杜比實(shí)驗(yàn)室一直致力于盡可能的為電子娛樂(lè)業(yè)帶來(lái)接近于真實(shí)的體驗(yàn)逼庞。最新的杜比局域調(diào)光技術(shù)-包括杜比對(duì)比度和杜比視覺(jué)-像征了在LCD顯示技術(shù)上的一個(gè)突破,提供了前所未有的對(duì)比度和亮度級(jí)別,使電視圖像比以往更接近真實(shí)生活匀铸。下面就看一下杜比技術(shù)的獨(dú)特之處拭牌。

簡(jiǎn)單的說(shuō),杜比局域調(diào)光技術(shù)極大地改善了LCD畫(huà)面的視覺(jué)效果。相比于HDTV顯示器,這些技術(shù)迅速的脫穎而出,演示著令人吃驚的逼真畫(huà)面,它有近乎自然界所有的對(duì)比度,繽紛的色彩,純真的黑色,以及只有細(xì)微差異的暗紋私闭。如此親切動(dòng)人的視覺(jué)體驗(yàn)無(wú)疑要優(yōu)越于傳統(tǒng)的顯示器砾漓。

利用局域LED背光而不是當(dāng)前傳統(tǒng)的冷陰極熒光管(CCFL),杜比高動(dòng)態(tài)范圍技術(shù)通過(guò)獨(dú)有的設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)針對(duì)LCD顯示的局限性。我們的技術(shù)使圖像達(dá)到肉眼所能見(jiàn)的全部視覺(jué)動(dòng)態(tài)范圍,它是通過(guò)控制局部的亮度來(lái)實(shí)現(xiàn)的,以便提供圖像中每一小塊所需的精確電平匙桦。

LCD面板的性能優(yōu)勢(shì)及不足

基本上,一個(gè)LCD屏幕由LCD陣列加上各種屏蔽與擴(kuò)散陣列以及背光模塊構(gòu)成颊嘱。LCD自身是不發(fā)光的,要依靠背光的亮度在屏幕上產(chǎn)生圖像。

當(dāng)前LCD技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于解像度,但也有不足,以致于不能還原出完全逼真的圖像阁陌。甚至于在其關(guān)閉的狀態(tài),LCD也不能完全切斷來(lái)自于CCFL的亮光,總有一些微弱的光線(xiàn)逸出腊拍。因此,LCD平板顯示器不能做到純真的黑色,而且被限制于1200:1的對(duì)比度。黑色電平可以通過(guò)調(diào)低背光來(lái)改進(jìn),但是犧牲了亮度奖朴。甚至于當(dāng)圖像只需要很小的亮度,而(LED的)亮度與功率消耗卻保持恒定呆淑。

盡管高清晰度圖像比標(biāo)準(zhǔn)清晰度的圖像更加突出,但背光的自身特性使一些色彩,特別是膚色,色深和紋理看上去不太真實(shí)。

LED-CCFL背光的替代物

CCFL背光價(jià)格相對(duì)低廉,而且工藝一直在改進(jìn)。由于CCFL的缺陷,顯示器產(chǎn)業(yè)正開(kāi)始轉(zhuǎn)移到替代工藝,就是LED技術(shù)罗卿。這項(xiàng)新技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用在大量的小型膝上型電腦的LCD顯示屏,而且有一廠(chǎng)商已經(jīng)建立了一條LED背光電視機(jī)生產(chǎn)線(xiàn)史隆。

LED具有與生俱來(lái)的優(yōu)勢(shì)。它環(huán)保,因?yàn)椴缓覊勖喈?dāng)長(zhǎng)曼验。它的響應(yīng)時(shí)間比CCFL短,而且RGB LED可以用于增加色度域泌射。按照單位功耗發(fā)光量,LED的能效增加了指數(shù)量級(jí)。從經(jīng)濟(jì)學(xué)的觀點(diǎn),LED成本(每流明每瓦所需的美金)在快速下降,事實(shí)上,比CCFL成本下滑的還要快鬓照。

當(dāng)前趨勢(shì)的要點(diǎn)是,不僅僅是在顯示器的背光,還有其他的一些要求所共同推動(dòng)下,LED的工藝改善以及成本的降低還將會(huì)繼續(xù)熔酷。更多的行業(yè)正在發(fā)掘?qū)ED有利的應(yīng)用,例如,在高級(jí)汽車(chē)的前燈和尾燈上的應(yīng)用。

圖1:傳統(tǒng)的顯示處理架構(gòu)豺裆。

還原逼真的動(dòng)態(tài)范圍

從最亮到完全沒(méi)有光線(xiàn),之間的明暗差異,肉眼可以感知的動(dòng)態(tài)范圍有14個(gè)數(shù)量級(jí)(對(duì)數(shù))拒秘。

在進(jìn)入視覺(jué)環(huán)境的一瞬間,眼睛可以感知的動(dòng)態(tài)范圍大約5個(gè)數(shù)量級(jí),而且會(huì)逐漸適應(yīng)它。今天還在用的傳統(tǒng)工藝的顯示器,最好的也僅僅能夠還原3個(gè)數(shù)量級(jí),這是屏幕上的圖像看上去缺乏真實(shí)感的主要因素臭猜。如今,LCD工藝能夠在絕大多數(shù)領(lǐng)域匹敵肉眼的感知能力,比如清晰度和運(yùn)動(dòng)捕捉(顯示圖像的刷新速率),但是它依然無(wú)法在亮度范圍上接近我們的眼睛躺酒。

杜比對(duì)比度工藝通過(guò)同增加瞬態(tài)對(duì)比度和黑電平細(xì)度,極大改善了動(dòng)態(tài)范圍。杜比視頻科技還原了同一瞬間肉眼所能辨識(shí)亮度的動(dòng)態(tài)范圍,也極大地增強(qiáng)了動(dòng)態(tài)對(duì)比度,同時(shí)提供了出色的黑電平細(xì)度蔑歌。杜比視覺(jué)技術(shù)甚至更進(jìn)一步使圖像如此真實(shí),以致于讓圖像成為真實(shí)世界的一面窗戶(hù)羹应。

圖2:LCD性能比較一覽表。

杜比局域調(diào)光技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

杜比局域調(diào)光技術(shù)提供了許多顯而易見(jiàn)的好處,源于多種原因,利用杜比對(duì)比度和杜比視覺(jué)的顯示器能達(dá)到意想不到的突出效果丐膝。

杜比局域調(diào)光技術(shù)通過(guò)關(guān)閉圖像中黑色局域的背光能產(chǎn)生純正黑色孽衩。

利用杜比技術(shù)可產(chǎn)生鮮亮的白色。出現(xiàn)在我們眼中的圖像是物體的反射光(就如同陽(yáng)光被水反射一樣)精確的如真實(shí)般的重現(xiàn)焕徽。傳統(tǒng)的LCD無(wú)法做到這一點(diǎn)是由于它的背光亮度不夠。杜比對(duì)比度和杜比視像技術(shù)能夠選擇性地增亮圖像中明亮局域的背光,使發(fā)出的光更具真實(shí)感怕事。

杜比視覺(jué)技術(shù)極大的改進(jìn)了色度的動(dòng)態(tài)范圍,帶來(lái)了生動(dòng)活潑的色彩竹恃。紅色分外的紅,緊接著是明亮的藍(lán)色,純正的黑色以及介于這些它們之間的一切色彩。它在相當(dāng)多的地方進(jìn)行細(xì)微的改進(jìn)提高了圖像的質(zhì)量旅测。

杜比視覺(jué)技術(shù)將可表征的色度細(xì)度提升了幾個(gè)數(shù)量級(jí),逼近了真實(shí)生活中的色深范圍肘勾。例如,它精確還原了膚色的細(xì)膩。因?yàn)槿庋凼峭ㄟ^(guò)使用的顏色深淺度來(lái)輔助感知深度超過(guò)大約一米的立體視覺(jué)范圍,所以杜比視覺(jué)圖像擁有3維的質(zhì)量,包括附加色深和細(xì)度,而這些在傳統(tǒng)顯示器都丟棄了兆布。

除了引人入勝的圖像質(zhì)量,杜比局域調(diào)光技術(shù)還能夠降低相當(dāng)可觀的功耗,具體依賴(lài)于圖像的內(nèi)容箫废。

圖3:杜比視覺(jué)體驗(yàn)解決方案方框圖。

使用LED背光解決LCD的局限

傳統(tǒng)的LED背光并未被用于解決LCD性能的局限性佛或。在當(dāng)前主流應(yīng)用中,恒定亮度的LED背光未能改善對(duì)比度和黑色灰度級(jí)譬功。一個(gè)比較折中的改進(jìn)方法是統(tǒng)一調(diào)光,即通常所說(shuō)的OD調(diào)光或背光調(diào)制。這種方法中,通過(guò)整個(gè)背光變暗來(lái)呈現(xiàn)基本的黑色和變亮來(lái)突出明亮的場(chǎng)景弧跑。無(wú)論如何,因?yàn)榇蟛糠謭D像的亮度是比較平均的,這個(gè)途徑對(duì)提高圖像的質(zhì)量只能提供有限的改進(jìn)奋隶。

杜比開(kāi)發(fā)出了一種突破性的技術(shù)能夠使背光亮度低到一個(gè)新的級(jí)別。杜比的專(zhuān)利開(kāi)發(fā)覆蓋了所有的局域調(diào)光的實(shí)現(xiàn)方法,即所謂的1維和2維的調(diào)光,通過(guò)這些,背光被分為一系列的區(qū)域悦荒。這些區(qū)域依照與圖像中相應(yīng)區(qū)域的亮度要求各自獨(dú)立的調(diào)暗或變亮,獨(dú)立局域的數(shù)量被分的越細(xì),整體的對(duì)比度會(huì)變得越好唯欣。

許多新顯示技術(shù)中也使用了某些程度的局域調(diào)光技術(shù),但還不能達(dá)到杜比技術(shù)的性能嘹吨。特別是,無(wú)法與杜比視覺(jué)圖像技術(shù)所帶來(lái)的額外好處相匹敵。

杜比對(duì)比度和杜比視覺(jué)技術(shù)完整解決方案

杜比對(duì)比度專(zhuān)利技術(shù)注重于解決目前LCD的局限性,用局部背景光控制代替統(tǒng)一背景光控制境氢。這能夠調(diào)節(jié)單個(gè)LED,或者幾個(gè)LED,相當(dāng)大的增強(qiáng)了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的對(duì)比度蟀拷。

杜比對(duì)比度技術(shù)利用經(jīng)過(guò)位置優(yōu)化的LED背光。杜比技術(shù)首先分析一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的8比特視頻幀,用來(lái)匹配局部亮度背景光控制所能實(shí)現(xiàn)的更高對(duì)比度等級(jí)萍聊。然后分析每個(gè)視頻圖像幀,計(jì)算每個(gè)LED的背景光驅(qū)動(dòng)等級(jí)问芬。對(duì)于每一幀,每一個(gè)圖像都是由多個(gè)LED產(chǎn)生的,還有相鄰LED和顯示器光學(xué)特性的影響。

杜比視頻科技增加了先進(jìn)的高動(dòng)態(tài)范圍處理技術(shù)脐区。將8比特視頻幀擴(kuò)展到16比特幀,實(shí)現(xiàn)了圖像灰度動(dòng)態(tài)補(bǔ)償愈诚。除了其他的一些杜比對(duì)比度的處理外,杜比視頻科技基于LED背光和一些顯示參數(shù),還實(shí)現(xiàn)了LCD圖像生成補(bǔ)償。

作者:Guido Voltolina

圖像處理技術(shù)經(jīng)理

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