西安诺瓦星云科技股份有限公司 副总裁何国经发表主题演讲:【针对COB的高画质显示技术】
以下为发言正文:
通过产业链上、下游多个环节之间跨领域的合作协同创新,我们能够把很多的问题解决掉。我们的Mini LED显示可以成为很好的显示技术路线,我们的Micro LED这个行业可以展现出它的勃勃生机,还有我们背后所代表的企业、单位、组织可以有更好的生意。
西安诺瓦星云科技股份有限公司 副总裁何国经
今天我们好像找到了一个很好的机会,比如说CMMA,这就是一个很好的平台,在这个平台之下,行业里不同环节的企业组织可以有更好的交流和合作的平台。诺瓦非常荣幸成为CMMA的会员,我们期待在这个平台之上,能够和行业领先的企业一起,用我们自己的聪明才智、通过我们的合作把整个行业做得更好。这是我所理解的CMMA的历史意义,同时也是理解我们在CMMA里面要发挥的作用。
今天我给大家带来的分享是针对COB高画质的显示技术,我们都知道Mini和Micro LED是誉为新一代的显示技术,COB会是这个显示技术里面很重要的一个产品形态。COB要能够达到我们心中的那种期待,我相信画质会是一个非常关键的因素,因为作为显示而言,它的价值就在于给用户、给观看者带来美好的体验,这种体验更多是从画质中显示出来的,这个也得到了很多专家的认同。今天很多报告里面专家都提到了这个问题。
我们是怎么理解画质的呢?或者说在COB这个事情上,我们又做了哪一些工作呢?我给大家做一个汇报。画质在我们理解就是以更多的像素和更好的像素来呈现的。我们先来看一下更多的像素,这是显示屏的架构,前面是面板,然后有箱体,当把箱体用积木一样拼接起来就有了显示屏,有显示屏以后就有了画面,画面来源于视频源,视频源会通过控制器,然后通过千兆以太网传输到显示屏上,就可以在显示屏上看到我们想看到的画面了。
更多的像素是在哪一个地方去体现出来的呢?首先,它需要在视频信号这一端。过去我们说全高清,后来提到4K,在今年的2021年的春节,我们的中央电视台第一次在全球实现了8K的电视转播,本来这个殊荣可能要日本的奥运会去做的。但是因为疫情的原因,这个机会给到了我们中国,由我们实现了。随着中央电视台这一次8K转播的成功,我相信8K接口会更快的走进到我们行业里面来,这个地方是更多像素的体现,更多的像素能传入到我们的系统里面来,这是一个接口技术,从2K到4K到8K,这是入口。
接下来是出口,过去我们用的是千兆以太网进行的数据传输,随着数据量越来越大,千兆以太网不能满足大量的传输了,比如说从过去的1G提升到5G,甚至提升到未来的10G,有大的出口可以让前面的视频信号更好的传输到LED显示屏上。过去我们通常都是用网线这种介质进行传输的,在未来我相信无线传输很可能会是其中的一个技术方向。因为无线传输为我们显示设备更精美、更轻薄的设备提供了可能。这是我们所认为更多像素所涉及到的环节。
下面我想谈一谈均匀性问题,一个显示屏是数百万甚至上亿颗LED灯组成的,这些灯有高低胖瘦组成的,就像这个屏的白色部分眼睛可以看到。这个均匀性问题,在Mini和Micro这个环节会显得更加严峻,当我们看到COB显示屏的时候,很容易看到一块一块的亮色度差异,这种画质问题很难改善。
要解决这个问题,我们会使用亮色度校正技术。亮素度校正技术的基础在于能够准确的测量每一颗LED灯的颜色和亮度,通常通过成像采集设备来呈现的。在过去点间距比较大的时候,测量每一颗灯的颜色和亮度看上去并不是那么困难,在COB这种产品形态之下,它的困难就体现出来。
首先,第一个,灯和灯之间的点间距特别小,相对会有混光,COB还是一体化的封装,就相当于在灯前面加了一个反光层。这种灯和灯之间的混光效应更加严重,要解决这样的问题,我们首先第要研究新的消除混光的算法,保证我们能够准确的测量每一颗灯光颜色和亮度。
第二个,采集设备,或者说像机采集到的图像能够反映出来人眼的颜色,我们人眼看是什么样子,这个成像设备拍摄出来的应该是那个样子。
第三个,有必要采用更高性能的像机来保证测量的精度。最后应该在校正的流程上做一些改进,比如说采用叠代的方式,回归的方式保证测量的精度。当这些技术都能得到突破的时候,其实COB是可能校正的,校正之后可以有明显的改善。
COB还会存在另外一个问题,就是我们都知道显示屏在高亮情况下,它的画质是比较好处理的,高亮的时候LED灯处于线性,但是在低灰的部分,它的响应是非线性的。一个显示屏高亮的时候我们把它校正好了,但是低灰同样会出现问题。如图,横坐标是灰阶,纵坐标是亮度,高灰呈现的是线性,低灰阶是非线路性。假如说我们能对每一级进行准确的测量,并且进行准确的补偿,我们可以把它拟合出一直线出来,低灰段可以呈现线性状态。当处理完之后,整个LED响应曲线,这个时候对我们的显示来说也很难用一个参数把屏的问题解决。
所以会涉及到多Layer的校正,根据灯的特性把它分为不同的线性段,不同的线性段用不同的校正参数完整,这是多Layer的融合,通过Layer的方式来解决低灰情况下非线性问题。这是采取Layer之后可以看出来的效果。通过多Layer校正方式,可以把显示屏的灰阶,实际上是颜色和亮度的不均匀性去掉,提高显示屏的一致性,这种情况下对COB会取得比较好的效果。
显示到底是什么?显示器把一幅画面呈现出来,实际上是通过灰阶表现能力和颜色表现能力来呈现的。灰阶够不够细腻直接决定了我们所观看到的图像是否细腻,比如说右上角是灰阶的台阶比较高一些,左下角是可以把灰阶进行分解。利用图象处理的方式把灰阶增加,把灰阶提升2倍到6倍,其表现能力能提升4倍到64倍
第二个灰度要表现出来,不但要表现出来,还要能够准确的呈现出它所该呈现的亮度。理性情况下,他应该是一个理想的阶梯,实际情况因为灯的响应特性,因为电路设计,因为驱动特性、控制特性等等,它的呈现不一致,有一些高,有一些低,这就是当把一个显示屏的灰度界面图片打开的时候,经常看到跳灰,或者多个灰度环节不动的原因所在,导致低灰会有偏色。假如说我们能够对每一级灰阶进行准确的测量和调节,我们可以让它接近于理想的灰阶表现,这是决定于我们进行多么精准的调节。能够对灰阶的变化进行多精度控制为基础,比如说18bit,通常经过下增加2bit情况下数据拟合。
当把这些技术利用起来的时候,可以看到对画质的提升,比如说左边可以看到在低亮的地方,很多细节就没有了。在右边我们看到墙的细节可以呈现出来,同时画面也更加的细腻。这是对于灰阶表现能力的提升,对于颜色表现能力,就LED显示屏而言语,本身它的原始色域非常大,他呈现图像的时候颜色可以更鲜艳过程更真实的,问题在于我们是不是准确的控制了LED显示屏的颜色表现。也就是说一个显示屏出来的时候,我们是不是把他的色域拟合到了我们想要的色域,我知道BT2020做不到,这个只是增加一部分工作而已,通过矩阵的方式把它拟合到我们想要的色域就可以了。遗憾的是过去整个行业对这个工作是不太重视的,这就是我们曾经碰到过很多的问题,经典的例子就是可口可乐要打一个广告,说你把我的Logo放在显示屏上,放上去以后客户不满意,因为他说那个红色不对。红色就是红色,红色为什么不对呢?红色就是不对,因为他显示的色域点并不对。
只要我们对色域进行管理,完全可以准确呈现我们想呈现的颜色,对颜色表现能力我们有了很好的基础。除了像素讨论的技术之外,我想借这个模型,这个模型应该是索尼最先给出来的,那个基础上我们加进了自己的理解,我们把图像的画质从五个维度展开,比如说分辨率、灰阶、色域范围、动态范围、时间分辨率这五个灰度分开,把技术做到最好。然后通过这些技术群的组合来支撑LED显示屏的高画质显示,技术还会不停的进步。维度可能还会增加,这就是高画质显示的基础。
最后还想跟大家报告一点,我所认为的Mini/Micro LED有一个巨大的市场,这个巨大的市场在于我们看到,像姜总提到的,大的显示在小的尺寸上,往小发展上找到了他存在的为止,比如说100寸以上,甚至100寸往下。但是这个市场要能成功的话,取决于消费者,在消费者的心目当中,他对显示是有期待的,他觉得就应该那个样子,比如说他是黑的,他是亮晶晶的,这是消费者心中对显示器的理解。我们只能适应消费者,在适应的过程当中,控制系统角度来讲,他的架构或者产品形态应该发生变化。比如说从过去的发送接收这种形态,变到今天液晶行业更加熟悉的一种结构,就是PCOM,PCOM的实现可以实现轻巧的、精薄、精致的产品设计,这个会是未来控制系统的发展方向之一。
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