提升屏幕影像画质 LED调光技术关键至极

PWM调光以低亮度维持色彩

精准亮度控制只是高画质视讯中的一个环节，第二个环节是正确的色彩匹配。旧款显示器使用模拟调光来设定色彩混合的LED亮度，对于色彩质量有负面的影响。图3显示正向电流的变化和LED色彩变化间的关系。图3的真实绿色LED针对此一特定LED定义全亮度(20毫安)的色彩。若要使用模拟调光达到25%的亮度，需要5毫安的正向电流。这使得色谱从525奈米(nm)变成531奈米，对于须要呈现真实色彩的显示器而言，这是无法接受的程度。

图3 数据源：Osram「InGaN LED 调光」色彩变化与正向电流的关系

PWM调光又可以称作灰阶PWM调光，可消除LED调光有关的色彩变化。这类调光能以呈现高画质视讯所需的低亮度，维持正确的LED色彩。不论LED的亮度为何，PWM调光都能使通过LED的电流保持一致，以消除LED色彩变化。彩色显示器的各个画素是由三个LED所组成，分别为红色、绿色、蓝色。藉由同时进行红色、绿色及蓝色LED的脉冲与混合，画素便能呈现多达六百八十七亿种色彩。以下范例将说明PWM调光。

为求简单明了，此范例仅使用PWM调光的三个位。3个位等于23=8个阴影色度，因此各个LED可设定为0～7PWM灰阶程度。各个视讯框开始时，所有LED均全部熄灭。在第一个PWM频率的上升边缘，所有LED都会亮起，只有以0灰阶值设定的LED未亮起。各个PWM频率周期开始时，IC便会增加灰阶计数器。各个LED会持续亮起，直到PWM灰阶计数器超过LED设定的PWM值为止。

图4 各个LED亮起以呈现橘色画素的时间长度

图4显示此一程序，其中呈现简化的3位PWM调光控制器的波形及区块示意图(图5)。将红色、绿色及蓝色LED的灰阶值分别设定为七、四及一，可在画面上呈现橘色画素。设定为四灰阶值的绿色LED会在第一个PWM频率周期的上升边缘亮起，并且经过四个完整PWM频率周期持续亮起。这个3位PWM调光范例能针对各画素产生五百一十二(23×23×23)种色彩。对于16位LED驱动器，则可产生两百八十一兆(216×216×216)种色彩。

图5 显示3位PWM调光如何产生橘色画素的区块示意图

适当搭配使用点修正、亮度控制及PWM调光，大屏幕上的影像更加完美无暇。如此完美的设计，使群众对于大屏幕播放的影像产生响应，而对于为了达到画素间亮度匹配、使显示器亮度配合环境光线条件、混合色彩以呈现完美影像等方面的关注与努力，则悄然潜藏在光彩夺目的荧光幕后。