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LED顯示屏 |
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單點校正技術(shù)
LED顯示屏之所以能對視頻圖像的再現(xiàn),得益于LED發(fā)光顆粒自身的先天優(yōu)勢,包括體積小、控制靈敏、排布靈活、單色發(fā)光等等,相對于這樣更重要的是怎樣大批量應(yīng)用的LED發(fā)光顆粒能夠均勻一致的發(fā)光,讓其亮度和色度高度統(tǒng)一。這就需要一門稱之為單點校正技術(shù)的辦法,實現(xiàn)幾百上千萬顆LED能達到一模一樣的發(fā)光特性。這種技術(shù)也是將普通廠家LED產(chǎn)品區(qū)分開來的關(guān)鍵技術(shù)。
在原有單點校正的基礎(chǔ)上,TV2.5箱體新增了整屏亮度、色度校正和單模塊亮度、色度校正技術(shù)。整屏亮度、色度校正會根據(jù)項目具體情況,在間隔一到兩年時間對整屏進行亮度和色度的校正,這樣可以屏幕在長時間運行和老化后,依然可以整屏亮度和色度的一致性。
單模塊亮度、色度校正技術(shù)可以實現(xiàn)對單個模塊進行亮度和色度的校正,該技術(shù)很好的解決了屏體更換模塊后,新模塊與舊模塊之間的色差問題。
單點校正系統(tǒng)會對每個顯示屏單元板中的每個像素進行單控制,包括其亮度和顏色的控制,以獲得的均勻度,生成為清晰的圖像。
在目前的LED技術(shù)中,各家顯示屏制造公司都會選則生產(chǎn)LED發(fā)光顆粒的公司進行采購,即使選用同一品牌廠家,同一型號同一批次的LED,拿到的一批LED燈的亮度和色度都各不相同。這一問題導(dǎo)致了大屏幕顏色偏移、不一致的色純度和質(zhì)量低劣的偽白色,因為無達到真正的白平衡。為了消除這一問題,我們將采購LED芯片批次的工作盡可能做細,來分區(qū)或分解成具有近似顏色和亮度的區(qū)塊。這種處理有一定的幫助,但仍有不足,所以我公司引進的單點亮度及單點顏色校正技術(shù),來應(yīng)對這一問題將圖像品質(zhì)提升至更次。
在單點校正技術(shù)中,要在暗環(huán)境內(nèi)對每個掃描板上的LED的顏色和亮度值進行測量,并將測量結(jié)果保存在該掃描板上的EPROM(可擦可編程只讀存儲器芯片)中。我們的微處理器能夠讀取這些數(shù)據(jù),并正確地搭配每個立的LED芯片的亮度級和顏色,從而給出佳的各色均勻性和白平衡。
單點顏色校正技術(shù)
從色度圖上我們可以看到,CRT的色空間三角形與紅色、、藍色LED發(fā)光二極管的色空間三角形是不同的。LED的色空間大于并包含了CRT的色空間,但是,CRT的還原顏色是接近自然色的,如PAL制或NTSC制電視的效果,人眼看起來適應(yīng)。而在全彩色LED視頻顯示系統(tǒng)中如果不對紅、綠、藍色信號進行適當?shù)恼{(diào)整(色坐標空間變換或顏色校正),LED顯示屏上反映出的色彩便不是視頻源色彩的真實對應(yīng),色彩還原效果會非常差,原本應(yīng)發(fā)白色光時有可能發(fā)粉紅色或產(chǎn)生其它色偏現(xiàn)象。為解決以上問題,要對視頻源和LED顯示系統(tǒng)的顏色進行色坐標變換即顏色校正,從而使畫面色彩更貼近真實。
將呈離散分布的同批同檔LED,經(jīng)過色坐標變換校正技術(shù),都移至PAL制式色度區(qū)域內(nèi),使顯示屏播放的視頻顏色在PAL或NTSC制式之內(nèi),因此能夠完全適合人眼對顏色的感覺習慣,真實還原自然界的顏色。
人物膚色作為中間顏色,且要細膩表現(xiàn)出人物表情,因此也被認為是難以表現(xiàn)的色彩之一。下圖綜合色彩表現(xiàn)中,有紅、黃、白三色玫瑰、有人物膚色、衣服、頭發(fā)顏色可供比較,其中背景顏色是25%灰色。
由于每顆LED燈的特性都不一樣,所以對每顆LED燈進行立顏色校正,單點顏色校正技術(shù)實現(xiàn)兩個功能:
一是使LED顯示屏幕展現(xiàn)出自然界的真實色彩,實現(xiàn)顏色的真實還原。
再就是使每個像素同種顏色的色坐標之間的誤差△x,y<0.003,LED顯示屏色彩還原的均勻一致性。
LED的顏色是非常的,紅、綠、藍色半導(dǎo)體發(fā)出的光非常鮮艷——比激光外的任何其它光源或顯示器都更加鮮艷。LED的色純度通常在90%以上,所以實際顏色比視頻中使用的熒光陰極射線管的顏色強得多。在LED顯示器上播放視頻廣播圖像可能會導(dǎo)致某些場景著色過強而不準確,整個圖像也會出現(xiàn)明顯的色彩(紅色或綠色)。我公司的單點顏色校正系統(tǒng)采用全矩陣校正,將像素的原色用電子裝置搭配成視頻標準色,終屏幕能準確地顯示各種顏色,沒有色彩偏紅或綠或異常色彩。
以LED出廠色度值點亮顯示屏,顏色失真,特別是綠色偏差較大,人的皮膚顏色偏紅不真實,有較差的還原度。
經(jīng)單點顏色校正后,圖像柔和,顏色過渡平滑,符合觀眾的色彩區(qū)分能力。特別是人眼敏感的皮膚色還原力的表現(xiàn),已接近真實感覺,將色彩偏差帶給人眼的刺激降到低。
從顏色校正曲線原理圖不難發(fā)現(xiàn),紅綠藍三色色坐標變換幅度大的屬綠色LED,在顯示屏上的色彩差別也大。上圖為選擇波長525nm的純綠LED構(gòu)成顯示屏效果,可以看出綠色荷葉成像偏離真實顏色,細部特征失真,缺乏層次和真實感。校正前LED綠色波長。
將LED發(fā)光顏色校正到PAL制曲線后,成像具有明顯提升,特別是綠色還原能力,真實地再現(xiàn)了大自然綠色植物固有的顏色,畫面更具層次感,更加引人入勝。
廣播級灰度處理
灰度也就是所謂的色階或灰階,是指亮度的明暗程度。對于數(shù)字化的顯示技術(shù)而言,灰度是顯示色彩數(shù)的決定因素。一般而言灰度越高,顯示的色彩越豐富,畫面也越細膩,更易表現(xiàn)豐富的細節(jié)。
灰度等級主要取決于系統(tǒng)的視頻處理芯片、存儲器和傳輸系統(tǒng)性能,目前國內(nèi)主流顯示屏采用8位處理系統(tǒng)256級灰度,從黑到白共有256種亮度變化,共有0.167億種顏色。我公司采用臺灣驅(qū)動芯片,16bit處理系統(tǒng)達到65536級灰度,可構(gòu)成281萬億色。
不同灰度等級圖像差別 電視系統(tǒng)校正圖像灰度及顏色圖案
在黑色灰階寬容度測試中,在木炭的背光位處,可以比較清楚地看到木炭的線條紋路;在木炭的向光位處,能夠很好地呈現(xiàn)木炭的質(zhì)感。在控制噪點方面,LED新技術(shù)表現(xiàn)很好,畫面噪點并不明顯。
作為畫面灰次對比的兩極,黑、白兩色對比是顯示屏幕對比度直接的表現(xiàn)。灰次部分采用的是黑白背景與黑白衣服的對比,當然中間色彩如酒杯、頭發(fā)、人物膚色都也起到了很好對比效果。
從人的視覺生理學(xué)出發(fā),人的眼睛對于高亮度和低亮度的灰度分辨力都較差,而對中等亮度的分辨力高。顯示屏的灰度表現(xiàn)越出色,特別是在低亮度下顯示屏灰度表現(xiàn)越完整,其顯示的畫面層次感和鮮艷度比傳統(tǒng)顯示屏越高,能表現(xiàn)出的圖像細節(jié)更多,無信息損失。
刷新速率
LED顯示屏刷新率即為圖像每秒鐘顯示數(shù)據(jù)被重復(fù)的次數(shù),高速的刷新頻率可完全適應(yīng)高速攝影機和高清電視轉(zhuǎn)播需要,顯示屏達到3840赫茲以上時,攝取畫面穩(wěn)定無波紋無黑屏,應(yīng)對動態(tài)顯示畫面,圖像邊緣清晰,將圖像信息準確真實地還原。
為了讓客戶更加直觀的了解我司產(chǎn)品的刷新頻率,我們現(xiàn)在利用高速相機對全白場的LED模組進行拍照。其原理是通過調(diào)整相機快門速度對產(chǎn)品成像進行抓拍,當快門速度低于模組刷新率時,觀測到模組呈現(xiàn)的是完整的白場,當快門速度模組刷新率時照出的照片上模組呈現(xiàn)的是不完整的白場(明顯的黑白間隔線),從而可以定性的判斷一款產(chǎn)品的刷新頻率高低的影響。
對一塊顯示屏用單反數(shù)碼照相機進行屏攝,可以模擬人眼接受圖像的實際效果,我們對快速運動的火車影像的屏攝,需要注意的圖片表現(xiàn)包括火車頭、車窗、火車背后的景物等等。
由上圖示意所示,截取對比的是火車頭部分,需要注意的是此部分是否有重影,虛化,如果拖尾現(xiàn)象嚴重,都可以從這張屏攝圖中大致表現(xiàn)出來。刷新速率越高,動態(tài)表現(xiàn)越好,這些負面現(xiàn)象越小。
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