Specyfikacja rozdzielczości dla wyświetlaczy przemysłowych: kiedy więcej pikseli przestaje pomagać

Rozdzielczość to specyfikacja najczęściej ustalana nawykowo – dopasowująca się do ostatniego projektu lub wybierająca najwyższą liczbę pikseli, na jaką pozwala budżet. W przypadku interfejsu maszyny, który generuje mniejsze znaki, wymaga większego obciążenia graficznego i trudniejszego wyboru interfejsu, bez korzyści dla tego, co operator może odczytać. Użyteczna specyfikacja pochodzi z najmniejszych szczegółów, które muszą być czytelne z odległości roboczej.

Co tak naprawdę zmienia decyzja o rozwiązaniu

Jednocześnie zmienia rozmiar znaków, obciążenie grafiki i koszt interfejsu.

Sama liczba pikseli jest bez znaczenia bez fizycznego rozmiaru panelu, ponieważ czytelność zależy od wysokości znaku w milimetrach z odległości oglądania. Dwa panele o tej samej rozdzielczości zachowują się inaczej, jeśli jeden ma 7 cali, a drugi 15 cali. Decyzja ta wpływa również na interfejs: więcej pikseli przy tej samej częstotliwości odświeżania oznacza wyższe taktowanie pikseli, co może przesunąć łącze równoległe poza jego limit i wymusić interfejs szeregowy.

Odczytanie decyzji w tej kolejności – najpierw czytelność, potem obciążenie grafiki, a na końcu interfejs – sprawia, że ​​specyfikacja opiera się na doświadczeniu operatora, a nie na arkuszu danych.

Wysokość postaci i odległość oglądania

Wysokość w milimetrach to liczba, która ma znaczenie.

Znak czytelny z odległości 500 mm ma szerokość około jednej trzeciej stopnia; ten sam kąt widzenia z odległości 1.5 m wymaga mniej więcej trzykrotnie większej wysokości fizycznej. Mnożąc wymagany kąt widzenia przez odległość i dzieląc przez typowy stosunek znaku do wysokości, otrzymujemy wstępne oszacowanie w milimetrach, które po poznaniu rozstawu pikseli panelu przelicza się na piksele. To pojedyncze obliczenie eliminuje większość argumentów dotyczących rozdzielczości.

W przypadku, gdy wyświetlacz jest widoczny przez okienko ochronne lub operator nosi okulary, należy dodać margines. W przypadku, gdy wiszący element przesuwa się w trakcie użytkowania, należy uwzględnić rozmiar dla najdalszej pozycji.

Szczegółowa zawartość: przebiegi falowe, mapy i nakładki kamer

Szczegółowa treść wyznacza poziom, którego sama czytelność nie jest w stanie zapewnić.

Wykres trendu wymaga rozdzielczości poziomej, aby pokazać szczyty bez aliasingu; mapa zasięgu lub lokalizacji wymaga wystarczającej liczby pikseli, aby odróżnić sąsiadujące obszary; nakładka z kamery wymaga wystarczającej liczby pikseli, aby precyzyjnie umieścić znaczniki. Każdy z tych elementów ma mierzalny wymóg – minimalną szerokość obiektu w pikselach – a poważne traktowanie tego wymogu uniemożliwia stworzenie interfejsu, który dobrze wyświetla się na zrzucie ekranu, ale słabo na komputerze.

Jeśli na jednym ekranie wyświetlanych jest kilka typów treści, najpierw należy przydzielić przestrzeń z hierarchii informacji, a następnie wybrać rozdzielczość, która zapewnia największą gęstość wyświetlania bez skalowania.

Jak rozdzielczość wpływa na przepustowość interfejsu

Taktowanie pikseli jest iloczynem wartości całkowitych i częstotliwości odświeżania.

Zwiększenie rozdzielczości zwiększa sumę pikseli w poziomie i w pionie, co oznacza, że ​​wymagany zegar pikseli rośnie nawet przy tej samej częstotliwości odświeżania. To właśnie pozwala na przejście z równoległego RGB na LVDS lub MIPI DSI, a także z pojedynczego łącza LVDS na podwójne. Specyfikacje interfejsu są publikowane przez organizacje takie jak MIPI i HDMI.org , a projekt elektryczny łącza jest szeroko udokumentowany przez dostawców komponentów, na przykład w nocie aplikacyjnej LVDS firmy TI oraz w materiałach dotyczących toru sygnałowego firmy Analog Devices.

Łącza SerDes zapewniają wyższą prędkość transmisji danych na dłuższych kablach i są udokumentowane dla rodzin takich jak TI FPD-Link . Koszt to dwie małe płytki i pewne opóźnienie, dlatego decyzje o rozdzielczości są zazwyczaj podejmowane razem z planem interfejsu.

Skalowanie i proporcje obrazu

Interfejs zaprojektowany dla jednej rozdzielczości rzadko skaluje się bez strat.

Skalowanie zmienia wygląd tekstu i cienkich linii, a także dodaje etap przetwarzania z własnym opóźnieniem. Jeśli host nie jest w stanie odtworzyć natywnego taktowania panelu, rezultatem jest albo rozciągnięty, albo przeskalowany obraz, a oba są gorsze niż projektowanie interfejsu dla panelu. Proporcje obrazu mają ten sam efekt: treść skomponowana dla formatu 16:9 wyświetlana na szerszym lub węższym panelu jest albo czarna, albo zniekształcona.

Praktyczną zasadą jest dobór rozdzielczości natywnej panelu do projektu interfejsu i traktowanie skalowania jako narzędzia diagnostycznego, a nie metody projektowania.

Dlaczego warto preferować standardowe klasy rozdzielczości

Wspólna klasa kupuje materiały, narzędzia i opcje interfejsu.

Panele w powszechnie używanych rozdzielczościach – 800x480, 1024x600, 1280x800, 1920x1080 i popularnych wariantach FHD – są dostępne z więcej niż jednego źródła, obsługiwane przez większą liczbę platform hostujących i łatwiejsze do wymiany po zakończeniu generacji. Nietypowa rozdzielczość może lepiej pasować do treści, ale zawęża bazę podaży i często wymaga niestandardowego doboru częstotliwości odświeżania, który musi być utrzymywany przez cały okres użytkowania produktu.

Jeśli rzeczywiście konieczne jest zastosowanie nietypowej rozdzielczości, projekt powinien zawierać tabelę synchronizacji i konfigurację interfejsu w pliku projektu, ponieważ te informacje umożliwią późniejszą wymianę.

Rozdzielczość i czas reakcji operatora

Więcej pikseli nie oznacza szybszego podjęcia decyzji.

Czas reakcji zależy od tego, jak szybko operator znajdzie odpowiednią wartość, co zależy od układu, kontrastu i rozmiaru znaku, a nie od gęstości pikseli. Gęsty interfejs z małymi elementami spowalnia rozpoznawanie; prostszy interfejs na panelu o niższej rozdzielczości z dużymi elementami jest zazwyczaj szybszy. Pomiarem rozstrzygającym tę kwestię jest test czasowy rozpoznawania z użyciem rzeczywistych ekranów, a nie argument specyfikacji.

Jeśli maszyna wymaga szybkich decyzji, rozdzielczość powinna być przeznaczana na większe wartości krytyczne, a nie na dodatkowe informacje.

Rozdzielczość i czytelność w jasnym świetle

Gęstsze piksele mogą być trudniejsze do odczytania na zewnątrz, ale nie łatwiejsze.

Wyższa gęstość pikseli zmniejsza aperturę pikseli, co obniża transmisję i sprawia, że ​​drobne szczegóły są bardziej podatne na zmiękczenie spowodowane przez powłokę antyrefleksyjną. W jasnym świetle panel o niższej gęstości z dużymi znakami i dobrze przylegającą powłoką antyrefleksyjną może być bardziej czytelny niż panel o dużej gęstości z tą samą powłoką optyczną. Jeśli wyświetlacz musi służyć zarówno do jasnego warsztatu, jak i do diagnostyki, należy je rozdzielić: widok operatora może być zgrubny, a widok konfiguracji szczegółowy.

Wymagania dotyczące czytelności pozostają wymaganiami dotyczącymi kontrastu w danych warunkach otoczenia, bez względu na rozdzielczość.

Tablica decyzyjna według zastosowania

Cztery typowe przypadki i logika rozwiązania dla każdego z nich.

Jeśli rodzina produktów ma wspólny projekt interfejsu, standaryzacja na jednej klasie rozdzielczości i zróżnicowanie rozmiaru fizycznego jest zwykle tańsze niż obsługa dwóch klas.

Wpisywanie rozwiązania do wymagania

Możliwość sprawdzenia po spełnieniu sześciu warunków.

• Najmniejszy znak, który musi być czytelny (w milimetrach) z odległości roboczej.

• Minimalna szerokość obiektu graficznego w pikselach.

• Rozmiar fizyczny panelu i odstęp pikseli.

• Rozdzielczość natywna i współczynnik proporcji, z uwzględnieniem możliwości hosta.

• Interfejs wymagany do działania zegara pikseli oraz długość kabla.

• Polityka skalowania: brak lub określony skalator z budżetem opóźnień.

Panele o typowych przemysłowych rozmiarach i klasach rozdzielczości są wymienione w sekcji Produkty oraz w kategorii Przemysłowe wyświetlacze LCD . Interfejs i konsekwencje czasowe wybranej rozdzielczości są częścią przeglądu specyfikacji, który CDTech przeprowadza przed wypuszczeniem projektu.