Düşük gecikmeyi öne çıkaran açık kaynak eInk monitör Glider

Glider: Açık kaynak elektronik mürekkep monitörü

Genel bakış

Özellikler

• Düşük gecikmeli/yüksek yenileme hızlı EPD monitörler için eksiksiz çözüm
• Paralel arayüzlü elektroforetik ekran panelleri desteği (Eink(R), SiPix ve DES)
• Monokrom ve renk filtre dizisi tabanlı renkli ekran desteği (örn. Kaleido(TM))
• <20us gibi son derece düşük işleme gecikmesi
• İkili, 4 kademeli gri tonlama ve 16 kademeli gri tonlama çıkış modları desteği
• Gecikme için optimize edilmiş ikili ve 4 kademeli gri tonlama sürüş modları
• Hibrit otomatik ikili ve 16 kademeli gri tonlama sürüş modları
• Ana makine yazılımı çalışma zamanında kontrol edilebilen bölgesel güncelleme ve mod değiştirme
• Ek gecikme olmadan donanımsal Bayer dithering, blue noise dithering ve error diffusion dithering
• Denetleyici yerel olarak FPD-Link (LVDS), DVI (TMDS) ve MIPI-DSI girişlerini destekler
• Kart seviyesindeki tasarım USB-C (USB Type-C DisplayPort Alt Mode) ve DVI giriş desteği sunar

Donanım

• Caster çalıştıran Xilinx(R) Spartan-6 LX16 FPGA
• DDR3-800 framebuffer belleği
• Kart üzerindeki PTN3460 DP-LVDS köprüsü üzerinden Type-C DisplayPort Alt-Mode video girişi veya
• Kart üzerindeki ADV7611 kod çözücü üzerinden DVI (microHDMI konektörü) video girişi
• 1A'e kadar tepe akımı destekleyen +/-15V raylara sahip elektronik mürekkep güç kaynağı
• VCOM kickback voltajı ölçüm desteği
• USB iletişimi ve firmware yükseltmeleri için kart üzerindeki RaspberryPi(R) RP2040 mikrodenetleyici
• Dithering etkinken en fazla 133MP/s işlem hızı, devre dışıyken >200MP/s

Bileşenler

• Bu depo PCB tasarımı, firmware kaynak kodu ve referans alınabilecek 3D yazdırılabilir kasa tasarımını barındırır
• RTL kodu ayrı bir depodadır: Caster

Elektronik mürekkep ekranlar

Temel çalışma teorisi

• Elektronik mürekkep, saydam bir kap içinde dağılmış farklı renklerde yüklü parçacıklar içerir; elektrik alan uygulanarak bu parçacıklar yukarı ve aşağı hareket ettirilir ve böylece siyah-beyaz ya da bunların karışımı üretilir

Avantajlar ve dezavantajlar

• Elektronik mürekkep ekranlar ışığı yansıtır, bu yüzden az güç tüketir ve açık havada da kullanılabilir
• Bi-stable yapı sayesinde güç kesildikten sonra da görüntüyü korur
• Kağıda benzer görünüm en büyük ayırt edici özelliğidir

Elektronik mürekkep denetleyicisinin rolü

• Elektronik mürekkep denetleyicisi, LCD sistemlerindeki görüntü denetleyicisi (DC/CRTC) + zamanlama denetleyicisine (TCON) benzer
• Ham görüntü verisini alır ve ekranı sürmek için gereken sinyallere dönüştürür

Ekran paneli türleri

• Entegre denetleyicili ekranlar ve entegre denetleyicisi olmayan ekranlar olarak ayrılır
• Denetleyicisiz ekranlar özel bir denetleyici veya SoC gerektirirken, denetleyicili ekranlar doğrudan neredeyse her MCU ile sürülebilir

Entegre denetleyicili ekranların kullanımı

• Bileşenlerin çoğu zaten entegre olduğundan yalnızca birkaç harici parçaya ihtiyaç vardır
• SPI veya I2C gibi yaygın arayüzlerle MCU ya da MPU'ya bağlanabilir

Entegre denetleyicisi olmayan ekranların kullanımı

• Özel bir denetleyici çipi, entegre denetleyicili bir SoC veya hızlı bir MCU/SoC kullanılarak sürülebilir
• Özel denetleyici çipi kullanıldığında harici cihazlardan veri alınabildiği için çeşitli uygulamalarda kullanılabilir

Arayüz sinyalleri ve zamanlama

• LCD'ye benzer arayüz sinyalleri ve zamanlamaya sahiptir
• Her piksel 2 bit ile temsil edilir; bu, 2bpp veya 4 kademeli gri tonlama anlamına gelmez
• CRT/LCD benzeri blanking süreleri vardır

Dalga biçimlerini anlamak

• Dalga biçimi, elektronik mürekkep denetleyicisinin pikselleri nasıl süreceğini belirleyen bir lookup table'dır
• Dalga biçimi dosyaları çözünürlükten bağımsızdır; yanlış dalga biçimi kullanılsa bile tanınabilir bir görüntü gösterilebilir

Gri tonlamalı ekran

• Elektronik mürekkep ekranlar uygun modülasyonla birkaç seviyede gri tonlama gösterebilir
• Frame time modulation veya frame count modulation ile uygulanabilir

Renkli ekran

• Tam renkli EPD, color filter array (CFA) veya çok pigmentli renkli ekranlar kullanılarak gerçekleştirilebilir
• CFA, renk üretmek için renk filtreleri kullanır; kontrolü nispeten kolaydır ancak ekranın yansıtıcılığını düşürür

GN⁺ görüşü

• Elektronik mürekkep teknolojisi düşük güç tüketimi ve açık hava kullanımına uygunluğu sayesinde e-kitap okuyucular gibi cihazlarda çok faydalıdır
• Elektronik mürekkep ekranlar kağıda benzer bir görünüm sunduğundan göz yorgunluğunu azaltmaya yardımcı olur
• Elektronik mürekkep denetleyicisindeki çeşitli modları ve dalga biçimlerini anlamak daha iyi ekran performansı elde etmeyi sağlar
• Renkli elektronik mürekkep ekranların yansıtıcılığı hâlâ düşük olduğundan daha karanlık bir ekran sunma dezavantajı vardır
• Elektronik mürekkep teknolojisi kullanan yeni bir proje planlanırken denetleyici ve dalga biçimi seçimi önemlidir

[GN⁺]

Hacker News görüşleri

Hacker News yorumlarından derlenmiş özet

• Kısıtlamalar üzerine ilginç bir tartışma

  • Kısıtlamalar bölümü ilgi çekiciydi. Piksel başına 1 bellek hücresinin analog biçimde kullanılıp kullanılamayacağı merak edildi. Bunun daha karmaşık ve daha az hassas olacağı düşünüldü.

• Orijinal depo bağlantısı

  • Bu projenin orijinal deposu burada. İlgili tweet'e buradan bakılabilir.

• README'nin bilgi derinliği

  • Yalnızca README dosyası bile bilgi kapsamı ve derinliği açısından etkileyici bulundu. Bu tür bilgilerin açık olması hâlinde hızlı yenilik ve değişim beklenebileceği belirtildi.

• Kindle kullanım deneyimi

  • 10 yıldan uzun süredir Kindle kullanıldığı, ancak tepki süresinden her zaman memnun kalınmadığı söylendi. Bunun donanım mı yoksa yazılım sorunu mu olduğu bilinmiyor. Bu projenin donanım tarafında gecikmeyi azaltmaya odaklanması memnuniyet yarattı.

• Kindle'a yönelik memnuniyetsizlik

  • Kindle'ın neden bu kadar kötü bir ürün olduğu sorgulandı. E-ink ve e-kitap pazarı iyi olduğu için kullanıldığı, ancak cihazın aslında iyi olmadığı ifade edildi.

• E-ink bilgisinin paylaşılmasına teşekkür

  • E-ink hakkındaki tüm bilgilerin açıkça paylaşılması için teşekkür edildi. README'de çok değerli bilgiler bulunduğu ve ileride de başvuru kaynağı olacağı söylendi.

• E-ink ekran kullanan proje fikri

  • E-ink ekran kullanan kompakt bir Mac klonu yapmak istendiği, bunun çok havalı olacağı dile getirildi.

• Harika çalışma ve dokümantasyon

  • Çalışmanın etkileyici olduğu ve dokümantasyonun E-ink ekranlar için çok iyi bir başlangıç kaynağı sunduğu belirtildi.

• Kindle ekranının optik olarak sökülüp incelenmesi

  • "Kindle Paperwhite Display Optical Deconstruction" makalesine buradan ulaşılabilir. Makalenin, ekranın içinde neler olduğunu gösterdiği ifade edildi.

• E-ink teknolojisinin gelişimine dair beklenti

  • Bu sektöre aşina olunmasa da, E-ink'in dergi kalitesinde bir görünüm ve hissi ne kadar yakaladığı merak edildi. 80'ler bilim kurgu filmlerindeki sahneler gibi, oyun dergilerindeki ekran görüntülerinin tamamen animasyonlu videolara dönüştüğü bir teknolojinin 30 yıldır beklendiği söylendi.