産業用ディスプレイの解像度仕様：ピクセル数を増やしても効果がなくなる時

解像度は、多くの場合、習慣的に設定される仕様です。つまり、前回のプロジェクトで使用した解像度に合わせたり、予算内で可能な限り高いピクセル数を採用したりするのです。しかし、小さな文字を表示するマシンインターフェースでは、グラフィック負荷が増大し、インターフェースの選択が難しくなるだけで、オペレーターの読みやすさには何のメリットもありません。本当に役立つ仕様は、作業距離で判読可能な最小のディテールから生まれるのです。

決議決定が実際に何を変えるのか

文字サイズ、グラフィック負荷、インターフェースコストが同時に変化します。

ピクセル数だけでは意味がありません。パネルの物理的なサイズが重要だからです。視認性は、視聴距離における文字の高さ（ミリメートル単位）によって決まるからです。同じ解像度のパネルでも、7インチと15インチでは動作が異なります。また、ピクセル数によってインターフェースも変わってきます。同じリフレッシュレートでピクセル数を増やすと、ピクセルクロックが高くなり、パラレルリンクの限界を超えてシリアルインターフェースが必要になる場合があります。

判読性、グラフィック負荷、インターフェースという順序で決定事項を読むことで、仕様がデータシートではなく、オペレーターの経験に結びつくようになります。

キャラクターの高さと視距離

重要なのは、高さ（ミリメートル単位）という数値です。

500mmの距離で判読可能な文字は、約3分の1度の角度に相当します。同じ角度サイズを1.5mの距離で実現するには、物理​​的な高さが約3倍必要になります。必要な角度サイズに距離を掛け、一般的な文字サイズと高さの比率で割ると、ミリメートル単位での概算値が得られ、パネルのピクセルピッチが分かればピクセル単位に変換できます。この計算だけで、解像度に関する議論のほとんどが解消されます。

ディスプレイが保護窓越しに見える場合、または作業者が眼鏡を着用している場合は、余白を追加してください。ペンダントによって使用中に視距離が変わる場合は、最も遠い位置に合わせてサイズを調整してください。

詳細コンテンツ：波形、マップ、カメラオーバーレイ

詳細なコンテンツは、読みやすさだけでは満たせない最低限のレベルを設定する。

トレンドグラフは、エイリアシングなしでピークを表示するために水平解像度が必要です。カバレッジマップやサイトマップは、隣接する領域を区別するために十分なピクセル数が必要です。カメラオーバーレイは、マーカーを正確に配置するために十分なピクセル数が必要です。これらそれぞれに測定可能な要件（ピクセル単位の最小フィーチャ幅）があり、その要件を真剣に考慮することで、スクリーンショットでは見栄えが良くても、実際のマシン上では見づらいインターフェースを防ぐことができます。

複数のコンテンツタイプが1つの画面を共有する場合、まず情報階層に基づいてスペースを割り当て、次にスケーリングせずに最も密度の高い表示が可能な解像度を選択します。

解像度がインターフェースの帯域幅をどのように左右するか

ピクセルクロックは、合計値とリフレッシュレートの積です。

解像度を上げると水平方向と垂直方向の合計画素数が増加するため、リフレッシュレートが同じでも必要なピクセルクロック周波数が上昇します。これが、設計をパラレルRGBからLVDSまたはMIPI DSIへ、あるいはシングルLVDSリンクからデュアルLVDSへと移行させる要因となります。インターフェース仕様自体はMIPIやHDMI.orgなどの団体によって公開されており、リンクの電気設計は、例えばTIのLVDSアプリケーションノートやAnalog Devicesの信号チェーン資料など、コンポーネントベンダーによって広く文書化されています。

SerDesリンクは、より長いケーブルでより高いデータレートを伝送でき、 TI FPD-Linkなどの製品群でその機能が文書化されています。ただし、小型基板が2枚必要となり、若干の遅延が発生するため、通常はインターフェース設計と同時に解決策が決定されます。

スケーリングとアスペクト比

特定の解像度向けに設計されたインターフェースは、スケーリング時に性能が低下することはほとんどありません。

スケーリングを行うと、テキストや細い線の見た目が変わり、独自の遅延を伴う処理段階が追加されます。ホストがパネルのネイティブなタイミングを生成できない場合、結果として画像が引き伸ばされるか、拡大縮小されますが、どちらもパネルに合わせてインターフェースを設計するよりも劣ります。アスペクト比も同様の効果をもたらします。16:9用に作成されたコンテンツを、より幅の広いパネルまたはより幅の狭いパネルに表示すると、レターボックスが表示されるか、画像が歪みます。

実用的なルールとしては、インターフェースのデザインに合わせてパネルのネイティブ解像度を選択し、スケーリングは設計手法ではなく診断ツールとして扱うべきである。

標準解像度クラスを優先する価値がある理由

共通クラスでは、供給品、工具、およびインターフェースオプションを購入します。

広く普及している解像度クラス（800x480、1024x600、1280x800、1920x1080、および一般的なFHD）のパネルは、複数の供給元から入手可能で、より多くのホストプラットフォームに対応しており、世代交代時にも容易に交換できます。特殊な解像度はコンテンツにより適している場合もありますが、供給元が狭まり、多くの場合、製品寿命を通して維持しなければならないカスタムタイミング作業が必要になります。

特別な解決策が本当に必要な場合は、設計時にタイミングテーブルとインターフェース構成をプロジェクトファイルに記録しておくべきです。なぜなら、その情報があれば後から交換が可能になるからです。

解像度とオペレーターの反応時間

ピクセル数が多いからといって、判断が速くなるわけではない。

反応時間は、オペレーターが関連する値をどれだけ早く見つけられるかによって決まり、これはピクセル密度ではなく、レイアウト、コントラスト、文字サイズに依存します。小さな要素が密集したインターフェースは認識速度を低下させ、低解像度パネルに大きな要素が配置されたシンプルなインターフェースは通常、認識速度が速くなります。この問題を解決するには、仕様に関する議論ではなく、実際の画面を使った時間計測による認識テストを行う必要があります。

機械が迅速な意思決定を必要とする場合、解像度は追加情報ではなく、より大きな重要値に費やすべきである。

明るい場所での解像度と読みやすさ

画素密度が高いほど、屋外では読みやすくなるのではなく、むしろ読みにくくなる場合がある。

画素密度が高いほど画素の開口部が小さくなり、透過率が低下するだけでなく、反射防止膜による曇りの影響で細かい部分がぼやけやすくなります。明るい環境では、同じ光学処理を施した高密度パネルよりも、文字サイズが大きく、反射防止膜がしっかりと接着された低密度パネルの方が視認性が高くなる場合があります。明るい作業場と高精細な診断画面の両方に対応できるディスプレイが必要な場合は、両者を分離してください。オペレーター画面は粗い表示、設定画面は詳細な表示にすることができます。

解像度に関わらず、読みやすさの要件は、規定された環境条件下におけるコントラストの要件であり続ける。

アプリケーション別の決定表

4つの典型的なケースと、それぞれの解決ロジック。

製品ファミリーが共通のインターフェースデザインを共有している場合、単一の解像度クラスに標準化して物理的なサイズを変化させる方が、通常は2つの解像度クラスをサポートするよりもコストが安くなります。

要件に解決策を書き込む

6つの項目で確認可能です。

• 作業距離において判読可能な最小文字サイズ（ミリメートル単位）。

• あらゆるグラフィックコンテンツの最小フィーチャ幅（ピクセル単位）。

• パネルの物理的なサイズとピクセルピッチ。

• ネイティブ解像度とアスペクト比、およびホストの対応状況。

• 生成されるピクセルクロックに必要なインターフェースとケーブルの長さ。

• スケーリングポリシー：なし、またはレイテンシバジェットを指定したスケーラー。

一般的な産業用サイズと解像度クラスのパネルは、製品一覧および産業用LCDディスプレイの製品群に掲載されています。選択された解像度によるインターフェースとタイミングへの影響は、CDTechが設計リリース前に実施する仕様レビューの一部です。