Эффект "сетки экрана" в дисплеях и методы его устранения.
Screen-door effect
Эффект "сетки экрана" (SDE) в дисплеях: видимые линии между пикселями. Особенно заметен в VR-шлемах из-за близкого расстояния просмотра. Причины и решения.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Эффект экранной двери (SDE) — это визуальный артефакт дисплеев, при котором становятся заметными тонкие линии, разделяющие пиксели (или субпиксели) в отображаемом изображении. Этот эффект можно наблюдать в изображениях цифровых проекторов и на обычных дисплеях при увеличении или при просмотре с близкого расстояния, однако повышение разрешения дисплеев значительно уменьшило его выраженность. В последнее время эффект экранной двери стал актуальной проблемой для шлемов виртуальной реальности и других устройств с дисплеями, закрепляемыми на голове, поскольку они просматриваются на гораздо меньшем расстоянии и растягивают изображение с одного дисплея на более широкое поле зрения.
The screen door effect (SDE) is a visual artifact of displays, where the fine lines separating pixels (or subpixels) become visible in the displayed image. This can be seen in digital projector images and regular displays under magnification or at close range, but the increases in display resolutions have made this much less significant. More recently, the screen door effect has been an issue with virtual reality headsets and other head mounted displays, because these are viewed at a much closer distance, and stretch a single display across a much wider field of view.
SDE в проекторах
В проекторах LCD и DLP эффект экранной двери (SDE) заметен из-за того, что оптика проектора обычно имеет значительно меньшую плотность пикселей, чем размер проецируемого изображения, что приводит к увеличению этих тонких линий, которые намного меньше самих пикселей, и делает их видимыми. В результате изображение выглядит так, будто просматривается через мелкий экран или сетку, например, используемую в москитных сетках на дверях. Эффект экранной двери впервые был замечен в первом цифровом проекторе – ЖК-проекторе, созданном Джином Долгоффом в 1984 году. Для устранения этого артефакта Долгофф изобрел депикселизацию, использующую различные оптические методы для уменьшения видимости промежутков между пикселями. Наиболее распространенным методом был использован массив микролинз, где каждая микролинза создавала слегка увеличенное изображение пикселя, находящегося за ней, заполняя ранее видимые промежутки. Кроме того, при создании проектора с одной полноцветной ЖК-панелью наблюдалась дополнительная пикселизация из-за заметности ярких зеленых пикселей, соседствующих с темными красными и синими, что формировало отчетливый повторяющийся узор светлых и темных областей. Использование массива микролинз на немного большем расстоянии создавало новые пиксельные изображения, где каждый "новый" пиксель представлял собой сумму шести соседних субпикселей (состоящих из двух полноцветных пикселей, расположенных один над другим). Поскольку количество микролинз соответствовало количеству исходных пикселей, разрешение не терялось, что было подтверждено измерениями функции передачи модуляции (MTF). Эффект экранной двери в проекторах с цифровой обработкой света (DLP) можно уменьшить, намеренно слегка размыв проецируемое изображение, что размывает границы между пикселями. Это минимизирует эффект, заполняя черные границы пикселей светом от соседних пикселей. Некоторые старые ЖК-проекторы демонстрируют более выраженный эффект экранной двери, чем проекторы DLP первого поколения. Новые разработки чипов DLP обещают уменьшение расстояния между зеркальными элементами, что снизит этот эффект; однако, для обеспечения пути для управляющей схемы по-прежнему требуется небольшое пространство вдоль одного края зеркала. Использование метода депикселизации Долгоффа также может позволить создать DLP-проектор без заметной пикселизации.
In LCD and DLP projectors, SDE can be seen because projector optics typically have significantly lower pixel density than the size of the image they project, enlarging these fine lines, which are much smaller than the pixels themselves, to be seen. This results in an image that appears as if viewed through a fine screen or mesh such as those used on anti insect screen doors. The screen door effect was noticed on the first digital projector: an LCD projector made in 1984 by Gene Dolgoff. To eliminate this artifact, Dolgoff invented depixelization, which used various optical methods to eliminate the visibility of the spaces between the pixels. The dominant method made use of a microlens array, wherein each micro lens caused a slightly magnified image of the pixel behind it, filling in the previously visible spaces between pixels. In addition, when making a projector with a single, full color LCD panel, an additional appearance of pixelation was visible due to the noticeability of green pixels (appearing bright) adjacent to red and blue pixels (appearing dark), forming a noticeable repeating light and dark pattern. Use of a micro lens array at a slightly greater distance created new pixel images, with each "new" pixel being a summation of six neighboring sub pixels (made up of two full color pixels, one above the other). Since there were as many micro lenses as there were original pixels, no resolution was lost, which was confirmed with modulation transfer function (MTF) measurements. The screen door effect on Digital Light Processing (DLP) projectors can be mitigated by deliberately setting the projected image slightly out of focus, which blurs the boundaries of each pixel to its neighbor. This minimizes the effect by filling the black pixel perimeters with adjacent light. Some older LCD projectors have a more noticeable screen door effect than first generation DLP projectors. Newer DLP chip designs promise closer spacing of the mirror elements which would reduce this effect; however, some space is still required along one edge of the mirror to provide a control circuit pathway. Use of Dolgoff's depixelization method could also produce a DLP projector without noticeable pixelation.