การแนะนำ
เมื่อประเมินจอแสดงผล LED ผู้ซื้อส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่ระยะพิกเซล ความสว่าง หรืออัตราการรีเฟรช โทนสีเทามักถูกกล่าวถึงในแผ่นข้อมูลจำเพาะแต่ไม่ค่อยมีการอธิบายเชิงลึก อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของระดับสีเทายังเป็นหนึ่งในตัวบ่งชี้ที่ตรงที่สุดว่าจอแสดงผลสร้างรายละเอียดของภาพ การไล่สีเงา และการเปลี่ยนสีได้ดีเพียงใด - โดยเฉพาะในบริเวณที่มืดหรือต่ำ-
บทความนี้จะอธิบายว่าระดับสีเทาหมายถึงอะไรในบริบทของจอแสดงผล LED ความสำเร็จทางเทคนิค และปัจจัยใดที่มีอิทธิพลต่อระดับสีเทาในทางปฏิบัติ
1. ระดับสีเทาคืออะไร?
ระดับสีเทาหมายถึงจำนวนระดับความสว่างที่แตกต่างกันที่จอแสดงผลสามารถสร้างได้ระหว่างความสว่างขั้นต่ำ (ปิดหรือใกล้-เป็นสีดำ) และความสว่างสูงสุด แสดงเป็นค่าความลึกบิต:
- ระดับสีเทา 8 บิต: 2⁸=256 ระดับต่อช่องสี
- ระดับสีเทา 12 บิต: 2¹²=4,096 ระดับต่อช่องสี
- ระดับสีเทา 16 บิต: 2¹⁶=65,536 ระดับต่อช่องสี
ในจอแสดงผล RGB แต่ละช่องสีทั้งสามช่อง (แดง เขียว น้ำเงิน) จะมีช่วงระดับสีเทาของตัวเอง ระบบ 16-บิต-ต่อช่องสัญญาณในทางทฤษฎีสามารถแสดงการผสมสีได้มากกว่า 281 ล้านล้านสี
ความลึกของบิตที่สูงขึ้นไม่ได้หมายความว่า "สว่างขึ้น" - เท่านั้น แต่ยังหมายถึงจอแสดงผลสามารถแสดงการเปลี่ยนแปลงที่ละเอียดยิ่งขึ้นระหว่างขั้นตอนความสว่าง ซึ่งแปลเป็นการไล่ระดับสีที่นุ่มนวลขึ้น โทนสีผิวที่แม่นยำยิ่งขึ้น และรายละเอียดที่มองเห็นได้ในเงามืดหรือไฮไลต์ที่การแสดง-บิต-เชิงลึกที่ต่ำกว่าจะแสดงผลเป็นบล็อกที่เหมือนกัน
2. วิธีสร้างโทนสีเทาในจอแสดงผล LED
ต่างจากแผง LCD ที่ปรับแสงพื้นหลังผ่านเซลล์คริสตัลเหลว จอแสดงผล LED จะสร้างแสงโดยตรงจาก LED เอง ระดับสีเทาถูกควบคุมโดยใช้สองวิธีเป็นหลัก:
ก) PWM (การปรับความกว้างพัลส์)ไฟ LED เปิดและปิดที่ความถี่สูง อัตราส่วนของ-เวลาเปิดต่อเวลาปิด-ภายในแต่ละรอบจะกำหนดระดับความสว่างที่รับรู้ เวลาเปิด-ที่นานขึ้นจะทำให้มีขั้นตอนที่สว่างขึ้น ยิ่งเวลา-สั้นลงจะทำให้ก้าวมืดลง จำนวนการแบ่งเวลาที่ไม่ต่อเนื่องทั้งหมดภายในหนึ่งรอบจะกำหนดความลึกของระดับสีเทา
ระดับสีเทาที่ใช้ PWM- เป็นวิธีที่โดดเด่นเนื่องจากมีความเสถียรตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและรักษาความแม่นยำของสี อย่างไรก็ตาม ที่การตั้งค่าความสว่างต่ำ ความถี่ PWM ต่ำอาจทำให้เกิดการสั่นไหวที่มองเห็นได้ - ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมอัตราการรีเฟรชและระดับสีเทาจึงมีความเกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิด
b) การมอดูเลตแอมพลิจูดกระแส (CAM)แทนที่จะเปิดและปิด LED วิธีการนี้จะปรับกระแสที่ไหลผ่าน LED กระแสไฟต่ำทำให้ความสว่างลดลง บางครั้ง CAM ใช้ร่วมกับ PWM (การควบคุมแบบไฮบริด) เพื่อขยายช่วงระดับสีเทาที่มีประสิทธิภาพที่ระดับความสว่างต่ำ ในขณะเดียวกันก็ลดความเสี่ยงของการกะพริบ
3. บทบาทของไดร์เวอร์ IC
IC ไดรเวอร์เป็นส่วนประกอบที่ดำเนินการคำสั่งระดับสีเทาจากการ์ดรับสัญญาณ ความกว้างของรีจิสเตอร์ภายในจะกำหนดความลึกของระดับสีเทาสูงสุดที่สามารถทำได้โดยตรง ไอซีไดรเวอร์ที่มีรีจิสเตอร์ PWM 16 บิตสามารถสร้างระดับสีเทาได้มากถึง 65,536 ระดับ หนึ่งรายการที่มีรีจิสเตอร์ 12 บิตถูกจำกัดไว้ที่ 4,096
-ไอซีไดรเวอร์ที่รู้จักกันดีซึ่งใช้ในแอปพลิเคชันระดับสีเทา-สูง ได้แก่ ชิปจาก Macroblock (ซีรีส์ MBI), ICND และ SinoWealth - แต่ละตัวมีการแลกเปลี่ยน-ที่แตกต่างกันระหว่างความลึกของระดับสีเทา อัตรารีเฟรช และประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าข้อกำหนดระดับสีเทาที่โฆษณาสำหรับจอแสดงผลควรอ้างอิงถึงระดับสีเทาเอาท์พุตจริงไม่ใช่ความกว้างของรีจิสเตอร์ตามทฤษฎี ผู้ผลิตบางรายเสนอราคาความลึกบิตของรีจิสเตอร์ ซึ่งอาจเกินกว่าที่มองเห็นได้จริงบนหน้าจอ
4. ระดับสีเทาและคุณภาพของภาพที่รับรู้
ความสัมพันธ์ระหว่างระดับสีเทาและคุณภาพของภาพที่รับรู้นั้นไม่เป็นเชิงเส้น - โดยเป็นไปตามเส้นโค้งลอการิทึมอย่างคร่าวๆ ซึ่งสอดคล้องกับการรับรู้ทางสายตาของมนุษย์ (คล้ายกับเส้นโค้งแกมมาในการปรับเทียบจอแสดงผลแบบดั้งเดิม)
ในทางปฏิบัติ ความแตกต่างระหว่างระดับสีเทา 8 บิตและ 12 บิตจะมองเห็นได้ชัดเจนใน:
- การแสดงฉากมืด: เงาที่ปรากฏเป็นสีดำทึบบนจอแสดงผล 8 บิตจะแสดงความลึกและพื้นผิวที่แตกต่างกันบนระบบ 12 บิตหรือสูงกว่า
- ความเรียบของการไล่ระดับสี: การเปลี่ยนจากโทนสีหนึ่งไปอีกโทนหนึ่งอย่างช้าๆ - เช่น ท้องฟ้าสีครามจางลงไปจนถึงเส้นขอบฟ้า - จะแสดง "แถบสี" ที่มองเห็นได้ (ขั้นตอนที่ฉับพลัน) ในการแสดงความลึก-บิต-ความลึกต่ำ และปรากฏอย่างราบรื่นบนระบบ-บิต-ความลึกสูง
- เน้นรายละเอียด: พื้นที่สีขาวที่เปิดรับแสงมากเกินไปหรือใกล้- อาจสูญเสียรายละเอียดในจอแสดงผล 8 บิต ความลึกบิตที่สูงขึ้นจะรักษาข้อมูลวรรณยุกต์ในพื้นที่เหล่านั้น
สำหรับแอปพลิเคชัน เช่น สตูดิโอออกอากาศ -การจัดแสดงนิทรรศการวิจิตรศิลป์ หรือสภาพแวดล้อมการค้าปลีกระดับไฮเอนด์-ที่ความถูกต้องของภาพเป็นสิ่งสำคัญ โดยทั่วไปแนะนำให้ใช้ระดับสีเทาเอาท์พุตขั้นต่ำ 14 บิตหรือ 16 บิต
5. ปัจจัยที่สามารถจำกัดประสิทธิภาพระดับสีเทาที่แท้จริง-ของโลก
แม้ว่าจอแสดงผลจะมีฮาร์ดแวร์ที่มีความลึก-บิต-สูง มีหลายปัจจัยที่สามารถลดระดับสีเทาที่มีประสิทธิภาพในสภาวะจริงได้:
- อุณหภูมิแวดล้อมต่ำ: แรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าของ LED เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ ซึ่งสามารถเลื่อนความสว่างในแต่ละขั้นระดับสีเทาได้ หาก IC ไดรเวอร์ไม่ชดเชย
- การเปลี่ยนแปลงของอายุและการ binning: เมื่อเวลาผ่านไป ไฟ LED แต่ละดวงจะเปลี่ยนความสว่าง หากไม่ได้ใช้การแก้ไข (ผ่านการปรับเทียบ) ขั้นตอนระดับสีเทาอาจไม่เท่ากันบนพื้นผิวจอแสดงผล
- การทำงานที่มีความสว่างต่ำ: เมื่อความสว่างโดยรวมลดลง (เช่น โหมดกลางคืนสำหรับการแสดงผลกลางแจ้ง) ระดับสีเทาที่ต่ำกว่าจะบีบอัดและแยกความแตกต่างได้ยากขึ้น ซึ่งจะลดช่วงระดับสีเทาที่ใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
- ข้อจำกัดของสายสัญญาณ: สัญญาณต้นทาง ฮาร์ดแวร์การประมวลผล และโปรโตคอลการส่งสัญญาณวิดีโอล้วนกำหนดขีดจำกัดความลึกบิตของตัวเอง จอแสดงผล 16 บิตที่ขับเคลื่อนโดยแหล่งวิดีโอ 8 บิตจะไม่สร้างเอาต์พุต 16 บิต
6. วิธีประเมินระดับสีเทาเมื่อเลือกจอแสดงผล
เมื่อเปรียบเทียบจอแสดงผล ให้พิจารณาประเด็นเหล่านี้:
| พารามิเตอร์ | สิ่งที่จะถาม |
|---|---|
| ไดร์เวอร์ไอซีรุ่น | ความลึกบิตของการลงทะเบียน PWM คืออะไร? |
| เอาต์พุตระดับความลึกสีเทา | นี่เป็นเอาต์พุตจริงหรือข้อมูลจำเพาะของรีจิสเตอร์? |
| รองรับการสอบเทียบ | จอแสดงผลรองรับการแก้ไขความสว่างต่อ-พิกเซลหรือไม่ |
| ประสิทธิภาพความสว่างต่ำ- | ความสว่างขั้นต่ำคือเท่าใด และระดับสีเทายังคงอยู่ที่การตั้งค่านั้นกี่ระดับ |
การขอการสาธิตสดด้วยรูปแบบการทดสอบทางลาดระดับสีเทา (การไล่ระดับสีอย่างราบรื่นจากสีดำเป็นสีขาว) เป็นวิธีที่น่าเชื่อถือที่สุดในการประเมิน-ประสิทธิภาพในโลกแห่งความเป็นจริงก่อนซื้อ
บทสรุป
ความลึกของระดับสีเทาเป็นพารามิเตอร์พื้นฐานที่กำหนดว่าจอแสดงผล LED สามารถสร้างช่วงโทนสีทั้งหมดของภาพได้อย่างแม่นยำเพียงใด โดยทำงานร่วมกับอัตราการรีเฟรช ขอบเขตสี และอัตราส่วนคอนทราสต์เพื่อกำหนดคุณภาพภาพโดยรวมของจอแสดงผล การทำความเข้าใจกลไกทางเทคนิคเบื้องหลังระดับสีเทา - และการรู้ว่าต้องตรวจสอบอะไรในระหว่างการประเมินผลิตภัณฑ์ - ช่วยให้ผู้ซื้อมีข้อมูลในการตัดสินใจมากขึ้นตามข้อกำหนดการใช้งานเฉพาะของพวกเขา