LED顯示面板，以長(zhǎng)壽命、高動(dòng)態(tài)范圍、廣色域著稱。其中，高動(dòng)態(tài)范圍，代表著在亮度層次維度的高性能顯示能力，是保障畫(huà)面層次分明、細(xì)節(jié)清楚、色彩絢爛的基礎(chǔ)。

　　一直以來(lái)，行業(yè)為達(dá)到更高的動(dòng)態(tài)范圍，致力于讓亮度不斷突破。在室內(nèi)LED顯示領(lǐng)域，亮度從1000nit到2000nit甚至更高，以實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度的畫(huà)面呈現(xiàn)。然而，卻忽視了另一個(gè)維度：把“黑”做好。

　　其實(shí)，“黑”和“亮”對(duì)顯示屏同樣重要!

　　接下來(lái)，我們將從真實(shí)世界和人眼特性出發(fā)，拆解動(dòng)態(tài)范圍的本質(zhì)以及“黑的價(jià)值”。

走進(jìn) "黑的藝術(shù)"

PART 1：“黑”為什么重要?

　　人眼看到的真實(shí)世界是什么樣的?

　　真實(shí)世界從微弱的星光到刺眼的陽(yáng)光，亮度范圍高達(dá)10^(-9) nit~10^(9) nit，其中人眼可感知的范圍為10^(-3) nit~10^(6) nit。

　　之所以如此強(qiáng)大，與人眼視覺(jué)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)有關(guān)，視桿細(xì)胞在弱光條件下起主要作用，而視錐細(xì)胞則在強(qiáng)光條件下工作，視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞對(duì)弱光和強(qiáng)光的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，使人眼瞬間可感知的亮暗差異比高達(dá)10^(5):1。

　　顯示屏要達(dá)到真實(shí)世界在人眼中的表現(xiàn)力，需要足夠高的動(dòng)態(tài)范圍能力(夠“亮”且夠“黑”) 。

　　當(dāng)然，除了感知高動(dòng)態(tài)范圍，人眼還有幾個(gè)關(guān)鍵特性：

　　1、 人眼非線性

　　據(jù)韋伯-費(fèi)希納定律(Weber-Fechner Law)，人眼對(duì)低亮度下的顯示效果天然更敏感。

　　2、 馬赫帶效應(yīng)

　　人眼對(duì)邊緣和輪廓更為敏感，對(duì)低灰跳變的感知更明顯。

　　綜上，從人眼特性維度可以看出，做好“黑”的價(jià)值在于：符合人眼高動(dòng)態(tài)范圍要求、人眼低灰敏感特性、人眼跳變感知特性，可以讓人眼感知更自然、更準(zhǔn)確、更舒適。

PART 2：什么樣的“黑”更好?

　　“黑”對(duì)于顯示性能的直接影響，就是可以提高LED屏的動(dòng)態(tài)范圍。

　　動(dòng)態(tài)范圍是顯示屏所能表現(xiàn)的亮度范圍，它決定了顯示屏能否保留高光和陰影中的細(xì)節(jié)。

　　如下圖，動(dòng)態(tài)范圍高的顯示屏(右)，其亮暗細(xì)節(jié)更豐富，給人的真實(shí)感和舒適度更好。

　　那什么樣的“黑”才算好呢?

　　結(jié)合行業(yè)普遍的工藝水平和人眼真實(shí)需求，室內(nèi)LED顯示屏的動(dòng)態(tài)范圍指標(biāo)應(yīng)盡可能達(dá)到：在10lux環(huán)境光下，最暗:0灰階亮度≤0.05nit，最亮:局部峰值亮度≥600nit，并可實(shí)現(xiàn)低灰到高亮間0.01nit的精確控制、不同灰階200K以內(nèi)的色溫偏差。

　　未來(lái)，室內(nèi)LED顯示屏還應(yīng)向更高動(dòng)態(tài)范圍沖擊，例如，10lux環(huán)境光下的0灰階亮度≤0.03nit、局部峰值亮度≥1200nit，亮度控制精度0.001nit，色溫偏差≤100K……

如何把"黑"做好?

PART 1：工藝制程維度

　　工藝制程決定了LED面板“黑”的極限表現(xiàn)，主要有如下三種提升途徑：

PART 2：顯控維度

　　好的顯控技術(shù)能夠讓LED面板在低灰下有更優(yōu)的“黑”色表現(xiàn)，體現(xiàn)在三個(gè)關(guān)鍵因素：起灰亮度、灰階過(guò)渡、感知舒適度 。這對(duì)LED顯控提出了“細(xì)膩、精準(zhǔn)、舒適”的技術(shù)效果要求。

　　1、“黑”得細(xì)膩

　　硬件自身性能的局限性會(huì)限制顯示的灰階等級(jí)，令顯示不夠細(xì)膩，存在灰階偏色。

　　通過(guò)諾瓦22bit+技術(shù)，在空間和時(shí)間上的雙重疊加處理，可增加LED可顯示的灰階數(shù)，讓起灰亮度更低、顯示更細(xì)膩。

　　2、“黑”得精準(zhǔn)

　　LED顯示面板，在低灰時(shí)容易出現(xiàn)灰階耦合現(xiàn)象，如低灰合并、反跳、過(guò)渡不均等。

　　可通過(guò)算法補(bǔ)償校準(zhǔn)，將原本偏離的灰階-亮度關(guān)系進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的起灰亮度和精準(zhǔn)灰階過(guò)渡，可參考諾瓦的精細(xì)灰度技術(shù)。

　　3、“黑”得舒適

　　低灰時(shí)的刷新率不足會(huì)令人眼感知到明顯的刷新紋，嚴(yán)重影響觀看舒適度。

　　可通過(guò)諾瓦的PAM+PWM的混合驅(qū)動(dòng)技術(shù)來(lái)提高視覺(jué)刷新率，即在一個(gè)灰度調(diào)制周期內(nèi)，通過(guò)降低電流幅值(PAM)、增加PWM打開(kāi)的次數(shù)，有效提升LED低灰刷新率。

　　綜上，高動(dòng)態(tài)范圍是衡量顯示屏的關(guān)鍵指標(biāo)之一，在行業(yè)內(nèi)以沖刺高亮度來(lái)提升LED顯示面板動(dòng)態(tài)范圍的現(xiàn)狀下，我們應(yīng)當(dāng)同步關(guān)注“黑”的能力。工藝制程和顯示控制，是做好“黑”的核心技術(shù)維度。

　　多年來(lái)，諾瓦星云深耕行業(yè)，致力于用技術(shù)創(chuàng)新突破顯示邊界，加速產(chǎn)業(yè)發(fā)展。未來(lái)也將通過(guò)持續(xù)剖析行業(yè)痛點(diǎn)、詮釋行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)，期望與行業(yè)伙伴，一同共筑真實(shí)、創(chuàng)造美好。

　　撰稿人：劉昕(諾瓦星云)肖博士(艾比森)