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快速響應(yīng)矩陣碼對(duì)發(fā)光二極管顯示屏技術(shù)之影響

中國(guó)視聽(tīng)網(wǎng)資訊 更新時(shí)間:2013-8-5 17:09:29  編輯:溫情  [ ]     手機(jī)訪問(wèn)

引言

隨著發(fā)光二極管顯示屏(LED Display,以下簡(jiǎn)稱(chēng)LED顯示屏)技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用普及,對(duì)其是否能于各種應(yīng)用場(chǎng)合完整呈現(xiàn)數(shù)字內(nèi)容的要求隨之升高。以商業(yè)廣告之LED顯示屏為例,企業(yè)主對(duì)于如何充份利用約30秒的短暫廣告時(shí)段,呈現(xiàn)更多的訊息給予往來(lái)的消費(fèi)者,并且成功吸引其目光,一直是企業(yè)主最困擾的。利用消費(fèi)者之手機(jī),結(jié)合快速響應(yīng)矩陣碼(Quick Response Code, QR Code,以下簡(jiǎn)稱(chēng)二維碼),無(wú)疑提供了相當(dāng)好的消費(fèi)者使用體驗(yàn),然而此一應(yīng)用,也進(jìn)一步的提高了LED顯示屏之技術(shù)門(mén)坎。

二維碼之市場(chǎng)趨勢(shì)

1970年代后,銷(xiāo)售時(shí)點(diǎn)情報(bào)系統(tǒng)(Point f sale,POS)與條形碼(Barcode)的出現(xiàn)(圖一),解決了傳統(tǒng)零售業(yè)者沒(méi)有一個(gè)好的工具,可以統(tǒng)計(jì)商品銷(xiāo)售與庫(kù)存的問(wèn)題,也使條形碼(Barcode)得以普及,但新的問(wèn)題也隨之而來(lái)。問(wèn)題在于條形碼(Barcode)的容量有限,條形碼(Barcode)本身代表的英文數(shù)字最多只能容納20個(gè)字!熬幋a(Code)本身要是能夠含更多的信息就好了”的需求日與俱增。

圖一、Coke Coca商品 條形碼(Barcode)

1994年,DENSO WAVE INCORPORATED公開(kāi)了二維碼。二維碼這名稱(chēng)源自快速響應(yīng)矩陣碼(Quick Response Code, QR Code,以下簡(jiǎn)稱(chēng)二維碼),又稱(chēng)二維條形碼(2D Barcode),二維碼可容納約7000個(gè)英文數(shù)字的大容量,可進(jìn)行漢字處理,且讀取速度比其它編碼快10倍以上。

2002年,具有二維碼讀取功能的手機(jī)開(kāi)始上市,這種包含許多信息的圖形,吸引著人們,通過(guò)讀取可以很方便地造訪手機(jī)網(wǎng)站,或者獲得各種優(yōu)惠,因此二維碼迅速在社會(huì)上普及[1]。根據(jù)獨(dú)立研究機(jī)構(gòu)Forrester Research, Inc.,調(diào)查,平均而言在美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó),有15%的消費(fèi)者已經(jīng)在使用手機(jī)掃描二維碼(圖二)[2],且比例仍然持續(xù)增長(zhǎng)。

圖二、各國(guó)手機(jī)二維碼使用率

LED顯示屏基本工作原理

LED顯示屏是以模塊所組成之顯示屏,其長(zhǎng)寬大小分辨率可依需求任意調(diào)整,然而輸入消息源卻是固定分辨率,一般而言是經(jīng)由多媒體播放軟件進(jìn)行縮放,這容易使原始影像比例改變。

LED顯示屏的基本工作原理是行掃描,陸續(xù)點(diǎn)亮第一行,第二行等由上至下,將一幀圖像完整呈現(xiàn),此稱(chēng)為靜態(tài)掃描?紤]到芯片成本與對(duì)發(fā)光亮度之需求,行掃描又分為1~32行掃描,但有顯示效果差、亮度損失較大等缺點(diǎn)。其中顯示效果差包括了LED顯示屏刷新率降低(圖三)。

圖三、LED顯示屏刷新率不足

二維碼于LED顯示屏之應(yīng)用限制

二維碼在二維碼的顯示清晰且符合標(biāo)準(zhǔn)的情況下才可以保證穏定讀取,這在電子郵件(E-mail)、因特網(wǎng)(Website)等可經(jīng)由液晶顯示屏(Liquid Crystal Display, LCD)顯示時(shí),不會(huì)有任何問(wèn)題。而應(yīng)用在如雜志印刷、產(chǎn)品外包裝盒、名片等等應(yīng)用時(shí),二維碼為因應(yīng)上述應(yīng)用變臟、破損等,提供了糾錯(cuò)功能,最多可以糾錯(cuò)約30%,以確?煞g定讀取。

然而,如上述LED顯示屏行掃描基本工作原理,二維碼應(yīng)用于LED顯示屏時(shí),則容易出現(xiàn)以下錯(cuò)誤情形,而無(wú)法讀取。

1. 三處定位圖案 (Position detection patterns)

二維碼從360〫任一方向均可快速讀,其奧秘就在于二維碼中的3處定位圖案,可以說(shuō)明二維碼不受背景樣式的影響,實(shí)現(xiàn)快速穏定的讀取。然而在LED顯示屏效能不佳,無(wú)法實(shí)現(xiàn)高刷新率(室內(nèi)LED顯示屏:刷新率>500Hz / 室外LED顯示屏:刷新率>1000Hz)時(shí),三處定位圖案則無(wú)法完整呈現(xiàn),因而無(wú)法有效定位(圖四)。

圖四、三處定位圖示

2. 碼元變形 (QR code whose modules are distorted)

當(dāng)LED顯示屏效能不佳,無(wú)法實(shí)現(xiàn)高灰階(>14bit),以及在無(wú)搭配視屏處理器進(jìn)行縮小或放大時(shí),容易導(dǎo)致各個(gè)碼元(Code module)變形,雖然外觀上與普通的二維碼一樣,但實(shí)際上卻很難讀取,甚至有時(shí)無(wú)法讀取。(圖五)

圖五、碼元變形圖示

二維碼應(yīng)用LED顯示屏實(shí)例-「?jìng)鹘y(tǒng)開(kāi)關(guān)型」

LED顯示屏依驅(qū)動(dòng)芯片的不同,可區(qū)分成「?jìng)鹘y(tǒng)開(kāi)關(guān)型」、「Scrambled PWM型」二種,以聚積科技芯片為例,「?jìng)鹘y(tǒng)開(kāi)關(guān)型」驅(qū)動(dòng)芯片包括JIX5020、MBI5024等,「?jìng)鹘y(tǒng)開(kāi)關(guān)型」驅(qū)動(dòng)芯片在「刷新率」、「灰階等級(jí)」及「LED燈亮度」三個(gè)效能,需進(jìn)行取舍,一般應(yīng)用,為得到高LED燈亮度,所以會(huì)選擇「高LED燈亮度模式」,如此即使刷新率、灰階效能變差(室內(nèi)LED顯示屏:刷率頻率<500Hz / 室外LED顯示屏:刷新率<1000Hz)。二維碼應(yīng)用于「高LED燈亮度模式」下,用手機(jī)進(jìn)行掃描,會(huì)出現(xiàn)無(wú)法正確掃描的情況。

「?jìng)鹘y(tǒng)開(kāi)關(guān)型」驅(qū)動(dòng)芯片-低灰階、高刷新 (高刷新率模式下)

「?jìng)鹘y(tǒng)開(kāi)關(guān)型」驅(qū)動(dòng)芯片包括JIX5020、MBI5024等,「?jìng)鹘y(tǒng)開(kāi)關(guān)型」驅(qū)動(dòng)芯片在實(shí)務(wù)上,搭配控制系統(tǒng),可選擇「高刷新率模式」,以1:16掃描之LED顯示屏為例,使用「?jìng)鹘y(tǒng)開(kāi)關(guān)型」技術(shù)之LED驅(qū)動(dòng)芯片播二維碼圖片(如圖六,左下方為原始圖像)。

現(xiàn)行二維碼多都都已與背景圖像進(jìn)行搭配設(shè)計(jì),但是當(dāng)使用「?jìng)鹘y(tǒng)開(kāi)關(guān)型」驅(qū)動(dòng)芯片選擇「高刷新率模式」播放之二維碼影像時(shí),由于灰階不足,所以使用手機(jī)在進(jìn)行掃描時(shí),

1. 二維碼中的3處定位圖案及編碼與其背景顏色混淆不清,使得二維碼無(wú)法被辨識(shí)率大幅降低

2. 因色階表示不足,拍攝出來(lái)的效果與背景圖像出現(xiàn)嚴(yán)重色塊,使廣告效果也大打折扣

圖六、「?jìng)鹘y(tǒng)開(kāi)關(guān)型」驅(qū)動(dòng)芯片-高刷新、低灰階 二維碼被辨識(shí)率大幅降低

「?jìng)鹘y(tǒng)開(kāi)關(guān)型」驅(qū)動(dòng)芯片-高灰階、低刷新 (高灰階模式下)

「?jìng)鹘y(tǒng)開(kāi)關(guān)型」驅(qū)動(dòng)芯片包括JIX5020、MBI5024等,「?jìng)鹘y(tǒng)開(kāi)關(guān)型」驅(qū)動(dòng)芯片在實(shí)務(wù)上,搭配控制系統(tǒng),可選擇「高灰階模式」,以1:16掃描之LED顯示屏為例,使用「?jìng)鹘y(tǒng)開(kāi)關(guān)型」技術(shù)之LED驅(qū)動(dòng)芯片播二維碼圖片(如圖七,左下方為原始圖像)。

用「?jìng)鹘y(tǒng)開(kāi)關(guān)型」驅(qū)動(dòng)芯片選擇「高灰階模式」播放之二維碼,由于刷新率不足,所以使用手機(jī)在進(jìn)行掃描時(shí),導(dǎo)致各個(gè)碼元(Code module)變形,而無(wú)法讀取。同樣的對(duì)廣告主而言,其廣告效果也相當(dāng)?shù)牟睢?IMG style="TEXT-ALIGN: center; MARGIN: 4px auto; DISPLAY: block" src="http://kingdomlifegroup.com/news/2013/8/image/2013080562859821.jpg">

圖七、「?jìng)鹘y(tǒng)開(kāi)關(guān)型」驅(qū)動(dòng)芯片-高灰階、低刷新 無(wú)法正確讀取二維碼

二維碼應(yīng)用LED顯示屏實(shí)例-「Scrambled PWM型」

Scrambled PWM技術(shù),改進(jìn)傳統(tǒng)脈波寬度調(diào)變(PWM)技術(shù),將一個(gè)影像導(dǎo)通的時(shí)間分散成數(shù)個(gè)較短的導(dǎo)通時(shí)間,以增加整體的視覺(jué)刷新率。因此相較于「?jìng)鹘y(tǒng)開(kāi)關(guān)型」驅(qū)動(dòng)芯片,「Scrambled PWM型」能大幅提升「刷新率」 (室內(nèi)LED顯示屏:刷新率>500Hz / 室外LED顯示屏:刷新率>1000Hz)、「LED燈亮度」與「灰階」,都能有效使二維碼辨識(shí)之正確率大幅提升。(圖八,左下方為原始圖像)

圖八、「Scrambled PWM型」驅(qū)動(dòng)芯片-高灰階、高刷新 正確讀取二維碼

結(jié)論與建議

以聚積科技「Scrambled PWM型」之驅(qū)動(dòng)芯片MBI5041、MBI5042、MBI515X系列為例(圖九),在各種應(yīng)用環(huán)境下,均能確保其「刷新率」至少大于1,000Hz,如此才能確保消費(fèi)者快速且有效的用手機(jī)進(jìn)行二維碼之掃描,迎合市場(chǎng)趨勢(shì),技術(shù)前沿。

圖九、聚積科技「Scrambled PWM型」驅(qū)動(dòng)芯片效能表

聚積科技「Scrambled PWM型」之驅(qū)動(dòng)芯片,在二維碼市場(chǎng)可創(chuàng)新如下效益:

1. 確保LED顯示屏之廣告,能讓消費(fèi)者正確且快速的掃描二維碼。

2. 高灰階色彩效果,使LED顯示屏之廣告,能進(jìn)行更多彩多樣式的設(shè)計(jì),并讓消息者拍攝到最美觀的影像,達(dá)到廣告宣傳的效果。

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