ระดับสีเทาหมายถึงอะไรสำหรับจอแสดงผล LED
ในภาพดิจิทัล ระดับสีเทาหมายถึงจำนวนระดับความเข้มที่แตกต่างกันซึ่งจอแสดงผลสามารถสร้างได้สำหรับแต่ละช่องสี ระบบโทนสีเทา 8 บิตสร้าง 256 ระดับต่อช่องสัญญาณ ระบบ 16 บิตสร้าง 65,536 ในจอแสดงผล LED สิ่งนี้จะแปลโดยตรงว่ามีกี่ขั้นตอนระหว่างสถานะที่มืดที่สุดและสว่างที่สุดของ LED เดียว
เมื่อความลึกของระดับสีเทาไม่เพียงพอ การไล่โทนสีที่ราบรื่น-เช่น ท้องฟ้ายามพระอาทิตย์ตกหรือใบหน้ามนุษย์ที่ถ่ายด้วยแสงอ่อนๆ- จะถูกแสดงเป็นแถบหรือขั้นที่มองเห็นได้ แทนที่จะเป็นการเปลี่ยนภาพอย่างต่อเนื่อง สิ่งประดิษฐ์นี้มีชื่อว่าแถบหรือโปสเตอร์และเห็นได้ชัดเจนที่สุดในบริเวณที่มีความสว่างต่ำ-ของรูปภาพ ซึ่งขั้นตอนระหว่างระดับสีเทาที่อยู่ติดกันนั้นมีขนาดใหญ่จนรับรู้ได้
วิธีการใช้โทนสีเทา: PWM และการควบคุมปัจจุบัน
จอแสดงผล LED ใช้วิธีการหลักสองวิธีในการควบคุมความสว่างต่อพิกเซล และวิธีการเหล่านี้จะกำหนดช่วงระดับสีเทาที่มีประสิทธิภาพโดยตรง:
การปรับความกว้างพัลส์ (PWM)
PWM ควบคุมความสว่างของ LED โดยการเปิดและปิด LED ที่ความถี่สูง อัตราส่วนของ-เวลาเปิดต่อเวลาปิด-ภายในแต่ละรอบจะกำหนดความสว่างที่รับรู้ ระยะเวลาเปิด-ที่นานขึ้นจะทำให้มีความสว่างสูงขึ้น ระยะเวลาที่สั้นกว่า-จะทำให้ความสว่างลดลง ความลึกของระดับสีเทาในระบบที่ใช้ PWM- ถูกกำหนดโดยจำนวนส่วนย่อยที่มีอยู่ภายในหนึ่งรอบ- ส่วนย่อยที่มากขึ้น หมายถึงระดับระดับสีเทาที่ละเอียดยิ่งขึ้น
ผลข้างเคียงที่สำคัญของ PWM คือการสั่นไหว หากความถี่ PWM ต่ำเกินไป การเปิด-การเปิดปิดอย่างรวดเร็วจะมองเห็นได้ด้วยตามนุษย์หรือกล้อง โดยปรากฏเป็นแถบสีเข้มที่ม้วนเป็นวงกลมในฟุตเทจวิดีโอ นี่คือเหตุผลว่าทำไมอัตราการรีเฟรชที่สูง (มักเป็น 3,840 Hz หรือสูงกว่า) จึงเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับประสิทธิภาพระดับสีเทาในแอปพลิเคชันจอแสดงผลระดับมืออาชีพ พารามิเตอร์ทั้งสองไม่เป็นอิสระต่อกัน-ความลึกของระดับสีเทาที่สูงขึ้นที่อัตราการรีเฟรชที่กำหนดต้องใช้ไอซีไดรเวอร์ที่เร็วขึ้นและค่าใช้จ่ายในการประมวลผลที่มากขึ้น
การควบคุมกระแส (กระแสคงที่)
แนวทางทางเลือกหรือแนวทางเสริมคือการเปลี่ยนแปลงขนาดของกระแสไฟของไดรฟ์มากกว่ารอบการทำงาน กระแสไฟฟ้าที่ต่ำกว่าจะสร้างเอาต์พุตแบบหรี่ลง กระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นจะทำให้เอาต์พุตสว่างขึ้น ในทางปฏิบัติ ระบบจอแสดงผล LED ส่วนใหญ่จะรวมทั้งสองวิธีเข้าด้วยกัน ได้แก่ การควบคุมความสว่างแบบหยาบผ่านการตั้งค่าปัจจุบัน และขั้นระดับสีเทาแบบละเอียดผ่าน PWM ภายในช่วงปัจจุบันนั้น วิธีการแบบไฮบริดนี้จะขยายช่วงระดับสีเทาที่มีประสิทธิภาพในขณะที่รักษาความถี่ PWM ให้สูงพอที่จะหลีกเลี่ยงการสั่นไหว
เส้นกราฟแกมมาและบทบาทในการรับรู้ระดับสีเทา
ระดับสีเทาในจอแสดงผล LED ไม่ใช่แค่การมีขั้นตอนจำนวนมาก-แต่ยังเกี่ยวกับวิธีการกระจายขั้นตอนเหล่านั้นโดยสัมพันธ์กับการรับรู้ของมนุษย์อีกด้วย ระบบการมองเห็นของมนุษย์ไม่ตอบสนองเป็นเส้นตรงต่อการเปลี่ยนแปลงความเข้มของแสง เราไวต่อความแตกต่างของโทนสีเข้มมากกว่าโทนสีสว่าง
ด้วยเหตุนี้ ระบบจอแสดงผล LED จึงใช้เส้นโค้งการแก้ไขแกมมาเมื่อจับคู่ค่าสัญญาณอินพุตกับระดับเอาต์พุต LED จริง ค่าแกมมาทั่วไปที่ 2.2 หมายความว่าจอแสดงผลจะเน้นขั้นตอนระดับสีเทามากขึ้นในส่วนที่มืดกว่าของช่วงโทนสี ซึ่งตรงกับความไวของการมองเห็นของมนุษย์ หากไม่มีการแก้ไขแกมม่า รูปภาพจะปรากฏเป็นส่วนที่สว่างและถูกบีบอัดในเงามืด
การทำความเข้าใจการตั้งค่าแกมม่าจะมีความเกี่ยวข้องเป็นพิเศษเมื่อใช้จอแสดงผลกับเซิร์ฟเวอร์มีเดียหรือระบบการจัดการเนื้อหาเฉพาะ แกมม่าที่ไม่ตรงกันระหว่างแหล่งสัญญาณและจอแสดงผลอาจทำให้ภาพดูมืดเกินไปหรือขาดรายละเอียดของเงา แม้ว่าอุปกรณ์ทั้งสองจะได้รับการปรับเทียบอย่างถูกต้องก็ตาม
ประสิทธิภาพระดับสีเทาต่ำ-: ปัญหาจุดจบด้านมืด
ลักษณะที่ท้าทายทางเทคนิคประการหนึ่งของระดับสีเทาในจอแสดงผล LED คือการรักษาการไล่สีที่ราบรื่นที่ช่วงความสว่างที่ต่ำมาก เมื่อจำเป็นต้องแสดงจอแสดงผลใกล้กับ-เนื้อหาสีดำ-ฉากหลังบนเวทีที่มีแสงสลัว หรือ-การนำเสนอโลโก้สไตล์ภาพยนตร์- ความแตกต่างระหว่างระดับสีเทาระดับ 1 และระดับ 0 (เต็มพื้นที่) อาจมีขนาดใหญ่มากหากฮาร์ดแวร์ขาดความลึกของบิตที่เพียงพอ
ผู้ผลิตบางรายแก้ไขปัญหานี้ด้วยเทคนิคต่างๆ เช่น:
- การขยายความลึกบิตเสมือน: อัลกอริธึมการประมวลผลที่แยกระหว่างระดับสีเทาที่อยู่ติดกันในหลายเฟรม จำลองขั้นตอนที่ละเอียดกว่าที่ฮาร์ดแวร์เพียงอย่างเดียวสามารถสร้างได้อย่างมีประสิทธิภาพ
- การชดเชยกระแสระดับสีเทาต่ำ-: การปรับกระแสไฟของไดรฟ์โดยเฉพาะที่ระดับต่ำสุดของช่วงระดับสีเทาเพื่อทำให้ขั้นตอนที่เล็กที่สุดมีความสอดคล้องและสม่ำเสมอมากขึ้น
เทคนิคเหล่านี้นำไปใช้ที่ระดับ IC ไดรเวอร์และการ์ดรับ และคุณภาพจะแตกต่างกันไปตามซัพพลายเออร์แต่ละราย เมื่อประเมินการแสดงผลสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการโทนสีเข้มเพิ่มเติม-สตูดิโอออกอากาศ สภาพแวดล้อมการจำลอง -ร้านค้าปลีกระดับไฮเอนด์- คุ้มค่าที่จะขอสื่อสาธิตที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อแสดงประสิทธิภาพระดับสีเทาต่ำ-
ผลกระทบเชิงปฏิบัติโดยการประยุกต์ใช้
ข้อกำหนดระดับสีเทาของจอแสดงผลขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์การใช้งานเป็นอย่างมาก:
| แอปพลิเคชัน | ลำดับความสำคัญระดับสีเทา | หมายเหตุ |
|---|---|---|
| ป้ายโฆษณากลางแจ้ง | ปานกลาง | มองในที่มีแสงโดยรอบสูง การไล่ระดับแบบละเอียดจะมองเห็นได้น้อยลงในระยะไกล |
| การขายปลีกในร่มหรือการแสดงผลขององค์กร | สูง | ระยะการดูในระยะใกล้ทำให้มองเห็นสิ่งประดิษฐ์ที่เป็นแถบสีได้ |
| ฉากหลังสตูดิโอออกอากาศ / ทีวี | สูงมาก | การจับภาพด้วยกล้องจะขยายแถบสีใดๆ ต้องการความลึกบิตสูงและแกมม่าที่เสถียร |
| เช่าเวที/จัดคอนเสิร์ต | สูง | ฉากที่มืดและการเปลี่ยนแสงที่น่าทึ่งต้องใช้ระดับสีเทา-ต่ำสุดที่ราบรื่น |
| ห้องควบคุม/ผนังตรวจสอบ | สูงมาก | เนื้อหาเชิงวิเคราะห์จำเป็นต้องมีการสร้างโทนสีที่แม่นยำ |
สิ่งที่ต้องตรวจสอบในข้อมูลจำเพาะ
เมื่อตรวจสอบเอกสารข้อมูลจอแสดงผล LED หรือขอข้อมูลทางเทคนิคจากซัพพลายเออร์ ประเด็นต่อไปนี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับประสิทธิภาพของระดับสีเทา:
- ระดับสีเทา: ค้นหาความลึกของบิตต่อช่องสัญญาณ (เช่น การประมวลผล 16- บิต, 65,536 ระดับ) โปรดทราบว่า "การประมวลผลความลึกของบิต" และ "ความลึกของบิตจริง" อาจแตกต่างกัน-บางระบบในการประมวลผลสัญญาณอินพุต 8 บิตภายใน
- อัตราการรีเฟรช: โดยทั่วไปอัตราการรีเฟรชที่สูงขึ้นจะสนับสนุนประสิทธิภาพระดับสีเทาที่ดีขึ้นโดยการลด-การแลกเปลี่ยนระหว่างความถี่ PWM และความละเอียดระดับสีเทา
- ตัวเลือกแกมมา: ยืนยันว่าจอแสดงผลรองรับแกมม่าที่ปรับได้หรือไม่ และสามารถจับคู่กับแหล่งเนื้อหาของคุณหรือไม่
- เอกสารประสิทธิภาพระดับสีเทาต่ำ-: สอบถามว่าซัพพลายเออร์สามารถให้ข้อมูลเชิงเส้นระดับสีเทา หรือการสาธิตสดที่ระดับความสว่างต่ำได้หรือไม่
สรุป
ความลึกของระดับสีเทาเป็นตัวกำหนดคุณภาพของภาพที่อยู่ใต้พื้นผิวของข้อกำหนดที่มองเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้น ระดับสีเทาที่ไม่เพียงพอจะทำให้เกิดแถบคาด การแสดงเงาที่ไม่ดี และการกะพริบที่ส่งผลต่อทั้งผู้ชมและกล้อง การใช้งานทางเทคนิค-ความถี่ PWM, การควบคุมปัจจุบัน, ความลึกบิตของไดรเวอร์ IC, การประมวลผลแกมม่า-มีความแตกต่างกันอย่างมากระหว่างผลิตภัณฑ์ต่างๆ และส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของจอแสดงผลในสภาพแวดล้อมการมองเห็นที่มีความต้องการสูง การประเมินระดับสีเทาควบคู่ไปกับความสว่างและระยะพิกเซลจะทำให้ภาพความสามารถในการแสดงผลมีความสมบูรณ์มากขึ้น