Displaytechnik Bildwiedergabetechnik

YUV bzw. Yp b P r sind aus den Farbdifferenzsignalen R-Y und B-Y abgeleitet

ermöglicht Übertragung von Videosignalen in RGB, YUV, S-Video und FBAS und von Stereo-
Audiosignalen

• keine Qualitätsverluste durch AD-/DA-Wandlung
• Wegfall der Einschränkungen (Auflösung, Bandbreite) durch DA-/AD-Wandler
• Plug & Play
• Unabhängig von Monitortechnologie
• skalierbare Übertragungsleistung

• Standard-Schnittstelle im PC-Bereich (Grafikkarte Monitor)
• 3 Datenkanäle für R, G, B + Sync-Kanal
• Basiert auf 2 TMDS – Übertragungen
• Dual Link System
  • 1.TMDS – Verbindung für ungerade Pixel
  •  2.TMDS – Verbindung für gerade Pixel
• Bei Single Link System nur 1 TMDS

• Übertragung von Bild-, Ton-, Steuerdaten
• erlaubt zusätzlich die Übertragung von digitalen Audiosignalen gemeinsam mit den
• Videosignalen (bis zu 8 Kanälen 24 Bit , 192 KHz)
• abwärts kompatibel --> DVI
• basiert auf TMDS

Kopierschutzverfahren,
▪ optional bei DVI,
▪ Standard bei HDMI

Spotmessung

► „Single Detector“- Geräte
► messen einen „Spot“ mit definierten Durchmesser
► Einsatz von Photodioden zur Messung
► Integrieren die Leuchtdichte über typ. 25 bis 500 Pixel
►Systeme mit eigener Optik, oft auch mit Sucher
Î benötigen Dunkelraum zur Messung
Î geeignet für Blickwinkelmessungen
►Systeme mit Abdeckhaube (Hood)

Flächenmessung

► „Luminanz Kamera“
► Verwenden Flächen-Dektoren
► messen den ganzen Bildschir

Die Schaltzeiten für Übergänge benachbarter Graustufen kann deutlich länger sein

Bei Bild und Videoübertragung soll die Leuchtdichte der Aufnahmeszene in gleicher weiße im Display wiedergebeen werden.

Die nichtlinieare Kennlinie der Bildröhre wird in der Kamera durch die Gamme Vorentzerrung kompensiert

• der Zusammenhang zwischen Hellempfindung und Leuchtdichte muss daher ncht berücksichtig werden
• werden andere Displayarten verwendet muss die Gradationskennlinie einer Bilderröhre nachgebldet werden

durch diese nichtlineare Kennlinie reiche eine Quantisierung mit 8 Bit aus

bei der Erzeugung von Grafik oder synthetischen Bildern (Animationen) muss der Zusammenhang zwischen Hellempfindung und Leuchtdichte berücksichtigt werden

ideal Hellempfindung H ~ erzeugten digitalen Signalwert

ggfl. muss die nichtlineare Kennlinie des Displays berücksichtigt bzw korrigiert werden

• Bildschirm erzeugt eine Leuchtdichte, die vom visuellen System des Menschen als Helligkeit empfunden wird.
• Dabei sind die Wahrnehmungseigenschaften des visuellen Systems zu beru cksichtigen, z.B.:

Mach Effekt ( Kantenüberhöhung)

Weber Fechner Gesetz

• Zusammenhang zwischen der Leuchtdichte und wahrgenommener Hellempfindung ist nicht-
  linear
• Farbbilder werden durch additive Farbmischung aus den Primärfarben Rot, Gru n und Blau erzeugt.
• Die Farbwertsignale werden häufig in 8 Bit Auflösung dargestellt

➔ Pro Farbwertsignal Rot, Gru n, Blau bei 8 Bit jeweils 256 Abstufungen
➔ daraus sind 16,67 Mio. Farben ermischbar durch additive Farbmischung
➔ Vom visuellen System sind nur ungefähr 500.000 Farben unterscheidbar

DMDs bilden zusammen mit der Ansteuerelektronik und Beleuchtungssystem die DLP (Digital
Light Processing)-Einheit
◦ Hochwertige, teure Systeme arbeiten mit einer Trennung der drei Farbauszu ge, die getrennt an
drei DMDs reflektiert und anschließend wieder zusammengefu hrt werden
◦ Gu nstigere Geräte verwenden 1 Chip-Lösungen mit einem Farbrad fu r R, G, B mit drei Sektoren
zeitsequentielle Farbdarstellung, jede Primärfarbe wird nur fu r ein Drittel der Bilddauer
projiziert

siehe Bild

siehe bild

siehe Bild

siehe Bild

siehe Bild

siehe Bild

siehe Bild

siehe bild

Impuls Type (CRT):

• Anregung erfolgt nur für einen kurzen Zeitabschnitt innerhalb eines Frames
• örtliche Unschärfe: begrenzte Bandbreit, MTF

Hold Type (LCD):

• Anregung erfolgt für die ganze Dauer eines Frames
• Bewegungsunschärfe (kann durch Einfügen von Schwarzbilern (black Frame insertion) minimiert werden).

• selbstleuchtend
  • + gut bei dunklem bis mittlerem Umgebungslicht
  • + kein eingeschränkter Betrachtungswinkel
  • + keine Pixelträgheit
  • + großer Temperaturbereich
  • - hoher Stromverbrauch
  • - geringer Kontrast bei Sonnenlicht
  • - enbrennen, alterung der Leuchtstoffe
• nicht selbst-leuchtend
  • + geringer Stromverbrauch
  • + Lesbarkeit bei Sonnenlicht
  • + Bi- stabile Displays können realisiert werden
  • - eingeschränkter Betrachtungswinkel
  • - Pixelträgheit
  • -Hintergrundbleuctung bei dunklem Umgebungslicht

• Bildröhren
  • - nur selbst-leuchtend
  • - hohes Gewicht
  • - große Bautiefe
  • - max Bilddiagonale 40 inch
  • + günstig
• Flach-Displays
  • + sowohl selbstleuchtend und nicht selbstleuchtend
  • + geringes Gewicht
  • + geringe Bautiefe
  • + flexible Displays möglich

\(tan \delta \approx \delta = \frac{ h }{a }\)

h = Pixelgröße

a = Betrachtungsabstand

siehe bild

1. siehe Foto

2.

• warnehmbarer Bereich von3:1 bs 500:1
• zu großes Kontrasverhältnis kann ebenfalls stend sein
• Messung normal im Darkroom
• Lmin hat großen Einfluss
• Bei fullscreen Messung keine Aussage über Textlesbarkeit
• \(C_r= {L_{max} \over L_{min}}\)

• wird zur bewerbung von Displays oft benutzt
• basiert auf Messung zwei verschiedener Testbilder
• Bei Weißmessung wird das Backlight heller gemacht und die Gamma-Kennlinie so verschoben, dass helle Graustufen noch erkennbar sind
• Bei Schwarzmessung wird das Backlight dunkler gemacht und die Gamma-Kennlinie so verschoben, dass dunkle Graustufen noch unterscheidbar sind

Keine AUssage über den tatsächlichen Dynamikumfang des Displays

Hintergrundbeleuchtung kann regional in der Helligkeit geändert werden.

• Der Kontrast veringer sich mit zunehmender Signalfrequenz. Hohe Frequenzen werden stärker gedämpft
• Beurteilung erfolgt nur anhand der MTF
• MTF ist ohne Einheit
• Beschreibt das Kontrastverhältns Cm als funktion der Ortsfrequenzen fx und fy
• \(C_m = {L_{max}-L_{min} \over L_{max}+L_{min}}\)
• \(C_M (f_{x,y})-> MTF\)

1. Messung der Leuchtdichte von min. 10 aäuidistanten Grauwerten
2. Normierung der Grauwerte und Leuchtdichten auf jeweils 1
3. Berechnung des Logarithmus für alle Daten
4. Diagramm mit Graustufen ( x-Achse) und Leuchtdichte-Werten (y-Achse)
5. Fitten einer Geraden an die Kurve
6. Bestimmung der Steigung der Gerade ergibt den Gamma-Wert

Aufbau

• Erzeugung mittels Schattenmaske und 3 Strahlsystem
• diverse Schattenmaske (siehe Bild)

• nicht-selbstleuchtend
• Lichtventildisplay--> benötigt externe Lichtquelle
• Flüssigkristall
  • besitzt de Liquidität von Flüßigkeiten
  • optische Eigenschaft von Kristallen
  • stäbchen oder fadenförmig
  • bei Raumtemperatur im nematischen Zustand

• normally white mode

im Ruhezustand liegt keine Spannung an und das lichtventil ist offen

PolFilter gegneinander verdreht angeordnet

• normally black mode

im Ruhezustand ist Lichtventil geschlossen

Polfilter ncht gegeneinander verdreht

• Spannung Aus
  • Hintergrundlicht durchläuft Polarizer und ist danach polarisiert
  • Flüssigkristalle orientieren sich an den Ausrichtungsschichten
  • Kristallmoleküle bilden 90° Helixform und drehen die Polarisierrichtung (TN)
  • Das Licht kann den unteren Polarizer passieren
  • Lichtventil ist offen
• Spannung An
  • Hintergrundlicht durchläuft Polaizer und ist dnach polarisiert
  • Flüssigkristalle orientieren sich am angelegten E-Feld
  • Polarisationsrichtung des Lichtes ist nicht gedreht
  • Das Licht kann den unteren Polarizer nicht passieren
  • Lichtventil ist geschlossen

• aktiv
  • jedes Pixel hat ein Schaltelement
  • + wesentlich bessere Bildqualität
  • Schaltelement besteht meist aus Transistor in Dünnschicht Technologie (TFT)
• passiv
  • pixel werden Zeilen oder Spaltenweise angesteuert. Kein schaltelement am Pixek
  • +wesentlich günstiger

• für die Änderung des Grauwertes eines Pixels wird eine endliche Schaltzet benötigt
• Video- und Spieleanwendungen benötigeten Schaltzeiten < 20ms
• Schaltzeit ist abhängig von den Eigenschaften der Flüssigkristalle
• Verbesserung der Schaltzeiten durch
  • schnellere Flüssigkristalle
  • overdrive Technik

Signal für einen Pixel wird übersteuert

so wird eine steilerer Anstieg der Pixelhelligkeit gewährleistete und der Pixel erreicht somit schneller den gewünschten wert

◦
LED Hintergrundbeleuchtung

• große Helligkeit
• gleichmäßige Ausleuchtung
• geeignete spektrale Charakteristik
• geringes Gewicht
• geringe Dicke
• kostengünstig
• kein Flimmern
• hohe Lebensdauer
• geringe Wärmeentwicklung
• großer Betriebstemperaturbereich

CCFL Hintergrundbeleuchtung

• geringe Helligkeit
• geringe Lebensdauer
• Farbkonstant
• hoher Wirkungsgrad
• schlechtes Kaltstartverhalten
• geringer Farbraum

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