Wrgb матрица: RGBW и RGB отличия – Технологии WRGB и True RGB в OLED экранах

alexxlab 24.06.2020 Leave a comment

Содержание

RGBW и RGB отличия

Без сомнения, компания LG сегодня – один из ведущих производителей телевизоров 4K UHD, а её линейка телевизоров OLED особенно ошеломляет, заслуживая самых высоких оценок производительности по всем параметрам. Но когда речь заходит о более бюджетных моделях телевизоров 4К 2016 года типа LG UH610V, то используемый здесь способ удешевления многие считают не совсем честным приёмом. Рассмотрим чем отличается RGBW от RGB.

RGBW и RGB отличия

Однако теперь то же самое практикуется и в линейке телевизоров 2017 года, например, LG UJ630V, UJ750V Конечно же, мы говорим здесь о технологии конструктивного исполнения пиксельной матрицы LG RGBW. У таких RGBW панелей символ разрешения 4К едва ли не «притягивается за уши» только благодаря небольшому хитроумному надувательству.

В обычных телевизорах 4К пиксели жёстко соответствуют спектру RGB. Другими словами, внутри каждого из 3840 пикселей, составляющих одну строку, в обычном 4К телевизоре с RGB матрицей есть красный, зелёный и синий субпиксель (суммарно до 3840 x 3 = 11 520). Они могут объединяться разными способами и создают все экранные цвета, которые мы видим при просмотре контента.

Некоторые 4К UHD телевизоры также включают дополнительный белый субпиксель, сохраняя при этом то же самое число цветных пикселей RGB. Дополнительный субпиксель для белого увеличивает общее количество субпикселей до 15 360 на строку. Это вариант, который используется в 4К телевизорах LG OLED с превосходным визуальным результатом.

Однако у бюджетных «4К» LED RGBW телевизоров от LG вместо простого добавления белого (W) субпикселя к каждой пиксельной RGB-ячейке наблюдаем просто замену каждого четвёртого субпикселя в строке на белый. Что в результате? Теоретические подозрения подтверждаются на практике. Результатом является значительное снижение насыщенности RGBW цвета, уменьшение глубины уровня чёрного и, что ещё более важно, уменьшение воспринимаемого разрешения.

Да, официально телевизоры относятся к категории 4К Ultra HD, потому что общее количество их пикселей (включая белый субпиксель) остаётся неизменным, именно к этому апеллируют и инженеры LG. Но, отсекая этот четвёртый субпиксель, имеющий цвет R, G или B, и заменяя его белым, LG сделала экраны на этих телевизорах неэффективными в плане отображения тонких цветовых деталей изображения.

Никто не спорит, что по сравнению с обычным HDTV или, особенно, с моделями 720p телевизоры RGBW «4K» LG пока ещё показывают замечательно и эффективнее с точки зрения реального разрешения. Но если поместить рядом квази-4К телевизор RGBW LED 2016 или 2017 года и практически любой полный RGB 4K UHD ТВ хоть самой LG, хоть любого другого бренда, то вы почти наверняка заметите пониженное качество моделей LG RGBW.

Эти телевизоры действительно дешевле, чем средний 4К UHD телевизор (себестоимость производства матрицы RGBW на порядок ниже), и во многих отношениях они на самом деле неплохие для отображения большинства масштабированного до 4K обычного контента SDR-видео.

Но дух истинного 4K UHD не подразумевает исключения хотя бы одного цветного субпикселя из строки. Не говоря уже про цену – полный RGB телевизор 4K UHD сейчас можно купить по аналогичной стоимости и обеспечить себя по-настоящему лучшим качеством изображения, лучшей цветопередачей и намного более высокой контрастностью.

Если же интересует телевизор с HDR, в частности, этого или предыдущего года, то и тогда бюджетные 4K RGBW ЖК-мониторы LG, безусловно, не лучший выбор. У некоторых из них есть наклейка «HDR Support» (что истинно в абсолютном смысле, поскольку все эти модели поддерживают передачу и воспроизведение контента HDR), но с точки зрения фактической реализации стандарта HDR в любом смысле этой технологии эти телевизоры не попадают в эту категорию.

Во всём этом самая неприятная вещь для нас заключается не в том, что LG продаёт RGBW телевизоры подобного рода. Потребитель всегда имеет право выбора. Нет, раздражает то, что они продаются, как будто ничем не отличаются от любого настоящего телевизора RGB 4K, и это не просто случай. LG получила множество негативных откликов по поводу своих псевдо-4K RGB+W телевизоров 2016, но, очевидно, это не повлияло на её практику 2017 года.

Впрочем, есть надежда, что в 2018 году ситуация изменится и в бюджетной линейке 4К ТВ (SK950V, SK900V, SK800V, UK770V, а также в двух диагоналях UK650) будут использоваться полноцветные RGB-матрицы.

https://ultrahd.su/video/rgbw-rgb-otlichiya.htmlRGBW и RGB отличия2018-03-31T22:24:14+00:00SemenВидеовидеоБез сомнения, компания LG сегодня – один из ведущих производителей телевизоров 4K UHD, а её линейка телевизоров OLED особенно ошеломляет, заслуживая самых высоких оценок производительности по всем параметрам. Но когда речь заходит о более бюджетных моделях телевизоров 4К 2016 года типа LG UH610V, то используемый здесь способ удешевления многие…SemenСемён [email protected]

Технологии WRGB и True RGB в OLED экранах

На сегодня телевизоры с OLED экранами относятся к премиум классу, стоят такие модели дорого, и позволить себе такую покупку могут не все. Модели с OLED экранами есть в составе модельного ряда фирмы LG и мало известных китайских компаний, где так же используются олед панели от LG. Производство таких дисплеев еще достаточно дорого, а сами матрицы получаются с высокой себестоимостью. Потому что в готовых матрицах достаточно много брака, поэтому и идут на сборку телевизора не так много олед панелей. Особенно по сравнению с обычными жк матрицами, технология производства которых уже отработана до совершенства.

Но стоит сказать, что технология экранов на органических светодиодах, а это и есть OLED, развивается и не собирается уходить с рынка телевизионной техники. И конкуренция выиграна у плазменной технологии, ведь компании производители плазменных телевизоров объявили по очереди о прекращении выпуска плазменных панелей.

Такое развитие OLED технология получила благодаря характеристикам изображения, которое могут обеспечить дисплеи на диодах. Такие характеристики как контрастность, уровень черного, цветопередача, цветовой охват лучше у OLED экранов, чем у любого другого телевизионного экрана.

Особенно успешной в развитии дисплеев на органических светодиодах оказалась фирма LG. В 2016 году в модельном ряду есть несколько представителей OLED телевизоров и в следующем году компания не собирается останавливаться, и будет предлагать новые модели с такими экранами. Все это благодаря тому, что несколько лет назад в развитие экранов на органических светодиодах компания LG вложила сотни миллионов долларов.

Сегодня существует два метода работы OLED панелей в качестве экрана. По одной технологии (WRGB) в матрице используются только белые светодиоды, а затем с помощью цветных фильтров получают основные три цвета: синий, зеленый, красный. По другому методу (True RGB) на OLED панели стоят цветные органические светодиоды RGB.

Как раз технологию WRGB с белыми органическими светодиодами и развивала компания LG, и она оказалась выигрышной. А вот другие компании работали над панелью с цветными светодиодами True RGB, в том числе и Samsung, и им приходится отказываться от дальнейших работ в этом направлении. Например, Samsung Display объявило о прекращении работ по технологии OLED, потому что не удалось снизить себестоимость панелей с цветными самосветящимися субпикселями. Очевидно, Samsung изменит свою технологию производства OLED панелей в будущем.

Преимущества продвинутой технологии WRGB в телевизорах

Краски, цвет, его оттенки придают глубокий смысл окружающим нас вещам и предметам, создают настроение, дарят чувства и эмоции! Уровень четкости цвета, глубина оттенка, объемность и многогранность палитры – из этого складывается общее впечатление и зависит отношение человека ко всему. Так и с телевизором: из-за плохой, некачественной картинки изображение смазывается, теряет четкость – нарушается гармония.

Существует два вида технологий OLED: RGB OLED и WRGB OLED. Компания LG использует в своих телевизорах второй тип. Технология WRGB OLED имеет 4 пикселя – красный, зеленый, синий и субпиксель белого цвета. Поскольку каждый пиксель содержит все необходимые элементы для представления любого цвета в спектре, цветовая информация точнее воспроизводится OLED дисплеями, нежели LED, к тому же они превосходят LED по полноте и глубине цветности, а также реалистичности картинки. Технология 4-х цветного пикселя создает натуральную цветопередачу. Именно изогнутый дисплей телевизора

LG CURVED OLED TV поражает высочайшим качеством изображения. Еще одна причина тому — светодиоды, которые подсвечиваются независимо друг от друга.

Телевизоры OLED TV от LG демонстрируют фантастическое качество изображения в динамичных сценах. Технология OLED обладает наилучшим показателем времени отклика, а также не подвержена инерционности изображения в динамичных сценах и замыливанию движущейся картинки, по сравнению с LED. Уникальным преимуществом новых OLED телевизоров является сверхчеткая контрастность изображения (10 000:1) даже при быстродвижущихся сценах. Такое сочетание технологий выводит на новый уровень качество изображения и позволяет еще глубже погрузиться в происходящее на экране.

При прочих равных условиях, OLED телевизор потребляет почти в 10 раз меньше электроэнергии! Возможно, сегодня вопрос энергопотребления телевизора мало беспокоит рядового пользователя, но с учетом тенденции к постоянному росту цен на электроэнергию, нам всем со временем предстоит посмотреть в сторону OLED телевизоров.

Неоспоримые преимущества OLED дисплеев говорят о том, что за этой лидирующей технологией большое будущее, и в скором времени дисплеи, произведенные по OLED технологиям, станут приоритетными на рынке электроники. Ведь кроме вышеперечисленных преимуществ, новейшие технологии позволили создать новые телевизоры еще и ультратонкими, по сравнению с LED панелями. Телевизор LG CURVED OLED TV имеет толщину всего 4,3 мм. Корпус телевизора сделан из прочнейшего материала – поликарбоната, который используется при строительстве самолетов, тогда как обычные телевизоры сделаны с использованием простого пластика.

Телевизоры LG OLED TV можно приобрести в крупных магазинах Казахстана торговых сетей «Мечта», «Sulpak», «Технодом», а также в фирменном магазине LG

в Алматы (ул. Толе би 216 Б, уг.ул. Розыбакиева).

Телевизоры RGBW не обеспечивают качества 4K/UHD

Известный изготовитель телевизоров, компания Samsung, разъясняет пользователям недостатки появившейся недавно у конкурентов технологии RGBW в редакционной статье Samsung Tomorrow и нам остается только перевести ее на русский язык.

Однако сначала немного о RGBW, так сказать своими словами: аббревиатура Red Green Blue White (‎красный, зеленый, синий и белый) определяет структуру матрицы с дополнительной белой частью, подобной черному цвету в струйных принтерах. Именно такое подход выбрала компания LG для своих телевизионных панелей 4K RGBW TV, поэтому всё остальное будет относиться именно к компании LG, хотя и без явного упоминания. Кстати, панели этого типа пока только заявлены неофициально и компания LG еще не развернула полномасштабную рекламную кампанию, но Samsung своей публикацией решила нанести упреждающий удар. Итак, перевод:

«Современные телевизоры 4K UHD в четыре раза превосходят аппараты Full HD по четкости, но появляющиеся на рынке новые модели с технологией RGBW проигрывают им в четкости изображения как по количеству пикселей, так и по их качеству. Когда такие модели демонстрируются в магазине для сравнения с аппаратами 4K UHD TV на экранах одинакового размера, то покупателям нужно знать, что покупать лучше только телевизоры 4K UHD, обеспечивающие наилучшее качество изображения.

Телевизоры UHD TV, также называемые 4K, имеют примерно 8 миллионов (3840×2160) пикселей, что в четыре раза больше пикселей на экране телевизоров Full HD (прим. 2 миллиона пикселей или 1920×1080). Это позволяет аппаратам 4K TV показывать изображение с большей детализацией и ясностью. Однако что произойдет при снижении количества пикселей?

При увеличении количества пикселей с 2 до 8 миллионов на экране того же самого размера, размер самих пикселей должен сокращаться для отображения более мелких деталей. С другой стороны, снижение количества пикселей приведет в результате к отображению с меньшим разрешением (четкостью).

В телевизорах RGBW TV используется структура пикселя называемая RGBW (или WRGB), которая отличается от структуры RGB, используемой в телевизорах 4K UHD TV. В этом случае некоторые субпиксели RGB будут преобразованы в белые (white, W), что на 25% снижает количество пикселей, которые реально святятся определенным цветом. Это соответствует снижению качества, т.е. изображению на экране с меньшей детализацией.

Согласно международным организациям по стандартизации, таким как ITU, ICDM (ранее называвшаяся VESA) и ISO, один пиксель – это наименьший блок формирования цвета на экране, который должен быть квадратным (отношение ширины к высоте: 1:1), способный испускать свет всего диапазона цветов.

В случае телевизоров RGBW TV пиксели квадратного размера объединяют только три субпикселя, например BWR или GBW. При такой организации 75% от общего числа пикселей останутся с неполной цветовой схемой (цветовым спектром), например пиксели BWR не способны светится зеленым цветом, поэтому такой пиксель не отвечает требованиям международных стандартов.

Чтобы предоставить потребителям точную информацию о товаре, организации CEA и DE- IT в США и Европе запустили программу сертификации логотипом 4K UHD. Только телевизоры, полностью отвечающие требованиям и описанию UHD, могут использовать логотип 4K UHD, предоставляемый CEA и DE для любых рекламных материалов, включая упаковку. Поэтому телевизоры RGBW TV не могут получить такой логотип, ведь они не соответствуют определению термина 4K UHD. Однако все телевизоры UHD TV компании Samsung этого года (2015 год), сертифицированы CEA и DE по программе предоставления логотипа 4K UHD:

Стандарт ISO 9241-302:
Pixel – smallest element that is capable of generating the full intended functionality (e.g. color and grey scale) of the display. Note 1 to entry: In a multicolor display, it is the smallest addressable element capable of producing the full color range or the smallest element that is capable of generating the full functionality of the display [пиксель – это наименьший элемент, способный генерировать полностью предписанные функциональные возможности (например, цветовую и серую шкалу) дисплея. Примечание 1 для внесения поправки: в многоцветном дисплее это наименьший адресуемый элемент, способный обеспечить полный спектр, или наименьший элемент, способный генерировать все функциональные возможности дисплея].

Стандарт IDMS 1.03 (метод тестирования качества изображения, разработанный ICDM):
Pixel – Picture element: A pixel is the smallest element of the display surface which can reproduce the full range of luminance and colors of the FPD [Пиксель – элемент изображения. Пиксель – это наименьший элемент на поверхности дисплея, способный воспроизводить яркость и цвета FPD (плоскопанельный дисплей)].
Addressability – Addressability refers to the number of (complete) pixels that can be separately and adequately controlled [Возможность адресации, адресуемость – это количество (всех) пикселей, которые могут контролироваться адекватно и независимо].

Проведение тестирования возложено на Nemko, VDE, UL, TUV, Intertek.

Логотип:

Причина строгого и точного определения термина «пиксель» международными организациями в том, что пиксели существенно влияют на качество изображения телевизора. Для телевизоров 4K UHD TV со структурой пикселя RGB все они одинакового выровнены в вертикальном (3840 пикселей) и горизонтальном (2160) направлениях, однако в RGBW TV качество изображения ниже, ведь субпиксели белого цвета (W в RGBW) не могут воспроизводить любое цвет спектра, что ведет к неравномерному воспроизведению цвета в строках изображения.

Согласно данным норвежской исследовательской организации Nemko, оценившей воспроизведение тонких линий красного, зеленого и голубого цвета, в телевизорах RGBW TV изображение становится «мозаичным», но аппараты 4K TV выводят ясные и четкие линии. Поэтому для обеспечения точных отраслевых стандартов были установлены строгие определения понятия «пиксель».

Вверху: тестовый шаблон, RGB-панель, RGBW-панель. Слева: чередование включенных и выключенных вертикальных линий для красного, зеленого и голубого.

Разумеется, качество изображения сказывается на цене. Компания Samsung Electronics предоставила организациям по тестированию (например, VDE и Nemko) образцы телевизоров 4K UHD TV и RGBW TV для проверки согласно международным стандартам. Результаты тестирования показали снижение качества в RGBW TV в сравнении с 4K UHD TV. Аналогичные исследования провели Intertek и UL (Underwriters Laboratories) о телевизорах Samsung с панелями RGB и RGBW.

Компания Intertek заявила, что адресуемое разрешение RGB-панелей составляет 3840 x 2160 для каждого из трех цветов, а RGBW TV имеет адресуемое разрешение примерно 2880 X 2160 для этих цветов (согласно международному стандарту ISO9241-305 6.9.9 и определению термина «пиксель» от CEA UHD и DE UHD).

Дополнительно, UL подтвердила в тестах, что общее число пикселей в линии RGB-типа составляет 8,3 Мп, а в RGBW – 6,2 Мп (согласно международному стандарту ISO9241-305 о размере пикселя и промежутке между ними).

Несмотря на это, в розничной торговле телевизоры RGBW TV продолжают предлагаться пользователям в качестве аналогичных телевизорам 4K TV. Также имеются отчеты других тестовых агентств о соответствии панелей RGBW международным стандартам. Они получены при произвольном выборе отдельных тестов на четкость и только для черно-белых шаблонов. Всё это создает проблемы для покупателей, решивших приобрести настоящие телевизоры 4K UHD TV.
Конец цитаты

Панели RGBW, выпускаемые тайваньскими производителями, примерно в десять раз дешевле аналогичных по габаритам панелей RGB, поэтому LG и Samsung Electronics первоначально планировали выпуск аппаратов RGBW на развивающихся рынках (в частности в Китае), но похоже, что Samsung отказывается от этой технологии, но LG сохранит такие телевизоры в своей линейке. Как только будет какая-либо внятная реакция компании LG, мы тут же сообщим нашим читателям, а пока – оставайтесь на связи, в мире ИТ есть еще много интересного.

Источник:
http://global.samsungtomorrow.com/what-is-rgbw-tv/
http://global.samsungtomorrow.com/the-picture-quality-to-look-for-in-uhd-tvs/

Светодиодная RGB Матрица 64×32 [Амперка / Вики]

Видеообзор

Общие сведения

Светодиодная панель выполнена в пластмассовой рамки. С лицевой стороны расположены 2048 RGB-светодиодов в виде сетки, а с обратной — печатная плата с электронными компонентами.

На рамке корпуса с обратной стороны расположены отверстия под винт М3 для крепления матриц между собой или установкой в корпус.

Матрица фактически разделена на два блока: верхние 16 строк и нижние 16 строк. В верхний блок данные поступают через сигналы R1, G1 и B1, а в нижние — через R2, G2 и B2.

Одновременно светится только одна строка каждого блока. Для полноценного свечения организована развёртка и данные передаются динамически. Фактически в каждом блоке расположен сдвиговый регистр с выбором адреса на строку.

Сигналом LAT сигнализируем, чтобы сдвиговый регистр принял строку данных. Дальше в цикле 16 раз выставляем данные (R1,G1,B1,R2,G2,B2) и запихиваем их низким импульсом CLK. Сразу в оба сдвиговых регистра.

Входами A, B, C, D выбираем строку отображения. А точнее две строки верхнего и нижнего блока.

Сигнал поступает на вход панели, через буферные микросхемы транслируется дальше, к следующим панелям. Попутно сигнал ответвляется и попадает на контроллеры ICN2012, которые уже управляют драйверами DP5020B. Светодиоды соединены в матрицу и соответственно есть горизонтальные и вертикальные линии.

Каждый из драйверов получает как сигнал включения светодиода, так и команду управления его яркостью свечения, так управляются светодиоды.

Примеры работы с Arduino

Примеры с Raspberry Pi

Элементы платы

RGB-светодиоды

Сигнальные разъёмы на матрице

На матрице расположены два сигнальных разъёма с интерфейсом «HUB-75».

Входной разъём «DATA IN» принимает сигнальные данные с управляющей платформы.
Выходной разъём «DATA OUT» проталкивает сигнальные данные. Это позволяет соединять несколько матриц в цепочку (гирлянду).

Вывод	Обозначение	Описание
1	R1	Сигнал данных красного цвета для верхней половины матрицы
2	G1	Сигнал данных зелёного цвета для верхней половины матрицы
3	B1	Сигнал данных синего цвета для верхней половины матрицы
4	GND	Земля
5	R2	Сигнал данных красного цвета для нижней половины матрицы
6	G2	Сигнал данных зелёного цвета для нижней половины матрицы
7	B2	Сигнал данных синего цвета для нижней половины матрицы
8	GND	Земля
9	A	Выбор адреса строки
10	B	Выбор адреса строки
11	C	Выбор адреса строки
12	D	Выбор адреса строки
13	CLK	Тактовый сигнал для согласования скорости передачи
14	LAT	Управляющий сигнал защёлки
15	OE	Пин контроля отображения свечения всего дисплея
16	GND	Земля

Матрица подключается к управляющей платформе через сигнальный 16-пиновый шлейф.

Ключ на разъёме поможет в распиновке и не даст подключить провод другим путём.

Когда шлейф не закручен и расположен прямо — его пины на разъёмах дублируются. А когда шлейф одним концом перегибается его контакты зеркально отражаются.

Разъём питания матрицы

Напряжение подаётся через четыре провода — питание и земля продублированы для увеличения проходящего тока через провода и разъём.

VCC — питание матрицы. Подключите к положительному контакту источника питания
GND — земля матрицы. Подключите к отрицательному контакту источника питания.

Каждая LED панель питается строго от 5 вольт. При всех включенных RGB-светодиодах — матрица потребляет ток до 4 ампер. Идеально подойдёт блок питания с выходным напряжением 5 вольт и током 5 ампер.

При подключении нескольких матриц соответственно увеличивайте запас по току в N-раз, где N — количество матриц в цепочке.

На модуле матрицы нет встроенного регулятора напряжения. При подаче напряжения более 5 вольт вы убьёте матрицу!

Драйверы светодиодов

Светодиоды подключены через драйверы светодиодов TC5020AP — выходной 16-битный сдвиговый регистр с выходным током 25 мА на канал.

Логические буферы

На плате распаяно два логических преобразователя уровней 74HC245. Буферы обеспечивают согласования логики между управляющей платформой и матрицей.

Дешифраторы

Для выбора строки используется четыре контроллера ICN2012. В микросхему интегрирован дешифратор 74HC138 и четыре сдвоенных P-канальных транзистора 4953.

Характеристики

Разрешение: 64×32
Цвет: RGB
Количество светодиодов «пикселей»: 2048
Тип светодиодов: SMD2121
Шаг пикселя: 4 мм
Номинальное напряжение: 5 В
Максимальный ток: до 4 А
Интерфейс матрицы: HUB75
Структура пикселя: 1R1G1B
Режим сканирования: 1/16
Яркость: ~1200 кд/м²
Углы обзора: 160°
Степень защиты: Indoor
Габариты: 256×128×15 мм

Ресурсы

Как управлять «рекламными» LED-матрицами / Habr

В последние годы получили широкое распространение в наружной рекламе и различных информационных табло светодиодные матрицы. Достаточно яркие, динамичные — они прекрасно привлекают внимание и не слепнут в солнечный день. Каждый из вас видит их на улицах вашего города ежедневно.
Конечно же, их распространению поспособствовала низкая цена (за счёт китайских производителей) и простота сборки экрана.

Но что если попробовать применить подобные матрицы в своих устройствах на микроконтроллерах? Какой интерфейс обмена и логика вывода у этих матриц?
Попробуем с этим всем разобраться.

Китайцы предлагают как сами матрицы разных размеров и с разным разрешением, так и контроллеры для вывода на них изображений с различными несложными эффектами, а также всю необходимую фурнитуру, соединительные кабели, рамы.
Матрицы встречаются как одноцветные (белые, желтые, красные, зеленые, синие), так и 3-цветные (RGB). Обозначение модели матрицы выглядит обычно так Pxx или PHxx, где xx — число, указывающее расстояние между пикселями в миллиметрах. В моём случае это P10. Кроме того, матрицы некоторых типоразмеров бывают не только прямоугольными, но и квадратными.
Возможные варианты типоразмеров матриц

Итак, имеем белую матрицу 32×16 точек с размерами 320×160мм и, соответственно, межпиксельным расстоянием в 10 мм. Давайте рассмотрим её поближе.
Вид спереди:

Вам тоже показалось, что светодиоды какие-то овальные? Вам не показалось…

Над светодиодами сделан небольшой козырёк, который не даёт солнечному свету засвечивать светодиоды.

Вид спереди со снятой пластиковой маской

Переворачиваем матрицу и видим плату:

На плате кучка микросхем логики. Давайте разберёмся, что это за микросхемы:
1. 1 x SM74HC245D — неинвертирующий буфер
2. 1 x SM74HC04 — 6-канальный инвертор
3. 1 x SM74HC138D — 8-битный дешифратор
4. 4 x APM4953 — сборка из 2 P-канальных MOSFET
5. 16 x 74HC595D — сдвиговый регистр с защёлкой
Два 16-пиновых разъёма — интерфейсные, один из них входной (к нему подключается контроллер экрана), а второй — выходной (к нему подключается следующая матрица в цепочке). Стрелка на плате направлена от входного разъёма к выходному.
Питание подаётся на клеммы в центре платы. Напряжение питания — 5В, максимальный ток (когда включены все светодиодны матрицы) — 2А (для белой матрицы).

На сайте удалось найти распиновку разъёма (разъёмов) матрицы:

Также на сайте удалось найти принципиальную схему, которая довольно точно соответствует схеме моей матрицы:

На разъёме:
— Пины 6, 14, 16 (C, G, D) — не используются (возможно они используются в 3-цветных матрицах).
— Пины 2 и 4 (A и B) — задают, какая из 4 групп светодиодов экрана работает в данный момент. Матрицы используют динамическую индикацию, поочерёдно переключая 4 группы светодиодов в зависимости от логических уровней на ножках A и B. На плате эти сигналы приходят на дешифратор D18, который открывает 1 из 4 групп P-канальных полевиков, тем самым подавая +5В на аноды светодиодов выбранной группы.
— Пин 1 (nOE) — разрешает работу матрицы (лог. 0 гасит все матрицы в цепочке). Логика работы этого пина реализована на элементах НЕ в D19 и дешифраторе D18.
— Пины 8 и 12 (CLK и R) — линии клока и данных синхронного последовательного интерфейса. Их подключаем к SCK и MOSI интерфейса SPI микроконтроллера.
— Пин 10 (SCLK) — по переднему фронту защёлкивает переданные в сдвиговые регистры данные на их выходы. Сдвиговые регистры подключены к катодам светодиодов матрицы. По этой причине передаваемые данные нужно инвертировать (светодиод будет гореть при лог. 0).

Все сигналы кроме сигнала R соединены у входного и выходного интерфейсных разъёмов матрицы через буфер. Сигнал R проходит от входного разъёма через буфер к первому сдвиговому регистру матрицы и, пройдя через всю цепочку регистров, выходит на выходной интерфейсный разъём. Таким образом, все сдвиговые регистры всех матриц включены в одну длинную цепочку.

Исходя из этого, логика обновления экрана (точнее четверти экрана) выглядит следующим образом:
1. Выдаём по SPI данные для сдвиговых регистров. Для одной матрицы 32×16 это 16 байт (16 8-битных регистров).
2. Устанавливаем лог. 0 на ножке nOE.
3. Устанавливаем лог. уровни на ножках A и B в соответствии с обновляемой группой светодиодов (одной из четырёх). Это подаёт +5В на аноды светодиодов выбранной группы.
4. Выдаём на ножку SCLK короткий положительный импульс. Это подаёт землю на катоды светодиодов в соответствии с загруженными в регистры байтами.
5. Устанавливаем лог. 1 на ножке nOE. При этом четверть экрана (одна группа светодиодов) загорается и горит до следующего обновления следующей группы светодиодов.
Повторяем пункты 1-5 с постоянным периодом.

Мои реализации этого алгоритма и небольшое демо работы матрицы:
Исходник проекта для AVR ATmega328 (IAR)
Исходник проекта для STM32f103c8t6 (IAR)

Вся изложенная выше информация, а также демонстрация работы матрицы в видео ниже. В нём я с 13:04 по 15:00 говорю про зависимость яркости экрана от кол-ва матриц. Это из-за ошибки в алгоритме. Ошибка исправлена и теперь данные загружаются до отключения экрана.

Также буду рад вас видеть на моём youtube-канале, где я ещё много всякой всячины подключаю к микроконтроллерам.

Всем спасибо за внимание!

Светодиодная RGB матрица 4×4 (Troyka-модуль) [Амперка / Вики]

RGB Matrix — цепочка из шестнадцати цветных светодиодов, собранная на одноюнитовом модуле.

Видеообзор

Подключение и настройка

Примеры работы

Пример работы для Arduino

matrixRGB.ino

// библиотека для работы с RGB-матрицей
#include <Adafruit_NeoPixel.h>
 
// номер пина, к которому подключена RGB-матрица
#define MATRIX_PIN    4
// количество светодиодов в матрице
#define LED_COUNT 16
 
// создаём объект класса Adafruit_NeoPixel
Adafruit_NeoPixel matrix = Adafruit_NeoPixel(LED_COUNT, MATRIX_PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
 
void setup() 
{
  // инициализация RGB-матрицы
  matrix.begin();
}
 
void loop()
{
  // заполняем RGB-матрицу по сегментам «бегущий огонь» красного цвета
  colorWipe(matrix.Color(255, 0, 0), 50);
  // заполняем RGB-матрицу по сегментам «бегущий огонь» зелёного цвета
  colorWipe(matrix.Color(0, 255, 0), 50);
  // заполняем RGB-матрицу по сегментам «бегущий огонь» синего цвета
  colorWipe(matrix.Color(0, 0, 255), 50);
  // гасим RGB-матрицу по сегментам «бегущая тень»
  colorWipe(matrix.Color(0, 0, 0), 50);
}
 
// функция заполнения каждого сегмента
void colorWipe(uint32_t c, uint8_t wait)
{
  for (uint16_t i = 0; i < matrix.numPixels(); i++) {
    // заполняем текущий сегмент выбранным цветом
    matrix.setPixelColor(i, c);
    matrix.show();
    // ждём
    delay(wait);
  }
}

После прошивки управляющей платформы, вы увидите заполнение по очереди каждого светодиода матрицы из красного, зелёного и синего цветов.

Пример работы для Iskra JS

Iskra JS использует для работы с модулем пин SPI MOSI, поэтому подключать модуль следует к пину P3:

SPI1.setup({baud:3200000, mosi:P3, sck:A5, miso:P2});
var length = 16;
var matrix = require('@amperka/led-strip').connect(SPI1, length, 'GRB');
// гасим все светодиоды
matrix.clear();
 
setInterval(function() {
  for (var i = 0; i < length; i++) {
    // выбираем произвольную интенсивность красного цвета
    var redTone = Math.random();
    // устанавливаем цвет светодиода
    matrix.putColor(i, [redTone, 0, 0]);
  }
  // применяем изменения
  matrix.apply();
}, 1000);

Элементы платы

RGB-светодиод SK6812

SK6812 представляет собой RGB-светодиод со встроенным контроллером. Протокол управления этим светодиодом аналогичен протоколу популярной микросхемы WS2812.

Буфер преобразования логических уровней

Необходим для сопряжения устройств с разными напряжениями логических уровней. Родное напряжение модуля — 5 В, но он будет отлично работать и с Iskra JS, рабочее напряжение которой 3,3 В.

Перемычки выходных пинов

Соедините капелькой припоя контакты специальных перемычек на модуле. Это позволит соединить несколько RGB-матриц последовательно.

Использовать модуль совместно с Troyka Slot Shield безопаснее с нераспаянными перемычками.

Контакты подключения трёхпроводных шлейфов

Входная группа контактов

Сигнальный (DI) — цифровой вход первого RGB-светодиода. Подключите к любому цифровому пину микроконтроллера.
Питание (V) — питание модуля. Соедините с питанием микроконтроллера.
Земля (G) — земля модуля. Соедините с землёй микроконтроллера.

Выходная группа контактов

Используется, если требуется подключить несколько RGB-матриц в одну сигнальную линию. По умолчанию выключена. Для включения капните немного припоя на перемычки выходных пинов.

Сигнальный (DO) — цифровой выход последнего RGB-светодиода.
Сигнальный (V) — питание линии.
Сигнальный (G) — земля линии.

Принципиальная и монтажная схемы

Характеристики

Модуль: адресный RGB-светодиод SK6812
Количество светодиодов: 16
Рабочее напряжение: 3,3–5 В
Потребляемый ток: до 0.6 А
Габариты: 25,4×25,4 мм