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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : PWM für schärfere Grafik?


Mr. Lolman
2012-07-31, 16:34:47
Wir kennen doch alle die Hold-Type (bzw Sample-Hold) Problematik bei TFTs - die eigentlich nur problematisch ist, weil unser Gehirn die Einzelbilder interpoliert - welche nun mittelfristig dazu geführt hat, dass mittlerweile LCD-Fernseher mit 800 (Marketing)-Hertz am Markt sind.

Und das, wo doch 50Hz eigentlich theoretisch ausreichend sein müssten, weil ja LCDs prinzipbedingt nicht flimmern und 50 Bilder pro Sekunde ja am CRT auch ausreichend waren, gell? :devil:


Nun gut. 2 Möglichkeiten gibts und von der TV Herstellern werden mittlerweile auch beide fleißig miteinander kombiniert.

1. Einfügen von schwarzen Bildern (BFI - Black-Frame-Insertion) => verhindert, dass 2 aufeinanderfolgende Bilder vom Gehirn interpoliert werden können und deswegen wirkt die Bewegtdarstellung schärfer. Blöderweise holt man damit das CRT-Flimmern wieder zurück und deswegen ist BFI auch erst ab 200Hz brauchbar. (100 hell, 100 dunkel)

2. Mehr Bilder => Differenzen zwischen 2 Bilder werden geringer, es wird von unserem Gehirn weniger Interpoliert, Bilder werden insgesamt schärfer => führt bei TV zum Soap-Opera-Effekt (wirkt deswegen schlimm, weil Fernsehkameras kurzer Belichtungszeit und 50 Halbbildern häufig für billige TV-Produktionen verwendet werden und der tolle Blue-Rayfilm durch die Zwischenbildberechnung dann tw. plötzlich auch diese 'seltsam flüssigen Bewegungen' einer billigen TV-Produktion bekommt.

Und auf 800Hz kommt man aktuell auch nur, wenn man beide Mechanismen miteeinander kombiniert. Denn für echte 800Hz ist kein TFT der Welt flott genug. (Selbst die 2ms Responsetime würden maximal für 500Hz reichen, und die 2ms schaffen die besten TFTs auch nur bei Grey-to-Grey)



Warum also der Thread?

Bei Fernseher gibts 800Hz, Black-Frame-Insertion, Motion-Interpolation, aber bei PC-Monitoren hängt man aktuell bei ein paar 120Hz Modellen fest - die auch alle ihre mehr oder weniger großen Nachteile haben. Eine Zeitlang gabs den NEC 24WMGX³ der auch BFI beherrscht, aber anscheinend auf 60Hz moduliert, zumindest wird mit aktivem MP-Modus (so heißt das da) ein sichtbares Flimmern induziert.

Aber: Fast alle LCD mit LED-Backlight regeln die Helligkeit über Pulsweitenmodulation, und zwar mit ~250Hz. D.h 50% Helligkeit werden erreicht, indem man abwechselnd 1/125 Sekunden lang 100% und 0% Helligkeit darstellt. Und das heißt ja wiederum, dass je weniger Helligkeit man auf einen PWM gesteuerten TFT gibt, umso schärfer auch die Grafik sein müsste (und halt auch flimmriger, was aber bei 250Hz eher nebensächlich ist).

Dementsprechend könnte man ja auch 120Hz pfeifen und sich zB einen guten LED TFT mit hohem statischen Kontrast holen und einfach die Helligkeit runterschrauben, oder? Und tatsächlich ist ja eh jeder aktuell 120Hz TFT-Monitor für aktives 3D grenzwertig, weil kaum einer 300cd/m² schafft und durch die Shuttermechanismen dann nur weit unter 100cd/m² übrig bleiben, was leider imo insgesamt zu dunkel ist und wenn man 120Hz schon nicht für 3D nutzt, sondern nur für Scharfe Grafik, köntte man ja zu einem ähnlichen Effekt ja mit günstigen 60Hz + 250HZ Backlight PWM kommen, oder?

Hab ich irgendwo einen Denkfehler, ist die Idee gut, oder hat den Effekt sogar jemand schonmal beobachten können - nämlich dass die Bewegtdarstellung bei LED-Backlightmonitoren schärfer wird, je weiter man die Helligkeit runterschraubt?

seaFs
2012-07-31, 17:33:10
Der Basistakt der PWM bleibt doch immer gleich. Demnach darfst du für eine optimale Darstellung auch nur ganzzahlig teilende Wiederholfrequenzen benutzen (25Hz, 50Hz, 125Hz, 250Hz). Sonst kommt es doch, rein theoretisch betrachtet, zum Tearing im Monitor selbst.
Irgendwo müsstest du dann ein internes VSynch zwischen Hintergrundbeleuchtung und TFT herzaubern.

Mr. Lolman
2012-07-31, 19:11:13
Ist das denn nicht eh schon der Fall? Denn dass die LED-Helligkeit über PW-Modulation gesteuert wird, ist ja ein Faktum: http://www.tftcentral.co.uk/reviews/benq_gw2450hm.htm

Spasstiger
2012-07-31, 19:22:36
Damit die PWM-Dimmung einen Effekt auf die Bewegungsschärfe hat, muss der Übergang von einem Frame zum nächsten Frame stets in die Dunkelphase der LEDs fallen. Dazu wäre eine Synchronisierung mit der Wiederholfrequenz erforderlich, die offenbar nicht vorhanden ist. 60 Hz vs. 250 Hz klingen jedenfalls alles andere als synchron.
Der gedankliche Ansatz ist aber gar nicht mal verkehrt. Denn das mit der PWM-Steuerung stimmt definitiv: Slow Motion in Slow Motion (LED vs LCD) Monitors (http://www.youtube.com/watch?v=0lvtqqlhem8).

mboeller
2012-08-02, 09:21:20
mal ein wenig weitergesponnen.

600MHz PWM könnten dann schon reichen um 60Hz (faktor10) od. 75Hz (faktor8) auch ohne viel Dimming scharf darzustellen, oder?

xxMuahdibxx
2012-08-04, 10:26:57
Das heist aber auch das die Grafikkarte immer 60 FPS liefern muss egal was im Spiel passiert .

BeetleatWar1977
2012-08-04, 10:39:04
mal ein wenig weitergesponnen.

600MHz PWM könnten dann schon reichen um 60Hz (faktor10) od. 75Hz (faktor8) auch ohne viel Dimming scharf darzustellen, oder?
genau - 600Mhz - so einen Bildschirm hätte ich gerne - du meintest bestimmt 600 Hz, jetzt ist aber die Frage wie die Reaktionszeit vom Backlight ist......
Das heist aber auch das die Grafikkarte immer 60 FPS liefern muss egal was im Spiel passiert .
Denkfehler - FPS ungleich Bildwiederholfrequenz;)

seaFs
2012-08-04, 10:53:41
jetzt ist aber die Frage wie die Reaktionszeit vom Backlight ist......

Flott genug. Erinnert sich hier jemand an diese einzeiligen LED-Kreisel, mit denen beliebige Bilder darstellbar sind?
http://www.youtube.com/watch?v=w3f52fW8P9I
Das Zeugs gibt's auch mit Motor, in Radkappen, etc.
Reaktionszeit ist hier das geringste Problem.

xxMuahdibxx
2012-08-04, 12:30:06
genau - 600M
Denkfehler - FPS ungleich Bildwiederholfrequenz;)

Das mag sein wenn man Oberflächlich denkt es geht aber darum das man das Tearing weg bekommt . Und das heist halt das man nicht mitten im Bild ( im Halben oder im Viertel ) ein "Versatz" hat .

Somit wären halt Gerade Framezahlen bevorzugt .

no6ody
2012-08-04, 19:32:34
Ich glaube das funktioniert so nicht wie ihr euch das denkt. Im Prinzip arbeiten fast alle Netzteile mit PWM, z.B. auch im PC. Trotzdem kommt hinten keine Rechteckspannung raus sondern z.B. 12V mit einem ganz kleinen Spannungsripple.

So wird es auch beim Backlight sein. Sprich es ist vereinfacht gesagt noch ein Kondensator dazwischen der die Spannung auf einem halbwegs konstantem Niveau hält. Abgesehen davon weiß ich auch nicht wie die Zeitkonstante von den CCFL-Röhren beim Ein- und Ausschalten sind. Möglciherweise schalten sie nicht so schnell wie LEDs. Wenn man sich beispielsweise Glühlampen anguckt werden die beim ausschalten auch nicht schlagartig dunkel.

Spasstiger
2012-08-04, 20:03:17
Ich glaube das funktioniert so nicht wie ihr euch das denkt. Im Prinzip arbeiten fast alle Netzteile mit PWM, z.B. auch im PC. Trotzdem kommt hinten keine Rechteckspannung raus sondern z.B. 12V mit einem ganz kleinen Spannungsripple.
Nope, die LEDs werden wirklich an- und ausgeschaltet: http://www.youtube.com/watch?v=0lvtqqlhem8.
Abgesehen davon weiß ich auch nicht wie die Zeitkonstante von den CCFL-Röhren beim Ein- und Ausschalten sind. Möglciherweise schalten sie nicht so schnell wie LEDs. Wenn man sich beispielsweise Glühlampen anguckt werden die beim ausschalten auch nicht schlagartig dunkel.
Monitore mit CCFLs brauchen teils mehrere Minuten bis sie ihre volle Helligkeit erreicht haben. Dynamischer Kontrast wirkt auf CCFL-Monitoren auch recht träge und ist imo erst mit LED-Hintergrundbeleuchtung brauchbar.

seaFs
2012-08-04, 20:09:03
no6ody wird wohl recht haben.
Laut diesem Datenblatt (http://www.nxp.com/documents/data_sheet/UBA3070.pdf) kommt für die Spannungsausgabe nochmal ein Siebkondensator dazu. Damit wäre die ganze Idee erstmal hinfällig.

Um das zu realisieren, ist wohl ein erheblicher Eingriff in die Ansteuerung notwendig
- Kondensator entfernen --> fraglich, ob die Schaltung dann noch sauber läuft
- VSynch der Displayansteuerung auf den Eingang des Backlightcontrollers legen

Aber ich bin gespannt, ob sich das jemand traut. Ich hab gelesen, dass die Reaktionszeiten von LEDs bei <10-50µs liegen. Nur stand da nicht, ob es einfarbige oder UV-LEDs mit Leuchtschicht (pseudoweiß) waren. Wenn, dann macht die Leuchtschicht beim Ausschalten den Strich durch die Rechnung. Das gleiche bei CCFLs.

DraconiX
2012-08-05, 15:22:16
Wobei eine PWM Freq. von 600Hz schon ziemlich abstruß ist, zumindest für die in LED-TFTs verbauten "LEDs" ;)

Sailor Moon
2012-08-05, 15:27:02
Hier mal zwei Beispiele für aktuelle PWM-Umsetzungen auf Basis einer LED blu:

http://www.prad.de/new/monitore/test/2012/test-eizo-ev2335w-gb-teil13.html#Backlight
http://www.prad.de/new/monitore/test/2012/test-lg-ips235p-teil8.html#Backlight

Schön zu sehen ist, dass zwischen verschiedenen Implementierungen nicht nur die Frequenz, sondern auch das Tastverhältnis variiert. Abschließend noch ein Beispiel für eine CCFL blu:

http://www.prad.de/new/monitore/test/2012/test-quato-ip300ex-teil14.html#Backlight

Gruß

Denis

no6ody
2012-08-05, 16:01:46
Hier mal zwei Beispiele für aktuelle PWM-Umsetzungen auf Basis einer LED blu:

http://www.prad.de/new/monitore/test/2012/test-eizo-ev2335w-gb-teil13.html#Backlight
http://www.prad.de/new/monitore/test/2012/test-lg-ips235p-teil8.html#Backlight

Schön zu sehen ist, dass zwischen verschiedenen Implementierungen nicht nur die Frequenz, sondern auch das Tastverhältnis variiert. Abschließend noch ein Beispiel für eine CCFL blu:

http://www.prad.de/new/monitore/test/2012/test-quato-ip300ex-teil14.html#Backlight

Gruß

Denis

Es gibt festfrequente Converter und welche, die im BCM arbeiten und damit über die Schaltfrequenz geregelt werden. Die Spannung ist quasi konstant, da das die Größe ist, nach der geregelt wird. Der Strom ist dann abhängig von der Convertertopologie, bei halbwegs vernünftigen Netzteilen aber sägezahnförmig. Daher resultieren auch die gemessenen Helligkeitsschwankungen.