Implementando um monitor OLED com taxa de quadros muito alta (~ 1Khz)

Estou interessado em desenvolver uma tela OLED com taxa de quadros muito alta capaz de exibir ~ 1000fps com uma resolução de aproximadamente 1200x800. Obviamente, isso tem alguns requisitos de largura de banda bastante severos e provavelmente exigirá o uso de um FPGA para implementar um controlador personalizado, pois os controladores de exibição típicos não funcionam mais rápido que 60-120Hz. Correndo o risco de realmente mostrar minha ignorância, com uma tela OLED "bruta" (sem controlador) eu devo poder dirigir a tela com essas taxas? Tenho certeza de que qualquer controlador de tela que venha com a tela será inútil; portanto, eu começaria a partir do código do controlador de exemplo para o FPGA.

Uma abordagem sugerida para atualizar uma tela de 1200 x 800 pixels a 1000 fps seria dividir a tela em uma matriz de painéis OLED de baixa resolução, idealmente OLEDs com a chamada "tela ativa de ponta a ponta". Por exemplo, uma matriz 2 x 2 de painéis OLED de 640 x 480 forneceria um pouco mais do que a resolução especificada. No entanto, esses subpainéis selecionados também devem permitir taxas de atualização de 1000 quadros por segundo.

Cada painel precisa ser controlado através de um canal de sinal separado. Dependendo da capacidade versus preço do FPGA escolhido, um único FPGA pode ser usado para acionar um ou mais dos painéis.

Isso é semelhante à maneira como os monitores ultra-grandes são criados para cenários de desempenho de palco, por exemplo, usando uma matriz de TVs HD LCD ou LED padrão de tela grande. Cada TV normalmente é acionada por uma fonte de vídeo separada. São concedidas provisões para distâncias do painel, cortando uma quantidade apropriada da imagem em cada extremidade de cada TV.

Como o aplicativo em si não é descrito na pergunta, pressupõe-se que seja necessária uma exibição um tanto contígua. Infelizmente, o uso de painéis separados não fornecerá área de exibição contígua, pois as conexões com cada painel OLED na matriz precisam sair em algum lugar. Portanto, é necessário que haja lacunas no painel entre os painéis, semelhante à abordagem da matriz de TVs mencionada.

Se isso for inaceitável, a alternativa é selecionar um painel OLED com a resolução desejada, que traga linhas e colunas de sinal individuais para um conector e permita que elas sejam acionadas em bancos definíveis. Os painéis OLED típicos com controladores Chip-on-Glass (COG) não funcionarão dessa maneira; os painéis OLED não processados ​​precisarão ser adquiridos.

Bancos individuais de linhas / colunas OLED seriam então controlados por canais separados e controladores separados concebíveis, para alcançar a exibição do resultado final desejado.

EDIT 2018:

Há um novo artigo definitivo sobre os benefícios visuais confirmados de 1000 Hz: Blur Busters Law e a incrível jornada para os futuros monitores de 1000Hz .

Postagem mais antiga segue:

Na verdade, 1000fps a 1000Hz teria algum benefício para o olho humano sob certas condições:

• Michael Abrash, da Valve Software: Abaixo da toca do coelho VR: Judder de fixação
  http://blogs.valvesoftware.com/abrash/down-the-vr-rabbit-hole-fixing-judder/
  
• Por que precisamos de 1000fps a 1000Hz neste século
  http://www.avsforum.com/t/1484182/why-we-need-1000fps-1000hz-this-century-valve-software-michael-abrash-comments
• John Carmack, da id Software: palestra do QuakeCon falando sobre motion blur http://www.youtube.com/watch?v=93GwwNLEBFg&t=5m35s

Os displays com taxa de quadros finitos têm o problema de ter efeitos de amostra e espera ou estroboscópico / roda de carroça (ou ambos). O desfoque de movimento baseado no rastreamento dos olhos resulta da persistência de amostra e espera, tempo de espera. Muitos artigos científicos já cobrem isso (pesquise nos sites de artigos científicos os monitores "amostra e espera" ou "tipo espera").

Matematicamente, 1 ms de persistência é igual a 1 pixel de desfoque de movimento durante um movimento de 1000 pixels / s. Um display sem cintilação de 1000fps a 1000Hz eliminaria simultaneamente muitos efeitos estroboscópicos (artefatos de roda de vagão) E eliminaria simultaneamente o desfoque de movimento, sem o uso de tremulação. Isso é ótimo para situações de Holodeck (por exemplo, óculos de realidade virtual). E você não precisaria adicionar desfoque de movimento gerado artificialmente. Você finalmente deixaria o cérebro humano adicionar seu próprio borrão de movimento natural, sem nenhum borrão de movimento artificialmente imposto a você pelos gráficos ou pela tela. Assim, 1000fps a 1000Hz estaria muito mais próximo da realidade, eliminando o problema de artefato estroboscópico / roda de carroça.

O desfoque de movimento de amostra e espera pode ser visto nesta animação:
www.testufo.com/#test=eyetracking

Esta animação é uma excelente demonstração do problema "escolha seu veneno" nas telas de atualização finita. O problema é claramente visível ao olho humano, mesmo quando visualizado em um LCD de jogos de 120Hz ou um CRT científico de 200Hz.

• A animação tem desfoque de movimento ao visualizar nos LCDs
• A animação tem efeito estroboscópico ao visualizar nos CRTs

Para corrigir simultaneamente os dois ao mesmo tempo (importante para situações de VR / Holodeck), você precisa fazer a taxa de atualização parecer algo infinito. Isso não é possível. No entanto, uma tela de 1000 fps a 1000Hz reduziria / eliminaria suficientemente o efeito estroboscópico / desfoque de movimento. Até o povo Oculus disse isso; e os grandes nomes da indústria de jogos (Michael Abrash, da Valve Software, John Carmack, da id software) já confirmaram os benefícios de telas livres de cintilação com persistência ultracurta como esta.

Você sabia que o AMOLED geralmente tem mais desfoque de movimento do que um LCD de jogos de 120Hz +?

Um OLED com alta taxa de atualização é extremamente desafiador, mas não impossível. Vários OLEDs relataram ter um problema de desfoque de movimento - O grande problema é a velocidade de comutação de transistores em um AMOLED. Você tem apenas um tempo muito breve (normalmente em microssegundo) para acionar um transistor em uma tela AMOLED, portanto a velocidade de comutação do transitor é realmente lenta.

Se você planeja subdividir um OLED em vários segmentos para atualizar simultaneamente diferentes partes de um OLED, subdividi-lo em tiras verticais e digitalizar cada segmento em sincronia. Caso contrário, você obterá artefatos multiscan em potencial que podem aparecer como linhas de lágrima estacionárias (esse era um problema comum nos antigos LCDs de varredura dupla dos anos 90; eles mostravam uma linha de lágrima estacionária no meio da tela durante o movimento horizontal).

Testes de movimento como o TestUFO serão um grande benefício para os seus testes.

Uma maneira de fazer 1000fps no OLED é usar uma tela PMOLED, mas você perderá muito brilho (você precisa de pixels OLED milhares de vezes mais brilhantes para compensar os longos períodos escuros entre as oscilações). Você terá, no entanto, uma excelente resolução de movimento.

Mas se você não se importa com um pouco de cintilação (por exemplo, cintilação não-objetável de 120Hz), que tal usar o estroboscópio para obter uma resolução de movimento equivalente a uma taxa de quadros mais alta? O efeito estroboscópico é o mesmo princípio da inserção de moldura preta. Alguns monitores fazem isso para reduzir o desfoque de movimento (por exemplo, o Motionflow da Sony, o LightBoost da nVidia, etc), bem como o princípio do CRT ou da oscilação do plasma. Fazer um flash de 1 / 1000seg a taxas de atualização mais baixas (por exemplo, 120Hz) teria a mesma quantidade de desfoque de movimento que uma exibição de amostra e espera de 1000fps a 1000Hz. Recentemente, as luzes de fundo estroboscópicas foram desenvolvidas. Eu fiz alguns hackers eletrônicos. Consulte Hacking de eletrônicos: Criando uma luz de fundo estroboscópica para engenharia sobre reduções maciças de desfoque de movimento em monitores LCD.

A busca por uma tela de 1000fps a 1000Hz definitivamente vale a pena.
Ignore os pessimistas que dizem que o olho humano não pode dizer.

Eu gostaria de acompanhar dois novos desenvolvimentos "Ultra High Hz". Agora, tenho um artigo de conferência revisado por pares e uma apresentação sobre uma nova técnica de teste de desfoque de movimento de exibição.

(1) Recebi um protótipo de display LCD de 480 Hz e a diferença é realmente visível ao olho humano. Aqui estão os resultados dos meus testes de 480 Hz (via Blur Busters).

(2) Talvez eu tenha descoberto uma maneira de alcançar taxas de atualização mais altas em um OLED. É muito dependente da fiação do painel OLED, mas a discussão está aqui no Fórum de Ciência, Pesquisa e Engenharia do Display

Alguns exemplos de imagens incluem um OLED de varredura rotativa de 2 canais que possui um passe de varredura "ON" e um passe de varredura "OFF" - para pulsar intencionalmente o OLED (como um CRT) para reduzir o desfoque de movimento. É isso que a Sony Trimasters e a Dell U3017Q fazem.

Em teoria, isso poderia ser usado com janelas de varredura simultâneas para taxas de atualização ultra alta sem artefatos - dependendo de quantos canais o OLED possui.