Entendendo o escurecimento local: Aprimorando o contraste e os níveis de preto

O que é escurecimento local?

As telas de LCD tradicionais ajustam o brilho no nível de todo o painel de LED. Quando a tela é realçada, algumas partes ficam muito brilhantes. Quando ela exibe em um brilho mais baixo, Se você não tiver uma sombra, não poderá ver detalhes na sombra.

Para resolver esse problema, foi inventado o escurecimento local. Essa tecnologia divide a área luminosa da tela em várias zonas controláveis de forma independente e ajusta o brilho de cada zona de acordo com o conteúdo exibido, a fim de aprimorar o contraste e os níveis de preto.

A função do escurecimento local

Aumentar o contraste

No escurecimento local, a tela usa seu algoritmo para analisar o brilho do conteúdo e dividi-lo em diferentes zonas com base na luminância. Para as zonas escuras, a tela reduz o brilho da luz de fundo para tornar os pretos mais profundos. Para as zonas claras, ela aumenta o brilho adequadamente para tornar os destaques mais vívidos. Dessa forma, a tela contraste da tela será significativamente aprimorado, o que pode tornar as imagens mais tridimensionais e realistas.

Tornar os detalhes da sombra mais claros

Em comparação com o escurecimento global tradicional, em que toda a tela escurece e as áreas de sombra tornam-se facilmente turvas, o escurecimento local permite que o brilho geral da tela diminua e, ao mesmo tempo, preserva os detalhes nas regiões escuras ou sombreadas. Além disso, os pretos em áreas escuras não são mais brilhantes ou acinzentados, mas muito mais próximos do preto verdadeiro que você vê na vida real.

Reduzir o consumo de energia

Com uma luz de fundo global e sem escurecimento local, os LEDs atrás do LCD devem permanecer totalmente acesos, mesmo que a parte 90% da imagem esteja preta. Sob o controle de escurecimento local, os LEDs em regiões de baixo brilho podem ser reduzidos substancialmente ou desativados completamente para refinar os detalhes de sombra e melhorar o desempenho do contraste. Por meio desse mecanismo, o escurecimento local pode ajudar a reduzir o consumo de energia durante o uso.

Tipos de escurecimento local

Dimerização global

O escurecimento global não tem zonas de luz de fundo. Ao ajustar o brilho, a tela inteira clareia ou escurece como um todo. Essa abordagem oferece uma vantagem de custo significativa e é comumente usada em LCDs de baixo custo e monitores comerciais.

Além disso, a longo prazo, embora seja uma tecnologia mais básica, o escurecimento global não será totalmente eliminado, pois determinados aplicativos não exigem uma qualidade de imagem altamente detalhada.

Escurecimento local com luz direta

As tecnologias de luz de fundo geralmente são divididas em dois tipos: luz direta e luz de borda. Na tecnologia de luz de fundo com iluminação direta, as lâmpadas de LED são distribuídas uniformemente por toda a área atrás do painel.

O escurecimento local com luz direta divide essas lâmpadas de LED em várias zonas, normalmente em torno de 2 a 32. Durante a operação, essas zonas podem controlar seu brilho de forma independente com base em algoritmos dedicados. Em comparação com o escurecimento local com iluminação de borda, o escurecimento de zona com iluminação direta permite zonas mais finas e mais controláveis, resultando em uma distribuição mais uniforme da luz pela tela.

Escurecimento local com iluminação de borda

Na tecnologia de luz de fundo com iluminação de borda, pequenas lâmpadas de LED são dispostas ao longo das bordas esquerda e direita da tela e usam microestruturas para distribuir uniformemente a luz pelo painel. O escurecimento local com iluminação de borda refere-se ao agrupamento dos LEDs ao longo das bordas para controle, o que normalmente divide as pequenas lâmpadas de LED em 4 a 16 zonas, sendo que alguns modelos chegam a ter 32 zonas.

Por um lado, o escurecimento local com iluminação de borda usa menos LEDs e, com o recurso de escurecimento local, pode reduzir o consumo de energia. Por outro lado, como a luz vem das laterais, isso pode resultar em brilho desigual em determinadas áreas.

Dimerização local de matriz completa

O Full-Array Local Dimming (FALD) baseia-se no escurecimento local com luz direta, aumentando significativamente o número de zonas, normalmente dividindo a luz de fundo em centenas ou até milhares de zonas. Além disso, o FALD geralmente incorpora componentes avançados, como filmes de difusão e filmes de colimação, para minimizar o brilho irregular.

Com essa tecnologia, as telas podem obter um contraste impressionante e desempenho HDR, além de melhorar a eficiência energética. O FALD é normalmente usado em TVs LCD de ponta, monitores e telas profissionais.

Dimerização local em diferentes tecnologias de tela

LED-LCD tradicional

Os LED-LCDs tradicionais normalmente têm um pequeno número de zonas ou não têm zoneamento algum, e geralmente usam escurecimento global. Com os avanços tecnológicos, o escurecimento local com iluminação de borda e com iluminação direta foi gradualmente adotado, embora a precisão do controle de luz continue limitada.

Mini LED

A iluminação de fundo Mini LED usa um layout de matriz completa e atualiza a tecnologia FALD com um número maior de zonas. O Mini LED pode ter 500 ou até mais de 5.000 zonas. Entre as tecnologias atuais de luz de fundo de LCD, a Mini LED representa a opção mais avançada e pode mostrar a você o melhor desempenho que a tecnologia LCD pode oferecer.

Micro LED e OLED

Como tecnologias de telas de LED autoemissivas, o Micro LED e o OLED não dependem do escurecimento local para controlar o brilho em áreas específicas. A unidade de escurecimento para ambas as tecnologias são os pixels. Em outras palavras, cada pixel atua como uma unidade de escurecimento controlável de forma independente.

Portanto, o Micro LED e o OLED oferecem um dos melhores desempenhos de escurecimento entre todas as tecnologias de tela, com níveis de preto e efeitos HDR melhores do que os das telas LCD.

Custos e preços locais de dimerização em diferentes tecnologias

LED-LCD tradicional com escurecimento global

As telas de LCD sem escurecimento local não exigem algoritmos inteligentes relacionados e, portanto, são a opção de menor custo entre todas as tecnologias de escurecimento. Normalmente, apenas as telas LCD de baixo custo ou mais antigas não têm escurecimento local, e seus preços são os mais baixos. Por exemplo, as Smart TVs TCL de nível básico custam $129,99.

Dimerização local de zona baixa

Em comparação com as telas tradicionais com escurecimento global, os monitores com escurecimento por zonas têm custos adicionais para módulos de luz de fundo, CIs de driver e controle de luz de fundo. Entretanto, como o número de zonas é pequeno, o número de LEDs e a complexidade dos drivers permanecem baixos, de modo que o custo geral não é significativamente maior.

FALD e Mini LED

Em comparação com os algoritmos PWM básicos de baixa zona, o FALD requer algoritmos de escurecimento local dinâmico de alta velocidade e vários CIs de driver de LED, o que aumenta o custo. Embora o Mini LED use LEDs minúsculos com diâmetros de 10 a 100 μm para atingir milhares de zonas, seu custo é significativamente maior do que o do FALD padrão.

OLED e micro LED

Conforme mencionado, cada pixel nas tecnologias OLED e Micro LED requer um IC de driver, o que proporciona uma precisão de controle extremamente alta. Especialmente, os micro-LEDs em telas de micro LED são mais caros e, combinados com processos de alta precisão e sistemas de acionamento complexos, o micro LED se torna a tecnologia de tela mais cara do mercado.

Cenários de aplicação de escurecimento local

TVs e dispositivos móveis

Para TVs, você pode ver quase todos os tipos de escurecimento local, desde o escurecimento global até o Mini LED e o mais avançado Micro LED. O número de zonas também determina o desempenho do HDR. Em geral, quanto mais zonas um sistema de escurecimento local tiver, melhor será o desempenho de cores da TV.

Para telefones, o objetivo do escurecimento local é manter um bom desempenho de detalhes escuros quando o brilho da tela é reduzido ou os vídeos são reproduzidos. No entanto, devido ao tamanho pequeno da tela, os monitores LCD dos telefones têm menos zonas de luz de fundo, normalmente apenas de 2 a 16 zonas, enquanto algumas telas de telefone usam a tecnologia OLED, como o iPhone 12 e modelos posteriores, que podem obter melhor desempenho de zoneamento e detalhes escuros em comparação com as telas LCD.

Uso profissional

Em geral, os campos profissionais, como produção de filmes, imagens médicas e monitores de vigilância, exigem alta precisão na renderização de áreas escuras, o que torna o escurecimento local mais importante. Por exemplo, a pós-produção de filmes exige a correção de HDR e a restauração da autenticidade da imagem. Portanto, os requisitos para escurecimento local e algoritmos inteligentes são extremamente altos.

Exibição comercial externa

Para displays de publicidade externa, A luz ambiente muda constantemente. Portanto, para manter o desempenho visual ideal, a tela deve ajustar o brilho de acordo com o ciclo dia-noite. Em geral, as telas de publicidade externa não exigem qualidade de imagem altamente detalhada como as TVs de consumo ou os dispositivos móveis; elas costumam incluir menos de 20 zonas de escurecimento, sendo que algumas usam apenas escurecimento global.

Desvantagens do escurecimento local

Florescendo

Como os LEDs da luz de fundo são unificados, o escurecimento local pode fazer com que as áreas brilhantes derramem luz nas regiões mais escuras, fazendo com que as sombras pareçam sujas ou desbotadas e resultando em halos visíveis. Os efeitos de halos geralmente são mais óbvios em TVs que têm um número relativamente baixo de zonas de escurecimento, como aquelas com menos de 100.

Transição insuficientemente suave

Quando o número de partições é particularmente pequeno ou o algoritmo é particularmente rudimentar, a variação de brilho de uma partição para outra muitas vezes se torna desigual e há diferenças de brilho irracionais nas junções. Em particular, as telas que usam escurecimento local com iluminação de borda são as mais propensas a esse problema.

Algoritmo de software imaturo

O algoritmo não só precisa lidar com o escurecimento baseado em zonas, mas também requer um forte suporte técnico para garantir uma resposta em tempo hábil e transições suaves. Se o algoritmo não estiver maduro o suficiente e ainda for necessário controlar muitas zonas de escurecimento, o monitor poderá apresentar blooming, fantasmas na tela, reprodução de detalhes de baixa qualidade e brilho instável durante a operação.

Difícil conseguir o particionamento em nível de pixel

Um número maior de zonas de escurecimento também aumenta a carga algorítmica, incluindo a taxa de atualização para calcular o brilho da zona, a compensação de luz entre zonas e a supressão de cintilação. Ao contrário do OLED e do Micro LED, que podem controlar individualmente cada pixel desde a fábrica, alcançar o zoneamento em nível de pixel em um painel LCD é extremamente desafiador e quase impossível.

Perguntas frequentes

O escurecimento local pode ter um impacto sobre cansaço visual?

Se as zonas de luz de fundo apresentarem brilho desigual, flutuações de brilho ou fenômenos de halo, é muito provável que causem fadiga ocular. Entretanto, se houver mais zonas e algoritmos mais inteligentes, o cansaço visual será amplamente evitado. Além disso, as telas autoemissivas, como OLED e Micro LED, raramente apresentam esses problemas.

O consumo de energia da tela aumenta de forma correspondente à medida que aumenta o número de zonas de escurecimento?

O cálculo do consumo de energia é um processo complexo. O consumo de energia dos monitores com escurecimento local depende do tipo de conteúdo, do número de zonas de escurecimento e da eficiência do algoritmo de escurecimento. A redução do brilho de áreas escuras pode, de fato, economizar energia. Entretanto, mais zonas de escurecimento significam circuitos de controle de luz de fundo e CIs de driver mais complexos, que, por sua vez, consomem mais energia.

As tecnologias de escurecimento local são usadas em projetores, AR ou VR?

Sim. Diferentemente das telas de LCD, os projetores geralmente obtêm controle de brilho local por meio de fontes de luz controláveis combinadas com microespelhos digitais ou válvulas de luz de cristal líquido, enquanto os dispositivos de VR e AR normalmente usam telas OLED ou Micro LED, que podem permitir que o brilho de cada pixel seja ajustado independentemente.

Considerações finais: Cooperação com um fabricante experiente

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