Línea de escaneo

La aplicación del escaneo por división de tiempo para pantallas LED

Si tuviera que utilizar un diseño de pantalla de escaneo estático tradicional, una pantalla LED P16 de un metro cuadrado necesitaría 768 circuitos integrados de controlador LED. Pero para una pantalla LED P4 del mismo tamaño, ¡necesitarías la friolera de 12,288 circuitos integrados de controladores LED! (¿Cómo calcular?) Es prácticamente imposible colocar tantos componentes semiconductores en la misma área de la placa de circuito. . Es por eso que utilizamos algo llamado escaneo por división de tiempo, especialmente para pantallas LED de alta densidad y tamaño de píxel pequeño. Eche un vistazo a la figura siguiente: muestra cómo funciona. Los LED se iluminan una fila a la vez, desde la fila 1 hasta la fila n. Cuando llega el momento de iluminar la fila 1, el transistor Q1 se enciende y el chip controlador de LED activa el LED según el valor de la escala de grises. Mientras tanto, los transistores Q2 a Qn están apagados.

Diagrama de escaneo por división de tiempo

El principio del escaneo por división de tiempo en las pantallas LED es similar al de un tubo de rayos catódicos (CRT). Cuando tomamos una foto o grabamos un video de una pantalla LED con una velocidad de obturación superior a la frecuencia de actualización de la pantalla LED, aparecen líneas negras en la imagen resultante, como se muestra en la siguiente Figura. Éstas se conocen como líneas de exploración.

La pantalla LED muestra líneas de escaneo debido a una frecuencia de actualización baja

La siguiente figura es un diseño de 4 escaneos como ejemplo; se necesita tiempo "A" para completar el escaneo de 4 filas. Si tomamos una foto de esta pantalla con una velocidad de obturación más rápida que el tiempo "A", la llamamos tiempo "B", solo se mostrarán las filas 1 a 3, por lo que aparecerá una línea negra cada 4 filas en la pantalla. Sin embargo, si utilizamos una velocidad de obturación más lenta que el tiempo “A”, digamos el tiempo “C”, la pantalla LED podrá completar la visualización de las filas 1 a 4, y obtendremos una imagen completa. Llamamos a la frecuencia de actualización de esta pantalla 1/A Hz.

Diagrama de tiempos de una pantalla de escaneo LED

Líneas brillantes/oscuras

Frecuencia de actualización 10 veces

A medida que las pantallas LED se han vuelto populares como telón de fondo de conferencias, los fotógrafos a menudo enfrentan problemas. Por ejemplo, al capturar a alguien frente a una pantalla LED, el fondo brillante puede hacer que la persona parezca demasiado oscura en las fotos. Para contrarrestar esto, se utiliza iluminación adicional sobre el sujeto, iluminando la escena general. Sin embargo, al tomar una fotografía, la cámara se ajusta reduciendo la apertura y acortando la velocidad de obturación (S â 200). Desafortunadamente, esto conduce a otro problema: aparecen líneas brillantes y oscuras en la pantalla LED en el fondo, como se ve en la figura siguiente.

Debido al brillo excesivo de la pantalla LED, la foto del personaje principal aparece demasiado oscura.

Figura: Línea brillante y línea oscura en la pantalla LED

¿Por qué aparece la línea brillante/oscura en lugar de resolver la línea de escaneo? Se explicará con el siguiente esquema de simulación.

A. Tomar una pantalla LED de escaneo 1/16 con una frecuencia de actualización de 960 Hz usando una velocidad de obturación de 1/200:

Si la pantalla LED "A" está diseñada para escaneo de 1/16 con una frecuencia de actualización de 960 Hz, al tomar una fotografía de esta pantalla LED con una velocidad de obturación de 1/200, obtendrá un resultado similar al de la Figura anterior. : donde Línea brillante y línea oscura en la pantalla LED. La razón es que para una pantalla LED con una frecuencia de actualización de 960 Hz, se necesitan al menos 1042 us para completar una pantalla completa. (1/960=1042us). Mientras que una velocidad de obturación de 1/200 significa que el tiempo de exposición es 1/200=5000us.

Para un escaneo de 1/16, cada fila/línea de escaneo requiere 66us (1042us/16â66us). Supongamos que presionamos el obturador cuando se muestra la cuarta fila en el intervalo de tiempo del Tiempo 1, luego las filas 4 a 15 se expondrán repetidamente 5 veces en el componente fotosensible de la cámara, pero las filas 1 a 3 y la fila 16 solo se expondrán repetidamente 4 veces. Porque 5000us solo es suficiente para exponer 16 líneas/filas de escaneo 4 veces, pero los 832us restantes (5000us - 1042us * 4 = 832us) solo son suficientes para exponer aproximadamente 12 líneas/filas de escaneo una vez (832us / 66us â 12.6 Escanear líneas/filas). Las 4 líneas/filas de escaneo restantes (16 - 12=4) no tienen tiempo suficiente para completar otra exposición. Por lo tanto, las filas 4 a 15 en esta foto serán un 25 % más brillantes que otras líneas/filas, que es el origen de las líneas brillantes que aparecen en la pantalla LED.

A. Grabación de una pantalla LED de escaneo 1/16 con frecuencia de actualización de 960 Hz utilizando una velocidad de obturación de 1/200

B. Tomar una pantalla LED de escaneo 1/16 con una frecuencia de actualización de 1920 Hz usando una velocidad de obturación de 200:

Supongamos que la pantalla LED "B" también está diseñada para escaneo 1/16, pero la frecuencia de actualización se duplica a 1920 Hz, y al tomar una foto de esta pantalla LED con la misma velocidad de obturación de 1/200. Una pantalla LED con una frecuencia de actualización de 1920 Hz necesita al menos 521 us para completar una pantalla completa. (1/1920â521 us)

Para un escaneo de 1/16, cada línea/fila de escaneo requiere 33us (521us/16â33us). Supongamos que presionamos el obturador cuando se muestra la cuarta fila en el intervalo de tiempo del Tiempo 1, luego las filas 4 a 10 se expondrán repetidamente 10 veces en el componente fotosensible de la cámara, pero las filas 1 a 3 y las filas 11 a 16 se expondrán repetidamente. 9 veces. Porque para una pantalla LED con una frecuencia de actualización de 1920 Hz, se necesitan al menos 521 us para completar una pantalla completa (1/1920 = 521 us). Mientras que una velocidad de obturación de 1/200 significa que el tiempo de exposición es 1/200 = 5000 us. Porque 5000 us es solo suficiente para que 16 líneas/filas de escaneo se expongan 9 veces, pero los restantes nosotros (5000us - 521us * 9 = 311us) solo es suficiente para exponer aproximadamente 9 líneas/filas de escaneo una vez (311us / 33us â 9.4 líneas/filas de escaneo, filas 4 a 10). Las 7 líneas/filas de escaneo restantes (16 - 9 = 7, filas 1 a 3 y filas 11 a 16) no tienen tiempo suficiente para completar otra exposición. En comparación con la pantalla LED "A" con una diferencia de brillo del 25%, la diferencia de brillo para la pantalla LED "B" se reducirá al 11%. Como se muestra en la siguiente Figura, el problema de las líneas brillantes en la pantalla LED se ha reducido significativamente.

Fotografía de una pantalla LED de escaneo 1/16 con una frecuencia de actualización de 1920 Hz utilizando una velocidad de obturación de 200

Para resolver los problemas comunes de "líneas brillantes/oscuras" o "líneas de escaneo" durante la toma, la solución fundamental es adoptar una pantalla LED con una frecuencia de actualización más alta. Se cree que una velocidad de obturación de 200 es muy común en entornos con mucho brillo. Según la teoría 10 veces la frecuencia de actualización , la frecuencia de actualización de una pantalla LED general debe alcanzar al menos una velocidad de obturación de 200 * 10 veces la frecuencia de actualización = 2000 Hz para evitar el anterior. problemas.