Implementazione di un display OLED con frame rate molto elevato (~ 1Khz)

Sono interessato a sviluppare un display OLED con frame rate molto elevato in grado di visualizzare ~ 1000 fps con una risoluzione di circa 1200x800 o giù di lì. Questo ovviamente ha alcuni requisiti di larghezza di banda piuttosto severi e probabilmente richiederà l'uso di un FPGA per implementare un controller personalizzato poiché i controller di display tipici non funzionano più velocemente di 60-120Hz. A rischio di mostrare davvero la mia ignoranza, con un display OLED "grezzo" (senza controller) dovrei essere in grado di guidare il display a queste velocità? Sono sicuro che qualsiasi controller di display fornito con il display non sia di aiuto, quindi inizierei dall'esempio di codice controller per FPGA.

Un approccio suggerito per aggiornare un display da 1200 x 800 pixel a 1000 fps sarebbe quello di suddividere il display in una matrice di pannelli OLED a bassa risoluzione, idealmente OLED con il cosiddetto "display attivo edge-to-edge". Ad esempio, una matrice 2 x 2 di pannelli OLED 640 x 480 fornirebbe un po 'più della risoluzione specificata. Tuttavia, questi sotto-pannelli selezionati devono consentire essi stessi anche frequenze di aggiornamento di 1000 frame al secondo.

Ogni pannello deve essere controllato attraverso un canale di segnale separato. A seconda della capacità rispetto al prezzo dell'FPGA scelto, un singolo FPGA può essere utilizzato per pilotare uno o più pannelli.

Questo è simile al modo in cui i display ultra-large vengono creati per i fondali delle performance sul palco, ad esempio, utilizzando una matrice di televisori HD LCD o LED standard a grande schermo. Ogni TV è in genere escluso da una sorgente video separata. Si tiene conto delle distanze della cornice, ritagliando una quantità appropriata dell'immagine su ciascun bordo di ciascun televisore.

Poiché l'applicazione stessa non è descritta nella domanda, si presuppone che sia necessaria una visualizzazione in qualche modo contigua. Sfortunatamente, l'uso di pannelli separati non fornirà un'area di visualizzazione contigua, poiché le connessioni a ciascun pannello OLED nella matrice devono uscire da qualche parte. Pertanto, tra i pannelli dovranno esistere lacune simili a cornici, simili all'approccio della matrice di TV menzionato.

Se ciò è inaccettabile, l'alternativa è selezionare un pannello OLED della risoluzione desiderata, che fa emergere singole righe e colonne di segnale su un connettore e consente di guidarle in banchi definibili. I pannelli OLED tipici con controller Chip-on-Glass (COG) non funzioneranno in questo modo, i pannelli OLED grezzi dovranno essere acquistati.

I singoli banchi di righe / colonne OLED verrebbero quindi controllati tramite canali separati e controller concepibilmente separati, per ottenere la visualizzazione del risultato finale desiderata.

MODIFICA 2018:

C'è un nuovo articolo definitivo sui benefici visivi confermati di 1000 Hz: Blur Busters Law e The Amazing Journey To Future 1000Hz Display .

Post precedenti:

In realtà, 1000 fps a 1000 Hz avrebbero alcuni benefici per gli occhi umani in determinate condizioni:

• Software Michael Abrash of Valve: Down the VR Rabbit Hole: Fixing judder
  http://blogs.valvesoftware.com/abrash/down-the-vr-rabbit-hole-fixing-judder/
  
• Perché abbiamo bisogno di 1000 fps a 1000 Hz in questo secolo
  http://www.avsforum.com/t/1484182/why-we-need-1000fps-1000hz-this-century-valve-software-michael-abrash-comments
• John Carmack di id Software: il keynote di QuakeCon parla del motion blur http://www.youtube.com/watch?v=93GwwNLEBFg&t=5m35s

I display a framerate finiti hanno il problema di avere effetti di campionamento e mantenimento o stroboscopici / a ruota di carro (o entrambi). Il motion blur basato sul rilevamento degli occhi risulta da campionamento e mantenimento, tempo di attesa, persistenza. Molte pubblicazioni scientifiche già trattano questo aspetto (Cerca nei siti di articoli scientifici le visualizzazioni "campiona e mantieni" o "mantieni il tipo").

Matematicamente, 1 ms di persistenza equivale a 1 pixel di motion blur durante 1000 pixel / sec di movimento. Un display senza sfarfallio da 1000 fps a 1000 Hz eliminerebbe contemporaneamente molti effetti stroboscopici (artefatti della ruota del carro) E contemporaneamente eliminerebbe il mosso, senza utilizzare lo sfarfallio. Questo è ottimo per le situazioni di Holodeck (ad esempio occhiali VR). E non dovresti aggiungere motion blur generato artificialmente. Avresti finalmente lasciato che il cervello umano aggiungesse il proprio motion blur naturale, senza motion blur forzato artificialmente dalla grafica o dal display. Quindi, 1000 fps a 1000 Hz sarebbero molto più vicini alla realtà, eliminando al contempo il problema degli artefatti stroboscopici / a ruota di carro.

Il motion blur campione e sospensione può essere visualizzato in questa animazione:
www.testufo.com/#test=eyetracking

Questa animazione è un'eccellente demo del problema "pick-your-poison" dei display a aggiornamento limitato. Il problema è chiaramente visibile all'occhio umano anche quando si visualizza su un LCD da gioco a 120Hz o un CRT scientifico a 200Hz.

• L'animazione presenta motion blur durante la visualizzazione su LCD
• L'animazione ha un effetto stroboscopico durante la visualizzazione su CRT

Per correggere entrambi contemporaneamente (importante per le situazioni VR / Holodeck), è necessario rendere la frequenza di aggiornamento simile a qualcosa di infinito. Non è possibile. Tuttavia, un display da 1000 fps a 1000 Hz ridurrebbe / eliminerebbe sufficientemente sia l'effetto stroboscopico che il motion blur. Anche il popolo Oculus lo disse; e i grandi nomi dell'industria dei giochi (Michael Abrash di Valve Software, John Carmack di id software) hanno già confermato i vantaggi di schermi senza sfarfallio di persistenza ultracorta come questo.

Sapevi che AMOLED ha generalmente più motion blur di un LCD da gioco a 120Hz +?

Un OLED ad alta frequenza di aggiornamento è estremamente impegnativo, ma non impossibile. Diversi OLED hanno effettivamente riferito di avere un problema di motion blur - Il grande problema è la velocità di commutazione dei transistor in un AMOLED. Hai solo un tempo estremamente breve (in genere al di sotto di un microsecondo) per attivare un transistor in uno schermo AMOLED, quindi la velocità di commutazione del transitore è molto bassa.

Se si prevede di suddividere un OLED in più segmenti per aggiornare contemporaneamente diverse parti di un OLED, suddividere l'OLED in strisce verticali ed eseguire la scansione di ciascun segmento sincronizzato tra loro. Altrimenti, si ottengono potenziali artefatti multiscan che possono apparire come tearline stazionarie (questo era un problema comune nei vecchi LCD a doppia scansione degli anni '90; mostravano una linea di rottura stazionaria nel mezzo dello schermo durante il movimento orizzontale).

I test di movimento come TestUFO saranno un grande vantaggio per i tuoi test.

Un modo per fare 1000fps su OLED è usare uno schermo PMOLED, ma perderai molta luminosità (hai bisogno di pixel OLED migliaia di volte più luminosi per compensare i lunghi periodi di oscurità tra sfarfallio). Otterrai comunque un'eccellente risoluzione di movimento.

Ma se non ti dispiace un po 'di sfarfallio (ad esempio sfarfallio a 120Hz non discutibile) che ne dici di usare lo stroboscopio per ottenere una risoluzione di movimento equivalente di un framerate più alto? Lo stroboscopio è lo stesso principio dell'inserimento della cornice nera. Alcuni display lo fanno per ridurre il motion blur (ad es. Motionflow Impulse di Sony, LightBoost di nVidia, ecc.), Proprio come il principio di CRT o sfarfallio al plasma. Se si esegue un flash da 1/1000 sec con frequenze di aggiornamento inferiori (ad es. 120 Hz) si otterrebbe la stessa quantità di sfocatura da movimento di un display di campionamento e mantenimento da 1000 fps a 1000 Hz. Di recente sono state sviluppate retroilluminazione strobo. Ho fatto un po 'di hacking elettronico. Vedi Hacking elettronico: creazione di una retroilluminazione strobo per la progettazione di riduzioni massicce del motion blur sui display LCD.

La ricerca di un display 1000fps @ 1000Hz è sicuramente utile.
Ignora gli oppositori che dicono che l'occhio umano non può dirlo.

Mi piacerebbe dare seguito a due nuovi sviluppi "Ultra High Hz". Ora ho un documento e una presentazione della conferenza peer-reviewed su una nuova tecnica di test del motion blur del display.

(1) Ho ricevuto un prototipo di display LCD a 480 Hz e la differenza è effettivamente visibile all'occhio umano. Ecco i miei risultati dei test di 480 Hz (tramite Blur Busters).

(2) Potrei aver escogitato un modo per raggiungere potenzialmente frequenze di aggiornamento più elevate su un OLED. Dipende molto dal cablaggio del pannello OLED, ma il thread è qui nel Display Science, Research & Engineering Forum

Alcune immagini di esempio includono un OLED a scansione a 2 canali che ha un passaggio di scansione "ON" e un passaggio di scansione "OFF" per pulsare intenzionalmente l'OLED (come un CRT) per ridurre l'effetto movimento. Questo è ciò che fanno Sony Trimasters e Dell U3017Q.

In teoria, questo potrebbe essere usato con finestre di scansione simultanee per frequenze di aggiornamento ultra elevate prive di artefatti, a seconda di quanti canali ha l'OLED.