逐点校正亮度损失.docVIP

逐点校正的亮度损失 逐点校正技术因其可以在不增加任何硬件成本的条件下，显著提高LED屏的均匀度，正逐步走向大规模产业化应用，已成为中高端LED显示屏的必备工序。然而，逐点校正在提高均匀度的同时，也带来了显示屏的亮度损失。应用逐点校正到底会损失多少亮度的问题，在业界受到普遍的关注。就此问题，几年间业内涌现出形形色色的观点与经验数据。然而，这个问题并不是简单地提供几个经验数据就可以解答完毕，而是需要从亮度校正与色度校正两种应用场合、被校显示屏的原始均匀度状况、原始亮度分布状况，用户对校正后显示均匀度的要求以及原始和目标色域空间的差距等多方面因素进行具体分析，才能做出正确的结论。 本文将从逐点校正后为何亮度会损失开始，从亮度校正、亮度加白平衡校正与色度校正三个方面分别阐述影响校正后显示屏亮度的关键因素，并通过具体的实验数据来演示相关因素与校正后的亮度损失之间的关系。 1 校正后亮度损失原因分析 首先，我们先来回顾一下为什么校正后会降低显示屏的亮度。校正是通过测量LED屏的每颗灯点的亮度，得到每个像素的校正系数，应用校正系数对每颗灯点的驱动进行精确调整，从而实现亮色一致。而正是驱动控制的实现方式决定了校正后亮度必然损失。 驱动控制可分为2种实现方式：脉宽调制与电流调制（参见图一、图二）。调整脉宽实现校正的方式本身就决定了无法提高暗灯的最大亮度；而调整电流的方式虽可以提高暗灯亮度，但却带来3个问题，一是加大工作电流，这将导致灯寿命缩短；二是电流的调整会导致灯的主波长偏移；三是电流与亮度之间仅在有限区间呈线性关系，大范围靠电流变化实现精确的亮度控制也难以实现。因此目前主流的校正实现方式是脉宽调整方式。这就注定了逐点校正必然是“压高就低”，校正后的亮度损失无可避免。 图一：电流调制示意图 图二：脉宽调制示意图 图一，图二为驱动电流随时间变化的波形示意图，阴影部分为校正后波形。 2 影响校正后亮度损失的因素 在亮度校正、亮度+白平衡校正、亮色一体校正三个应用层次，影响校正后亮度的因素也不同，以下将分别对三种校正的亮度损失关键因素通过实测数据进行演示和分析。 2.1 亮度校正 亮度校正的目的是将LED屏上RGB三种基色的灯点亮度校正到一致，以提高显示均匀性。单纯的亮度均匀性校正不应改变显示屏原本的白平衡。 既然校正只能以“压高就低”的方式实现，要达到理想中最佳均匀性，则应以全屏最暗的灯点亮度作为校正的目标值，将所有灯点亮度调整到该数值。然而，这无疑是不现实，也不经济的。更经济更科学的解决方案是选择一个大部分灯点都能得到校正的“目标值”，而忽略少量亮度低于目标值的暗灯（以下简称“忽略点”）。为保证“大部分”灯点都能得到校正，我们推荐目标值的选取应满足条件：（忽略点数量/全屏灯点数量）5%。 图三：目标值设定示意图 然而，对于牺牲多少亮度才能达到良好的校正效果，却没有放诸四海而皆准的经验数值，影响亮度校正后亮度损失量的有两大因素：屏原始RGB三色亮度均匀度状况，和暗灯分布的集中程度。 1）屏原始的RGB亮度均匀度 下表中列举了三块不同原始均匀度的显示屏的RGB三色的实测像素亮度均方差： A屏 B屏 C屏 像素亮度 均方差 （σ） 红色（R） 4.63% 6.17% 13.62% 绿色（G） 4.85% 4.98% 11.25% 蓝色（B） 4.39% 8.48% 14.84% （表一） 像素亮度均方差越小，原始均匀度越好。 以下为设定目标值的亮度损失分别为5%，10%，15%，20% 时，三块屏的忽略点比例数据对比： A屏忽略点比例 B屏忽略点比例 C屏忽略点比例 损失5%亮度 红色（R） 15.55% 7.2% 37.30% 绿色（G） 15.74% 13.88% 32.99% 蓝色（B） 20.23% 41.84% 39.02% 损失10%亮度 红色（R） 2.95% 0.4% 24.11% 绿色（G） 2.92% 3.01% 18.66% 蓝色（B） 4.64% 11.66% 26.16% 损失15%亮度 红色（R） 0.75% 0.15% 13.01% 绿色（G） 0.10% 1.11% 8.66% 蓝色（B） 0.65% 2.92% 15.15% 损失20%亮度 红色（R） 0.04% 0.07% 6.16% 绿色（G） 0% 0.05% 3.56% 蓝色（B） 0.09% 0.15% 7.59% （表二） 从上表中可以看到： 要满足RGB三色忽略点比例均小于5%，原始均方差约在3%～5% 的A屏只需损失10% 的亮度；原始均方差约在6% ～ 9%的B屏，则需损失15% 左右的亮度；而对于原始均方差在13.62% ～ 14.84% 的