Lokales Dimming verstehen: Verbessern von Kontrast und Schwarzwert

Was ist Local Dimming?

Bei herkömmlichen LCD-Bildschirmen wird die Helligkeit auf der Ebene des gesamten LED-Panels eingestellt. Wenn der Bildschirm hervorgehoben wird, sind einige Teile zu grell. Wenn er anzeigt bei geringerer Helligkeit, kann man die Details im Schatten nicht sehen.

Um dieses Problem zu lösen, wurde die lokale Dimmung erfunden. Diese Technologie unterteilt die Leuchtfläche des Bildschirms in mehrere unabhängig voneinander steuerbare Zonen und passt die Helligkeit jeder Zone entsprechend dem angezeigten Inhalt an, um Kontrast und Schwarzwert zu verbessern.

Die Funktion des lokalen Dimmens

Verbessern Sie den Kontrast

Bei der lokalen Dimmung analysiert der Bildschirm mithilfe seines Algorithmus die Helligkeit des Inhalts und teilt ihn auf der Grundlage der Leuchtdichte in verschiedene Zonen ein. In dunklen Bereichen reduziert der Bildschirm die Helligkeit der Hintergrundbeleuchtung, um die Schwarztöne zu verstärken. Bei hellen Bereichen erhöht er die Helligkeit entsprechend, um die Lichter lebendiger zu machen. Auf diese Weise kann der der Kontrast des Bildschirms wird deutlich verbessert, wodurch die Bilder dreidimensionaler und realistischer werden.

Schattendetails deutlicher machen

Im Vergleich zur herkömmlichen globalen Dimmung, bei der der gesamte Bildschirm abgedunkelt wird und Schattenbereiche leicht matschig werden, kann bei der lokalen Dimmung die Gesamthelligkeit des Bildschirms verringert werden, ohne dass die Details in dunklen oder schattigen Bereichen verloren gehen. Außerdem sind die Schwarztöne in dunklen Bereichen nicht mehr hell oder gräulich, sondern kommen dem echten Schwarz, das man in der Realität sieht, viel näher.

Reduzierung des Stromverbrauchs

Bei einer globalen Hintergrundbeleuchtung ohne lokale Dimmung müssen die LEDs hinter dem LCD-Bildschirm vollständig leuchten, auch wenn 90% des Bildes schwarz ist. Bei der lokalen Dimmfunktion können die LEDs in Bereichen mit geringer Helligkeit stark gedimmt oder ganz abgeschaltet werden, um Schattendetails zu verfeinern und die Kontrastleistung zu verbessern. Durch diesen Mechanismus kann die lokale Dimmung dazu beitragen, den Stromverbrauch während der Nutzung zu senken.

Arten des lokalen Dimmens

Globales Dimmen

Bei der globalen Dimmung gibt es keine Zonen für die Hintergrundbeleuchtung. Bei der Anpassung der Helligkeit wird der gesamte Bildschirm aufgehellt oder abgedunkelt. Dieser Ansatz bietet einen erheblichen Kostenvorteil und wird häufig bei LCD-Bildschirmen des unteren Preissegments und bei Displays für Unternehmen eingesetzt.

Darüber hinaus wird Global Dimming, auch wenn es sich um eine grundlegendere Technologie handelt, auf lange Sicht nicht vollständig abgeschafft werden, da bestimmte Anwendungen keine sehr detaillierte Bildqualität erfordern.

Direkt beleuchtet Lokales Dimmen

Bei den Hintergrundbeleuchtungstechnologien werden im Allgemeinen zwei Arten unterschieden: direkt beleuchtete und kantenbeleuchtete. Bei der direkt beleuchteten Hintergrundbeleuchtung sind die LED-Lampen gleichmäßig über die gesamte Fläche hinter dem Bildschirm verteilt.

Bei der lokalen Dimmung mit direkter Beleuchtung werden diese LED-Lampen in mehrere Zonen unterteilt, in der Regel etwa 2 bis 32. Während des Betriebs können diese Zonen ihre Helligkeit auf der Grundlage spezieller Algorithmen unabhängig voneinander steuern. Im Vergleich zum lokalen Dimmen mit Kantenbeleuchtung ermöglicht das Zonendimmen mit direkter Beleuchtung feinere, besser steuerbare Zonen, was zu einer gleichmäßigeren Verteilung des Lichts über den Bildschirm führt.

Lokales Dimmen mit Kantenbeleuchtung

Bei der Edge-Lit-Hintergrundbeleuchtung sind kleine LED-Birnen am linken und rechten Rand des Bildschirms angeordnet, die mit Hilfe von Mikrostrukturen das Licht gleichmäßig über das Panel verteilen. Edge-Lit Local Dimming bezieht sich auf die Gruppierung der LEDs entlang der Ränder zur Steuerung, wodurch die kleinen LED-Lampen in der Regel in 4 bis 16 Zonen unterteilt werden, wobei einige Modelle sogar 32 Zonen haben.

Einerseits werden beim lokalen Dimmen mit Kantenbeleuchtung weniger LEDs verwendet, und durch die lokale Dimmfunktion kann der Stromverbrauch gesenkt werden. Da das Licht jedoch von den Seiten kommt, kann es in bestimmten Bereichen zu ungleichmäßiger Helligkeit kommen.

Lokales Dimmen über das gesamte Array

Full-Array Local Dimming (FALD) baut auf dem Local Dimming bei direkter Beleuchtung auf, indem es die Anzahl der Zonen deutlich erhöht und die Hintergrundbeleuchtung in der Regel in Hunderte oder sogar Tausende von Zonen unterteilt. Außerdem werden bei FALD häufig fortschrittliche Komponenten wie Diffusions- und Kollimationsfolien eingesetzt, um ungleichmäßige Helligkeit zu minimieren.

Mit dieser Technologie können die Bildschirme eine beeindruckende Kontrast- und HDR-Leistung erzielen und gleichzeitig die Energieeffizienz verbessern. FALD wird in der Regel in High-End-LCD-Fernsehern, Monitoren und professionellen Displays eingesetzt.

Lokales Dimmen in verschiedenen Display-Technologien

Herkömmliche LED-LCD

Herkömmliche LED-LCDs haben in der Regel eine geringe Anzahl von Zonen oder gar keine Zoneneinteilung und verwenden in der Regel globale Dimmung. Im Zuge des technologischen Fortschritts wurden nach und nach die lokale Dimmung mit Kantenbeleuchtung und Direktbeleuchtung eingeführt, wobei die Präzision der Lichtsteuerung jedoch begrenzt bleibt.

Mini-LED

Die Mini-LED-Hintergrundbeleuchtung verwendet ein Full-Array-Layout und erweitert die FALD-Technologie um eine größere Anzahl von Zonen. Mini LED kann 500 oder sogar über 5.000 Zonen haben. Unter den heutigen LCD-Hintergrundbeleuchtungstechnologien stellt Mini LED die fortschrittlichste Option dar und kann Ihnen die beste Leistung der LCD-Technologie präsentieren.

Mikro-LED und OLED

Als selbstemittierende LED-Anzeigetechnologien sind Micro LED und OLED nicht auf lokales Dimmen angewiesen, um die Helligkeit in bestimmten Bereichen zu steuern. Die Einheit der Dimmung ist bei beiden Technologien der Pixel. Mit anderen Worten, jedes Pixel fungiert als eine unabhängig steuerbare Dimmeinheit.

Micro LED und OLED bieten daher eine der besten Dimmleistungen aller Display-Technologien, wobei Schwarzwerte und HDR-Effekte besser sind als bei LCD-Bildschirmen.

Lokale Dimmkosten und Preise für verschiedene Technologien

Traditionelle LED-LCD mit globaler Dimmung

LCD-Bildschirme ohne lokale Dimmung benötigen keine entsprechenden intelligenten Algorithmen und sind daher die kostengünstigste Option unter allen Dimmungstechnologien. In der Regel verzichten nur günstige oder ältere LCD-Bildschirme auf die lokale Dimmung, und ihre Preise sind die niedrigsten. TCL Smart TVs der Einstiegsklasse kosten zum Beispiel $129,99.

Lokales Dimmen in niedrigen Zonen

Im Vergleich zu herkömmlichen global dimmbaren Bildschirmen fallen bei Displays mit zonierter Dimmung zusätzliche Kosten für Hintergrundbeleuchtungsmodule, Treiber-ICs und die Hintergrundbeleuchtungssteuerung an. Da die Anzahl der Zonen jedoch gering ist, bleiben die Anzahl der LEDs und die Komplexität der Treiber niedrig, so dass die Gesamtkosten nicht wesentlich höher sind.

FALD und Mini-LED

Im Vergleich zu einfachen PWM-Algorithmen für niedrige Zonen erfordert FALD dynamische Hochgeschwindigkeits-Algorithmen zur lokalen Dimmung und mehrere LED-Treiber-ICs, was die Kosten in die Höhe treibt. Mini LED verwendet zwar winzige LEDs mit Durchmessern von 10-100 μm, um Tausende von Zonen zu erreichen, aber die Kosten sind deutlich höher als bei Standard-FALD.

OLED und Mikro-LED

Wie bereits erwähnt, benötigt jedes Pixel in OLED- und Micro-LED-Technologien einen Treiber-IC, der eine extrem hohe Steuerungspräzision bietet. Vor allem die Mikro-LEDs in Micro-LED-Anzeigen sind teurer, und in Kombination mit hochpräzisen Prozessen und komplexen Ansteuerungssystemen wird Micro-LED zur teuersten Anzeigetechnologie auf dem Markt.

Anwendungsszenarien des lokalen Dimmens

TVs und mobile Geräte

Bei Fernsehern können Sie fast jede Art von lokaler Dimmung sehen, von Global Dimming über Mini LED bis hin zu den modernsten Micro LED. Die Anzahl der Zonen bestimmt auch die HDR-Leistung. Im Allgemeinen gilt: Je mehr Zonen ein Local-Dimming-System hat, desto besser ist die Farbleistung des Fernsehers.

Bei Mobiltelefonen besteht der Zweck der lokalen Dimmung darin, eine gute Leistung bei dunklen Details aufrechtzuerhalten, wenn die Bildschirmhelligkeit verringert wird oder Videos abgespielt werden. Aufgrund der geringen Bildschirmgröße haben LCD-Telefondisplays jedoch weniger Hintergrundbeleuchtungszonen, in der Regel nur 2-16 Zonen, während einige Telefonbildschirme OLED-Technologie verwenden, wie z. B. das iPhone 12 und spätere Modelle, die im Vergleich zu LCD-Bildschirmen eine bessere Zonierung und Dunkeldetailleistung erzielen können.

Professionelle Verwendung

Im Allgemeinen erfordern professionelle Bereiche wie Filmproduktion, medizinische Bildgebung und Überwachungsdisplays eine hohe Genauigkeit bei der Wiedergabe dunkler Bereiche, wodurch das lokale Dimmen an Bedeutung gewinnt. Die Postproduktion von Filmen erfordert beispielsweise eine HDR-Korrektur und die Wiederherstellung der Bildauthentizität. Daher sind die Anforderungen an Local Dimming und intelligente Algorithmen extrem hoch.

Kommerzielles Display im Freien

Für Außenwerbung, Das Umgebungslicht ändert sich ständig. Um eine optimale visuelle Leistung aufrechtzuerhalten, sollte der Bildschirm daher seine Helligkeit entsprechend dem Tag-Nacht-Zyklus anpassen. Im Allgemeinen stellen Außenwerbedisplays nicht die gleichen hohen Anforderungen an die Bildqualität wie Fernsehgeräte oder mobile Geräte; sie umfassen in der Regel weniger als 20 Dimmzonen, wobei einige nur global dimmen.

Nachteile des lokalen Dimmens

Blühende

Da die Hintergrundbeleuchtungs-LEDs vereinheitlicht sind, kann das lokale Dimmen dazu führen, dass helle Bereiche Licht in dunklere Regionen streuen, wodurch Schatten schmutzig oder verwaschen aussehen und sichtbare Lichthöfe entstehen. Halo-Effekte sind in der Regel am deutlichsten bei Fernsehgeräten mit einer relativ geringen Anzahl von Dimmzonen, z. B. mit weniger als 100.

Unzureichend glatter Übergang

Wenn die Anzahl der Partitionen besonders klein oder der Algorithmus besonders grob ist, wird die Helligkeitsvariation von einer Partition zur anderen oft ungleichmäßig, und es gibt unangemessene Helligkeitsunterschiede an den Übergängen. Vor allem Bildschirme, die Local Dimming mit Kantenbeleuchtung verwenden, sind für dieses Problem besonders anfällig.

Unausgereifter Software-Algorithmus

Der Algorithmus muss nicht nur das zonenbasierte Dimmen beherrschen, sondern benötigt auch eine starke technische Unterstützung, um eine rechtzeitige Reaktion und reibungslose Übergänge zu gewährleisten. Wenn der Algorithmus nicht ausgereift genug ist, aber dennoch zu viele Dimmzonen steuern muss, kann der Bildschirm während des Betriebs unter Blooming, Geisterbildern, schlechter Detailwiedergabe und instabiler Helligkeit leiden.

Partitionierung auf Pixelebene ist schwer zu erreichen

Eine höhere Anzahl von Dimmzonen erhöht auch die algorithmische Belastung, einschließlich der Aktualisierungsrate für die Berechnung der Zonenhelligkeit, den Lichtausgleich zwischen den Zonen und die Flimmerunterdrückung. Im Gegensatz zu OLED und Micro-LED, bei denen jedes Pixel von Werk aus individuell gesteuert werden kann, ist eine Zonierung auf Pixelebene bei einem LCD-Panel extrem schwierig und nahezu unmöglich.

Häufig gestellte Fragen

Kann lokales Dimmen Auswirkungen haben auf Augenbelastung?

Wenn die Zonen der Hintergrundbeleuchtung ungleichmäßige Helligkeit, Helligkeitsschwankungen oder Halo-Phänomene aufweisen, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass die Augen ermüden. Wenn es jedoch mehr Zonen und intelligentere Algorithmen gibt, wird eine Überanstrengung der Augen weitgehend vermieden. Außerdem treten diese Probleme bei selbstemittierenden Displays wie OLED und Micro-LED nur selten auf.

Steigt der Stromverbrauch des Bildschirms mit zunehmender Anzahl der Dimmzonen entsprechend an?

Die Berechnung des Stromverbrauchs ist ein komplexer Prozess. Der Stromverbrauch von Displays mit lokaler Dimmung hängt von der Art des Inhalts, der Anzahl der Dimmzonen und der Effizienz des Dimmalgorithmus ab. Die Reduzierung der Helligkeit in dunklen Bereichen kann tatsächlich Energie sparen. Mehr Dimmzonen bedeuten jedoch komplexere Hintergrundbeleuchtungssteuerungsschaltungen und Treiber-ICs, die wiederum mehr Strom verbrauchen.

Werden Local-Dimming-Technologien in Projektoren, AR oder VR eingesetzt?

Ja. Im Gegensatz zu LCD-Bildschirmen erreichen Projektoren im Allgemeinen eine lokale Helligkeitssteuerung durch steuerbare Lichtquellen in Kombination mit digitalen Mikrospiegeln oder Flüssigkristall-Lichtventilen, während VR- und AR-Geräte in der Regel OLED- oder Micro-LED-Displays verwenden, bei denen die Helligkeit jedes Pixels unabhängig eingestellt werden kann.

Abschließende Überlegungen: Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Hersteller

Wenn Sie ein Display anpassen möchten, das lokal gedimmt werden kann, IvanLED ist Ihre ideale Wahl. Wir sind Experten in der Technologie des lokalen Dimmens von LED-Bildschirmen, die in der Lage sind, präzise Dimmzonen zu schaffen, um Bilddetails zu verbessern, und wir können Ihnen auch Bildschirme für verschiedene Anwendungen, Größen und Auflösungen anbieten. Sprechen Sie uns an, wenn Sie etwas über Local Dimming wissen möchten!