются как для наружного использования (outdoor исполнение), так и для
использования внутри помещений (indoor исполнение).
ХАРАКТЕРИСТИКИ СВЕТОДИОДНЫХ ЭКРАНОВ
Основные светотехнические параметры
светодиодных экранов:
- линейный
размер (ширина х высота);
- яркость
(кд/м2);
- контрастность;
- разрешение;
- шаг
пикселя, размер пикселя;
- состав
пикселя (число светодиодов, из которых состоит пиксель);
- количество
световых оттенков (градаций яркости);
- угол
обзора;
- частота
регенерации изображения (смена кадров).
Яркость – величина, характеризующая световое излучение
участка поверхности источника света в заданном направлении. Яркость измеряется в канделах на кв.
метр. Для экранов характеристика яркости дается для белого цвета. Для применения в
помещении считается достаточной
яркость в 1000 Кд/кв.м Для применения на улице (в
солнечный день) необходима яркость не менее 5000 Кд/кв.м.
Контрастность - отношение максимальной яркости
свечения экрана при отображении
информации к яркости того же
участка экрана без отображаемой
информации. Обычно, если не отмечено
иное, контрастность указывается для условий работы в абсолютно темном
помещении. Типовые значения
контрастности для светодиодных экранов составляют от 500:1 до 1000:1.
Однако, при условии внешней засветки, контрастность существенно снижается
и определяется коэффициентом отражения лицевой поверхности экрана. С целью повышения
контрастности изображения на передней плоскости присутствует
солнцезащитная решетка.
Угол обзора экрана обычно определяется углом
обзора (диаграммой направленности) отдельного светодиода и зависит от
типа светодиода. В том случае, когда на лицевой поверхности экрана
используются солнцезащитные козырьки, угол обзора по вертикали уменьшается.
Количество цветовых
оттенков, воспроизводимое экраном, определяет качество цветовой
палитры экрана. Полноцветное изображение (TRUE COLOR) достигается при
наличии 256 оттенков каждого
основного цвета системы RGB (красного, зелёного и синего), что соответствует 16,78 млн. оттенков для
3-х цветного пикселя. В простейшем
случае пиксель экрана составляется из трех светодиодов с различным цветом
свечения (обычно красный, зеленый, синий). Для больших пикселей
используются от 4 светодиодов (два красных, зеленый и синий) и больше.
Количество и тип отдельных светодиодов обычно выбирают с учетом максимального приближения к балансу
белого цвета.
Частота регенерации изображения должна
обеспечивать максимально возможное в данных условиях время работы с
экраном без ощущения дискомфорта.
В настоящее время это значение составляет не менее 100 Гц.
В
заключение, к перечисленным светотехническим параметрам светодиодных
экранов следует добавить так называемую неравномерность яркости изображения, которая имеет
место при использовании данной технологии отображения информации, и
связана в первую очередь с качеством изготовления светодиодных модулей.
Если для проекционных систем неравномерность яркости выражается, в
основном, в спаде яркости на краях системы, то для светодиодных экранов
на первое место выступает пиксельная неравномерность яркости. Это связано
с тем, что информационное поле экрана состоит из отдельных светодиодов, в
которых всегда существуют технологические разбросы по силе света.
Изготовители светодиодов разделяют диоды на ранги, в пределах каждого из
которых сила света диодов отличается не более чем на 15 – 30% Вторым
источником неравномерности яркости может стать неодинаковая ориентация
светодиодов в поле экрана, приводящая к смещению диаграммы
направленности.
Эксплуатационные
параметры экранов:
Потребляемая мощность. Потребление экрана прямо пропорционально количеству светодиодов. То есть, при одинаковых физических размерах 2-х экранов, потребление будет выше в том, в котором используется пиксель с меньшим шагом и соответственно с большей концентрацией светодиодов на одну и ту же площадь. Таким образом, суммарная потребляемая мощность будет определяться площадью экрана, шагом пикселя (количество светодиодов) и яркостью свечения.
Надежность экрана определяется надежностью светодиодов и схемы
управления. Ведущие производители заявляют срок службы светодиодов при
эксплуатации их в номинальном режиме – до 100 000 часов.
Преимущества
светодиодных экранов:
- высокая яркость и контрастность изображения;
- высокое качество полноцветного изображения;
- отображение
динамической информации;
- возможность прямой видеотрансляции;
- модульная конструкция экранов;
- относительно небольшой размер по глубине (200-300 мм);
- возможность "наращивания" экранов (увеличение размеров и
разрешения);
- высокая надежность и долговечность (теоретически до 100000 часов);
- низкое энергопотребление (по сравнению с другими технологиями);
- возможность объединения экранов в сеть и управления ими из единого центра.
Классификация
светодиодных экранов:
- наружные (outdoor) - устанавливаемые на открытом воздухе;
- внутренние (indoor) - устанавливаемые в помещениях;
- стационарные - устанавливаемые на постоянном месте;
- мобильные - устанавливаемые на автошасси или на быстросборной металлоконструкции.
Применение
светодиодных экранов:
- наружная динамическая реклама и видеореклама;
- массовые мероприятия, праздники, концерты и и пр.;
- спортивные стадионы и залы;
- концертные залы и площадки;
- съезды, выставки и презентации;
- вокзалы, аэропорты, метро, торговые центры и пр.;
- телестудии, залы совещаний;
- диспетчерские и ситуационные центры;
- современные динамические светодиодные вывески и баннеры.
Большие экраны на основе светодиодных модулей позволяют
отображать компьютерную графику
и анимацию, транслировать видео материалы и ТВ программы, а также
передавать любую текстовую информацию.
В зависимости от размеров пикселя и шага между
пикселями возможны различные варианты применения светодиодных экранов:
- наружное
применение: размер шага пикселя – 12; 20; 25; 30 мм и больше;
- использование внутри помещений: шаг пикселя – 3; 6;
8 мм.
Благодаря возможности объединения экранов в
сеть, возможно непосредственно с центрального компьютера передавать
управляющему компьютеру каждого экрана информацию и расписание показов.
Блок-схема системы
управления светодиодным экраном
При работе со светодиодным экраном передача
информации и управление светодиодными модулями осуществляется
контроллерами, которые подсоединены к управляющему компьютеру. В компьютере устанавливается плата видеопроцессора (или плата видеозахвата), на вход которой могут подаваться
видеосигналы от различных источников - обычный телевизионный сигнал,
сигнал от видеомагнитофона, DVD-плеера, видеокамеры, другого компьютера и
т.д. Кроме того, на жесткий диск управляющего компьютера могут быть
записаны предварительно подготовленные сюжеты, которые можно
воспроизводить по заранее составленному расписанию. С появлением большого количества видеоэкранов, в
последнее время возникла необходимость объединения отдельно стоящих
светодиодных экранов в сеть с единым центром управления. Управление
отдельно стоящими видеоэкранами осуществляется с центрального компьютера
по каналам связи (модем/радиомодем, выделенная линия и т.д.) с
компьютерами управления каждого отдельного экрана. Следует
отметить также, что немаловажной характеристикой видеоэкрана является
соотношение его сторон 4:3 (формат изображения), поскольку для прямой
трансляции "живого" видео необходимо соблюдать это соотношение,
иначе изображение будет либо "обрезано" или будет
воспроизводиться на части экрана. Если светодиодный экран используется
только для показа заранее подготовленных роликов, то соотношение сторон
не имеет значения и может быть любым.
|
|
