Nova畫(huà)質(zhì)引擎簡(jiǎn)介

　　為了彌補LED顯示屏在畫(huà)質(zhì)方面的劣勢，諾瓦科技推出了Nova畫(huà)質(zhì)引擎?？梢杂行У亟鉀Q目前客戶(hù)吐槽的低灰輪廓、低灰偏色以及人臉偏紅，顯示色彩不準的問(wèn)題，使LED屏達到影院級的顯示畫(huà)質(zhì)。

　　“Nova畫(huà)質(zhì)引擎”讓LED顯示煥發(fā)自然之美

　　下面圖1的左半邊為L(cháng)ED屏不做任合處理時(shí)顯示出來(lái)的畫(huà)面，右半邊為使用Nova畫(huà)質(zhì)引擎之后顯示的畫(huà)面，右下角小屏為監視器顯示的畫(huà)面?？梢悦黠@的看出，右半邊的LED顯示出來(lái)的色彩與監視器更加接近，且其顯示的畫(huà)面更通透，更符合人眼的喜好，對比度更強，讓人看了感覺(jué)更舒服，更美好。圖2，可以看出，左邊原始LED屏顯示的人臉?lè )浅＜t，而右邊使用畫(huà)質(zhì)引擎后所呈現的人臉跟我們日?？吹降娜四樐w一致。

　　“Nova畫(huà)質(zhì)引擎”技術(shù)介紹

　　如何做到2.1所呈現的畫(huà)質(zhì)效果的呢，以下就將Nova畫(huà)質(zhì)引擎一層層地剝開(kāi)來(lái)看一看。

　　畫(huà)質(zhì)引擎---22bit+

　　LED顯示的輪廓線(xiàn)問(wèn)題如下圖所示。

　　為什么會(huì )有輪廓線(xiàn)?如果圖像本身想要表達的出現輪廓線(xiàn)的位置的亮度是0.02和0.03尼特的亮度值LED屏的灰階臺階比較大，無(wú)法表達出特別小的亮度臺階，這樣本來(lái)想要顯示的0.02尼特和0.03尼特的亮度在LED屏上顯示出來(lái)卻變成了0.01和0.04，這樣這兩個(gè)灰階的差異從0.01尼特變大到了0.03尼特，這樣大的差距剛好被人眼捕捉到了，就會(huì )被人眼識別為輪廓。

　　解決方案：增加LED屏的灰階級數，灰階級數越大代表著(zhù)LED屏的亮度可以被切分的顆粒度越小，亮度合并的現象就會(huì )消除，這就是諾瓦的22bit+，64倍灰度級數提升，讓灰階更加細膩。

　　使用22bit+技術(shù)解決灰階不細問(wèn)題的前后對比如下圖所示;

　　畫(huà)質(zhì)引擎---精細灰度

　　那是不是灰階變大，亮度臺階變小，灰度顯示就完美了呢?事實(shí)上并非如此。

　　對于灰階，我們希望的理想灰階如下圖中黑色曲線(xiàn)所示，它是一個(gè)線(xiàn)性均勻遞增的、臺階大小不變的，且R、G、B的灰階完全重合的曲線(xiàn)。

　　但實(shí)際測出來(lái)的我們的灰階如下圖紅綠藍色曲線(xiàn)所示;

　　從上圖中可以看出，實(shí)際測量到的LED屏的RGB的灰階呈現出明顯的非線(xiàn)性，RGB灰階還不平行即斜率不一致且RGB不重合。

　　由于LED本身的光學(xué)特性、驅動(dòng)電路以及LED燈板的電路設計等產(chǎn)生的寄生電容的影響等，導致紅綠藍燈的最終的電光特性都存在不同程度的灰階非線(xiàn)性問(wèn)題，僅僅通過(guò)驅動(dòng)或控制的電路補償也無(wú)法解決，因此基于光學(xué)測量的灰階校準是必須的。

　　對驅動(dòng)IC的16bits 65536級灰階進(jìn)行逐級校準，使灰階控制更加精準，是讓LED顯示畫(huà)質(zhì)提升的前提。

　　由于LED屏的灰階不精準導致的問(wèn)題：

　　低灰顯示偏色，明明顯示的灰階漸變，卻偏偏出現了整體偏色、或偏紅偏青的條紋;

　　顯示灰階漸變圖時(shí)，看到明顯的灰階反跳;

　　灰階不準的解決方案

　　我們精細灰度的目標是盡可能地把LED屏的灰階修正到接近線(xiàn)性;

　　使用精細灰度技術(shù)前后的灰階漸變效果對比圖如圖所示;

　　畫(huà)質(zhì)引擎---色彩管理

　　LED顯示屏目前在色彩呈現上存在什么問(wèn)題

　　人臉及膚色偏紅，不真實(shí);

　　色溫不能實(shí)時(shí)準確調節;

　　廣告顯示顏色偏差導致用戶(hù)款式選擇錯誤，比如典型的口紅的廣告，裝修墻面油漆在線(xiàn)選色;車(chē)展車(chē)身色彩偏色;

　　現實(shí)生活中的物體表現出來(lái)的色彩差異大，感覺(jué)很假，如顯示的樹(shù)葉像個(gè)塑料葉子;

　　為什么會(huì )這樣?

　　為了找到這些色彩呈現問(wèn)題的本質(zhì)原因，我們先來(lái)梳理一下，色彩是通過(guò)怎樣的一個(gè)鏈路呈現在顯示屏上的;

　　導演和攝影師在現場(chǎng)拍攝自然場(chǎng)景，把現實(shí)世界的色彩量化成數字量，如把紅色定義為(255, 0, 0)，形成視頻格式;

　　顯示端拿到視頻數據后，將數據通過(guò)顯示介質(zhì)(如LED屏)顯示成不同顏色的光;

　　在這個(gè)過(guò)程中存在什么問(wèn)題呢?

　　在以上呈現色彩的兩個(gè)步驟里，存在1個(gè)問(wèn)題。那就是(255, 0, 0)是一個(gè)量化編碼值，這是一個(gè)相對值。(255, 0, 0)代表的是品紅?梅紅?還是桃紅?只憑(255, 0, 0)這個(gè)量化編碼值是無(wú)法確定的。

　　那這樣，如何通過(guò)(255,0,0)來(lái)確定導演拍攝的到底是什么紅呢?這其實(shí)就是通過(guò)導演拍攝時(shí)所選用的色域標準來(lái)確定的。當我們LED屏顯示(255, 0, 0)時(shí)用的色域標準與導演拍攝時(shí)使用的色域標準是一樣的，那呈現出來(lái)的紅色就跟導演看到的一樣，如果標準不一樣，那最終呈現在LED屏上的(255,0,0)就會(huì )偏了。

　　如圖所示，色域圖中標示了LED屏常規的色域范圍，BT.709和BT.2020標準的色域范圍，可以看出它們之間是有區別的。

　　所以，在LED屏不做色彩管理時(shí)，它的色域相當于是freestyle，不符合任何標準的。那這樣翻譯出來(lái)的色彩肯定跟導演看到的是不一樣的。

　　解決方案

　　目前諾瓦支持色彩管理技術(shù)通過(guò)A8s/A10s Plus接收卡，結合NovaLCT軟件中的畫(huà)質(zhì)引擎模塊，可執行自動(dòng)化的采集、校準和驗證。實(shí)現對LED屏多個(gè)標準色域的切換，整個(gè)操作過(guò)程不超過(guò)3分鐘，并且目前諾瓦LED色彩管理技術(shù)可以支持屏體色溫的實(shí)時(shí)準確調節。

　　下面是實(shí)現方案示意圖：

　　畫(huà)質(zhì)引擎效果

　　灰度精準操控

　　對灰度的精準操控是LED精準顯示的基礎，諾瓦畫(huà)質(zhì)引擎實(shí)現了對灰度的精準操控，真正做到了指哪打哪;

　　從上圖中可以看出，畫(huà)質(zhì)引擎開(kāi)啟前，LED屏的灰階表現與標準gamma曲線(xiàn)差距較大，其差異在低灰段表現的尤為明顯，相對差異最大竟高達60%。而畫(huà)質(zhì)引擎開(kāi)啟后，其與標準gamma曲線(xiàn)的差異僅為2%。

　　色彩精準還原

　　從上表中可以看出，畫(huà)質(zhì)引擎未開(kāi)啟時(shí)，屏體的色度偏差量DeltaE高達51，而開(kāi)啟畫(huà)質(zhì)引擎后其色度偏差量Delta E基本在1左右。