استخدام الكاميرات الصناعية لأداء معايرة السطوع والكروماتية بكثافة بكسلية بكسلٍ بكسلٍ على شاشات LED من نوع COB بدقة 4K أصعبُ بكثيرٍ من المعايرة التقليدية لأنظمة SMD.
ويكمن التحدي في تداخل تقنيتين في الوقت نفسه:
ومعًا، تدفعان أنظمة التصوير البصري، والتحكم في الحركة، وخوارزميات المعايرة إلى أقصى حدودها.
وخلافًا للشاشات التقليدية من نوع SMD، لا تتصرف لوحات COB كمصادر ضوئية نقطية معزولة، بل تتصرف أكثر كمصدر إشعاع سطحي مستمر مزوَّد بطبقات انتشار بصري. وعندما يدمج المهندسون هذا مع خطوط بكسل P1.25 أو أصغر، لم تعد طرق معايرة LED القياسية فعّالةً بشكلٍ موثوقٍ.
وفيما يلي سير العمل الهندسي الكامل المستخدم في أنظمة معايرة COB عالية الأداء الحديثة.
الكاميرا الصناعية هي المكوّن الأساسي للنظام الكامل للمعايرة.
تحتوي شاشة COB بدقة ٤K على ملايين البكسلات المُركَّبة بكثافة، لذا يجب أن تكون الكاميرا قادرةً على التقاط اختلافات السطوع واللون الدقيقة جدًّا بدقة عالية.
| المواصفات الفنية | متطلبات معايرة شاشات COB بدقة ٤K | التحديد الموصى به |
|---|---|---|
| الدقة | يجب أن تلتقط تفاصيل دقيقة على مستوى الوحدات | ≥١٢ ميجابكسل |
| نوع جهاز الاستشعار | حساسية عالية لالتقاط التدرجات الرمادية المنخفضة | مستشعر بقطر ≥١ بوصة |
| مدى ديناميكي | الحفاظ على تفاصيل التدرجات الرمادية المنخفضة | ≥12 بت (يُفضَّل 14 بت) |
| الاستجابة الطيفية | مطابقة إدراك الإنسان البصري | دعم معايرة CIE 1931 XYZ |
| واجهة البيانات | معالجة كمّ هائل من البيانات في الوقت الفعلي | 10 جيجا إيثيرنت / رابط الكاميرا / CoaXPress |
| نوع العدسة | تقليل التشويه إلى أدنى حدٍّ ممكن | عدسة تيليسنترية أو عدسة ذات تشويه منخفض جدًّا |
تشمل أجهزة الاستشعار عالية الأداء النموذجية ما يلي:
بدقة تبلغ حوالي ٤٠٩٦×٣٠٠٠ بكسل.
غالبًا ما تستخدم شاشات عرض COB بدقة ٤K تباعد بكسل أصغر من P1.25.
فعلى سبيل المثال، قد يحتوي وحدة واحدة مقاسها ٣٢٠×١٨٠ مم بالفعل على أكثر من ٢٥٠٠٠ بكسل.
لتحقيق معايرة دقيقة، يحتاج المهندسون عمومًا إلى ما يلي:
يجب أن تشغِل مساحة الإشعاع لكل صمام ثنائي باعث ضوئي (LED) ما لا يقل عن ٣×٣ بكسل في الكاميرا.
ويتبع هذا مبدأ أخذ العينات وفق نظرية نيكويست، مما يسمح للنظام بالكشف بدقة عن:
بدون كثافة عيّنات بصرية كافية، تنخفض دقة المعايرة بشكل كبير.
عادةً لا تستطيع كاميرا واحدة التقاط شاشة بدقة ٤K بكاملها بدقة كافية.
وبالتالي، تعتمد أنظمة المعايرة على منصات حركة دقيقة.
تشمل التكوينات النموذجية ما يلي:
تتطلب هذه الأنظمة تكرارية أفضل من ±٥ ميكرومتر.
عند مسح الشاشات الكبيرة، يلتقط النظام عدة مناطق صورية متداخلة ثم يقوم بتجميعها معًا حاسوبيًّا لاحقًا.
لضمان تجميع موثوق:
معايرة درجات الرمادي المنخفضة في تقنية COB حساسة للغاية للضوء المحيط.
ولذلك، تتم المعايرة عادةً داخل غرفة مظلمة خاضعة للرقابة تحتوي على:
حتى الانعكاسات الصغيرة العرضية يمكن أن تشوه قياسات الإضاءة المنخفضة.
هذه هي أكبر فروق جوهرية واحدة.
| الخصائص | الصمام الثنائي الباعث للضوء SMD | LED COB |
|---|---|---|
| نوع الانبعاث | مصدر ضوء نقطي | مصدر ضوء سطحيًّا |
| حد البكسل | حادة وواضحة | ناعم ومُبدَّد |
| السلوك البصري | شبه لامبرتي | متأثر بانحناء الراتنج |
| مظهر منخفض التدرج الرمادي | النقاط المرئية | انبعاث سطحي أملس |
تعتمد خوارزميات المعايرة التقليدية للمصادر الضوئية الصمامية السطحية (SMD) بشكل كبير على تحديد مركز كل حزمة LED.
تفشل هذه الطريقة عند تطبيقها على تقنية COB.
لأن تقنية COB تستخدم طبقات فوسفور وغلاف مستمرة، مما يؤدي إلى انتشار الضوء عبر المناطق المجاورة، فيصبح حدود البكسل غير واضحة بدلاً من أن تكون محددة بوضوح.
وبدلًا من اكتشاف نقطة المركز، تعتمد أنظمة معايرة COB على:
تُقدِّر هذه الطرق المركز البصري الفعّال لكل بكسل بدقةٍ أكبر.
وبالإضافة إلى ذلك، قد تؤدي عدم انتظام سماكة الفوسفور إلى إنشاء تدرجات داخلية في السطوع ضمن مساحة بكسل واحدة.
ولذلك، غالبًا ما تحسب الخوارزميات متوسطات منطقية موزونة بدلًا من الاعتماد على قياسات نقطة واحدة.
يعتمد أداء التباين في تقنية COB بشكل كبير على درجة سواد سطح لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).
ومع ذلك، فإن دفعات لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) المختلفة غالبًا ما تظهر اختلافات ملحوظة في اللون.
قد تتجاوز بعض القواعد:
δE > ٣
حتى قبل بدء الإضاءة.
وبالتالي، فإن أنظمة المعايرة الحديثة تسجّل أيضًا:
ثم يقوم الخوارزمية بمعايرة ليس فقط الضوء المنبعث، بل أيضًا عاكسية السطح الخلفي.
ويكتسب هذا أهمية خاصة في تطبيقات تقنية العرض عالية التباين (HDR).
إن المعايرة المباشرة لشاشة عرض COB بدقة ٤K بكاملها في لقطة واحدة تكون عادةً غير عملية.
وبدلًا من ذلك، يستخدم المهندسون سير عمل هرمي.
تلتقط الكاميرا الوحدات النمطية الفردية عن قرب.
المسافة النموذجية:
في هذه المرحلة، يُولِّد النظام:
تبتعد الكاميرا أكثر وتصور عدة خزائن في وقت واحد.
المسافة النموذجية:
تصحح هذه المرحلة:
وأخيرًا، يلتقط نظام واسع الزاوية العرض بأكمله.
المسافة النموذجية:
تُعوَّض هذه المرحلة ما يلي:
أحيانًا لا يمكن حتى الكاميرات عالية الدقة أن تُظهر بكسلات COB الصغيرة جدًّا بشكلٍ كامل.
وفي هذه الحالات، يستخدم المهندسون تقنيات حسابية لزيادة الدقة الفائقة.
تشمل الطرق ما يلي:
تتحرّك الكاميرا فيزيائيًّا بمقدار كسور من البكسل بين اللقطات.
ثم تقوم البرمجيات بإعادة بناء توزيعات السطوع ذات الدقة الأعلى حاسوبيًّا.
وهذا يحسّن الدقة بشكلٍ ملحوظٍ دون الحاجة إلى مستشعرات باهظة الثمن للغاية.
يُنشئ النظام أولاً خريطة تطابق بين البكسلات في ما يلي:
عادةً ما يستخدم المهندسون أهداف معايرة على شكل لوحة شطرنج جنبًا إلى جنب مع تصحيح التشوه.
وبالنسبة للحواف الضوئية غير الواضحة في تقنية COB، يطبّق النظام ما يلي:
لتحديد مناطق البكسل بدقة.
لكل بكسل LED، يلتقط النظام ما يلي:
باستخدام التصوير عالي الديناميكية (HDR) متعدد التعرض الذي يغطي:
وهذا يحافظ على معلومات التفاصيل في المناطق المُضيئة والظليلة على حدٍّ سواء.
لا تُخرِج الكاميرات الصناعية قيم الكروماتية الحقيقية مباشرةً.
ولذلك، يقوم المهندسون بمعايرة استجابة الكاميرا باستخدام:
يقوم هذا التحويل بتحويل بيانات المستشعر من صيغة RGB إلى فضاء الألوان CIE XYZ.
يولد النظام جداول البحث المُعايرة لكل بكسل.
عادةً ما يُعيّن الخوارزمية جميع البكسلات بالنسبة إلى أخف نقطة مرجعية مقبولة.
يُعدِّل النظام معاملات RGB لمواءمة البكسلات مع نقطة البياض المستهدفة ودرجة حرارة اللون.
بما أن طبقات التغليف في وحدات COB متواصلة، فإن البكسلات المجاورة تؤثر على بعضها البعض بصريًّا.
هذا يُحدث تداخلًا بصريًّا.
ولتصحيحه، تطبِّق الأنظمة المتقدمة ما يلي:
لفصل المساهمات الضوئية المتداخلة.
وهذه الخطوة بالغة الأهمية لشاشات العرض ذات الدقة الفائقة جدًّا.
وبعد إنشاء معاملات التصحيح، تقوم النظام برفعها إلى:
ثم تخضع الشاشة لاختبارات التحقق.
تشمل أهداف الأداء النموذجية ما يلي:
| المتر | هدف |
|---|---|
| تجانس السطوع | ≥95% |
| اتساق اللونية | δE ≤ 1.5 |
| الخطية عند درجات الرمادي المنخفضة | عدم وجود تدرجات مرئية واضحة تحت مستوى الرمادي ٣٢ |
وللمقارنة، فإن الشاشات غير المعايرة غالبًا ما تُظهر اتساقًا في السطوع بنسبة ٧٠–٨٠٪ فقط.
| التحدي | السبب الجذري | الحل الهندسي |
|---|---|---|
| الوميض عند درجات الرمادي المنخفضة | ضعف الاتساق عند التيارات المنخفضة | مزامنة فترة التعريض مع دورات التحديث |
| انزياح اللون حسب زاوية المشاهدة | تأثيرات انكسار الراتنج | تعويض جدول البحث متعدد الزوايا (LUT) |
| الانزياح الحراري | ارتفاع درجة الحرارة أثناء المعايرة | استقرار حراري لمدة ٣٠ دقيقة |
| أنماط المويه | تداخل شبكة المستشعر | ميل طفيف في الكاميرا أو مرشح ضوئي منخفض التمرير (LPF) |
| حجم هائل لبيانات الدقة ٤K | حجم كبير جدًّا لجدول البحث (LUT) لكل بكسل | ضغط بدون فقدان وفك ضغط في الوقت الفعلي |
تركز معايرة SMD التقليدية بشكل رئيسي على تصحيح مصادر الضوء النقطية المنفصلة.
ويجب أن تُدار معايرة COB علاوةً على ذلك العوامل التالية:
وبمجرد أن يدمج المهندسون هذه العوامل مع الملايين من البكسلات في شاشة بدقة 4K، تصبح المعايرة نظامًا متعدد التخصصات يشمل:
لهذا السبب تظل أنظمة معايرة COB عالية الجودة واحدةً من أكثر المجالات تقنيةً وتعقيدًا في صناعة شاشات LED اليوم.
EN
AR
BG
HR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
HI
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
ID
SR
UK
VI
ET
HU
TH
TR
FA
AF
MS
GA
HY
AZ
MN
UZ
