#5/2007

Светодиодам быть! Прежде, чем вы купите светодиодный экран

Дэвид Филвинд

Мы продолжаем публикацию статьи Дэвида Филвинда – менеджера по международному маркетингу компании Lighthouse Technologies, начатой в 3 выпуске нашего журнала, о наиболее важных параметрах светодиодных экранов, которые должны принимать в расчет все покупатели и операторы. Хотя ряд изложенных в статье фактов могут показаться хорошо знакомыми постоянным читателям нашего журнала, следует напомнить, что лишь сочетание всех разнообразных параметров дает в сумме видеоэкран хорошего качества, надежный и долговечный. А компаний, способных удовлетворить всем этим требованиям, на рынке сегодня не так уж много.

Разрешение видеоэкрана

Если вы хотите получить качественное изображение на видеоэкране большого формата - купите экран с самым высоким разрешением, которое вы только можете себе позволить. Разрешение светодиодного экрана определяется общим количеством вертикальных и горизонтальных пикселей (точек, которые формируют целое изображение). Видеосигнал, который будет воспроизводить видеоэкран, имеет оригинальное разрешение приблизительно 486/576 (NTSC/PAL-SECAM) по вертикали и где-то от 240 до 720 по горизонтали (в зависимости от качества источника сигнала).

Чтобы воспроизводить эти сигналы без потери разрешения изображения, Вам необходимо минимальное разрешение видеоэкрана приблизительно 648 x 486 (NTSC) или 768 x 576 (PAL-SECAM). Если вы будете использовать экран с меньшим количеством пикселей, чем ваш исходный видеоматериал, то воспроизводимые изображения будут иметь меньшее разрешение, чем источник сигнала.

Однако, если видеоэкран разработан правильно, он все еще может воспроизводить приемлемое видеоизображение. Экраны с приблизительно 1/3 разрешения VGA могут обеспечить достаточное по качеству видеоизображение. Таким образом, экрана с разрешением около 200x150 пикселей вполне достаточно для получения приемлемого изображения. Например, чтобы достигнуть разрешения 640 x 480 (VGA) на экране среднего размера (3 м х 2,25 м), нам понадобился бы экран с пикселями, расположенными друг от друга на расстоянии 4,5 мм. (Это расстояние между пикселями называют шагом между пикселями и обычно измеряют в миллиметрах.)

Светодиодный экран, светодиодный модуль, светодиодный пиксель

Как правило, шаг между пикселями для внутренних экранов (экраны, устанавливаемые в помещениях) - 6, 10, 15 и 20 мм. Шаг между пикселями для наружных экранов - 15, 20, 25, 30 и 38 мм - наружные экраны обычно больше по размеру, чем внутренние аналоги, поскольку зона обзора у наружных видеоэкранов, как правило, больше. Мы могли бы, например, использовать светодиодный экран с шагом между пикселями 6мм и другой, немного большего размера, экран, чтобы достигнуть полного разрешения VGA, но более эффективное по затратам решение заключается в использовании большего шага с более низким разрешением экрана. Чем меньше шаг между пикселями, тем дороже экран, таким образом, идеальное решение всегда представлять собой комбинацию стоимости и разрешения.

Поскольку большинство светодиодных экранов состоят из отдельных блоков (светодиодных модулей) со светодиодами, смонтированными на печатных платах (например: 16 x 16 или 32 x 32 пикселей), то полный размер экрана и соответственно его разрешение определяются общим числом блоков (модулей) по горизонтали и вертикали. Чем больше шаг между пикселями видеоэкрана, тем сильнее проявляется пикселизация изображение - вы начинаете видеть структуру пикселя, что очень напоминает процесс рассматривания газетной фотографии под лупой.

Расстояние между зрителем и видеоэкраном должно стать основополагающим фактором при рассмотрении всех этих компонентов. С появлением на рынке SMD (surface mounting device – приборы для поверхностного монтажа) светодиодов (три светодиода красный, зеленый и синий в одном корпусе) стало возможно производить экраны с шагом 10, 6 и даже 4,5 мм. Шаг 12 мм между пикселями является пределом для обычных светодиодов.

При шаге между пикселями 12 мм (при использовании обычных светодиодов) видеоэкран имеет слабый контраст и выделяет много тепла. Выбор шага между пикселями и разрешения экрана диктуют физические ограничения размера видеоэкрана, зона обзора и углы обзора, и, конечно же, бюджет – ведь стоимость экрана определяется его площадью.

Расстояние смешивания цветов

При рассмотрении пикселей вблизи светодиоды RGB (красный, зеленый, синий) проявляются как независимые точки. Расстояние от экрана, на котором происходит преобразование трех отдельных цветов в один цвет, известно как "расстояние смешивания цветов". Способность к лучшему смешиванию цветов позволяет изображениям казаться ясными и четкими вблизи и является важнейшим фактором для внутренних видеоэкранов. Для наружных экранов с обычными светодиодами типа лампы, расстояние смешивания цветов может быть вычислено по следующей формуле: шаг между пикселями умножить на 500.

Для внутренних светодиодных экранов с SMD светодиодами это число равно 250, поскольку светодиоды расположены близко друг к другу. Это расстояние иногда ошибочно называют минимальной зоной обзора. Например, для экрана с шагом 10 мм между пикселями расстояние будет равно 10x250 = 2,5 м.

Минимальное расстояние наблюдения. Это значение может быть вычислено следующим образом: шаг между пикселями умножить на 750 - 1000. При этом расстоянии наблюдается сглаженное изображение. Более близкое рассмотрение приведет к эффекту “распада” изображения на отдельные точки (пиксели). Например, для видеоэкрана с шагом между пикселями 19 мм это расстояние будет равно 19 x 1000 = 19 м.

Максимальное расстояние наблюдения. Обычно это 20-30 высот экрана. Например, для видеоэкрана высотой 4,57 метра: 30 x 4,57 м = 137 м.

Видеообработка

Если у Вас есть два конкурентоспособных светодиодных экрана подобной технологии, того же самого размера и одинакового разрешения, можно оценить различия в производителях светодиодов, управляющей электронике и методах монтажа светодиодов. Стандартный видеосигнал не может быть непосредственно показан на светодиодном экране без предварительной обработки.

Качество этой видеообработки чаще упускается из виду потенциальными покупателями. Здесь применимо первое правило для любой трансляции: шум на входе = шуму на выходе. Видеоизображение состоит из множества горизонтально сканируемых линий (строк), но они все не появляются на телевизионном экране в одно и то же время. В первую 1/60-ую секунды (1/50-ую для PAL-SECAM) показываются нечетные строки, а во вторую, 1/60-ую секунды, показываются четные строки.

Все телевизоры работают по этому принципу, и мы называем это черезстрочной разверткой. Поскольку большинство видеоэкранов не использует непосредственно этот видеосигнал, мы должны сначала убрать черезстрочную структуру из видеосигнала. Самый простой способ сделать это состоит в том, чтобы взять первый набор строк, называемый полем, удвоить его, и показать на экране, игнорируя второе поле.

Некоторые дешевые видеопроцессоры делают это и отбрасывают половину первоначальной информации из изображения. Более сложные видеопроцессоры запоминают информацию в строках первого поля и затем объединяют ее с информацией в строках второго поля. Тогда Вы можете показать на видеоэкране полноценный кадр. Однако, если объект на экране перемещался быстро, он может оказаться в другом положении во втором поле, и это может привести к недопустимым видеоэффектам (мерцанию).

Решение этой проблемы требует интерполяции двух наборов строк из первого и второго полей кадра изображения в реальном масштабе времени, и, наконец, мы должны масштабировать изображение, чтобы оно соответствовало разрешению видеоэкрана, которое обычно отличается от разрешения источника видеосигнала. Комбинация этих процессов, особенно масштабирование, требует большой и мощной видеообработки, чтобы получить чистый, без артефактов и мерцаний, видеосигнал.

Обычно это делается выделенным видеопроцессором, который стоит довольно дорого, если вы хотите получить действительно хороший результат. Есть значительные различия в том, как производители видеоэкранов обрабатывают видеосигнал источника для показа на экране, и получить эту информацию от изготовителей порой превращается в весьма нелегкий процесс. Но это того стоит, так как обработка видеосигнала может привести к нежелательным различиям в качестве показанного на экране изображения.

Яркость и контраст

Единица измерения яркости светодиодного экрана - нит (кд/м2). Чем больше его значение, тем выше яркость видеоэкрана. Как правило, яркость для внутренних экранов должна быть не менее 1 000 нит, для наружных экранов - 5 000 нит или больше. Яркость измеряется под нормальным углом к экрану, используя хромометр - “измеритель яркости” (например, модель Minolta CS-100a).


Требуемая яркость светодиодного экрана, в зависимости от внешней освещенности	Шкала цветовых температур

Цветовая температура видеоэкрана должна быть обычно 5000°К для внутренних экранов, и 6500°К для наружных экранов. С установленной цветовой температурой, изображение «белого поля» должно быть измерено в нескольких точках (обычно 12, одно измерение в центре и равномерно по экрану) на расстоянии нормальной минимальной зоны обзора. Затем на экран подается изображение «черного поля» и измеряется яркость отраженного от экрана окружающего света (достаточно одного измерения в центре экрана).

Яркость видеоэкрана – это среднее из 12 измерений “белого поля” минус яркость отраженного света на “черном поле”. Угол обзора обычно определяется по точке, где яркость экрана составляет 50 % от максимума. Если вы будете идти вдоль экрана, то вы будете видеть изменение яркости, и желательно измерить углы обзора на 3-х основных цветах и на белом, чтобы убедиться, что цвет остается однородным подо всеми углами обзора.

Светодиодные экраны имеют проблему, которая является уникальной для этой технологии и называется “shouldering” (загораживать плечом), когда изменение цвета вызвано тем, что один светодиод блокирует (загораживает) другой светодиод на критических углах обзора.


Изменение угла обзора светодиодного экрана	Процент деградации светодиодов видеоэкрана

Углы обзора должны действительно включать изменения цвета, и если существенное цветовое изменение происходит прежде, чем яркость падает до 50%, то это и есть угол обзора. Добавление козырьков между пикселями или рядами светодиодов уменьшает засветку видеоэкрана другими источниками света, и увеличивает контрастность. Это также уменьшает вертикальный угол обзора, но обычно это не является проблемой для большинства случаев применения светодиодных видеоэкранов.

Если производители видеоэкрана используют большие токи для управления светодиодами, они могут указать яркость экрана свыше 8000 нит. Но проблема состоит в том, что большие токи управления приводят к более быстрой деградации светодиодов и однородность яркости экрана может быстро измениться. Обычно “время жизни” светодиодов колеблется в диапазоне от 20 000 до 100 000 часов.

Эти цифры являются действительными, если они определены при фактических токах управления светодиодами, которые будут использоваться в реальных условиях показа и, конечно, при измерении яркости экрана. Проводя оценку видеоэкрана большого формата, всегда спрашивайте рекомендации и у изготовителя, и у фирмы, осуществляющей монтаж. Убедитесь, что предыдущие клиенты, купившие у фирмы видеоэкран, находятся в ситуации схожей с вашей (например: если вы покупаете внутренний экран, то сравнение с наружным экраном не имеет смысла).

Прежде, чем вы купите светодиодный экран

оцените размер и место, где вы собираетесь установить экран
определите минимальное расстояние наблюдения
определите, сколько и каких типов источников сигнала вы будете использовать
определитесь, будет экран прикреплен к данному месту, либо будет перемещаться на другие места

Определение этих факторов заранее позволит изготовителю/поставщику оценить необходимый шаг между пикселями светодиодного экрана и его характеристики. Когда планируете бюджет для покупки видеоэкрана, и особенно светодиодного экрана, вы должны сознавать, что без анализа контента, который вы будете показывать на экране, финальный результат может оказаться плачевным.

Это хорошее правило – сначала определить контент для экрана и сделать образец в формате, в котором вы планируете осуществлять показы. В частности сцены с большим количеством динамики и панорам создадут определенные проблемы для процессора видеообработки. Обращайте внимание на нежелательные шумовые помехи на больших частях экрана одного цвета (особенно черные или очень темные области изображения).

Всегда помните, что презентационные материалы производителей видеоэкранов предназначены для того, чтобы подчеркнуть их лучшие стороны, и только Вам решать, как заставить их доказать, насколько действительно хорош этот экран. Тестовые образцы для проверки цвета, оттенков серого и движения весьма существенны. Возьмите их с собой для тестирования видеоэкрана в формате, который вы будете использовать на Вашем экране.

Когда вы остановили свой выбор на продукции 2 или 3 компаний, вы должны серьезно рассмотреть конкурирующие экраны, возможно установив их рядом и подключив их к одному источнику видеосигнала. Такое тестирование конкурирующих светодиодных экранов действительно может быть очень недешевым, но это единственный путь реально сравнить продукты конкурентов. Поставщики, отказывающиеся участвовать в таком тестировании своих видеоэкранов, должны заставить Вас задуматься о том, насколько самоуверенны они в своих экранах, и на что будет походить их техническая поддержка после продажи светодиодного экрана!