提升屏幕影像畫質 LED調光技術關鍵至極

PWM調光以低亮度維持色彩

精準亮度控制只是高畫質視訊中的一個環節，第二個環節是正確的色彩匹配。舊款顯示器使用模擬調光來設定色彩混合的LED亮度，對于色彩質量有負面的影響。圖3顯示正向電流的變化和LED色彩變化間的關系。圖3的真實綠色LED針對此一特定LED定義全亮度(20毫安)的色彩。若要使用模擬調光達到25%的亮度，需要5毫安的正向電流。這使得色譜從525奈米(nm)變成531奈米，對于須要呈現真實色彩的顯示器而言，這是無法接受的程度。

圖3 數據源：Osram「InGaN LED 調光」色彩變化與正向電流的關系

PWM調光又可以稱作灰階PWM調光，可消除LED調光有關的色彩變化。這類調光能以呈現高畫質視訊所需的低亮度，維持正確的LED色彩。不論LED的亮度為何，PWM調光都能使通過LED的電流保持一致，以消除LED色彩變化。彩色顯示器的各個畫素是由三個LED所組成，分別為紅色、綠色、藍色。藉由同時進行紅色、綠色及藍色LED的脈沖與混合，畫素便能呈現多達六百八十七億種色彩。以下范例將說明PWM調光。

為求簡單明了，此范例僅使用PWM調光的三個位。3個位等于23=8個陰影色度，因此各個LED可設定為0～7PWM灰階程度。各個視訊框開始時，所有LED均全部熄滅。在第一個PWM頻率的上升邊緣，所有LED都會亮起，只有以0灰階值設定的LED未亮起。各個PWM頻率周期開始時，IC便會增加灰階計數器。各個LED會持續亮起，直到PWM灰階計數器超過LED設定的PWM值為止。

圖4 各個LED亮起以呈現橘色畫素的時間長度

圖4顯示此一程序，其中呈現簡化的3位PWM調光控制器的波形及區塊示意圖(圖5)。將紅色、綠色及藍色LED的灰階值分別設定為七、四及一，可在畫面上呈現橘色畫素。設定為四灰階值的綠色LED會在第一個PWM頻率周期的上升邊緣亮起，并且經過四個完整PWM頻率周期持續亮起。這個3位PWM調光范例能針對各畫素產生五百一十二(23×23×23)種色彩。對于16位LED驅動器，則可產生兩百八十一兆(216×216×216)種色彩。

圖5 顯示3位PWM調光如何產生橘色畫素的區塊示意圖

適當搭配使用點修正、亮度控制及PWM調光，大屏幕上的影像更加完美無暇。如此完美的設計，使群眾對于大屏幕播放的影像產生響應，而對于為了達到畫素間亮度匹配、使顯示器亮度配合環境光線條件、混合色彩以呈現完美影像等方面的關注與努力，則悄然潛藏在光彩奪目的熒光幕后。