درک نوردهی موضعی در دستگاه‌های نمایشگر LED

Local Dimming LED دقیقاً چیست؟

مزایای Local Dimming LED

انواع تکنیک‌های Local Dimming

چالش‌ها و محدودیت‌های Local Dimming LED

انتخاب درست چیست؟

در دنیای Ultra High Definition و High Dynamic Range (HDR)، مفهوم local dimming – به‌ویژه در رابطه با سیستم‌های نمایشگر LCD LED – یک عنصر مهم در مورد کیفیت تصویر است و در این وبلاگ قصد داریم توضیح دهیم چرا. مشکل با پدیده‌ای به نام «blooming» شروع می‌شود، یک عارضه جانبی بسیار ناخوشایند فناوری تلویزیون LED که هر کسی که سعی کرده است یک فیلم letterboxed را در یک اتاق تاریک از طریق یک سیستم local dimming ضعیف اجرا شده تماشا کند، تجربه کرده است. اثر blooming زمانی رخ می‌دهد که یک صفحه تخت به اندازه کافی zone dimming نداشته باشد و یک صحنه بسیار پرتقاضا، شاید در یک دیسک Ultra HD Blu-ray با هایلایت‌های HDR شدید، باعث می‌شود نور نزدیک لبه نوارهای letterbox «خونریزی» کند و تصویر بسیار زشتی و شسته‌شده‌ای ایجاد کند.

برای مقابله با این موضوع، تولیدکنندگان نمایشگر LCD LED «local dimming» را پیاده‌سازی کردند که در اصل برای محدود کردن خروجی نور دستگاه در مناطقی که به رنگ‌های بسیار تیره نیاز بود – یا کاهش قابل توجه blooming یا حذف تقریباً کامل آن – طراحی شده بود. البته، فناوری‌های رقیب مانند OLED و QD-OLED در پی مسائل مربوط به blooming LED برای رسیدگی به نگرانی‌های علاقه‌مندان به سینمای خانگی و بازی‌های هاردکور ظهور کردند، اما فناوری نمایشگر LED همچنان با الگوریتم‌های local dimming همیشه در حال تکامل به کار خود ادامه می‌دهد.

بزرگترین تفاوت بین فناوری‌های نمایشگر مانند LED/LCD و OLED، نحوه روشن شدن پنل‌ها است – در صفحه‌های LCD، پیکسل‌ها از طریق LEDهای کوچک روشن می‌شوند، به همین دلیل است که برای واکنش به تغییرات محتوا به سیستم‌های local dimming نیاز دارند. از طرف دیگر، OLEDها به عنوان نمایشگرهای «خود-تابشی» شناخته می‌شوند که اساساً به این معنی است: این صفحه‌ها برای روشن شدن نیازی به سیستم نور پس‌زمینه ندارند و به همین ترتیب برای بهترین ظاهر خود به local dimming نیاز ندارند.

به زودی وارد جزئیات بیشتری در این مورد خواهیم شد.

Local Dimming LED دقیقاً چیست؟

همانطور که در بالا اشاره کردیم، local dimming فناوری است که در نمایشگرها، مانند مانیتورهای کامپیوتر و تلویزیون‌ها استفاده می‌شود و امکان کنترل دقیق‌تری بر سطوح روشنایی قسمت‌های مختلف صفحه را فراهم می‌کند. این امر منجر به این می‌شود که مناطقی که باید سیاه باشند، بدون blooming حواس‌پرتی و ذکر شده، تاریک باقی بمانند، علاوه بر این، مزایای بصری قابل توجه دیگری مانند بهبود کنتراست نیز وجود دارد.

متأسفانه، همه چیز در این زمینه یکسان ایجاد نشده است. برخی از انواع نمایشگرها، مانند edge-lit، از سیستم‌های local dimming تعبیه شده در آنها بهره‌مند نمی‌شوند، زیرا zone dimming کافی برای کنترل نور وجود ندارد.

به گفته RTINGS.com، یکی از معتبرترین منابع آنلاین در زمینه بررسی فناوری نمایشگر، local dimming را می‌توان به این صورت تعریف کرد: «راهی برای تلویزیون‌های LED برای بهبود نسبت کنتراست در صحنه‌های تاریک با کم‌نور کردن zoneهای نور پس‌زمینه، که باعث می‌شود سیاهی‌ها عمیق‌تر از حد معمول بدون این ویژگی به نظر برسند و در نتیجه کیفیت تصویر کلی بهبود یابد.»

مزایای Local Dimming LED

در مقایسه با روش‌های نور پس‌زمینه سنتی – و همچنین «global dimming» که کمی در مورد آن صحبت خواهیم کرد – رویکردهای local dimming در نمایشگرهای LED، چراغ‌های پشت لایه LCD را قادر می‌سازد تا با تصویر نمایش داده شده سازگار شوند و نسبت کنتراست را بهبود بخشند. در اصل، local dimming با استفاده از چندین نور پس‌زمینه، نور پس‌زمینه واحد و عظیم در یک LED را از بین می‌برد و آنها را در پاسخ به آنچه در یک تصویر وجود دارد، روشن و خاموش می‌کند.

تلویزیون‌های امروزی از تعدادی روش نور پس‌زمینه استفاده می‌کنند، اما بزرگترین تغییر، معرفی zoneهای نور پس‌زمینه مجزا بوده است – به جای روشن کردن کل صفحه، نور پس‌زمینه LED یک تلویزیون را می‌توان به صورت جداگانه آدرس‌دهی کرد و در نتیجه به آنچه لحظه‌ای پیش پوشش دادیم می‌رسیم: می‌توان آنها را روشن یا خاموش کرد و در صورت تقاضا کم‌نور یا روشن کرد تا قسمت‌های روشن‌تر یا تیره‌تری از تصویر ایجاد شود.

از آنجایی که در ابتدای این بخش به آن اشاره کردیم، بیایید لحظه‌ای به global dimming و نحوه مقایسه آن با local dimming نگاهی بیندازیم.

آنچه تمام طرح‌های local dimming را از انواع global dimming متمایز می‌کند این است که global dimming از یک zone نور پس‌زمینه استفاده می‌کند، به این معنی که نور پس‌زمینه کل صفحه به عنوان یک کنترل تنظیم می‌شود. در مقایسه، سیستم‌های local dimming نور پس‌زمینه صفحه را به بخش‌هایی تقسیم می‌کنند که می‌توانند به طور مستقل تنظیم شوند.

انواع تکنیک‌های Local Dimming

سه نوع اصلی از تکنیک‌های local dimming وجود دارد: full-array (FALD)، edge-lit و direct-lit. مانند هر چیز دیگری در زندگی، مزایا و معایبی برای هر یک از این روش‌ها وجود دارد، اما ما می‌توانیم از تجربه به شما بگوییم که اگر در حال راه‌اندازی سیستمی هستید تا از HDR در یک اتاق تاریک استفاده کنید، می‌خواهید از طرح‌های edge-lit دوری کنید.

Full-Array Local Dimming

این رویکرد شامل یک شبکه از LEDها در پشت صفحه است که به zoneهای dimming متعددی تقسیم شده‌اند که می‌توانند به طور مستقل تنظیم شوند. به طور خلاصه، اگر در حال خرید یک نمایشگر LCD هستید، به دنبال یک نمایشگر با FALD باشید، زیرا این امکان را فراهم می‌کند که دقت بیشتری در local dimming داشته باشید تا سیاهی‌های عمیق‌تر و کنتراست بیشتری را ارائه دهید.

Edge-Lit Local Dimming

در اینجا، LEDها در امتداد لبه‌های صفحه قرار می‌گیرند تا نور را به سمت مرکز نمایشگر هدایت کنند. LEDها را می‌توان در مناطق خاصی کم‌نور کرد تا zoneهای dimming محلی ایجاد شود، اما این به اندازه رویکرد FALD مؤثر نیست. مزیت پنل‌های edge-lit این است که ساخت و خرید آنها در مقایسه با مدل‌های FALD ممتاز ارزان‌تر است.

Direct-Lit Local Dimming

این روش مشابه FALD است، اما به جای یک شبکه از LEDها در پشت صفحه، LEDهای کمتری و بزرگتری مستقیماً در پشت آن وجود دارد. این LEDهای بزرگتر را می‌توان به صورت جداگانه روشن یا خاموش کرد تا zoneهای dimming محلی نیز ایجاد شود، اما در حالی که local dimming direct-lit مؤثرتر از edge-lit است، پیاده‌سازی آن نیز گران‌تر است.

چالش‌ها و محدودیت‌های Local Dimming LED

در مقایسه مستقیم با فناوری خود-تابشی مانند OLED، هیچ راهی برای دور زدن آن وجود ندارد: مشکل اصلی که همچنان گریبانگیر دیودهای ساطع‌کننده نور (LED) است، چالش کم‌نور کردن است. اگرچه برخی از منابع نور LED به خوبی لامپ‌های رشته‌ای کم‌نور می‌شوند، اما برخی دیگر رفتار کم‌نور شدن بسیار عجیبی از خود نشان می‌دهند (به مراجع ذکر شده در مورد blooming مراجعه کنید).

فراتر از blooming، این منابع نور LED ممکن است:

• در انتهای طیف، هیچ نوری تولید نکنند.

• سوسو زدن یا نویز را نشان دهند.

• محدوده دینامیکی محدودی را نشان دهند.

• با کم‌نور شدن، رنگ را تغییر دهند.

• به طور نامنظم کم‌نور شوند.

• در موارد شدید دیگر، از کم‌نور شدن خودداری کنند.

در ریشه این مشکل ناسازگاری وجود دارد – ماهیت کم‌نور LED شامل این است که چقدر خوب کم‌نور می‌شوند، با در نظر گرفتن مواردی از جمله نرمی، رنگ، زمانی که برای کم‌نور شدن لازم است و اینکه نور چقدر یکنواخت پراکنده می‌شود، در خط مقدم بحث قرار دارد.

انتخاب درست چیست؟

کدام فناوری نور پس‌زمینه برای برنامه یا پروژه شما بهترین است؟ هنگام انتخاب فناوری نور پس‌زمینه مناسب، باید از اثر مورد نظر (یعنی پارامترهای کلیدی دستگاه نهایی) هدایت شوید. به همین ترتیب، متأسفانه، یک پاسخ واحد برای مقایسه local dimming full-array و local dimming edge-lit وجود ندارد، زیرا نور پس‌زمینه حاصل از این دو راه‌حل ممکن است کاملاً با دستگاه نهایی طراحی شده مطابقت داشته باشد یا نداشته باشد.

با دانستن این وابستگی‌ها، طراح می‌تواند به طور دقیق یک راه‌حل را انتخاب کند تا به بهترین وجه با استفاده مورد نظر از برنامه مطابقت داشته باشد. بنابراین، اگر می‌خواهید انتخاب کنید – local dimming edge LED، local dimming full-array – توصیه می‌کنیم امروز با ما تماس بگیرید تا در مورد برنامه هدف که دستگاه طراحی شده در آن قرار می‌گیرد، بحث کنیم.