فهم التعتيم المحلي: تحسين التباين ومستويات اللون الأسود

ما هو التعتيم المحلي؟

تقوم شاشات LCD التقليدية بضبط السطوع على مستوى لوحة LED بأكملها. عند تسليط الضوء على الشاشة، تكون بعض الأجزاء مبهرة للغاية. عندما تعرض بدرجة سطوع أقل, ، لا يمكنك رؤية التفاصيل في الظل.

لحل هذه المشكلة، تم اختراع التعتيم المحلي. تقسّم هذه التقنية منطقة إضاءة الشاشة إلى مناطق متعددة يمكن التحكم فيها بشكل مستقل وتضبط سطوع كل منطقة وفقًا للمحتوى المعروض، وذلك لتحسين مستويات التباين واللون الأسود.

وظيفة التعتيم المحلي

تحسين التباين

في التعتيم المحلي، تستخدم الشاشة الخوارزمية الخاصة بها لتحليل سطوع المحتوى وتقسيمه إلى مناطق مختلفة بناءً على درجة الإضاءة. بالنسبة للمناطق المظلمة، تقلل الشاشة من سطوع الإضاءة الخلفية لجعل اللون الأسود أعمق. أما بالنسبة للمناطق الساطعة، فتزيد من السطوع بشكل مناسب لجعل الإضاءة الساطعة أكثر حيوية. بهذه الطريقة، فإن تباين الشاشة سيتم تحسينها بشكل كبير، مما يجعل الصور أكثر واقعية وثلاثية الأبعاد.

اجعل تفاصيل الظل أكثر وضوحاً

بالمقارنة مع التعتيم العام التقليدي، حيث تصبح الشاشة بأكملها مظلمة، وتصبح مناطق الظل موحلة بسهولة، يسمح التعتيم المحلي بانخفاض السطوع الكلي للشاشة مع الحفاظ على التفاصيل في المناطق المظلمة أو المظللة. بالإضافة إلى ذلك، لم يعد اللون الأسود في المناطق المظلمة ساطعًا أو رماديًا، بل أصبح أقرب إلى اللون الأسود الحقيقي الذي تراه في الحياة الواقعية.

تقليل استهلاك الطاقة

مع الإضاءة الخلفية العامة وعدم وجود تعتيم محلي، يجب أن تظل مصابيح LED الموجودة خلف شاشة LCD مضاءة بالكامل حتى لو كان 90% من الصورة سوداء. في ظل التحكم في التعتيم المحلي، يمكن تعتيم مصابيح LED في مناطق السطوع المنخفض بشكل كبير أو تعطيلها تمامًا لتحسين تفاصيل الظل وتحسين أداء التباين. من خلال هذه الآلية، يمكن أن يساعد التعتيم المحلي في تقليل استهلاك الطاقة أثناء الاستخدام.

أنواع التعتيم المحلي

التعتيم العالمي

لا يحتوي التعتيم العام على مناطق إضاءة خلفية. عند ضبط السطوع، تضيء الشاشة بأكملها أو تغمق ككل. يوفر هذا الأسلوب ميزة كبيرة من حيث التكلفة ويستخدم بشكل شائع في شاشات LCD منخفضة الجودة وشاشات الأعمال.

علاوة على ذلك، على المدى الطويل، على الرغم من أنها تقنية أساسية، لن يتم الاستغناء عن التعتيم الشامل بشكل كامل، حيث إن بعض التطبيقات لا تتطلب جودة صورة عالية التفاصيل.

تعتيم محلي بإضاءة مباشرة

تنقسم تقنيات الإضاءة الخلفية بشكل عام إلى نوعين: إضاءة مباشرة وإضاءة حافة. في تقنية الإضاءة الخلفية ذات الإضاءة المباشرة، يتم توزيع لمبات LED بالتساوي على كامل المنطقة خلف اللوحة.

يقسّم التعتيم المحلي بالإضاءة المباشرة لمبات LED هذه إلى عدة مناطق، عادةً ما تكون من 2 إلى 32 منطقة. وأثناء التشغيل، يمكن لهذه المناطق التحكّم بسطوعها بشكل مستقل استنادًا إلى خوارزميات مخصصة. بالمقارنة مع التعتيم المحلي بإضاءة الحواف، يسمح التعتيم الموضعي بإضاءة مباشرة بمناطق أدق وأكثر قابلية للتحكم، مما يؤدي إلى توزيع أكثر تساويًا للضوء عبر الشاشة.

تعتيم محلي مضاء بالحواف

في تقنية الإضاءة الخلفية المضاءة بالحواف، يتم ترتيب لمبات LED الصغيرة على طول الحواف اليمنى واليسرى للشاشة، وتستخدم تركيبات دقيقة لتوزيع الضوء بالتساوي عبر اللوحة. يشير التعتيم الموضعي بإضاءة الحواف إلى تجميع لمبات LED على طول الحواف للتحكم، والتي تقسّم عادةً لمبات LED الصغيرة إلى 4 إلى 16 منطقة، حتى أن بعض الطرازات تحتوي على 32 منطقة.

من ناحية، يستخدم التعتيم المحلي بإضاءة الحواف عددًا أقل من مصابيح LED، ومع ميزة التعتيم المحلي، يمكن أن يقلل من استهلاك الطاقة. ومن ناحية أخرى، نظرًا لأن الضوء يأتي من الجوانب، فقد ينتج عنه سطوع غير متساوٍ في مناطق معينة.

تعتيم محلي كامل المصفوفة الكاملة

يعتمد نظام التعتيم المحلي كامل المصفوفة (FALD) على التعتيم المحلي بالإضاءة المباشرة من خلال زيادة عدد المناطق بشكل كبير، وعادةً ما يقسم الإضاءة الخلفية إلى مئات أو حتى آلاف المناطق. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تشتمل تقنية FALD على مكونات متقدمة مثل أغشية الانتشار وأغشية الموازاة لتقليل السطوع غير المتساوي.

وبفضل هذه التقنية، يمكن للشاشات تحقيق تباين مذهل وأداء HDR مذهل مع تحسين كفاءة الطاقة أيضًا. عادةً ما تُستخدم تقنية FALD في أجهزة تلفزيون LCD المتطورة والشاشات والشاشات الاحترافية.

التعتيم المحلي في تقنيات العرض المختلفة

شاشة LCD LED-LCD تقليدية

عادةً ما تحتوي شاشات LED-LCD التقليدية على عدد قليل من المناطق أو لا تحتوي على أي تقسيم للمناطق على الإطلاق، وعادةً ما تستخدم التعتيم العالمي. ومع التقدم التكنولوجي، تم اعتماد التعتيم المحلي بإضاءة الحافة والإضاءة المباشرة تدريجيًا، على الرغم من أن دقة التحكم في الإضاءة لا تزال محدودة.

ميني LED

تستخدم الإضاءة الخلفية بتقنية LED الصغيرة تخطيطًا كامل المصفوفة وترقية تقنية FALD بعدد أكبر من المناطق. يمكن أن تحتوي تقنية LED الصغيرة على 500 أو حتى أكثر من 5000 منطقة. من بين تقنيات الإضاءة الخلفية لشاشات LCD الحالية، تمثل تقنية Mini LED الخيار الأكثر تقدمًا، ويمكنها أن تعرض لك أفضل أداء يمكن أن تقدمه تقنية LCD.

الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) الصغير و OLED

كتقنيات شاشات العرض LED ذاتية الاستجابة، لا تعتمد تقنية Micro LED و OLED على التعتيم المحلي للتحكم في السطوع في مناطق محددة. وحدة التعتيم لكلتا التقنيتين هي وحدات البكسل. بعبارة أخرى، يعمل كل بكسل كوحدة تعتيم يمكن التحكم فيها بشكل مستقل.

لذلك، توفر شاشات Micro LED وOLED بعضًا من أفضل أداء التعتيم بين كل تقنيات الشاشات، مع مستويات اللون الأسود وتأثيرات HDR أفضل من تلك التي توفرها شاشات LCD.

تكاليف وأسعار التعتيم المحلي عبر التقنيات المختلفة

شاشات LED-LCD تقليدية مع تعتيم عالمي

لا تحتاج شاشات LCD بدون تعتيم محلي إلى خوارزميات ذكية ذات صلة، لذا فهي الخيار الأقل تكلفة بين جميع تقنيات التعتيم. عادةً ما تكون شاشات LCD المنخفضة أو الأقدم فقط هي التي تتخلى عن التعتيم المحلي، وتكون أسعارها هي الأقل. على سبيل المثال، يبلغ سعر أجهزة تلفزيون TCL الذكية للمبتدئين $129.99.

تعتيم محلي منخفض المنطقة المنخفضة

بالمقارنة مع شاشات التعتيم العالمية التقليدية، فإن شاشات العرض ذات التعتيم المنطقي ذات التعتيم المنطقي لها تكاليف إضافية لوحدات الإضاءة الخلفية والدوائر المتكاملة للسائق والتحكم في الإضاءة الخلفية. ومع ذلك، نظرًا لأن عدد المناطق صغير، يظل عدد مصابيح LED وتعقيد برامج التشغيل منخفضًا، وبالتالي فإن التكلفة الإجمالية ليست أعلى بكثير.

FALD وLED الصغير

بالمقارنة مع خوارزميات PWM الأساسية منخفضة المناطق، يتطلب FALD خوارزميات تعتيم محلية ديناميكية عالية السرعة وخوارزميات تشغيل LED متعددة، مما يزيد من التكلفة. في حين أن مصابيح LED الصغيرة تستخدم مصابيح LED صغيرة بأقطار تتراوح بين 10 و100 ميكرومتر لتحقيق آلاف المناطق، فإن تكلفتها أعلى بكثير من تكلفة FALD القياسية.

OLED ومصابيح LED متناهية الصغر

كما ذكرنا سابقًا، يتطلب كل بكسل في تقنيات OLED وMicro LED دارة تشغيل متناهية الصغر، مما يوفر دقة تحكم عالية للغاية. وعلى وجه الخصوص، تُعدّ شاشات LED متناهية الصغر في شاشات Micro LED أكثر تكلفة، وبالإضافة إلى العمليات عالية الدقة وأنظمة القيادة المعقدة، تصبح Micro LED أكثر تقنيات العرض تكلفة في السوق.

سيناريوهات تطبيق التعتيم المحلي

أجهزة التلفاز والأجهزة المحمولة

بالنسبة لأجهزة التلفزيون، يمكنك رؤية كل أنواع التعتيم المحلي تقريبًا، بدءًا من التعتيم العالمي إلى مصابيح LED الصغيرة ومصابيح LED الصغيرة الأكثر تقدمًا. يحدد عدد المناطق أيضًا أداء HDR. بشكل عام، كلما زاد عدد مناطق نظام التعتيم المحلي، كان أداء الألوان في التلفزيون أفضل.

بالنسبة للهواتف، فإن الغرض من التعتيم المحلي هو الحفاظ على أداء جيد للتفاصيل المظلمة عند خفض سطوع الشاشة أو تشغيل مقاطع الفيديو. ومع ذلك، نظرًا لصغر حجم الشاشة، تحتوي شاشات هواتف LCD على عدد أقل من مناطق الإضاءة الخلفية، عادةً ما تكون من 2 إلى 16 منطقة فقط، بينما تستخدم بعض شاشات الهواتف تقنية OLED، مثل iPhone 12 والطرازات الأحدث، والتي يمكنها تحقيق أداء أفضل في تقسيم المناطق والتفاصيل الداكنة مقارنةً بشاشات LCD.

الاستخدام المهني

وعمومًا، تتطلب المجالات الاحترافية مثل إنتاج الأفلام والتصوير الطبي وشاشات المراقبة دقة عالية في عرض المناطق المظلمة، مما يجعل التعتيم المحلي أكثر أهمية. على سبيل المثال، تتطلب مرحلة ما بعد إنتاج الأفلام تصحيح HDR واستعادة أصالة الصورة. لذلك، فإن متطلبات التعتيم المحلي والخوارزميات الذكية عالية للغاية.

العرض التجاري الخارجي

بالنسبة لـ شاشات الإعلانات الخارجية, ، يتغير الضوء المحيط باستمرار. لذلك، للحفاظ على الأداء البصري الأمثل، يجب على الشاشة ضبط سطوعها وفقًا لدورة الليل والنهار. بشكل عام، لا تتطلب شاشات العرض الإعلانية الخارجية جودة صورة عالية التفصيل مثل أجهزة التلفاز الاستهلاكية أو الأجهزة المحمولة؛ وعادةً ما تتضمن أقل من 20 منطقة تعتيم، وبعضها يستخدم التعتيم العام فقط.

عيوب التعتيم المحلي

تزهر

نظرًا لأن مصابيح LED للإضاءة الخلفية موحدة، فقد يتسبب التعتيم المحلي في تسرب الضوء من المناطق الساطعة إلى المناطق الأكثر قتامة، مما يجعل الظلال تبدو متسخة أو باهتة وينتج عنه هالات مرئية. عادةً ما تكون تأثيرات الهالة أكثر وضوحًا على أجهزة التلفاز التي تحتوي على عدد قليل نسبيًا من مناطق التعتيم، مثل تلك التي تحتوي على أقل من 100 منطقة.

انتقال غير سلس بما فيه الكفاية

عندما يكون عدد الأجزاء صغيرًا بشكل خاص أو عندما تكون الخوارزمية خشنة بشكل خاص، غالبًا ما يصبح تباين السطوع من قسم إلى آخر غير متساوٍ، وتوجد اختلافات سطوع غير معقولة عند التقاطعات. على وجه الخصوص، الشاشات التي تستخدم التعتيم المحلي المضاء بالحواف هي الأكثر عرضة لهذه المشكلة.

خوارزمية برمجيات غير ناضجة

لا يتعين على الخوارزمية التعامل مع التعتيم القائم على المنطقة فحسب، بل تتطلب أيضًا دعمًا تقنيًا قويًا لضمان الاستجابة في الوقت المناسب والانتقال السلس. إذا لم تكن الخوارزمية ناضجة بما فيه الكفاية ولكن لا يزال مطلوبًا منها التحكم في العديد من مناطق التعتيم، فقد تعاني الشاشة من التعتيم وشبح الشاشة وإعادة إنتاج التفاصيل الرديئة والسطوع غير المستقر أثناء التشغيل.

صعوبة تحقيق التقسيم على مستوى البكسل

كما يزيد عدد أكبر من مناطق التعتيم أيضًا من الحمل الخوارزمي، بما في ذلك معدل التحديث لحساب سطوع المنطقة وتعويض الضوء بين المناطق وقمع الوميض. على عكس مصابيح OLED وLED الصغيرة، التي يمكنها التحكم في كل بكسل على حدة من المصنع، فإن تحقيق تقسيم المناطق على مستوى البكسل على لوحة LCD أمر صعب للغاية ويكاد يكون مستحيلاً.

الأسئلة الشائعة

هل يمكن أن يكون للتعتيم المحلي تأثير على إجهاد العين?

إذا أظهرت مناطق الإضاءة الخلفية سطوعًا غير متساوٍ أو تقلبات في السطوع أو ظواهر الهالة، فمن المحتمل جدًا أن يتسبب ذلك في إجهاد العين. ومع ذلك، إذا كانت هناك مناطق أكثر وخوارزميات أكثر ذكاءً، يتم تجنب إجهاد العين إلى حد كبير. وعلاوة على ذلك، نادرًا ما تظهر هذه المشكلات في شاشات العرض ذاتية الإضاءة مثل OLED وMicro LED.

هل يزداد استهلاك الشاشة للطاقة بالتوازي مع زيادة عدد مناطق التعتيم؟

حساب استهلاك الطاقة عملية معقدة. يعتمد استهلاك الطاقة لشاشات العرض ذات التعتيم المحلي على نوع المحتوى وعدد مناطق التعتيم وكفاءة خوارزمية التعتيم. يمكن أن يؤدي تقليل سطوع المناطق المظلمة إلى توفير الطاقة بالفعل. ومع ذلك، فإن المزيد من مناطق التعتيم يعني المزيد من دوائر التحكم في الإضاءة الخلفية ودوائر التحكم المتكاملة في المحرك الأكثر تعقيدًا، والتي بدورها تستهلك المزيد من الطاقة.

هل تُستخدم تقنيات التعتيم المحلي في أجهزة العرض أو الواقع المعزز أو الواقع الافتراضي؟

نعم. على عكس شاشات LCD، تحقق شاشات العرض عمومًا التحكم في السطوع المحلي من خلال مصادر إضاءة يمكن التحكم فيها مع مرايا رقمية دقيقة أو صمامات ضوئية بلورية سائلة، بينما تستخدم أجهزة الواقع الافتراضي والواقع المعزز عادةً شاشات OLED أو شاشات LED متناهية الصغر، والتي يمكن أن تسمح بضبط سطوع كل بكسل بشكل مستقل.

الأفكار النهائية: التعاون مع مصنع متمرس

إذا كنت ترغب في تخصيص شاشة عرض قادرة على التعتيم المحلي, إيفانليد هو خيارك المثالي. نحن خبراء في تقنية التعتيم المحلي لشاشات LED القادرة على إنشاء مناطق تعتيم دقيقة لتحسين تفاصيل الصورة، ويمكننا أيضًا تزويدك بشاشات لمختلف التطبيقات والأحجام والدقة. لا تتردد في التواصل معنا إذا كنت تريد معرفة أي شيء عن التعتيم المحلي!