Excel для Office 365 Word для Office 365 Outlook для Office 365 PowerPoint для Office 365 Excel 2019 Word 2019 Outlook 2019 PowerPoint 2019 Project профессиональный 2019 Excel 2016 Word 2016 Outlook 2016 PowerPoint 2016 Project профессиональный 2016 Excel 2013 Word 2013 Outlook 2013 PowerPoint 2013 Excel 2010 Word 2010 Outlook 2010 PowerPoint 2010 Excel 2007 Word 2007 Outlook 2007 PowerPoint 2007 Project Online Desktop Client Project профессиональный 2013 Project стандартный 2013 Project стандартный 2016 Project стандартный 2019 Меньше

Изменение яркости экрана

Вы хотите настроить яркость экрана ?

Windows 10 : нажмите кнопку Пуск , выберите пункт Параметры , а затем - _гт_ системы . в разделе яркость и цвет установите ползунок изменить яркость , чтобы настроить яркость. Дополнительные сведения см. в статье изменение яркости экрана

Windows 8 : нажмите клавиши Windows + C. Выберите пункт Параметры , а затем - изменить параметры ПК . Выберите компьютер и устройства, _гт_ дисплей . Включите автоматическУю настройку яркости экрана . Дополнительные сведения см. в статье Настройка яркости и контрастности

Подробнее о корректировке рисунков в приложениях Office.

В этом видеоролике демонстрируется несколько способов настройки рисунка.

(По время воспроизведения видео можно щелкнуть стрелку изменения размера в правом нижнем углу кадра, чтобы увеличить размер изображения.)

Длительность: 1:35

Настройка яркости, четкости или контрастности

Примечание: , даже если вы внесли исправления. Эта функция недоступна в Word или Excel.

Изменение цветовой схемы Office для повышения контрастности

Является ли цветовая схема Office слишком яркой? Вам нужна более контрастность приложений Office ? Дополнительные сведения см. в разделе Изменение темы Office (office 2016 и 2013) .

Вы можете изменить яркость, контрастность или резкость изображения с помощью средств исправления.

По часовой стрелке с левого верхнего угла: исходный рисунок, рисунок с увеличенной плавностью, увеличенной контрастностью и увеличенной яркостью.

Настройка яркости и контрастности рисунка

Совет: Если вы используете PowerPoint, вы по-прежнему можете сохранить исходную версию рисунка , даже если вы изменили яркость рисунка. Эта функция недоступна в Word или Excel.

В компьютерной графике тон это уровень (оттенок) цвета. Тоновое изображение имеет непрерывную шкалу градаций серого от белого до черного. Для одного цвета число таких градаций (ступеней) в цветовой модели RGB равно 256 (8 бит ).

Смысл тоновой коррекции фотоизображения состоит в придании фотографии максимального динамического диапазона за счет настройки яркости и контрастности изображения. Для оценки и коррекции яркости и контрастности изображения (его тоновой коррекции) в редакторе используются гистограммы .

Новый термин

Гистограмма - столбчатая диаграмма, отображающая количество пикселей изображения (по вертикали), имеющих заданный уровень яркости (по горизонтали). В другой формулировке гистограммой называется график, отображающий распределение пикселей изображения по яркости. При построении этого графика по оси X откладываются значения яркостей в диапазоне от 0 (черный) до 255 (белый), а по оси Y - количество пикселей, имеющих соответствующее значение яркости.

Специалисту в компьютерной графике анализ гистограмм позволяет понять, какие тоновые области изображения нуждаются в коррекции, и в какой именно ( рис. 1.16).

При рассматривании гистограмм на светлом фотоизображении основная горка пикселей смещена вправо, на темном - влево, а в нормальном изображении она находится посередине гистограммы.

В светлом изображении все объекты ярко высвечены. Примером таких изображений могут служить фотографии ярко освещенных светлых предметов. Области теней и средних тонов таких изображений обычно содержат мало информативного материала и не представляют интереса.

В темном изображении многие важные детали скрыты (теряются) в теневых областях. Средние тона и света выделены слабо. Такие изображения получаются при фотосъемке в условиях недостаточной освещенности.

Нормальные изображения характеризуются наивысшим качеством, то есть равномерным распределением тонов по всем трем областям: светам, средним тонам и теням.

Итак, гистограммой называется график , отображающий распределение пикселей изображения по яркости. Инструмент Гистограмма (Histogram) позволяет оценить динамический диапазон изображения, то есть разницу между его самым ярким и самым темным участком (разброс между минимальной и максимальной яркостью изображения). Другими словами, с помощью гистограммы вы также можете определить, какие тоновые области доминируют: тени (темные области), света (светлые области) или средние тона. В Adobe Photoshop проверка динамического диапазона изображения выполняется командой Изображение | Коррекция | Уровни .

В Adobe Photoshop инструментом коррекции гистограммы является инструмент Уровни (Levels) . С помощью Уровней (за счет изменения яркости и контрастности изображения) можно изображение сделать более светлым или более темным, то есть улучшить его динамический диапазон . Иначе говоря, с помощью гистограмм вы можете оценить качество изображения, а с помощью уровней это качество улучшить. Для работы с гистограммой в уровнях имеется инструмент Установка точки черного , инструмент Установка точки серого и инструмент Установка точки белого . В соответствии с гистограммой тоновую характеристику изображения можно отнести к одному из трех типов: светлому, темному или нормальному.

Точка белого - это самая яркая светлая точка изображения. Соответственно, точка черного - точка изображения с минимальной яркостью (самая черная). Серая точка находится между белой и черной.

Итак, набор из трех пипеток предназначен для установки значений белой и черной точек и значения коэффициента гаммы путем указания их непосредственно на редактируемом изображении с помощью выбора соответствующей пипетки.

Помимо пипеток, управляющих точками, уровни имеют ползунки-треугольники между крайними треугольниками, характеризующими значение светов и теней изображения, расположен третий треугольник, который предназначен для управления яркостью в области средних тонов изображения. Этот элемент управления в растровой графике имеет специальное название - коэффициент гамма , а действия выполняемые путем перемещения среднего треугольника, называют настройкой гаммы. Установка значения этого параметра меньше 1 (это значение задается по умолчанию), приводит к затемнению изображения и, наоборот, больше 1 - к осветлению изображения в области средних тонов. В обоих случаях происходит изменение контрастности изображения.

Новый термин

Гамма - коэффициент контраста в средних тонах изображения.

Параметрами раздела Выходные уровни (Output Levels) можно управлять точно так же, как и входными параметрами. Однако в отличие от них, здесь перемещение левого треугольника приводит к осветлению более темных пикселов (теней), и, наоборот, перемещение правого треугольника затемняет более светлые пикселы (света).

Нажатие кнопки Авто (Auto) является альтернативой выполнения специальной команды Авто Уровни (Auto Levels) . Оно приводит к запуску процедуры автоматической тоновой коррекции, сущность которой состоит в отбрасывании заранее установленного количества самых светлых и самых темных пикселов изображения.

Список Канал (Channel) предоставляет доступ к любому цветовому каналу с помощью раскрывающегося списка. С его помощью вы можете выполнять настройки входных и выходных значений яркости отдельно для каждого канала раздельно.

Примечание

Смысл тоновой коррекции состоит в придании изображению максимального динамического диапазона, что в свою очередь это напрямую связано с настройкой яркости изображения. Однако не только гистограммы и уровни служат для оценки и коррекции яркости и контрастности изображения (его тоновой коррекции). Photoshop предоставляет широкий набор подобных средств, среди которых можно отметить инструменты Кривые (Curves) , Яркость (Brightness) и Контраст (Contrast) .

Кривые

Для вызова этого инструментального средства в Photoshop используется команда Изображение (Image) | Коррекция (Adjust) | Кривые (Curves) или соответствующая ей комбинация клавиш Ctrl+M . По принципу действия команда Кривые близка к команде Уровни , но только здесь для настройки яркости изображения вместо гистограммы используется инструментальное средство, известное под именем настроечная кривая в виде прямой линии с наклоном 45 градусов. Если кривая в исходном состоянии не изменена, то все входные (исходные) и выходные (отредактированные) пиксели имеют идентичные значения яркости - рис. 1.17 .

Рис. 1.17.

Кривая (curve) - это график , с помощью которого осуществляется преобразование спектрального диапазона исходного изображения ( входные данные ) к спектральному диапазону скорректированного изображения ( выходные данные ).

Если в инструменте Уровни для настройки яркости используются только три области (света, тени и средние тона), то в инструменте Кривая вы меняете контраст одновременно во многих яркостных диапазонах изображения. В этом главное отличие этих инструментов, один из которых более тонкий, а другой - грубее.

Устанавливая наклон кривой более 45 градусов (выпуклая кривая вверх), вы расширяете диапазон тонов или цветов, входящих в соответствующие области изображения, делая его контрастнее и светлее. Наоборот, установка вогнутой вниз кривой приводит к сужению диапазона тонов и, как следствие, - к уменьшению контраста и затемнению изображения.

Совет

Используйте вогнутые настроечные кривые для исправления недостаточной экспозиции (недостаток деталей в тенях) и выпуклые - для избыточной экспозиции (недостаток деталей в светах).

Большая часть элементов управления (пипеток и ползунков) окна диалога Кривые (Curves) не отличается от уже рассмотренного ранее окна диалога Уровни (Levels) . Поэтому имеет смысл остановиться только на новых элементах. Это кнопка свободного рисования кривых (Draw to Modify the curve ) с изображением карандаша. Если в обычном режиме редактирование формы кривой производится путем установки на кривой до 16 точек и последующего перетаскивания их с помощью мыши, то с использованием инструмента Freehand (Свободная) вы можете нарисовать с помощью мыши любую форму настроечной кривой. После окончания рисования нажмите на кнопку Плавный (Smooth) для сглаживания острых углов кривой.

Яркость/Контрастность

Команда Яркость (Brightness)/Контрастность (Contrast) используется для одновременной коррекции яркости и контраста изображения, то есть не раздельной настройкой каждого из трех тональных диапазонов (теней, средних тонов и светов), а коррекции сразу всего изображения. И хотя это средство не обладает гибкостью и возможностями рассмотренных ранее инструментов Кривые (Curves) и Уровни (Levels) , зато оно выигрывает в простоте и быстроте своей работы.

Для изучения возможностей окна диалога Яркость/Контрастность (Brightness-Contrast) воспользуемся конкретным примером. Приведенное для этой цели изображение кота на рис. 1.18 имеет чрезмерно высокую контрастность, и низкую яркость, и, следовательно, плохую проработку деталей в тенях и светах. Попытаемся эти недостатки исправить.

Рис. 1.18.

Для тоновой коррекции такого изображения выполните команду Изображение (Image) | Коррекция (Adjust) | Яркость/Контрастность (Brightness/Contrast) . При этом открывается окно диалога Яркость/Контрастность (Brightness/Contrast) - рис. 1.19 .

Рис. 1.19.

Перемещая движок параметра Яркость (Brightness) вправо (повышая яркость), установите его значение до оптимальной величины яркости вашего изображения. Переместите движок параметра Контрастность (Contrast) влево до оптимального значения с целью снижения контраста изображения. Оцените полученный результат в окне активного изображения . Если он вас удовлетворяет, нажмите на кнопку OK ( рис. 1.20).

Рис. 1.20. Цветовая коррекция и цветовой баланс

Цветокоррекция - изменение цветовых параметров пикселей (яркости, контрастности, цветового тона, насыщенности) с целью достижения оптимального цвета изображения. В Photoshop для цветокоррекции используются команды: и Оттенок/Насыщение (Hue/Saturation) .

Баланс цветов (Color balance) это соотношение цветов в изображении. Регулировка цветового баланса позволяет усилить или ослабить один цвет за счет другого дополнительного (комплиментарного ему). Например, красный цвет комплиментарен (противоположен на цветовом круге) голубому, зеленый - пурпурному, желтый - синему. В основе коррекции цвета с помощью команды Баланс цветов (Color balance) лежит уменьшение величины избыточной цветовой составляющей за счет усиления ее комплиментарного цвета. Увеличение красного цвета приводит к уменьшению голубого и, наоборот, снижение красного увеличивает содержание в изображении голубого цвета. Инструмент Цветовой баланс (Color balance) служит для цветовой коррекции всего изображения, хотя при необходимости вы можете использовать его и для коррекции выделенных областей изображения.

Цветовой тон/Насыщенность

Эти термины относятся к цветовой модели HSL и поэтому можно управлять цветовыми характеристиками изображения путем настройки цветовых компонентов этой модели: Цветовой тон (Hue) , Насыщенность (Saturation) и Яркость (Lightness) . Настроечное окно вызывается командой Изображение | Коррекция | Цветовой тон/Насыщенность или комбинацией клавиш Ctrl+U ( рис. 1.21).

Рис. 1.21.

В этом окне:

• перемещение движка Цветовой тон (Hue) осуществляется по периметру цветового круга в диапазоне от -180 до 180 градусов. После установки конкретного значения данного параметра происходит автоматическое смещение всех цветов изображения на заданную величину путем прибавления ее к градусному эквиваленту каждого цвета;
• перемещение движка Насыщенность (Saturation) вправо позволяет изменять значение этого параметра от 0 (исходное) до 100 процентов (чистый цвет без примеси серого компонента); перемещение влево - от 0 до -100 градусов (цвет исчезает, превращаясь в оттенок серого);
• параметр Яркость (Lightness) используется для подстройки яркости изображения в диапазоне от -100 процентов (все цвета превращаются в черный цвет) до 100 процентов (цвета исчезают, превращаясь в белый цвет);
• верхняя и нижняя цветовые полоски выполняют функцию окна предварительного просмотра, отображая соответственно исходный и измененный спектр изображения;
• список Редактировать (Edit) включает в себя шесть комплиментарных цветовых каналов и составной канал (Все ). Выбор одного из шести базовых цветов позволяет выполнить настройки перечисленных цветовых параметров отдельно для каждого диапазона цветов независимо от других, что дает в ваши руки инструмент для тонкой настройки всего изображения. Установка варианта Master (Все) предназначена для применения выполненных вами настроек одновременно ко всему цветовому диапазону изображения;
• флажок Тонирование (Colorize) предназначен для реализации одной из двух возможных технологий: раскрашивания черно-белого изображения одним из цветовых оттенков или для перекрашивания цветного изображения путем преобразования всей гаммы цветов в набор оттенков одного цвета.

Одной из самых главных характеристик телевизора при выборе является значение контрастности изображения на экране телеприемника. Если вы выбираете телевизор по качеству картинки, то обязательно обратите внимание на значение контрастности у разных моделей.

По определению контрастность равна отношению яркости в самой светлой точке экрана к яркости точки, где самое тёмное изображение. Другими словами уровень белого делим на уровень черного и получаем контрастность. Только вот значения этих уровней можно получить только при специальной проверке телевизора с применением специализированных приборов. Поэтому простому пользователю приходится верить или производителям или различным обзорам на сайтах, где тестируют телевизоры. Кому больше доверять и как проверяют контрастность, и поговорим дальше.

Мы сказали, что контрастность одна из самых важных характеристик телевизора. Поэтому производители стараются максимально повысить это значение для улучшения продаж. Производитель может в лаборатории измерить яркость пикселя, при подаче сигнала, который никогда в реальных условиях не используется. Затем измерить яркость этого пикселя при отсутствии сигнала, что невозможно при обычном просмотре. После этого высчитывается значение контрастности. И вот значения, измеренные в таких условиях, и попадают в паспорт изделия. Из-за этого и видим сегодня, что значения контрастности многих телевизоров просто зашкаливают. Все это возможно, потому что в мире нет обязательных правил по измерению контрастности дисплеев.

большая контрастность

Разделяют статическую (естественную) и динамическую контрастность . Естественная контрастность зависит только от возможностей дисплея, а динамическая получается в результате применения дополнительных технологий.

Статическая контрастность измеряется по яркости точек в одном сюжете (самой яркой и самой темной). При измерении динамической контрастности используются технологии для её завышения. Сам телевизор при воспроизведении видео регулирует контрастность в зависимости от сюжета, который в данный момент показан на экране. То есть регулируется подсветка в жк матрице. При показе яркого сюжета световой поток от подсветки увеличивается. А когда сюжет меняется на темный (ночь, темная комната и т.д.), то и подсветка начинает уменьшать свой световой поток. Получается, что на ярких сценах из-за увеличения света от подсветки значение уровня черного плохое, а на темных сценах уровень черного хорош, но световой поток уменьшится. Нам это тяжело заметить, потому что на ярких сценах и подсвеченный черный кажется полностью черным. А на темных сценах яркость светлых объектов кажется достаточной. Такая особенность человеческого зрения.

Такая схема управления подсветкой увеличивает контрастность, хотя и не настолько как заявляют производители. И действительно многие телевизоры с динамической контрастностью выигрывают по качеству изображения у аппаратов, которые не имеют такой схемы регулировки.

Но все равно дисплеи с высокой естественной контрастностью будут цениться выше. Это можно продемонстрировать, если вывести на экран картинку, где будет изображен белый текст на черном фоне. У экрана с высокой статической контрастностью текст действительно будет белым, а фон будет черным. А вот дисплей с высокой динамической контрастностью если и покажет черный фон, то буквы будут уже серыми. Поэтому и при воспроизведении обычного видео на экране с повышенной естественной контрастностью картинка буде максимально приближена к реальному изображению. Например, на фоне вечернего неба будут яркие уличные фонари. А на фоне дневного яркого неба черная машина действительно будет черной. Такое изображение мы видим в кинотеатрах.

Максимально реальным, по контрастности , изображение было на экранах кинескопных телевизоров. Но с приходом эры HDTV эти телеприемники уступили свое место на рынке другим аппаратам. Сегодня значения высокой естественной контрастности достигаются при использовании домашних проекторов LCOS. Первое место среди этих устройств занимают аппараты фирмы JVC со своей версией D-ILA. Далее можно отметить Sony с технологией SXRD. На третье место уже можно поставить плазменные телевизоры.

Производители жк телевизоров внедрили в последние годы несколько технологий для достижения того уровня контрастности, которая возможна в других моделях. Наилучшие результаты в повышении контрастности дает применение светодиодной подсветки с локальным затемнением. При этом невозможно регулировать подсветку каждого пикселя и не происходит управление каждым светодиодом в отдельности, но все равно результат получается хорошим. Но производители отказались от самого эффективного вида подсветки, когда светодиоды расположены по всей площади экрана. Такое производство оказалось дорогим. Сегодня в основном используется так называемая боковая подсветка. Здесь светодиоды располагаются сверху и снизу. Для боковой подсветки так же разработаны схемы локального затемнения. Телевизоры с такой подсветкой показывают достаточно хорошие результаты по значению контрастности.

Во время выбора телевизора в магазине оценить качество контрастности дисплея тяжело . Мешает внешнее яркое освещение, экраны могут иметь разное покрытие: антибликовое или глянцевое. В паспорте не всегда написано правдивое значение контрастности, потому что производители его измеряют в лабораториях и при подаче на экран специальных сигналов. Даже прочитав несколько обзоров в Интернете не всегда понятно, какое настоящее значение контрастности. Ведь каждый меряет его по-своему.

Есть несколько методик измерения контрастности . Подают на вход сначала черное поле и замеряют яркость, а затем – белое поле и замеряют яркость. Получается хорошая контрастность, но при реальном просмотре никогда не будет полностью белой или полностью черной картинки. При это еще и при показе обычного видеосигнала в телевизоре включается видеообработка, которая так же вносит свои изменения. Более правдивые показания дает тест по методу ANSI, когда на экран подается шахматное поле с белыми и черными полями. Это больше соответствует обычному изображению. Но при этом белые поля будут влиять на измерения значения яркости черных полей. Так что единого правильного метода измерения контрастности нет.

Так что рекомендации по выбору телевизора с хорошей контрастностью остаются те же. Если вы будете смотреть в основном кино в затененной комнате, то лучше всего подойдет плазма. В освещенной комнате хорошие результаты покажет LCD телевизор со светодиодной подсветкой из-за своей большой яркости. Между этими моделями можно поставить жк телевизор при наличии запаса по светоотдачи. И нужно запомнить главное, любой телевизор нуждается в правильной настройке. Отрегулируйте правильно яркость и контрастность аппарата для получения максимально качественного изображения.

Дополнительно:

Яркость экрана

Чем ярче экран, тем меньше приходится напрягать глаза, чтобы комфортно видеть изображение. Особенно это актуально, если приходится смотреть телевизор при ярком дневном свете. При просмотре 3D-изображений яркость экрана имеет еще более важную роль в связи с необходимостью использования очков. Любые 3D-очки (пассивные поляризованные или с активными затворами) затемняют изображения, которые воспринимаются глазами.

Минимально достаточной для комфортного просмотра телевизора в большинстве случаев является яркость 450 кд/м2. С ростом диагонали экрана повышается и показатель яркости в паспорте телевизора. Если для 19-дюймовых ЖК-телевизоров яркость может быть и 250 кд/м2, то для 36-дюймовых - уже не менее 500 кд/м2. Для помещений с переменной освещенностью в телевизорах часто используется встроенный датчик внешнего освещения, который сам регулирует яркость подсветки экрана.

Яркость у плазменных телевизоров может колебаться от 1000 до 2000 кд/м, что значительно выше, чем у других видов телевизоров. Некоторые производители плазменных телевизоров даже не считают нужным указывать эту характеристику. Нужно только отметить, что чрезмерное увеличение яркости еще больше повышает и без того немаленькое энергопотребление плазменных телевизоров.

Для проверки яркости нужно во время трансляции сюжета с нормальной освещенностью (например, новостей), вывести значение яркости в телевизоре сначала на минимум, а затем на максимум. На минимуме картинка должна заметно для глаз потемнеть, а при максимуме должно произойти тоже заметное осветление изображения. При этом хорошо видно, какой запас яркости у данного телевизора.

Контрастность изображения

Значение контрастности показывает, во сколько раз один участок изображения по яркости превосходит другой. В паспорте телевизора контрастность обычно прописана в виде, например, 800:1, что показывает отношение уровня белого на экране к уровню черного. До сих пор ЖК-телевизоры отстают по контрастности от плазменных панелей. Среди телевизоров с небольшими размерами экрана минимально достаточное значение контрастности составляет 600:1. У LED-телевизоров контрастность экрана выше (доходит до 1200:1).

Но, придя в магазин и просматривая технические характеристики, можно увидеть заявленную контрастность 6000:1, 7000:1 и даже 10000:1. Не стоит удивляться столь высоким цифрам. Это приведена так называемая "динамическая контрастность", которая обеспечивается специальной технологией. При показе более яркого изображения увеличивается и яркость подсветки матрицы, а при темных сценах яркость подсветки уменьшается. Ведь при сценах с большой яркостью темные участки изображения не так важны, поскольку наш глаз воспринимает их и так очень темными, поэтому увеличение яркости подсветки не искажает общей картины. Так же и при темных сценах - наш глаз по-другому воспринимает светлые участки, что дает возможность снизить яркость подсветки.

Для измерения динамической контрастности берут уровень белого при самой яркой подсветке, а уровень черного при самой минимальной подсветке. Так и получаются такие большие значения. Но в каждый момент времени контрастность экрана не превышает значения статической контрастности. Динамическая контрастность действует только при изменяющейся картинке. Для больших ЖК-телевизоров, на которых все недостатки малой контрастности особенно сильно видны, значения контрастности находятся в пределах от 1000:1 до 1600:1.

Значение статической контрастности у плазменных телевизоров может достигать 30000:1 и даже более, а динамическая контрастность уже перешагнула значение 1000000:1. Это связано со способностью плазмы полностью погасить свой пиксель до идеально черного цвета.

Ресурс лампы или светодиодов

Этот параметр показывает, сколько может проработать, сохраняя свои рабочие характеристики, лампа подсветки в LCD-телевизоре или светодиоды в LED. На сегодня ресурс работы лампы составляет примерно 60000 часов, а светодиодов - доходит до 100000 часов. В переводе это получится около 7 лет беспрерывной работы, поэтому при выборе телевизора можно не обращать внимания на этот показатель.

Главный редактор - Владимир Крылов, к.т.н.
Зам. главного редактора - Михаил Никуличев, к.ф.н.

Первая часть статьи посвящена характеристикам современных светодиодных экранов, влияющим на качество изображения – управления яркостью методами ШИМ, формирование изображения с временным разделением и частоте рефреша экранов. Во второй части статьи рассмотрены - динамический диапазон яркости, цветопередача и контрастность экранов, драйверы и современные системы управления светодиодными экранами, электромагнитная совместимость и индустриальные помехи экранов.

Светодиодный экран – сложное электронное устройство, содержащее большое количество компонентов. Качество изображения и эксплуатационные характеристики светодиодного экрана зависят как от параметров компонентов, используемых в экране, так и от возможностей системы управления данным экраном.

С точки зрения качества изображения важны следующие характеристики экрана:

• разрешение экрана (т.н. пространственное разрешение), в случае светодиодных экранов обычно выражаемое в виде расстояния между пикселями (pitch size);
• максимальная яркость (измеряемая в Нитах);
• динамический диапазон яркости, выражаемый в количестве уровней яркости, которые возможно отобразить на светодиодном экране (эта характеристика носит также название радиометрического или энергетического разрешения);
• частота смены кадров, выражаемая в количестве кадров, показываемых за секунду (fps) (это временное разрешение);
• частота обновления кадра (частота рефреша), измеряемая в Герцах (это тоже временное разрешение);
• спектральное разрешение – насколько много спектральных составляющих формируют изображение;
• однородность цвета по всему экрану;
• баланс белого цвета и возможность его настройки;
• линейность восприятия яркости – субъективная характеристика качества изображения, которая выражается в возможности различать глазом близкие уровни яркости, как на темных участках изображения, так и на ярких;
• контрастность изображения экрана;
• характеристика изменения качества изображения экрана в зависимости от угла обзора;

Кроме качества изображения отметим также такие эксплуатационные характеристики светодиодного экрана:

• наличие системы мониторинга состояния светодиодного экрана;
• развитость ПО (программного обеспечения) системы управления (возможность построения сетей светодиодных экранов, в том числе сетей, содержащих как светодиодные, так и LCD экраны, возможность управления экранами через Internet, наличие встроенной подсистемы информационной безопасности);
• уровень электромагнитного излучения в виде индустриальных радиопомех, создаваемых светодиодным экраном.

Рассмотрим некоторые из вышеперечисленных характеристик подробнее.

Формирование изображения на светодиодном экране и управление яркостью Широтно-импульсная модуляция (PWM) и частота рефреша (refresh rate)

Исходное изображение для вывода на светодиодный экран формируется в виде компьютерного файла, чаще всего в виде видеоролика в некотором формате (*.avi, *.mpg). Этот файл декодируется управляющим компьютером (или видеоконтроллером), затем преобразуется в специальный цифровой поток, подающийся на микросхемы драйверов постоянного тока, которые, в свою очередь обеспечивают пропускание электрического тока через светодиод, что и вызывает излучение в определенном спектре.

Для формирования различных уровней яркости излучения светодиодов применяют технику широтно-импульсной модуляции - ШИМ (PWM - Pulse-width modulation). Суть этой техники заключается в том, что в зависимости от необходимого уровня яркости ток не постоянно подается на светодиод, а только в течение некоторого времени (зависящего от требуемого уровня яркости), затем прекращает подаваться, затем снова подается и т.д. Например, для формирования яркости в половину от максимальной надо пропускать ток половину времени некоторого цикла, в четверть яркости – четверть времени, и т. д. Иными словами, светодиод работает в режиме “включен-выключен”, причем время включения пропорционально требуемому уровню яркости.

Из этой техники следует, что на светодиоде (а значит и на экране) изображение формируется циклично. Время минимального цикла, за который происходит последовательное «включение» и “выключение” светодиода называется периодом обновления (рефреша, refresh time). Чаще используется обратная величина – частота рефреша (refresh rate).

Рассмотрим пример. Пусть частота рефреша светодиодного экрана равна 100 Гц. Если нам нужно обеспечить полную яркость – 100%, то мы постоянно подаем ток на светодиод весь период рефреша, равный в данном случае 1/100 с = 10 мс. Если требуется яркость 50%, то за это время мы в течение 5 мс подаем ток, в течение следующих 5 мс не подаем, в следующий цикл снова 5 мс подаем, 5 мс – нет и т.д. Если требуется яркость в 1% от максимальной, то ток подается в течение 0,1 мс и не подается в течение 9,9 мс.

Кроме этой техники применяются модифицированные методы PWM: Scrambled PWM (Macroblock), Sequential Split Modulation (Silicon Touch), Adaptive Pulse Density Modulation (MY-Semi). Суть этих техник заключается в “размазывании” времени “включения” светодиода по всему периоду рефреша. Так формирование 50%-ой яркости при частоте рефреша 100 Гц может выглядеть так: 1 мс - светодиод включен, 1 мс – выключен, 1 мс – включен, 1 мс – выключен и т.д. То есть для 50% яркости можно сказать, что период рефреша уменьшился в 5 раз и стал равен 2 мс. Соответственно частота рефреша увеличилась и стала 500 Гц. Но эти цифры справедливы лишь для формирования 50% яркости. Для каждой схемы формирования яркости есть минимальная яркость – 1 импульс (некоторое минимальное время) включения светодиода и остальное время он выключен.

Таким образом, четкая цикличность присущая традиционному PWM при применении модифицированных методов искажается, поскольку, в зависимости от уровня яркости можно выделить периоды с меньшим временем (и следовательно большей частотой рефреша). Можно, например, сказать, что для данного светодиодного экрана частота рефреша изменяется от 100 Гц до 1 кГц. Это означает, что минимальную яркость на светодиодном экране мы показываем с периодом рефреша 100 Гц. А при формировании больших уровней яркости можно выделить периоды (“включения-выключения” светодиодов) с меньшей длительностью.

Итак, для модифицированных методов PWM такое понятие как частота рефреша может трактоваться неоднозначно. Однако, если рассматривать период рефреша как минимальное время, за которое происходит обновление изображения для всех уровней яркости , то это значение не зависит от схемы формирования PWM.

Чересстрочная развертка или временное разделение (time division) светодиодных экранов

В ряде случаев конструкцией светодиодного экрана предусмотрен такой метод формирования изображения, при котором в один момент времени ток не может быть подан на все светодиоды сразу. Все светодиоды экрана разбиваются на несколько групп (как правило, две, четыре или восемь), которые включаются поочередно. То есть описанные выше методы формирования изображения применяются поочередно к каждой из этих групп. В случае двух таких групп формирование изображения аналогично применяемой в аналоговом телевидении чересстрочной развертке.

Данный способ применяется, в основном, для удешевления светодиодных экранов, так как для его реализации требуется меньше светодиодных драйверов (в два, четыре, восемь раз - в число раз соответствующее количеству поочередно включаемых групп), которые составляют существенную часть стоимости светодиодного экрана. Кроме этого, метод временного деления практически неизбежен при высоком разрешении (то есть малом шаге) светодиодного экрана, так как в этом случае чрезвычайно сложно обеспечить размещение большого количества драйверов и их теплоотвод.

Следует понимать, что при применении этого метода снижается максимальная яркость светодиодного экрана, а также уменьшается частота рефреша (в количество раз соответствующее количеству групп).

Предположим, что мы производим временное деление между двумя группами светодиодов. На одну группу подается ток в соответствии с требуемой яркостью и используемым методом PWM. Другая группа в это время отключена от источника тока. По прошествии периода рефреша группы меняются – теперь на вторую подается ток, а первая отключена. Поэтому, общий период, за который обновляется вся информация на светодиодном экране, увеличивается в два раза.

Понятие частота рефреша в этом случае еще более размывается. Строго говоря, период рефреша как минимальное время, за которое происходит обновление изображения для всего светодиодного экрана, увеличивается. Однако, если для каждой группы рассматривать только период, на котором формируется изображение методом PWM, то частота рефреша – прежняя.

Частота рефреша светодиодного экрана и человеческий глаз

Частота рефреша, в первую очередь, влияет на восприятие изображения глазом человека. Изображение, образно говоря, постоянно “мерцает”, хотя и с достаточно высокой частотой. Восприятие человеком световых образов – явление психофизическое и устроено таким образом, что отдельные вспышки света суммируются во времени. Это суммирование происходит в течение определенного времени (10 мс) и зависит от яркости вспышек (закон Блоха). Если свет “мерцает” достаточно быстро, с частотой выше некоторой пороговой (CFF – Critical Flicker Frequency), то глаз человека воспринимает этот свет так же, как если бы он горел постоянно (закон Тальбо-Плато). Пороговая частота CFF зависит от множества факторов, таких как спектр источника света, расположение источника по отношению к глазу, уровень яркости. Однако, можно с уверенностью сказать, что при обычных условиях эта частота не превышает 100 Гц.

Таким образом, если рассматривать восприятие изображения на светодиодном экране, сформированного методом PWM или модифицированным PWM, человеческим глазом, то изображение с частотой рефреша 100 Гц и 1 кГц будут восприниматься одинаково.

Частота рефреша экрана и видеокамера

Однако, в качестве воспринимающей системы может выступать не только глаз человека, но и видеозаписывающая аппаратура, которая имеет характеристики, отличные от глаза. Это особенно актуально для светодиодных экранов, установленных на стадионах, спортивных сооружениях или концертных площадках, с которых обычно ведется видеотрансляция. Время экспозиции, или выдержка (shutter speed), в современных видеокамерах может меняться от секунд до тысячных долей секунды.

Рассмотрим светодиодный экран, в котором изображение формируется традиционным методом PWM с частотой рефреша 100 Гц. На экране демонстрируется статическое изображение. Предположим также, что мы снимаем светодиодный экран видеокамерой с выдержкой 1/8 с, т.е. время экспозиции 125 мс. За это время на фотосенсор попадет свет от 12,5 периодов рефреша. Когда мы делаем серию кадров с данной выдержкой, то разница в световом потоке, попадающем на светочувствительный элемент, не превышает потока, сформированного светодиодами за 0,5 периода рефреша, т.е. не более 4% от всего потока. Разница образуется за счет того, что видеокамера и светодиодный экран, естественно, не синхронизированы и каждый кадр, сделанный видеокамерой, попадает в разное время относительно начала цикла рефреша светодиода. Таким образом, видеоизображение с камеры будет показывать достаточно ровную картинку со светодиодного экрана.

Теперь уменьшим выдержку, с которой мы снимаем до 1/250 с, время экспозиции равно 4 мс. Это время в 2,5 раза меньше периода рефреша. Теперь соотношение между временем начала кадра видеокамеры и началом цикла PWM будет иметь существенное значение. Одни кадры могут попасть в начало цикла, другие в середину, третьи в конец. Таким образом, образуется значительная погрешность в световом потоке в разных кадрах. То есть, изображение, проигрываемое на видеокамере, будет случайно менять яркость, будет “плыть”. Кроме того, уменьшится яркость изображения, что, впрочем, характерно для всех снимаемых на короткой выдержке объектов. Если еще уменьшить выдержку, то с большей вероятностью будут появляться черные кадры (когда начало кадра видеокамеры попадает на тот участок цикла PWM, где светодиод “выключен”) и изображение с камеры начнет мерцать.

Таким образом, если мы хотим снимать на видеокамеру светодиодный экран, на котором изображение формируется с использованием традиционного PWM, то частота рефреша должна быть сопоставимой или превосходить выдержку, с которой снимает камера.

В случае применения модифицированных методов PWM можно провести те же рассуждения. В силу “размазывания” времени включения светодиода по циклу PWM на больших яркостях, изображение, снятое на видеокамеру будет более стабильно, чем при применении традиционного PWM. Но на малых яркостях ситуация остается прежней – картинка будет либо менять яркость, либо мерцать. Поскольку реальное изображение содержит, как правило, различные уровни яркости, то изображение, снятое на видеокамеру также будет иметь погрешности, хотя и иного свойства.

Итак, при видеосъемке избежать наличия искажения изображения при произвольных параметрах съемки не удается. Всегда можно найти значение выдержки, при которой видео будет искажено. Ситуация аналогична съемке аналогового телевизора аналоговой же камерой. В силу различий в частоте развертки при подобной съемке на снимаемом телевизоре видны диагональные черные полосы.

Более важным для видеосъемки светодиодного экрана представляется вопрос однородности изображения, снятого на видеокамеру. Светодиодный экран – конструкция модульная, состоящая из нескольких блоков, изображение на которых непосредственно формируется различными контроллерами. Если эти контроллеры не синхронизируют начало цикла PWM, то есть начало цикла на разных участках светодиодного экрана приходится на разное время, то при съемке может произойти следующая ситуация. На одном участке светодиодного экрана начало кадра видеокамеры может совпасть с началом цикла PWM, а на другом, например, на середину. Если выдержка сопоставима с периодом рефреша, то на одном участке изображение будет светлее, а на другом темнее. Все изображение на светодиодном экране в этом случае будет разбиваться на прямоугольники разной яркости, что представляет больший дискомфорт для зрителя.

Стоимость увеличения частоты рефреша светодиодных экранов

Независимо от способа генерации PWM схемы их реализующие имеют общие черты. Схема генерации PWM имеет некоторую тактовую частоту F pwm . Пусть требуется сгенерировать N уровней яркости. В этом случае частота рефреша F r не может превышать F pwm /N .

Для иллюстрации приведем некоторые примеры:

Приведенные цифры предполагают, что существуют независимые схемы формирования PWM для каждого светодиода, то есть схема PWM реализована непосредственно в светодиодных драйверах экрана.

В случае применения простых драйверов и формирования PWM на контроллере светодиодного экрана, необходимо учитывать, сколько драйверов соединены последовательно и обслуживаются одной схемой PWM. Если одной схемой PWM обслуживаются M драйверов с 16-ю выходами, то частота рефреша не может превышать F pwm /(N*M*16) , что приводит к значительному уменьшению частоты рефреша либо необходимости существенно увеличивать тактовую частоту.

В случае применения временного деления (чересстрочной развертки), как мы уже говорили, частота рефреша уменьшается пропорционально коэффициенту деления.

Итак, для увеличения частоты рефреша светодиодных экранов возможны следующие варианты:

• применение “интеллектуальных” драйверов;
• увеличение тактовой частоты схемы генерации PWM;
• уменьшение количества уровней яркости (глубины цвета).

Каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостатки. Так интеллектуальные драйверы дороже обычных, повышение тактовой частоты увеличивает энергопотребление (а значит тепловыделение, необходимость теплоотвода во избежание перегрева), уменьшение количества уровней яркости снижает качество изображения.

Рефреш светодиодных экранов: Выводы

Часто такой параметр как частота рефреша светодиодных экранов используется в маркетинговых целях как один из показателей качества изображения. Предполагается, что чем выше частота рефреша, тем лучше светодиодный экран при прочих равных условиях. Однако, иногда приводятся цифры, вводящие в заблуждение потенциального покупателя. Например, указание частоты рефреша в несколько килогерц, как мы видели, может означать либо применение модифицированных методов PWM, для которых частота рефреша различна для различных уровней яркости, либо уменьшение глубины цвета.

Следует понимать, что высокие значения частоты рефреша и, одновременно, глубины цвета, скорее всего, предполагают, что этот рефреш в светодиодном экране достигается на определенных (высоких) уровнях яркости.

В случае применения чересстрочной развертки может быть указана частота соответствующая одному циклу PWM для одной группы светодиодов, в то время как реальная частота рефреша экрана (которая влияет на восприятие) в несколько раз ниже.

Более информативным, видимо, является указание глубины цвета и тактовой частоты PWM, с возможным добавлением диапазона частоты рефреша экрана (например, 200-1000 Гц) в случае использования модифицированных методов PWM. Если в светодиодном экране применено временное деление, то необходимо явно указать на этот метод формирования изображения (например time division = 1:1 – нет временного деления, time division = 1:2 – одновременно PWM работает на половине экрана и т. д.).

Для восприятия глазом этот параметр светодиодного экрана вообще несущественен. Для частот выше 100 Гц глаз человека не увидит разницу в качестве изображения. Следовательно, необходимо понять, нужна ли высокая частота рефреша и стоит ли за нее платить.

В случае активного использования светодиодного экрана в процессе видеосъемки этот показатель становится существенным, но следует также обратить внимание на однородность изображения при видеосъемке. Для таких светодиодных экранов, возможно, лучше провести тестовые съемки, чем полагаться лишь на такой параметр как частота рефреша.