众所周知,LED显示屏是由“远高亮”的户外应用发展而来。近年兴起的微间距LED屏幕,由于适用观看距离更近,被广泛应用于演播厅、控制中心、公司会议等室内场景。但室内场景的环境亮度往往不如户外高,用户在这种低亮环境下长时间关注屏幕,需要相应低亮的LED显示屏才能带来更舒适的观看体验。
但由于LED的线性响应特性,现有的LED显示屏控制系统在降低屏体亮度时会出现低灰度丢失的问题,影响画面最终呈现的还原效果。
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灰度,是显示色彩数的决定因素,是指黑度的明暗程度。一般来说,灰度越高,即灰阶级数越高,LED显示屏呈现的色彩越丰富,画面也越细腻,更易表现丰富的细节。

灰阶是提升LED显示屏低亮显示效果的关键。当前,消费者对显示屏画质要求越来越高,LED显示屏实现“低亮高灰”效果日益重要。
“低亮高灰”显示屏追求的是在降低亮度的前提下,画面灰度几乎无损失,即人眼难以觉察明显的灰度损失,且近距离观感较为不伤眼。目前有两种控制LED灰度的方法:
改变流过的电流。就是实现单个LED根据不同信号而发出不同强度的光束,从而实现LED显示屏灰度等级的变化。但容易导致波长漂移,使光的颜色发生变化。
脉宽调节(PWM)。根据人眼暂存效应,周期性改变光脉冲宽度(即占空比) ,也就说通过控制点亮LED的时间的长短和频率来实现灰度变化。只要这个重复点亮的周期足够短,人眼就感觉不到发光象素在抖动,就能实现更多的灰度呈现。
但在实际应用中,灰度数量是有限的,视频源决定了灰阶的数量,比如8Bits=256级灰度、10bits=1024级灰度……
若想要在不增加信息量的前提下提高LED显示屏低亮段的灰度,除了以上两种方法,还可以对显示屏的灰度控制信号进行Gamma处理,即取代灰度均匀分布,通过变换函数把灰度更多地使用在人眼敏感的低亮段,实现灰度资源的高效利用。

灰度均匀分布与非均匀分布示意图
从上图可以看出,当LED显示屏在同一低亮段时,非均匀分布的灰度级数比均匀分布的灰度级数更高。相对而言,采用灰度非均匀分布的显示屏画质也更细腻(对比见下图)

经过Gamma处理后,显示屏的图像效果得到明显改善、色彩更鲜艳


