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等离子显示屏的构造原理及逻辑驱动电路(五)

作者:佚名  来源:本站整理  发布时间:2012-10-20 14:55:56  [去论坛]

(由于示图的制作复杂,等离子屏寻址、扫描、像素组合原理 推后发表)

等离子子场分离式图像显示技术:

一、等离子放电腔体直接显示图像的缺憾:

前面已经介绍了等离子屏重现图像的原理的基本原理;利用等离子放电腔体(像素单元)在图像脉冲的触发下相应的发光;产生一个表示图像的光亮的像素点;在矩阵的组合下组成图像。但是等离子放电腔体的发光只有两种状态;要么发光“亮”、要么不发光“黑”,不能像CRT能控制电子束的强弱;使产生光点的亮度得到控制从而产生一个由暗逐渐变亮或由亮逐渐变暗的灰度。前面所述的等离子屏产生的图像如果不能进一步采取措施解决此问题将产生;图1所示的没有灰度的图像(组成图像的像素点只有;“亮”与“黑”两种状态);图2所示是相同的有灰度的正常图像(组成图像的像素点亮度是可以逐渐变化的多种亮度状态)。显然图1的图像是不能被观众所接受的。(市区马路上的LED显示屏,就是这样没有灰度的显示方式)

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图1 图2

等离子显示屏的发明的伟大之处在于;他有过人的胆略人、用天才的思维、突破了重重障碍、克服了一个一个看似不能解决的困难,发明了令人不可思议的利用气体放电泡(小小日光灯管)作为像素单元的显示器件。重现图像的品质远远超过液晶显示屏的重现能力。而等离子屏重现图像的灰度等级的显示方式采用超乎寻常、令人难以理解的办法得到解决(电子技术、计算机技术、超大规模数字集成电路的进步奠定了成功的基础)这也是一般维修技术人员最感困惑的技术问题——等离子子场分离式图像显示技术。

二、子场合成原理:

为了比较形象的说明子场分离技术的原理,我们采用图像亮度叠加的方法来介绍其原理(此方法不一定科学、合理。但是易懂):

一幅层次丰富的图像,我们可以把它看成是一层一层图像的叠加组合。这样每一层图像的结构就简单的多了,例如一个修理、检验电视机的简单的黑白灰度等级测试图画面,图3所示;就是一个具有定量亮度灰度等级变化的图片;特点是有8条垂直排列的不同亮度的亮带;从左到右亮度是分等级的逐级变暗,下面标注1、2、3、4、5、6、7、8数字以示区别,1号条最亮;8号条最暗(黑),中间的2、3、4、5、6、7号亮度条;亮度逐级变暗,每两条之间的亮度变化一个级差,共有7个级差。我们逐层的分解,可以看出这个灰度等级图可以分解为七幅图;每一幅图;都是只有“亮”、“黑”两种状态的简单图像。如图4所示;A、B、C、D、E、F、G七幅图像。因为这每幅图像只有“亮”、“黑”两种状态,由等离子屏产生是没有问题的。

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图3

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A B

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C D

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E F

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G

图4

下面我们再逐步的把这7幅图片重叠起来看看会发生什么变化。

首先第一步:把图A和图B重叠;重叠后如图5所示:

图A和图B都是只有“亮”与“黑”两种状态的图;图A;只有1号条“亮”、2至8号条为“黑”,图B;只是1号条、2号条“亮”、3至8号条为“黑”。

当把图A和图B重叠在一起成为图5;图5的1号条部位分别是图A和图B两个1号条亮度的叠加;亮度分量提高一倍,图5的2号条部位则接受了图B的2号条的亮度分量(图A2号条部位为“黑”),这样图5就是一幅具有两级亮度等级变化的图像;1号条亮度高于2号条亮度;3至8号条为“黑”(通过A和B图的叠加后的图像已经具有灰度了)。

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第二步:再把图5和图C重叠;重叠后如图6所示:

图C也是只有“亮”与“黑”两种状态的图像;1至3号条为“亮”、4至8号条为“黑”,而图5是;1号条亮度高于2号条亮度;3至8号条为“黑”,图5和图C重叠后的图像;原来图5的3号条为“黑”的部位和图C的3号条的亮重叠;致使图6的3号条部位接受了图C的3号条的亮度分量,变成了“亮”,而原来图5的1号条和2号条在原来的亮度基础上又重叠了图C的1号条和2号条的亮度;1号条和2号条的亮度等级又都提高了一个亮度等级,形成了1号条比2号条亮一个等级;2号条比3号条亮一个等级;3号条比4至8号条亮一个等级的图像,这样图6就是一幅具有3级亮度等级(3级灰度显示)的图像了。

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第三步;如法炮制:把图6和图D重叠;重叠后获得图7所示图像:

图D也是只有“亮”与“黑”两种状态的图像;1至4号条为“亮”、5至8号条为“黑”,而图6是;1号条亮度高于2号条亮度;2号条亮度高于3号条亮度;4至8号条为“黑”,图6和图D重叠后的图像;原来图6的4号条为“黑”的部位和图D的4号条的“亮”重叠;致使图7的4号条部位接受了图D的4号条的亮度分量,变成了“亮”,而原来图6的1号条至3号条在原来的亮度基础上又重叠了图D的1号条至3号条的亮度;1号条至3号条的亮度等级又都提高了一个亮度等级,形成了1号条比2号条亮一个等级;2号条比3号条亮一个等级;3号条比4号条亮一个等级;4号条比5至8号条亮一个等级的图像,这样图7就是一幅具有4级亮度等级(4级灰度显示)的图像了。

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接下来;第四步、第五步、第六步;依此类推把图E、图F、图G依次叠加,得到图8图9最终得到图10的一幅完美的标准的七级灰度等级的测试图。(原理同上,不在赘述)

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第五步:

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第六步:

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以上的图片叠加说明了一个问题 一幅层次(灰度)丰富的图像都可以通过几张(多张)只有两个亮度状态(“亮”和“黑”)的图片叠加形成。而对这个只有两个亮度状态的图片引入数字概念就是 0和1的含义;0表示“黑”、1表示“亮”,0和1在一起有两个位,我们称为2比特(bit),也可以称为2位(2bit)图像。(“比特”就是“位”的意思,是二进制数的表示方法;如1010就是4比特;10110110就是8位或8比特)

而这每一张只有两个亮度状态的可以叠加重合组成一幅完美图像的2位图像称为“子图像”

而在等离子屏显示技的一场(一帧)图像中;也是由多幅只有两个亮度状态(“亮”和“黑”)的2位图像叠加形成,这每一幅只有两个亮度状态的图像就称为“子场”,因为等离子屏显示的层次(灰度)丰富的每一帧画面都是由多幅“子场”画面组成,所以等离子屏的图像显示技术称为:“子场分离图像显示技术”。这项技术的发明成功的解决了;气体放电管作为像素单元显示图像没有灰度的缺憾。不管等离子图像显示的发展趋势如何,这项发明都是在显示技术上具有划时代里程碑的意义——是伟大的。

现代的等离子电视屏的子场技术都是采用了8子场显示技术,也就是过去的CRT电视的场频是50赫兹;每一秒显示是50帧图像(逐行显示),而等离子屏的子场技术是:每一帧图像是由8个子场画面组成,那么等离子屏的实际场频为:400赫兹(50×8=400)。在电路处理上:是把场频为50赫兹的图像信号;一场一场的图像信号先输入等离子屏特有的逻辑电路,在逻辑电路对图像信号进行分解;并重新组合把原一场信号变成8场信号(这是一个极其规范、复杂、庞大的数字信号处理过程)再送往等离子屏的地址驱动电极以显示图像。

三、等离子屏256级灰度显示的实现:

上面的子画面合成图像的过程;只是采用了最简单的方法,帮助大家了解“子场”技术的概念,这种介绍方法并不合理。但是能帮助广大的修理师傅理解子场的概念。

上面介绍的方法组成一帧图像的子画面,都是两个亮度状态,而且在亮的状态其亮度的大小都是一样的,例如上面图A的1号条、图B的2号条、图G的5号条等,所有的亮的条;其亮度等级都是一样的。这样的子画面叠加组成的图像最多也只能有8个亮度条(包括无亮度“黑”条),而亮度级差只有七级。也就是说:组成图像的子画面如果“亮”的大小都是一样的话;只会显示7个等级灰度的图像,这样对于电视显示屏重现图像的要求来说是远远不够的。怎么办?经过分析把不同的子画面;“亮”的度设置成不同的亮度,在根据画面的需要进行叠加组合就可以得到,多亮度级别(多灰度等级)的显示。现代等离子电视屏的灰度等级都是8位(8子场)显示;最大的灰度等级可以达到256级,对于电视图像的重现已经足够了(前期液晶电视的灰度等级只有6位,灰度等级只有64级,有些人不是也看的津津有味吗)。

怎么样才能在等离子屏上控制一个发光的像素点的亮度由黑到亮;能达到256等级变化?

等离子放电腔体的发光亮度和该腔体放电的次数成正比,我们在每个子场中的维持放电阶段,把放电的时间设定不同(维持放电脉冲的频率都是在子场中都是相同的,只有控制子场放电的时间就控制了亮度),其8个子场维持放电阶段放电时间的位权值分别设置为:1、2、4、8、16、32、64、128,这是8个子场放电的时间比例;图11所示(这8个数相邻之间都是倍数关系)。这8个数全部相加等于255加上“黑”屏正好256,也就是在屏上某一个位置的像素点的发光,都是由8个子场这个部位的叠加形成。这个256就是亮度等级,第256级就是最亮的级别。如果需要得到由0到256之间的任何一级亮度;就可以用这8个等级中的相关级别叠加就可以了。例如我们需要得到152级别的亮度;就选取:128+16+8=152。如果要得到173级别的亮度;就选取:128+32+8+4+1=173。这样不同的任意亮度发光的像素点都可以获得了。

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图11

在一个正常的电视场频时间内;例如50赫兹场频其场时间是20Ms(毫秒),就要容纳8个子场,每个子场的维持放电期间的时间不同,但是8个子场时间加起来正好是一场时间20毫秒(场频为50赫兹),如图12所示。

如果等离子能做到9子场显示;灰度等级就可以达到512级、10子场显示;灰度等级就可以达到1024级,不过此时逻辑板处理的数据容量剧增,技术上、软件上、硬件上都要有一个飞跃。

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图12

待续

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