Implémentation d'un écran OLED à très haute fréquence d'images (~ 1Khz)

Je suis intéressé par le développement d'un écran OLED à très haute fréquence d'images capable d'afficher ~ 1000fps avec une résolution d'environ 1200x800 environ. Cela a évidemment des exigences de bande passante assez sévères et nécessitera probablement l'utilisation d'un FPGA pour implémenter un contrôleur personnalisé car les contrôleurs d'affichage typiques ne fonctionnent pas à une vitesse supérieure à 60-120 Hz. Au risque de vraiment montrer mon ignorance, avec un écran OLED "brut" (pas de contrôleur) dois-je pouvoir piloter l'écran à ces cadences? Je suis sûr que tout contrôleur d'affichage fourni avec l'écran ne sera d'aucune utilité, donc je commencerais par un exemple de code de contrôleur pour le FPGA.

Une approche suggérée pour mettre à jour un affichage de 1 200 x 800 pixels à 1 000 ips serait de diviser l'affichage en une matrice de panneaux OLED de résolution inférieure, idéalement des OLED avec ce que l'on appelle un «affichage actif bord à bord». Par exemple, une matrice 2 x 2 de panneaux OLED 640 x 480 fournirait un peu plus que la résolution spécifiée. Cependant, ces sous-panneaux sélectionnés doivent eux-mêmes permettre des taux de rafraîchissement de 1000 images par seconde également.

Chaque panneau doit être contrôlé via un canal de signal séparé. Selon la capacité par rapport au prix du FPGA choisi, un seul FPGA peut être utilisé pour piloter un ou plusieurs des panneaux.

Ceci est similaire à la façon dont les écrans ultra-grands sont créés pour les fonds de scène, par exemple, en utilisant une matrice de téléviseurs HD LCD ou LED grand écran standard. Chaque téléviseur est généralement déconnecté d'une source vidéo distincte. Les distances du cadre sont prises en compte, en recadrant une quantité appropriée de l'image à chaque bord de chaque téléviseur.

Comme l'application elle-même n'est pas décrite dans la question, une hypothèse est qu'un affichage quelque peu contigu est requis. Malheureusement, l'utilisation de panneaux séparés ne fournira pas de zone d'affichage contiguë, car les connexions à chaque panneau OLED de la matrice doivent sortir quelque part. Ainsi, des écarts de type lunette devront exister entre les panneaux, similaires à l'approche matricielle des téléviseurs mentionnée.

Si cela est inacceptable, l'alternative consiste à sélectionner un panneau OLED de la résolution souhaitée, qui fait ressortir les lignes et les colonnes de signaux individuels vers un connecteur et permet de les piloter dans des banques définissables. Les panneaux OLED typiques avec des contrôleurs Chip-on-Glass (COG) ne fonctionneront pas de cette façon, les panneaux OLED bruts devront être achetés.

Les banques individuelles de rangées / colonnes OLED seraient alors contrôlées via des canaux séparés et des contrôleurs séparés en théorie, pour atteindre l'affichage du résultat final souhaité.

EDIT 2018:

Il y a un nouvel article définitif sur les avantages visuels confirmés de 1000 Hz: Loi Blur Busters et The Amazing Journey To Future 1000Hz Displays .

Le message le plus ancien suit:

En fait, 1000fps @ 1000Hz aurait des avantages pour l'œil humain dans certaines conditions:

• Michael Abrash de Valve Software: Down the VR rabbit hole: Fixing judder
  http://blogs.valvesoftware.com/abrash/down-the-vr-rabbit-hole-fixing-judder/
  
• Pourquoi nous avons besoin de 1000fps @ 1000Hz ce siècle
  http://www.avsforum.com/t/1484182/why-we-need-1000fps-1000hz-this-century-valve-software-michael-abrash-comments
• John Carmack de id Software: discours d'ouverture de QuakeCon sur le flou de mouvement http://www.youtube.com/watch?v=93GwwNLEBFg&t=5m35s

Les affichages à fréquence d'images finies ont le problème d'avoir des effets d'échantillonnage et de maintien ou stroboscopiques / roues de wagon (ou les deux). Le flou de mouvement basé sur l'eye-tracking résulte de l'échantillonnage et du maintien, du temps de maintien et de la persistance. De nombreux articles scientifiques couvrent déjà ce sujet (Recherche sur les sites d'articles scientifiques pour des affichages "échantillonnage et conservation" ou "type de conservation").

Mathématiquement, 1 ms de persistance équivaut à 1 pixel de flou de mouvement pendant un mouvement de 1000 pixels / sec. Un affichage sans scintillement de 1000 images par seconde à 1000 Hz éliminerait simultanément de nombreux effets stroboscopiques (artefacts de roue de chariot) ET éliminerait simultanément le flou de mouvement, sans utiliser de scintillement. Ceci est idéal pour les situations Holodeck (par exemple, les lunettes VR). Et vous n'auriez pas besoin d'ajouter un flou de mouvement généré artificiellement. Vous laisseriez enfin le cerveau humain ajouter son propre flou de mouvement naturel, sans aucun flou de mouvement imposé artificiellement par les graphiques ou l'affichage. Ainsi, 1000fps @ 1000Hz serait beaucoup plus proche de la réalité, tout en éliminant le problème d'artefact stroboscopique / roue de chariot.

L'échantillonnage et le maintien du flou de mouvement peuvent être visualisés dans cette animation:
www.testufo.com/#test=eyetracking

Cette animation est une excellente démo du problème "pick-your-poison" des affichages à rafraîchissement fini. Le problème est très clairement visible à l'œil humain même lors de la visualisation sur un écran LCD de jeu à 120 Hz ou un CRT scientifique à 200 Hz.

• L'animation a un flou de mouvement lors de la visualisation sur les écrans LCD
• L'animation a un effet stroboscopique lors de la visualisation sur CRT

Pour corriger simultanément les deux en même temps (important pour les situations VR / Holodeck), vous devez faire en sorte que le taux de rafraîchissement ressemble à quelque chose d'infini. Ce n'est pas possible. Cependant, un affichage de 1000 images par seconde à 1000 Hz réduirait / éliminerait suffisamment à la fois l'effet stroboscopique et le flou de mouvement. Même le peuple Oculus l'a dit; et les grands noms de l'industrie du jeu (Michael Abrash de Valve Software, John Carmack de id software) ont déjà confirmé les avantages d'affichages sans scintillement ultra-persistants comme celui-ci.

Saviez-vous qu'AMOLED a généralement plus de flou de mouvement qu'un écran LCD de jeu 120Hz +?

Un OLED à taux de rafraîchissement élevé est extrêmement difficile, mais pas impossible. Plusieurs OLED ont signalé un problème de flou de mouvement - Le gros problème est la vitesse de commutation des transistors dans un AMOLED. Vous ne disposez que d'un temps très bref (généralement sous une microseconde) pour déclencher un transistor dans un écran AMOLED, de sorte que la vitesse de commutation du transistor est vraiment lente.

Si vous prévoyez de subdiviser un OLED en plusieurs segments pour actualiser simultanément différentes parties d'un OLED, subdivisez votre OLED en bandes verticales et numérisez chaque segment en synchronisation les uns avec les autres. Sinon, vous obtenez des artefacts multiscan potentiels qui peuvent apparaître sous forme de lignes de déchirure stationnaires (c'était un problème courant dans les anciens LCD à double balayage des années 1990; ils montraient une ligne de déchirure stationnaire au milieu de l'écran pendant le mouvement horizontal).

Les tests de mouvement tels que TestUFO seront un grand avantage pour vos tests.

Une façon de faire 1000fps sur OLED est d'utiliser un écran PMOLED, mais vous perdrez beaucoup de luminosité (vous avez besoin de pixels OLED des milliers de fois plus lumineux pour compenser les longues périodes d'obscurité entre les scintillements). Vous obtiendrez cependant une excellente résolution de mouvement.

Mais si cela ne vous dérange pas un peu de scintillement (par exemple, un scintillement de 120 Hz non répréhensible), qu'en est-il de l'utilisation du stroboscope pour obtenir une résolution de mouvement équivalente d'un débit d'images plus élevé? Le stroboscope est le même principe que l'insertion d'un cadre noir. Certains écrans le font pour réduire le flou de mouvement (par exemple Motionflow Impulse de Sony, LightBoost de nVidia, etc.), tout comme le principe du CRT ou du scintillement du plasma. Faire un flash 1 / 1000sec à des taux de rafraîchissement inférieurs (par exemple 120Hz) aurait la même quantité de flou de mouvement qu'un affichage d'échantillonnage et de maintien à 1000fps @ 1000Hz. Récemment, des rétroéclairages stroboscopiques ont été développés. J'ai fait du piratage électronique. Voir Electronics Hacking: Création d'un rétro-éclairage stroboscopique pour l'ingénierie des réductions massives du flou de mouvement sur les écrans LCD.

La recherche d'un affichage à 1000fps @ 1000Hz en vaut vraiment la peine.
Ignorez les opposants qui disent que l'œil humain ne peut pas le dire.

J'aimerais poursuivre avec deux nouveaux développements "Ultra High Hz". J'ai maintenant un document de conférence évalué par des pairs et une présentation sur une nouvelle technique de test de flou de mouvement d'affichage.

(1) J'ai reçu un prototype d'écran LCD 480 Hz et la différence est en effet visible à l'œil humain. Voici mes résultats de test de 480 Hz (via Blur Busters).

(2) J'ai peut-être trouvé un moyen d'atteindre potentiellement des taux de rafraîchissement plus élevés sur un OLED. Il est très dépendant du câblage du panneau OLED, mais le fil est ici dans le forum Display Science, Research & Engineering

Certaines images d'exemple incluent un OLED à balayage continu à 2 canaux qui a une passe de balayage "ON" et une passe de balayage "OFF" - pour impulser intentionnellement l'OLED (comme un CRT) pour réduire le flou de mouvement. C'est ce que font Sony Trimasters et Dell U3017Q.

Cela pourrait en théorie être utilisé avec des fenêtres de scan simultanées pour des taux de rafraîchissement ultra élevés sans artefact - en fonction du nombre de canaux dont dispose l'OLED.