我有兴趣开发一种非常高帧率的 OLED 显示器,能够以大约 1200x800 左右的分辨率显示 ~1000fps。这显然有一些非常严格的带宽要求,并且可能需要使用 FPGA 来实现自定义控制器,因为典型的显示控制器的运行速度不会超过 60-120Hz。冒着暴露我无知的风险,使用“原始”OLED 显示器(无控制器)我应该能够以这些速率驱动显示器吗?我确信显示器附带的任何显示控制器都将无济于事,所以我将从 FPGA 的示例控制器代码开始。
实现非常高的帧速率 (~1Khz) OLED 显示器
以 1000 fps 更新 1200 x 800 像素显示器的建议方法是将显示器分解为低分辨率 OLED 面板矩阵,理想情况下是具有所谓“边缘到边缘有源显示器”的 OLED。例如,由 640 x 480 OLED 面板组成的 2 x 2 矩阵将提供比指定分辨率略高的分辨率。但是,这些选定的子面板本身也必须允许每秒 1000 帧的刷新率。
每个面板都需要通过单独的信号通道进行控制。根据所选 FPGA 的性能与价格,单个 FPGA 可用于驱动一个或多个面板。
这类似于为舞台表演背景创建超大显示器的方式,例如,使用标准大屏幕高清 LCD 或 LED 电视矩阵。每台电视通常由一个单独的视频源驱动。考虑到边框距离,在每台电视的每个边缘裁剪适当数量的图像。
由于问题中未描述应用程序本身,因此假设需要某种连续的显示。不幸的是,使用单独的面板将无法提供连续的显示区域,因为矩阵中每个 OLED 面板的连接必须在某个地方出现。因此,面板之间需要存在类似边框的间隙,类似于前面提到的电视矩阵方法。
如果这是不可接受的,另一种选择是选择具有所需分辨率的 OLED 面板,它将单独的信号行和列引出到连接器,并允许在可定义的组中驱动这些信号行和列。带有玻璃上芯片 (COG) 控制器的典型OLED 面板无法以这种方式工作,需要采购原始 OLED 面板。
然后,OLED 行/列的各个组将通过单独的通道和可以想象的单独控制器进行控制,以实现所需的最终结果显示。
编辑 2018:
有一篇关于 1000 Hz 已确认的视觉优势的新权威文章:Blur Busters Law 和 The Amazing Journey To Future 1000 Hz Displays。
较早的帖子如下:
实际上,在某些条件下,1000fps@1000Hz 会对人眼产生一些好处:
- Valve Software 的 Michael Abrash:深入 VR 兔子洞:修复抖动
http://blogs.valvesoftware.com/abrash/down-the-vr-rabbit-hole-fixing-judder/
- 为什么我们本世纪需要 1000fps @ 1000Hz
http://www.avsforum.com/t/1484182/why-we-need-1000fps-1000hz-this-century-valve-software-michael-abrash-comments - id Software 的 John Carmack:QuakeCon 主题演讲谈论运动模糊 http://www.youtube.com/watch?v=93GwwNLEBFg&t=5m35s
有限帧率显示器存在采样保持或频闪/车轮效应(或两者兼有)的问题。基于眼动追踪的运动模糊来自于采样保持、保持时间、持久性。许多科学论文已经涵盖了这一点(在科学论文网站上搜索“sample-and-hold”或“hold-type”显示)。
在数学上,1ms 的持久性等于 1000 像素/秒运动期间的 1 像素运动模糊。1000fps@1000Hz 无闪烁显示器将同时消除许多频闪效应(车轮伪影)并同时消除运动模糊,而不使用闪烁。这对于 Holodeck 情况(例如 VR 护目镜)非常有用。而且您不需要添加人工生成的运动模糊。您最终只能让人脑添加自己的自然运动模糊,而不会通过图形或显示器人为地强加给您的运动模糊。因此,1000fps@1000Hz 将更接近现实,同时消除频闪/车轮伪影问题。
可以在此动画中查看采样保持运动模糊:
www.testufo.com/#test=eyetracking
这个动画是有限刷新显示的“pick-your-poison”问题的一个很好的演示。即使在 120Hz 游戏 LCD 或 200Hz 科学 CRT 上观看时,人眼也可以非常清楚地看到这个问题。
- 在 LCD 上观看时动画有运动模糊
- 在 CRT 上观看时动画具有频闪效果
要同时修复两者(对于 VR / Holodeck 情况很重要),您需要使刷新率类似于无限。这是不可能的。然而,1000fps@1000Hz 显示器将充分减少/消除频闪效应/运动模糊。甚至 Oculus 的人都这么说;游戏行业的知名人士(Valve Software 的 Michael Abrash、id 软件的 John Carmack)已经证实了这种超短持久性无闪烁显示的好处。
您是否知道 AMOLED 通常比 120Hz+ 游戏 LCD 具有更多的运动模糊?
高刷新率 OLED 极具挑战性,但并非不可能。有几款 OLED 实际上报告了运动模糊问题——最大的问题是 AMOLED 中晶体管的开关速度。你只有非常短的时间(通常不到一微秒)来触发 AMOLED 屏幕中的晶体管,所以晶体管的切换速度真的很慢。
如果您计划将 OLED 细分为多个片段以同时刷新 OLED 的不同部分,请将您的 OLED 细分为垂直条,并相互同步扫描每个片段。否则,您会得到潜在的多扫描伪影,这些伪影可能会显示为固定撕裂线(这在 1990 年代的旧双扫描 LCD 中很常见;它们在水平运动期间在屏幕中间显示固定撕裂线)。
诸如 TestUFO 之类的运动测试将对您的测试大有裨益。
在 OLED 上实现 1000fps 的一种方法是使用 PMOLED 屏幕,但您会损失很多亮度(您需要 OLED 像素亮度提高数千倍以补偿闪烁之间的长暗期)。但是,您将获得出色的运动分辨率。
但是,如果您不介意一点闪烁(例如,非令人反感的 120Hz 闪烁),那么使用频闪来获得更高帧速率的等效运动分辨率呢?频闪与黑框插入原理相同。一些显示器这样做是为了减少运动模糊(例如 Sony 的 Motionflow Impulse、nVidia 的 LightBoost 等),很像 CRT 或等离子闪烁的原理。以较低的刷新率(例如 120Hz)进行 1/1000 秒的闪光将具有与 1000fps@1000Hz 采样保持显示相同的运动模糊量。最近,已经开发了频闪背光。我做过一些电子黑客。请参阅电子黑客:创建频闪背光,用于大规模减少 LCD 显示器上的运动模糊的工程。
追求 1000fps @ 1000Hz 显示绝对值得。
忽略那些说人眼无法分辨的反对者。
我想跟进两个新的“超高频”发展。我现在有一篇经过同行评审的会议论文和关于一种新的显示运动模糊测试技术的演示文稿。
(1) 我收到了一个原型 480 Hz LCD 显示器,人眼确实可以看到差异。这是我的 480 Hz 测试结果(通过 Blur Busters)。
(2) 我可能已经找到了一种可能在 OLED 上实现更高刷新率的方法。它非常依赖于 OLED 面板布线,但该主题位于显示科学、研究与工程论坛中
一些示例图像包括具有“ON”扫描通道和“OFF”扫描通道的 2 通道滚动扫描 OLED - 有意为 OLED(如 CRT)提供脉冲以减少运动模糊。这就是索尼 Trimasters 和戴尔 U3017Q 所做的。
理论上,这可以与并发扫描窗口一起使用,以实现无伪影的超高刷新率——取决于 OLED 有多少通道。