随着室內LED顯示屏的發展及應用越來越多,無論在指揮中心、監控中心乃至演播廳中,都可以看到LED顯示屏被廣泛的運用。然而從LED顯示屏系統的整體表現來看,這些顯示屏是否能夠滿足使用者的需求?這些LED顯示屏顯示的影像是否能符合人眼視覺的觀賞?這些LED顯示屏能否經受住照相機不同快門不同角度攝像的考驗?這都是LED顯示屏需要面對需要考量的問題,下面我就影響LED顯示效果的幾大因素(包括刷新頻率、灰度等級等)做個淺析。
一、LED顯示屏的刷新频率(视觉刷新频率):“视觉刷新频率”指的是屏幕更新的速率,通常用赫兹(Hz)为单位表示,一般而言视觉刷新频率在3,000Hz以上,为高效能LED顯示屏。视觉刷新频率越高,画面显示越稳定,视觉闪烁感就越小。LED顯示屏的低“视觉刷新频率”,其影响除了摄像、摄影时,出现水平横条纹之外,同时也会发生类似数万颗灯泡同时闪烁的影像,人眼在观看时因此可能产生不适感,甚至对眼睛造成伤害。
虽然对人眼而言,视觉刷新频率达60Hz以上已经感受到的是连续画面,但是越高的视觉刷新频率,显示的图像越稳定,人眼越不容易觉得疲劳。现今在高质量视频中,为得到更精细的画面,如精彩回放或是特写摄影的过程,纷纷都以每秒1,000Hz以上的高速摄影机进行拍摄。此时,对于也会被拍摄到的LED顯示屏,在高速快门下仍能够呈现连续画面(无黑色扫描线)或是连续色阶,就是很大的挑战。
二、LED顯示屏的灰度等级:“灰度等级”指的是各种颜色在*暗与*亮色之间,拥有不同变化之颜色阶层,一般而言灰阶在14比特(bit)以上,即至少拥有16,384种颜色阶层以上,为高效能LED顯示屏。若灰度级数不足,会发生颜色层次不足或是渐层颜色色阶不够平滑之情况,而无法充分展现影片的色彩。使得LED显示效果大幅降低。某些低效能的LED顯示屏在1/500s快门下,已经可以被查觉出明显的色块分布,若我们将快门速度提高,例如1/1,000s或是1/2,000s,情况将会更加明显。
三、是什么影响了LED顯示屏的刷新频率及灰度等级?
我们知道LED顯示屏几个核心的部件,如LED开关电源、LED驱动芯片、LED灯珠等,针对LED顯示屏的刷新频率和灰度等级,LED驱动芯片直接决定了LED顯示屏在视觉刷新频率、灰度等级的表现。在目前LED驱动芯片之中,最新的技术为“ScrambledPWM(S-PWM)技术”,S-PWM技术是改进传统脉波宽度调变(PWM)的技术,其将一个影像导通的时间分散成数个较短的导通时间,以增加整体的视觉更新率。更进一步说明,新一代的LED驱动芯片所内建的S-PWM技术,能将原本每帧(frame)计数一次(LED晶粒ON→LED晶粒OFF)的方式,平均打散成多次计数,且每个打散的等份,皆可维持原先未打散前的On/Off比例。
S-PWM技術提供了不同的計數模式,因此能把影像刷新頻率提升至*高64倍。若換成以S-PWM來進行提高影像刷新頻率的作業,只需用低階時鍾(如5MHz)即可將視覺刷新頻率輕松提高64倍,且能達到4,800Hz以上。相比一般視頻覺刷新頻率的能力至少高10倍以上,亦能避免産生高頻電磁幹擾(EMIissue)、過電壓突波(Overshoot)及欠電壓突波(Undershoot)的問題。
S-PWM驱动芯片的LED顯示屏,用数码相机高速快门进行照像,仍然不会出现水平黑色扫描线与色块分布。其视觉刷新频率、灰度等级的表现,远超越使用传统开关型驱动芯片的LED顯示屏。
高質量LED驅動芯片,內建S-PWM技術,使得刷新頻率高達3840Hz,灰度等級可達16bit,在高速快門情況下攝像,會出現水平黑色掃描線與色塊分布。