決定一塊LED顯示屏圖像質量的主要因素有：均勻性、灰階、刷新率、對比度、色域和色溫。

LED顯示屏的主要受眾有三類：人眼、照相機和攝像機。針對照相機和攝像機，“灰階”和“刷新率”這兩項指標尤為重要，不巧的是，它們是一對互為矛盾的指標。

因此，如何在一定的灰階下進一步提升顯示屏的刷新率，或者如何在一定的刷新率下進一步提升顯示屏的灰階，亦或是如何同時保證較高的灰階和刷新率，其實是同一個問題。

一、LED顯示屏的灰階

LED顯示屏的灰階越高，圖像就越細膩，層次感更分明。如下圖所示：

根據(jù)LED顯示屏的驅動原理，在刷新率確定后，顯示屏的灰階取決于以下兩個因素：

(1)驅動IC能響應的最窄OE脈寬。目前普遍做到的是70-100ns，少數(shù)比較優(yōu)秀的驅動IC已經做到了20-50ns。OE脈寬越窄，控制系統(tǒng)所能實現(xiàn)的灰階就越細膩。

(2)控制系統(tǒng)的編碼方案。優(yōu)秀的編碼方案在給定的驅動IC上可以進一步提高灰階的細膩度。

二、LED顯示屏的刷新率

LED顯示屏的刷新率嚴格定義為：1秒鐘內顯示屏圖像完整灰階呈現(xiàn)的次數(shù)。

LED顯示屏尤其是掃描顯示屏的刷新率嚴重不足時，人眼即可覺察。(一般人在刷新小于240Hz的時候，即可感受到屏幕的呼吸效應，以及滾行效應)。

對于具備高速快門的專業(yè)的相機和攝像機，非常容易拍攝到顯示屏的刷新率不足的缺陷。

下圖以一個4掃屏，1000Hz刷新率為例，對用相機曝光時間設置為1/1000、1/500、1/800、1/2000秒的拍照效果。

灰階和刷新率在掃描屏上的矛盾非常明顯。本文的討論主要集中在基本款的驅動IC上，不對PWM芯片做討論。

LED顯示屏的灰度通過子場做加權來實現(xiàn)，傳統(tǒng)的控制方式是先實現(xiàn)一行所有的子場后再實現(xiàn)下一行的所有子場。這種實現(xiàn)方式由于在每一行上停留的時間太長，視覺刷新率(等價于換行速度)很低，用相機拍照時容易出現(xiàn)黑線。下圖為一個8掃屏，單箱體128*128采用傳統(tǒng)方式實現(xiàn)14位灰度、300Hz刷新率效果后，用佳能7D相機曝光時間設置為1/1000秒的拍照效果。

傳統(tǒng)控制方式的換行速度太慢導致拍照時出現(xiàn)黑線。一種比較有效的方法是將要實現(xiàn)一個灰度的所有子場分成多個部分，先在第一行實現(xiàn)一個部分灰度后做換行，下一行同樣實現(xiàn)這個部分灰度，待一輪換行完成后，再實現(xiàn)一個灰度部分，這樣可以提高視覺刷新率。顯然對一個灰度實現(xiàn)的所有子場分的部分數(shù)越多能得到的視覺刷新率就越高。

目前這種技術比較流行，用相機拍照沒有黑線，但是會拍出灰度不完整的效果，俗稱“汗斑”或“水印”效果。下圖為一個8掃屏，單箱體128*128采用16倍打散方式實現(xiàn)14位灰度、3840Hz視覺刷新率效果后，用佳能7D相機曝光時間設置為1/1000秒的拍照效果。

三、Nova最新掃描屏控制方式

Nova于2011年通過控制系統(tǒng)的升級和改進，可以同時保證很高的灰階和刷新率，在高速快門拍攝下依然有非常出色的表現(xiàn)。

圖：NovaLCT顯示屏配置界面

掃描屏在實現(xiàn)了高刷新高灰階的效果后會出現(xiàn)非常嚴重的余輝(鬼影)。在顯示屏上打一道非常亮的斜線，在斜線上方的暗亮點，我們稱之為上行余輝，在斜線下方的暗亮點，我們稱之為下行余輝。

解決余輝需要從兩個方面入手：

(1) 針對上行余輝，需要在行線上做放電處理來消除。

(2) 針對下行余輝，需要使用帶預充電的驅動IC，通過控制系統(tǒng)的配合來消除;

目前市面已出現(xiàn)了多款驅動芯片帶預充電功能(如聚積MBI515X、MBI5042B/MBI5041B、明陽MY9266、日月成SUM2017/SUM2018等)，結合控制系統(tǒng)的時序調整，能有效消除下行余輝，下圖為兩個8掃模塊在視覺刷新率為3840Hz下，使用普通驅動芯片和帶預充電功能芯片的余輝效果對比。

可以看出在使用帶預充電功能的驅動芯片并且對行線做放電處理后，結合控制系統(tǒng)的時序調整，在非常高的刷新率下，也能徹底消除余輝。

以下是一組Nova控制系統(tǒng)控制的1/8掃描屏的專業(yè)相機拍照照片：

(1) 控制系統(tǒng)：Nova M3控制系統(tǒng);

(2) 單張接收卡帶載面積：128*128點;

(3) 驅動IC：基本款，MBI5024;

(4) 掃描方式：1/8掃描;

(5) 拍照相機：Canon 7D;快門：最快1/8000秒可手動逐檔調節(jié);

總結：

雖然LED顯示屏的灰階和刷新率是相互矛盾的，但針對基本款驅動IC的顯示屏，通過控制系統(tǒng)技術的升級，即便是在高達1/2000快門的專業(yè)相機和攝像機的拍攝情況下，依然可以保證畫面無黑線、無亮線、灰階基本完整;并且，通過控制系統(tǒng)和基本款驅動IC的配合，還突破了傳統(tǒng)顯示屏一直無法解決的余輝問題。筆者相信本文中所述的技術將會很快在行業(yè)中得到推廣應用。

審核編輯：湯梓紅

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