LED螢幕關鍵技術指標說明

最近因為2008年夏季奧運於中國北京舉行時,LED螢幕與相關應用受到重視,我們繼續為您分享關於LED螢幕(LED顯示屏)相關的知識庫。全彩LED螢幕的關鍵技術指標要求具有足夠高的亮度、觀看距離及視角、良好的色還原度、足夠高的灰階能力、足夠高的掃瞄刷新速率、足夠高的視訊信號處理能力,尤其是一致性要好,結構製程等也要下功夫。

以下為技術指標的解釋說明:

1.圖素失控率
圖素失控率是指螢幕的最小成像單元(圖素)工作不正常(失控)所佔的比例。而圖素失控有兩種模式:一是盲點,也就是瞎點,在需要亮的時候它不亮,稱之為瞎點;二是常亮點,在需要不亮的時候它反而一直在亮著,稱之為常亮點。一般地,圖素的組成有2R1G1B(2顆紅燈、1顆綠燈和1顆藍燈,下述同理)、1R1G1B、2R1G、3R6G等等,而失控一般不會是同一個圖素裡的紅、綠、藍燈同時全部失控,但只要其中一顆燈失控,即認為此圖素失控。為簡單起見,按LED螢幕的各基色(即紅、綠、藍)分別進行失控圖素的統計和計算,取其中的最大值作為螢幕的圖素失控率。失控的圖素數佔全屏圖素總數之比,稱之為「整屏圖素失控率」。另外,為避免失控圖素集中於某一個區域,即「區域圖素失控率」,也就是在100×100圖素區域內,失控的圖素數與區域圖素總數(即10000)之比。

2.灰階等級
灰階也就是所謂的色階或灰度,是指亮度的明暗程度。對於數位化的顯示技術而言,灰階是顯示色彩數的決定因素。一般而言灰階越高,顯示的色彩越豐富,畫面也越細膩,更易表現豐富的細節。

灰階等級主要取決於系統的A/D轉換位元數。當然系統的視訊處理晶片、記憶體以及傳輸系統都要提供相應位元數的支援才行。 LED螢幕如果採用8位元處理系統,也即256(28)級灰階。簡單理解就是從黑到白共有256種亮度變化。如果採用RGB三原色即可構成256×256×256=16777216種顏色,即通常所說的16兆色。 國際品牌螢幕主要採用10位元處理系統,即1024級灰階,RGB三原色可構成10.7億色。灰階雖然是決定色彩數的決定因素,但並不是說無限制越大越好。因為首先人眼的解析度是有限的,再者係統處理位元數的提高會牽涉到系統視訊處理、存儲、傳輸、掃瞄等各個環節的變化,成本劇增,性價比反而下降。一般來說民用或商用級產品可以採用8位元系統,廣播級產品可以採用10位元系統。

3. 色差校正 
由於色座標的差異,電視視訊信號的色域與LED的色域存在差別,造成播出的電視節目顏色顯得不真實。所以,色座標的校正十分重要。校正的轉換計算比較複雜,難於用軟體完成,從各廠家的產品來看,儘管大家都聲稱有這種色校正功能,恐怕都沒有做到色校正。
 
4. 一致性 
全彩LED大型螢幕的最大難點就是一致性,或者說最容易被觀眾覺察的毛病就是一致性不好,螢幕顯得一塊深一塊淺,俗稱馬賽克現象,是最令人反感的。造成一致性不好的原因是多方面的,包括選用的LED品質、驅動電路、結構設計和施工等。但是,除非所用發光二極體的離散性太大外,否則一致性的問題主要是設計和施工問題。或許一般的人觀看有問題的LED戶外看板,也許一開始看不到馬賽克現象,也許很輕但不是沒有,一般人與專業人士的觀察將有一些差異。

5.亮度鑑別等級
亮度鑑別等級是指人眼能夠分辨的圖像從最黑到最白之間的亮度等級。前面提到螢幕的灰階等級有的很高,可以達到256級甚至1024級。但是由於人眼對亮度的敏感性有限,並不能完全識別這些灰階等級。也就是說可能很多相鄰等級的灰階人眼看上去是一樣的。而且眼睛分辨能力每人各不相同。對於螢幕,人眼識別的等級自然是越多越好,因為顯示的圖像畢竟是給人看的。人眼能分辨的亮度等級越多,意味著螢幕的色空間越大,顯示豐富色彩的潛力也就越大。亮度鑑別等級可以用專用的軟體來測試,一般螢幕能夠達20級以上就算是比較好的等級了。

6. 數位處理能力 
要得到優質圖像,必須有高品質的視訊信號源。對於一般的大螢幕用戶,所能得到的最好信號就是廣播電視信號,DVD、VCD等只是家用級的。因此,對輸入信號進行數位處理、提升圖像品質就是必不可少的了。事實上大家都有這樣的體會:播放經過挑選的節目時,顯示效果是非常滿意的,但如果是實況轉播電視節目或放映DVD影片,難免有各種畫面和鏡頭,例如夜景等暗畫面或大面積的高亮度明亮畫面,那時效果就要大打折扣了。怎樣才能在各種畫面和鏡頭下都有滿意的效果呢?這就要靠數位信號處理,例如數位梳形濾波,濾波降噪,邊緣銳化,遠動預測和補償,色度修正,非線性修正等等。特別值得一提的是比例縮放(SCALE)處理,是LED大螢幕的特殊問題,要由大螢幕業界下功夫研究。由於大螢幕像素總是少於視訊資訊源,在播放時必然遇到比例縮放問題,採樣和重現中的損失以及造成的混迭和缺陷會造成圖像品質下降。如何減少和降低損失,需要數位信號處理技術。數位圖像處理技術已經取得很大的進展,有許多成果,例如大尺寸電視或投影中的技術成果,可以直接運用到大螢幕顯示中來。數位處理系統的處理能力集中體現在處理位元數和處理速度上,運用DSP或高檔FPGA是必然趨勢。 

7.灰階非線性變換
灰階非線性變換是指將灰階數據按照經驗資料或某種算術非線性關係進行變換再提供給螢幕顯示。由於LED是線性器件,與傳統顯示器的非線性顯示特性不同。為了能夠讓LED顯示效果能夠符合傳統資料源同時又不損失灰階等級,一般在LED顯示系統後級會做灰階數據的非線性變換,變換後的資料位元數會增加(保證不遺失灰階數據)。

8.可靠性和壽命 
可靠性是螢幕的生命,無論是用於企業形象,或是基於商業模式的活動,LED螢幕穩定可靠都是至關重要的。可靠性指標由平均無故障時間(MTBF)和平均修復時間(MTTR)來表述。MTBF 10000小時是一個非常高的指標,實際上也不一定需要。不少廠家下了大功夫提高系統的可靠性,但是究竟達到了什麼水準,並不能提供有說服力的資料,這也造成了我們在選購LED螢幕的難處,並造成了LED螢幕品質與價格上的差異。

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