Displaytechnik Bildwiedergabetechnik

► Metall-Halogenid-Lampen sind Entladungslampen, dessen Hochdruck-
Gasfüllung (10 at) neben Quecksilber auch Metall-Halogenide enthält
► Quecksilberanteil sorgt für Stabilität, über die Metall-Halogenide lässt sich
das Spektrum und die Farbtemperatur beeinflussen
Vorteile:
► Vielseitigkeit, da Spektrum und Farbtemperatur beinflussbar sind
► Hoher Wirkungsgrad, verhältnismässig langlebig
Nachteile:
► Spektrum verändert sich mit der Zeit, insbes.während der Einschaltphase
► Helligkeit ist geringer als bei UHP- oder Xenon-Lampen

► UHP-Lampen sind Entladungslampen, die mit einer Hochdruck-Gasfüllung
(100 bar, Quecksilberdampf) betrieben werden
Vorteile:
► Kleiner Lichtbogen Î Eigenschaften einer Punktlichtquelle
► verhältnismässig langlebig und kostengünstig in der Herstellung
Nachteile:
► Schwierigkeiten bei der Wiedergabe warmer Farbtöne, aufgrund des
Spektrums
► Maximale Leistung ist begrenzt, Einsatz daher nur in preisgünstigeren
Projektoren

Definition:

„Eine Bildwand ist eine für Projektionszwecke vorbereitete feste oder
aufrollbare Auffangfläche für das rein optisch-lichttechnisch projizierte Bild
mit festgelegten und reproduzierbaren lichttechnischen Eigenschaften.“

Bildwand: Oberbegriff für Projektionswände und -schirme

konfektionierte Bildwand: Gesamtheit einer Projektionsfläche und Befestigung dieser

Größe ist abhängig von

• Der Größe des Vorführraums
• dem Bildseitenverhältnis

Hellraum- oder Dunkelraumprojektion

• Hellraum: ist von Tageslicht oder Beleuchtung erhellt
• Dunkelraum: ist fast vollständig verdunkelt

• Bei der Schrägprojektion treten durch die Verschiebung der Projektionsachse gegenüber der optischen Achse ungewollte Verzerrungen auf
• Durch das Verkippen der Ebenen gegeneinander entstehen auch Unschärfen
  • Scheimpflug
  • Projektionsachse nicht gleich Bildwandnormale

siehe Bild

ist der Offset einstellbar so spricht man von einem Lens shift

• Unterschiedliche Winkel der projizierten Lichtstrahlen zur Bildwandnormalen führen zu unterschiedlichen  Helligkeiten, insbesondere in den Randbereichen der Bildwand
•  Durch eine Bildwandkrümmung kann diesem Effekt entgegengewirkt werden 
• Durch Neigen der Bildwand kann der der lichttechnische Wirkungsgrad verbessert werden.
• Die Vorzugsrichtung der Reflexion sollte dabei in Richtung der Mitte der Betrachterfläche zeigen

1. D (klassisch)
2. B (Beaded Screen)
3. S/M (Specular Screen/metallisierte Bildwand)
4. R (Rückprojektionswand)

► streut das Licht gleichmäßig in alle
Richtungen und weist somit keine
ausgeprägte Vorzugsrichtung der
Reflexion auf.
► dann ideal, wenn die Zuschauer nicht
nahe der Projektionsachse sitzen und
der Raum verdunkelt werden kann
► Projektionslicht wird optimal zur Seite
gestreut
► bestehen meist aus Gewebe oder
Kunststoffbahnen

► der auftreffende Projektionslichtstrahl wird hauptsächlich in Richtung der optischen Achse reflektiert, d.h. Lichteinfalls- und Lichtausfallsrichtung fallen zusammen (autokollimatorische Bildwand)
► Lichtverteilung ist zu den Seiten hin stark eingeschränkt.
► besitzen auf der Oberfläche eine dünne Schicht mit einer sehr großen Anzahl kleiner Glaskugeln, die das Licht direkt zurückreflektiert

► Projektionslichtstrahl wird in Vorzugsrichtung des Spiegelwinkels reflektiert, der einfallende Strahl
wird, gespiegelt an der Bildwandnormalen, zurückgestrahlt.
► Gut geeignet für die Tageslichtprojektion
► Die Bildwände besitzen auf der Oberfläche des Trägermaterials eine dünne Schicht aus
Metallteilchen bzw. Metalloxiden
► Der Typ S ist besonders wichtig für die
Stereoprojektion

► Das transmittierte Licht wird, ähnlich wie bei der Diffus-Bildwand, in alle Richtungen gestreut,
weist aber immer eine begrenzte Vorzugsrichtung für die Transmission auf
►
Diese Bildwände bestehen aus Kunststoff oder Glas
► hot spot
heller Fleck in der Bildwandmitte. Die Leuchtdichte-
verteilung weist in diesem Fall in der Bildmitte ein
Maximum auf.

siehe Bild

◦ Funktionsprinzip:
➔ Zwischen zwei Elektroden befindet sich eine Schicht organischer Kleinmoleku le oder
Polymere
◦ Licht entsteht dabei durch Elektrolumineszens
➔ Eine elektrische Spannung von wenigen Volt wird an die Elektroden angelegt. Dabeiwerden
im pn- Übergang Elektronen aus der n- dotierten Schicht und Löcher in umgekehrter
Richtung injiziert.
➔ Bei der Rekombination der Elektronen und Löcher wird Energie in Form von Photonen
freigesetzt

Vorteile
► OLED-Flachbildschirme werden aufgrund ihres Herstellungsprozesses
zukünftig sehr kostengünstig zu produzieren sein
► Verwendung von biegsamen Trägermaterialien (flexible Substrate,
Folien) ist möglich
► Selbst-leuchtend Î sehr hohe Kontrast, deutlich weniger
Energieaufnahme als z. B. LCD
► Blickwinkelbereich von bis zu 170 Grad,
► geringe Temperaturabhängigkeit
► Geringe Schaltgeschwindigkeiten (response time), liegen im Bereich
von Mikrosekunden
Nachteile
► Lebensdauer der OLED noch zu gering (bzw. sehr unterschiedlich
abhängig von der Farbe)
► Farbraum (noch) eingeschränkt

Analoge Display-Schnittstellen
►Computer-/Grafik-Bereich
► VGA-Schnittstelle
►Video-/TV-Bereich
► Scart-Schnittstelle
► FBAS-Schnittstelle
► S-Video-Schnittstelle
► YUV-Schnittstelle
Digitale Display-Schnittstellen
► DVI-Schnittstelle
► HDMI-Schnittstelle

► analoger Bildübertragungsstandard für Stecker- und Kabel-
verbindungen zwischen Grafikkarten und Anzeigegerät
► Der Signalpegel beträgt für R, G und B-Signale 0,7 V
► Übertragungsqualität hängt stark von der Qualität des
VGA-Kabels ab (bis 30 m möglich), koaxialer Aufbau
für die Farbkanäle
► für hohe Auflösungen oberhalb SXGA (1280x1024 Pixel)
nur bedingt geeignet
►durch Display Data Channel (DDC) werden Zusatzdaten übertragen

DDC ermöglicht Plug & Play

• Luminanz- und Chrominanzinformationen werden gemeinsam als moduliertes PAL- oder NTSC-Signal im Basisband übertragen
• Cross-Color und Cross-Luminance Effekte können durch gemeinsame Übertragung entstehen

• Luminanz- und Chrominanzinformationen werden getrennt voneinander übertragen
• kein Cross-Color oder Cross-Luminance

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