LEDディスプレイ画面の重要なパラメーター：明るさとグレーレベル

LEDディスプレイは、今やさまざまなビジネスのあらゆる場所で使われているが、意外と知らない常識がある。例えば、LEDディスプレイのグレーレベルと輝度、その関係は？

LEDディスプレイのグレイレベルは輝度とも呼ばれる。グレーレベルは中間調とも呼ばれ、主に画像の伝送に使われ、それぞれ16レベル、32レベル、64レベルがある。伝送される画像をより鮮明にするために、画像のピクセルを16レベル、32レベル、64レベルに処理するマトリクス処理を使用する。単色、2色、フルカラーLEDディスプレイのいずれであっても、各LED輝度のグレーレベルを調整する必要がある。その微調整の度合いを一般にグレーレベルと呼ぶ。

LEDディスプレイ画面のグレーレベルを制御するには、2つの方法があります：

ひとつは流れる電流を変えること、もうひとつはパルス幅を変調することである。

  1. 一般的なLEDチューブは、赤色LEDの飽和現象を除けば、現在約20mAで連続動作が可能であり、他のLEDのグレーレベルは基本的に流れる電流に比例する。

  2. もう一つの方法は、人間の目の視覚慣性を利用し、パルス幅変調方式でグレーレベル制御を実現すること、つまり、光パルスの幅を周期的に変化させることである。繰り返し点灯時間が十分短ければ、人間の目は画素のちらつきを感じない。

パルス幅変調はデジタル・サイネージの制御に適しているため、ほとんどすべてのLEDディスプレイがグレー・レベルの制御にパルス幅変調を使用している。

LED制御システムは通常、主制御ボックス、走査ボード、表示制御装置で構成される。メイン・コントロール・ボックスは、コンピューター・ディスプレイ・カードからスクリーン・ピクセルのカラー輝度データを取得し、それを多数の走査ボードに再分配し、各走査ボードはLEDディスプレイ・スクリーンの多数の行（列）の制御を担当し、各行（列）のLEDディスプレイ制御信号はシリアル方式で伝送される。現在、表示制御信号のシリアル伝送には2つの方式がある。

  1. 一つは、走査ボード上で各画素点のグレーレベルを集中制御することである。走査ボードはコントロールボックスから各列の画素のグレーレベル値を分解し、各列のLEDの開放信号をパルスの形で対応するLEDにシリアル伝送し、点灯の有無を制御する。この方法では、使用するデバイスの数は少ないが、点灯サイクルを繰り返す場合、各画素は16段階の階調レベルで16パルス、256段階の階調レベルで256パルスが必要となるため、シリアルデータの伝送量が多くなる。デバイスの動作周波数の制限により、LEDディスプレイは一般的に16レベルのグレーレベルしか実現できない。

  2. もうひとつはパルス幅変調である。走査ボードのシリアル伝送内容は、各LEDのスイッチ信号ではなく、8ビットの2進グレイ値である。各LEDは点灯時間を制御するために独自のパルス幅変調器を持っている。こうすることで、各画素が繰り返し点灯する際に必要なパルスは、16段階の階調値では4パルス、256段階の階調値では8パルスで済み、シリアル伝送の頻度を大幅に減らすことができる。このLEDグレーレベル分散制御方式により、256段階のグレーレベル制御が容易に実現できる。

LEDディスプレイのグレーと輝度は、製品の重要なパラメータの一つである。LEDディスプレイをより良く使用するためには、LEDスクリーンのグレーと明るさの関係を理解する必要がある。

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