Comprendre la gradation locale : Améliorer le contraste et les niveaux de noir

Qu'est-ce que la gradation locale ?

Les écrans LCD traditionnels règlent la luminosité au niveau de l'ensemble du panneau LED. Lorsque l'écran est éclairé, certaines parties sont trop éblouissantes. Lorsqu'il affiche à une luminosité plus faible, On ne voit pas les détails dans l'ombre.

Pour résoudre ce problème, la gradation locale a été inventée. Cette technologie divise la surface lumineuse de l'écran en plusieurs zones contrôlables indépendamment et ajuste la luminosité de chaque zone en fonction du contenu affiché, afin d'améliorer le contraste et les niveaux de noir.

La fonction de gradation locale

Améliorer le contraste

Dans le cas de la gradation locale, l'écran utilise son algorithme pour analyser la luminosité du contenu et le diviser en différentes zones en fonction de la luminance. Pour les zones sombres, l'écran réduit la luminosité du rétroéclairage pour rendre les noirs plus profonds. Pour les zones lumineuses, il augmente la luminosité de manière appropriée pour rendre les hautes lumières plus vives. De cette manière, l'écran contraste de l'écran sera considérablement améliorée, ce qui rendra les images plus tridimensionnelles et plus réalistes.

Rendre les détails de l'ombre plus clairs

Par rapport à la gradation globale traditionnelle, qui assombrit l'ensemble de l'écran et rend les zones d'ombre facilement floues, la gradation locale permet de réduire la luminosité globale de l'écran tout en préservant les détails dans les zones sombres ou ombragées. En outre, les noirs dans les zones sombres ne sont plus brillants ou grisâtres, mais beaucoup plus proches du noir véritable que l'on voit dans la vie réelle.

Réduire la consommation d'énergie

Avec un rétroéclairage global et sans gradation locale, les DEL situées derrière l'écran LCD doivent rester allumées même si 90% l'image est noire. Dans le cadre du contrôle de la gradation locale, les DEL dans les zones de faible luminosité peuvent être fortement réduites ou complètement désactivées pour affiner les détails des ombres et améliorer les performances en matière de contraste. Grâce à ce mécanisme, la gradation locale peut contribuer à réduire la consommation d'énergie pendant l'utilisation.

Types de gradation locale

Gradation globale

La gradation globale ne comporte pas de zones de rétroéclairage. Lors du réglage de la luminosité, l'ensemble de l'écran s'éclaircit ou s'assombrit. Cette approche offre un avantage significatif en termes de coûts et est couramment utilisée dans les écrans LCD bas de gamme et les écrans professionnels.

De plus, à long terme, même s'il s'agit d'une technologie plus basique, la gradation globale ne sera pas complètement abandonnée, car certaines applications ne nécessitent pas une qualité d'image très détaillée.

Éclairage direct Gradation locale

Les technologies de rétroéclairage sont généralement divisées en deux types : l'éclairage direct et l'éclairage par les bords. Dans la technologie de rétroéclairage à éclairage direct, les ampoules LED sont réparties uniformément sur toute la surface située derrière le panneau.

La gradation locale de l'éclairage direct divise ces ampoules LED en plusieurs zones, généralement de 2 à 32. En cours de fonctionnement, ces zones peuvent contrôler indépendamment leur luminosité sur la base d'algorithmes dédiés. Par rapport à la gradation locale à éclairage périphérique, la gradation locale à éclairage direct permet de créer des zones plus fines et plus contrôlables, ce qui se traduit par une distribution plus uniforme de la lumière sur l'écran.

Éclairage par les bords Gradation locale

Dans la technologie de rétroéclairage par les bords, de petites ampoules LED sont disposées le long des bords gauche et droit de l'écran et utilisent des microstructures pour répartir uniformément la lumière sur l'ensemble du panneau. La gradation locale de l'éclairage par les bords se réfère au regroupement des LED le long des bords pour le contrôle, ce qui divise généralement les petites ampoules LED en 4 à 16 zones, certains modèles ayant même 32 zones.

D'une part, la gradation locale de l'éclairage par les bords utilise moins de DEL et, grâce à la fonction de gradation locale, elle peut réduire la consommation d'énergie. D'autre part, comme la lumière provient des côtés, la luminosité peut être inégale dans certaines zones.

Gradation locale de l'ensemble du réseau

La gradation locale à matrice complète (FALD) s'appuie sur la gradation locale à éclairage direct en augmentant considérablement le nombre de zones, divisant généralement le rétroéclairage en centaines, voire en milliers de zones. En outre, la FALD intègre souvent des composants avancés tels que des films de diffusion et des films de collimation pour minimiser la luminosité inégale.

Grâce à cette technologie, les écrans peuvent atteindre des performances impressionnantes en matière de contraste et de HDR, tout en améliorant l'efficacité énergétique. La technologie FALD est généralement utilisée dans les téléviseurs LCD haut de gamme, les moniteurs et les écrans professionnels.

La gradation locale dans différentes technologies d'affichage

LED-LCD traditionnelles

Les écrans LED-LCD traditionnels comportent généralement un petit nombre de zones ou n'en comportent pas du tout, et utilisent habituellement la gradation globale. Avec les progrès technologiques, la gradation locale en éclairage périphérique et en éclairage direct a été progressivement adoptée, bien que la précision du contrôle de la lumière reste limitée.

Mini LED

Le rétroéclairage Mini LED utilise un réseau complet et améliore la technologie FALD avec un plus grand nombre de zones. Le Mini LED peut avoir 500 ou même plus de 5 000 zones. Parmi les technologies de rétroéclairage LCD actuelles, le Mini LED représente l'option la plus avancée, et il peut vous montrer les meilleures performances que la technologie LCD peut offrir.

Micro LED et OLED

En tant que technologies d'affichage LED auto-émissif, les Micro LED et OLED ne dépendent pas de la gradation locale pour contrôler la luminosité dans des zones spécifiques. L'unité de gradation pour les deux technologies est le pixel. En d'autres termes, chaque pixel agit comme une unité de gradation contrôlable de manière indépendante.

Par conséquent, les Micro LED et OLED offrent des performances de gradation parmi les meilleures de toutes les technologies d'affichage, avec des niveaux de noir et des effets HDR supérieurs à ceux des écrans LCD.

Coûts de la gradation locale et prix des différentes technologies

LED-LCD traditionnel avec gradation globale

Les écrans LCD sans gradation locale ne nécessitent pas d'algorithmes intelligents connexes, et constituent donc l'option la moins coûteuse parmi toutes les technologies de gradation. En règle générale, seuls les écrans LCD bas de gamme ou plus anciens renoncent à la gradation locale, et leurs prix sont les plus bas. Par exemple, les Smart TV d'entrée de gamme de TCL sont vendues au prix de $129,99.

Gradation locale en zone basse

Par rapport aux écrans traditionnels à gradation globale, les écrans à gradation par zones ont des coûts supplémentaires pour les modules de rétroéclairage, les circuits intégrés de pilotage et la commande de rétroéclairage. Toutefois, comme le nombre de zones est faible, le nombre de DEL et la complexité des pilotes restent faibles, de sorte que le coût global n'est pas beaucoup plus élevé.

FALD et Mini LED

Par rapport aux algorithmes PWM de base à faible zone, le FALD nécessite des algorithmes de gradation locale dynamique à grande vitesse et plusieurs circuits intégrés de pilotage de LED, ce qui augmente le coût. Bien que Mini LED utilise de minuscules LED d'un diamètre de 10 à 100 μm pour réaliser des milliers de zones, son coût est nettement plus élevé que celui du FALD standard.

OLED et Micro LED

Comme indiqué plus haut, chaque pixel des technologies OLED et Micro LED nécessite un circuit intégré de commande, ce qui permet une précision de contrôle extrêmement élevée. En particulier, les micro-LED des écrans Micro LED sont plus chères et, combinées à des processus de haute précision et à des systèmes de pilotage complexes, les Micro LED deviennent la technologie d'affichage la plus coûteuse sur le marché.

Scénarios d'application de la gradation locale

Téléviseurs et appareils mobiles

Pour les téléviseurs, vous pouvez presque voir tous les types de gradation locale, de la gradation globale au Mini LED et au Micro LED le plus avancé. Le nombre de zones détermine également les performances HDR. En règle générale, plus le système de gradation locale comporte de zones, meilleures sont les performances chromatiques du téléviseur.

Pour les téléphones, l'objectif de la gradation locale est de maintenir de bonnes performances en matière de détails sombres lorsque la luminosité de l'écran est réduite ou que des vidéos sont lues. Toutefois, en raison de la petite taille de l'écran, les écrans de téléphone LCD ont moins de zones de rétroéclairage, généralement de 2 à 16 zones seulement, tandis que certains écrans de téléphone utilisent la technologie OLED, comme l'iPhone 12 et les modèles ultérieurs, qui peuvent atteindre de meilleures performances en matière de zonage et de détails sombres par rapport aux écrans LCD.

Usage professionnel

En général, les domaines professionnels tels que la production cinématographique, l'imagerie médicale et les écrans de surveillance exigent une grande précision dans le rendu des zones sombres, ce qui rend la gradation locale plus importante. Par exemple, la post-production de films nécessite une correction HDR et la restauration de l'authenticité de l'image. Les exigences en matière de gradation locale et d'algorithmes intelligents sont donc extrêmement élevées.

Affichage commercial extérieur

Pour panneaux publicitaires extérieurs, La lumière ambiante change constamment. Par conséquent, pour maintenir des performances visuelles optimales, l'écran doit ajuster sa luminosité en fonction du cycle jour-nuit. En général, les écrans de publicité extérieure n'exigent pas une qualité d'image très détaillée comme les téléviseurs grand public ou les appareils mobiles ; ils comprennent généralement moins de 20 zones de gradation, certains n'utilisant que la gradation globale.

Inconvénients de la gradation locale

Floraison

Les LED de rétroéclairage étant unifiées, la gradation locale peut entraîner un débordement de la lumière des zones lumineuses vers les zones plus sombres, ce qui donne aux ombres un aspect sale ou délavé et se traduit par des halos visibles. Les effets de halo sont généralement plus évidents sur les téléviseurs qui ont un nombre relativement faible de zones de gradation, comme ceux qui en ont moins de 100.

Transition insuffisamment fluide

Lorsque le nombre de partitions est particulièrement faible ou que l'algorithme est particulièrement grossier, la variation de luminosité d'une partition à l'autre devient souvent inégale, et il y a des différences de luminosité déraisonnables aux jonctions. En particulier, les écrans qui utilisent la gradation locale de l'éclairage par les bords sont les plus sujets à ce problème.

Algorithme logiciel immature

L'algorithme doit non seulement gérer la gradation par zone, mais il a également besoin d'un support technique solide pour garantir une réponse rapide et des transitions en douceur. Si l'algorithme n'est pas suffisamment mûr et qu'il doit contrôler un trop grand nombre de zones de gradation, l'écran risque de souffrir de blooming, d'images fantômes, d'une mauvaise reproduction des détails et d'une luminosité instable en cours d'utilisation.

Difficile de réaliser un partitionnement au niveau du pixel

Un plus grand nombre de zones de gradation augmente également la charge algorithmique, y compris le taux de rafraîchissement pour le calcul de la luminosité de la zone, la compensation de la lumière entre les zones et la suppression du scintillement. Contrairement aux OLED et aux Micro LED, qui peuvent contrôler individuellement chaque pixel en usine, il est extrêmement difficile, voire impossible, d'obtenir un zonage au niveau du pixel sur un écran LCD.

Foire aux questions

L'assombrissement local peut-il avoir un impact sur fatigue oculaire?

Si les zones de rétroéclairage présentent une luminosité inégale, des fluctuations de luminosité ou des phénomènes de halo, il est très probable qu'elles provoquent une fatigue oculaire. Toutefois, si les zones sont plus nombreuses et les algorithmes plus intelligents, la fatigue oculaire est largement évitée. En outre, les écrans auto-émissifs tels que l'OLED et le Micro LED présentent rarement ces problèmes.

La consommation d'énergie de l'écran augmente-t-elle proportionnellement au nombre de zones de gradation ?

Le calcul de la consommation d'énergie est un processus complexe. La consommation d'énergie des écrans à gradation locale dépend du type de contenu, du nombre de zones de gradation et de l'efficacité de l'algorithme de gradation. La réduction de la luminosité des zones sombres permet en effet d'économiser de l'énergie. Cependant, plus il y a de zones de gradation, plus les circuits de contrôle du rétroéclairage et les circuits intégrés de pilotage sont complexes et consomment plus d'énergie.

Les technologies de gradation locale sont-elles utilisées dans les projecteurs, la réalité augmentée ou la réalité virtuelle ?

Oui. Contrairement aux écrans LCD, les projecteurs permettent généralement de contrôler la luminosité locale grâce à des sources lumineuses contrôlables combinées à des micromiroirs numériques ou à des valves lumineuses à cristaux liquides, tandis que les dispositifs de RV et de RA utilisent généralement des écrans OLED ou Micro LED, qui permettent de régler la luminosité de chaque pixel de manière indépendante.

Réflexions finales : Coopération avec un fabricant expérimenté

Si vous souhaitez personnaliser un écran capable d'une gradation locale, IvanLED est votre choix idéal. Nous sommes experts en technologie de gradation locale des écrans LED, capables de créer des zones de gradation précises pour améliorer les détails de l'image, et nous pouvons également vous fournir des écrans pour différentes applications, tailles et résolutions. N'hésitez pas à nous contacter si vous souhaitez en savoir plus sur la gradation locale !