极低灰如何准确认证?聚积科技给出标准答案

行家说Talk · 2020-09-15

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随着近些年LED显示屏的普及化应用,越来越多的观众享受到LED显示屏呈现的精彩画面,同时也在期待着更高的画面质量。为了满足观众的体验需求,除了把LED显示屏的点间距缩小,还需要从其他方面提升LED显示屏的显示质量。聚积科技在今年年初提出了评判显示效果的六大“芯指标”:高画面质量、极低灰、卓越级HDR、64扫、低功耗、高集成。其中极低灰是聚积科技率先提出的概念,定义为:在最低亮度画面时,实现精准灰阶渐层表现。

上图是极低灰与无极低灰的对比。两条黄色虚线分别标识出了灰阶亮度一样的位置,可以明显看到,极低灰的灰阶宽度更长。那么对于具体的LED显示屏产品,应该如何进行极低灰认证呢?

极低灰显示认证方式有两种,这两种方式均要求比较基准处于相同条件下的显示模块。认证方法一是比较相同亮度条件下的画面质量。下图左侧照片是极低灰,右侧照片是对照组,可以看到,相同亮度下,左侧照片色彩深度与细节相比右侧更为生动细腻。

另一种极低灰的认证方式是:决定可接受的的灰阶显示效果后,测量对应的亮度值做为“对比度”的相对基准点。绘出所测LED显示屏产品的Gamma曲线。

在此先普及一下Gamma曲线这一概念。Gamma曲线是描述信号输入和显示设备的信号输出之间关系的数值表达式。如下图所示,Gamma2.0到Gamma2.8的曲线斜率各不同,但输入和输出之间均是一一对应的关系。零输入会产生零输出(实际上,由于显示器残留的黑色电平,实际上显示器会产生很少光量,而不是零),最大输入会产生最大输出。但是,随着输入信号强度的增加,显示屏的光信号输出不会线性增长,即信号输入和视频输出之间的关系是非线性的。

具有较低Gamma值的显示器会随着信号输入的增加更快地增加其光输出。例如10%的输入,会发现Gamma2.8仅产生Gamma2.0光输出的16%。这显然是巨大的差异。随着输入的增加,差异变得越来越小,因此在输入信号为90%时,Gamma2.0与Gamma2.8产生的输出信号约在75%~80%左右,差异明显缩小。

因此,不同的Gamma曲线在低信号输入产生的输出有明显的差异。Gamma2.8在低信号输入部分可以产生更加细腻的光输出,因此Gamma2.8表示了画面在低灰显示效果更为细腻。

上述便是Gamma曲线所传递的信息。不过值得一提的是,目前各家显示屏制造商在测试显示屏的灰阶手法差异非常大,虽然可以绘出Gamma曲线,但显示屏实际的输出可能与所绘Gamma曲线大相径庭。

这是因为普遍的测试手法采用的是带握把式量测仪器,仪器的开关在握把上,量测时扣动握把仪器会有震动,加上每次手动取样的距离不一样,所取像素点无法完全一致,导致读值跳动,有时差异会达到10%左右。此外,带握把式量测仪器枪口没有完全贴合显示屏幕,读值时尤其是极低灰的测试容易受到环境光的影响,对测试环境的要求较高。

针对于此,需要对极低灰的认证手法需要作出改进。聚积科技采用的量测仪器是接触式光枪CA-VP427,该仪器不带握把,而是通过传输线与电脑连接,枪口带有软性接头,可以完全与显示屏接触,量测时安放在显示屏幕前,开关通过电脑操作实现。对比前者,这样操作的好处在于:一是稳定度非常高,每次测试时被测像素点均是一样的,读值不会跳动,减少了量测误差;二是接触式量测不会受到环境光的影响,验证时一般环境就可以了,对低灰量测不会有影响。在环境光很亮的情况下,可以量到灰阶0的绝对0。通过此认证手法,低灰时读值可精确到小数点后四位。

通过科学的方法认证,将光枪所测得到的精准读值绘制到坐标轴上,便可得到准确的Gamma曲线。所得的Gamma曲线与Gamma2.8越接近,意味着在低亮度画面时,灰阶渐层表现的实现约精准,即极低灰。


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