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XR延展實境解決方案之LED顯示屏(LED display)-走進幻想新世界

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  前言 一個存在於腦內的幻想世界該如何與人分享一直是一個創作者所需要面對的困難的項目也是所有電影藝術產業相關人員的重大課題。以往都只能透過作者的口述去體驗，實際拍攝時一般也是採取 ” 綠幕 (Chroma key)” 搭配後期特效。但這卻很容易有以下缺點，包括 1. 表演者無法百分百的沉浸於幻想世界進而導致觀眾的體驗效果不佳； 2. 光源的不自然極容易導致觀眾發覺這個幻想世界的不協調感，其中光源的不自然包含背光場景以及光折射 / 反射的效果等等； 3. 畫面角度的限制，由於後制特效成本極高導致一般綠幕的鏡頭是無法任意旋轉，但透過 XR 延展實境技術之後以上的問題即將不再是個問題。 不要再想像了，幻想世界就在你眼前 Disney+ 在拍攝星際大戰 : 曼達洛人 (The Mandalorian) 採取了全新的 XR 延展實境技術，透過由上千個獨立的 LED 顯示屏組合而成一個長約 54 公尺，高約 6 公尺， 270 度曲面螢幕，如圖一所示。 圖一、曼達洛人拍攝現場 LED 顯示屏 ( 圖片來源 : ILMVFX via YouTube )   透過這樣的技術讓創作者可以與特效人員具體溝通幻想世界的所有細節；表演者也可以更加地沉浸在這幻想世界；光源的不自然也可透過 LED 顯示屏進行補光；而拍攝者也能直接現場感受到拍攝的成果並及時對任何細節進行調整。如下圖二。 圖二、曼達洛人拍攝現場 ( 圖片來源 : 愛范兒 )   真實與虛假的邊界在哪 ? 目前趨勢看來 XR 延展實境 (Extended Reality) 極有可能是下一代電影，電視以及所有現場表演活動的新趨勢。原因在於 XR 延展實境可以同時實現增強實境（ Augmented Reality AR ）以及混合實境（ Mixed Reality MR ）。透過 XR 延展實境搭配攝影機以及實時渲染技術，從而創造出一個如身臨其境的虛擬環境，如此的虛擬環境有助於電影，電視工作者的工作，而對於參與現場表演活動的觀眾也有著明顯優於傳統現場表演的體驗感受。以圖三與圖四為例子，你想像原本平淡無奇的環境 ( 圖三 ) ，在 XR 延展實境技術開啟 ( 圖四 ) 下可以有如此讓人驚豔的效果嗎 ? 這其中包含金
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LED 顯示屏掃描紋 (LED Display scan line) ，不是水波紋或摩爾紋

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前言 LED 顯示屏 (Display) 其實已經滲透你我生活之中，舉凡運動賽事或者演唱會現場都已隨處可見。所以近來最常被一般消費者提出的疑問就是怎麼我看到的畫面跟手機拍得不一樣 ? 有的人說這是水波紋，有的說這是摩爾紋，這些訊息其實網路上到處都有，所以我今天想跟各位說的是 LED 顯示屏特有的 " 掃描紋 " 現象。   LED Display Moiréeffect( 摩爾紋 ) 雖然我很想直接就跟大家開始討論掃描紋，但我發現網路上居然有公司把摩爾紋跟掃描紋當作同一件事情，我整個人都快昏倒了，所以只好上網抓個範例給大家看。透過下圖大家可以明顯看出左下的畫面顯示是正常的，找不到什麼奇怪的現象，但是當攝影鏡頭角度開始與螢幕越來越平行的時候就變成右下的現象了，而此特有的紋路就稱之為摩爾紋或者水波紋。     圖一、 LED Display 摩爾紋示意圖 照片來源 : https://medium.com/@jason.zhang2589/how-to-eliminate-moir%C3%A9-effect-on-led-display-ec1f5995fab3   LED Display 掃描紋          接下來一樣上網抓了一張照片跟大家說明什麼是掃描紋 ?f請 看白色箭頭標示的地方，很明顯可以看到有亮暗線條，這就是掃描紋。 圖二、 LED Display 掃描紋示意圖   PS: 問我為什麼要抓這張照片 ? 因為無聊看網路新聞的時候剛好發現有個美女旁邊有掃描紋耶 !!! 我到底在看新聞 ? 看妹子還是單純職業病犯了，其實我也搞不清楚。反正就順便花了一點時間打了這篇。   LED Display  掃描紋與摩爾紋到底怎麼分 ? 摩爾紋分辨方式 前面已經跟各位用圖片簡單介紹掃描紋與摩爾紋圖片上的差異，那麼到底有沒有什麼快速的方便方法呢 ? 其實是有的。大家簡單想一下剛剛提到了，摩爾紋是改變角度才拍到的，這就代表著攝影角度與被拍攝物間的關係才是重點。因此如果你透過以下方式就可以改善拍攝成果，那一般就大概率是摩爾紋 Ø    改變攝影角度 / 攝影設備位子 Ø    改變焦距   掃描紋分辨方式 那掃描紋呢 ? 不是摩爾紋那就是掃描紋了，我這樣
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透过多行扫设计(time-multiplexing)架构，改善区域调光(Local Dimming) 成本-简中

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透过多行扫设计 (time-multiplexing) 架构，改善区域调光 (Local Dimming) 成本 前言        先前提到区域调光 (Local Dimming) 并非完全没有缺点，其中之一就是驱动 IC 数量 偏多 。原因在于为实现好的区域调光 (Local Dimming) 效果，必须要有足够的分区数，也因此随着分区数的增加 LED 驱动芯片数目也将大幅度的增加，最终产品成本增加将是无可避免的结果。但其实透过改变架构就可以大幅度减少驱动芯片数目，因此后续我们将描述如何透过多行扫架构 (time-multiplexing) 来减少驱动芯片数量。 传统多信道驱动芯片        传统多信道驱动芯片在固定封装条件下，其通道数会随着单一通道电流大小上限而成反比，也因此传统多信道 IC 多为 4~16 组定电流通道。以 2019 年华硕推出的 ProArt PA32UCX 为例子，该屏幕区域调光高达 576 分区数，假设使用传统 16 组定电流信道芯片来实现，则需要 36 个 LED 定电流驱动芯片 (576/16=36) ，可以想象这样的驱动芯片数量，不论对成本或者产品设计都是一种负担。下图一为传统多信道驱动芯片架构示意图。 图一、 传统多信道驱动芯片架构示意图 支持多行扫设计 (time-multiplexing) 多信道驱动芯片        此处将简述为何选用支持多行扫设计 (time-multiplexing) 的多信道驱动芯片，可有效减少区域调光所需的驱动芯片数。所谓多行扫设计，其概念为多个发光二极管阴极相连并共享一组定电流 (constant current) 电路，而发光二极管阳极则利用轮流供电，藉此实现一组定电流电路可驱动多组、多区发光二极管。图二为支持多行扫设计 (time-multiplexing) 的多信道驱动芯示意图。        透过图二的说明，假设今天选用一个支持 18 行扫以及 16 组定电流电路的驱动芯片，一样以区域调光 576 区为例子，则仅需要 2 个 (576/16/18=2) 驱动芯片即可。
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透過多行掃設計(time-multiplexing)架構，改善區域調光(Local Dimming) 成本

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前言         先前提到區域調光 (Local Dimming) 並非完全沒有缺點，其中之一就是驅動 IC 數量 偏多 。原因在於為實現好的區域調光 (Local Dimming) 效果，必須要有足夠的分區數，也因此隨著分區數的增加 LED 驅動芯片數目也將大幅度的增加，最終產品成本增加將是無可避免的結果。但其實透過改變架構就可以大幅度減少驅動芯片數目，因此後續我們將描述如何透過多行掃架構 (time-multiplexing) 來減少驅動芯片數量。 傳統多通道驅動芯片        傳統多通道驅動芯片在固定封裝條件下，其通道數會隨著單一通道電流大小上限而成反比，也因此傳統多通道 IC 多為 4~16 組定電流通道。以 2019 年華碩推出的 ProArt PA32UCX 為例子，該螢幕區域調光高達 576 分區數，假設使用傳統 16 組定電流通道芯片來實現，則需要 36 個 LED 定電流驅動芯片 (576/16=36) ，可以想像這樣的驅動芯片數量，不論對成本或者產品設計都是一種負擔。下圖一為傳統多通道驅動芯片架構示意圖。 圖一、 傳統多通道驅動芯片架構示意圖 支援多行掃設計 (time-multiplexing) 多通道驅動芯片        此處將簡述為何選用支援多行掃設計 (time-multiplexing) 的多通道驅動芯片，可有效減少區域調光所需的驅動芯片數。所謂多行掃設計，其概念為多個發光二極體陰極相連並共用一組定電流 (constant current) 電路，而發光二極體陽極則利用輪流供電，藉此實現一組定電流電路可驅動多組、多區發光二極體。圖二為支援多行掃設計 (time-multiplexing) 的多通道驅動芯示意圖。        透過圖二的說明，假設今天選用一個支援 18 行掃以及 16 組定電流電路的驅動芯片，一樣以區域調光 576 區為例子，則僅需要 2 個 (576/16/18=2) 驅動芯片即可。 圖二、 支援多行掃設計 (time-multiplexing) 的多通道驅動芯片 結論        根據以上的範例說明可知多行掃架構對於節省驅動芯片數目有顯著的幫助，由此可以得知未來多
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HDR10高动态对比解决方案(High Dynamic Range solution)- Local Dimming-简中

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HDR10 高动态对比解决方案 - Local Dimming 前言 新世代显示器技术近来常常提到 HDR10 ，毋庸置疑一个符合 HDR10 规范的产品才是目前真正称得上优秀的显示器。 HDR10 对于显示要求有五大指针分别为高分辨率 (High resolution) 、高帧率 (High Frame Rate) 、位深度 (Bit depth) 、高动态对比 (High Dynamic Range) 以及广色域 (WCG) 。本篇我们将对高动态对比的实现技术 Local Dimming 进行简介，并说明目前既有的 Local Dimming 成本偏高的原因之一。 Local Dimming 优点 - 实现高动态对比 (High Dynamic Range) 传统显示技术由于常采用侧发光式，因此想要显示不同亮度讯息，只能透过 TFT-LCD 控制液晶角度来实现。因此当一个画面同时存在明亮与深邃的讯号时，常会出现暗部细节明显偏亮，视觉上常常会有一层白白灰灰的感觉，这样的显示技术很明显不能称之为好的显示效果。且除了以上的问题之外，漏光与 Mura 也是侧发光架构常见的问题。 透过下图 SDR(Standard Dynamic Range) vs. HDR(High Dynamic Rage) ，我们很明显可以看出差异，包含岩石暗部的细节、云的层次感以及整体视觉上有一层灰灰的感觉等问题，因此如何提供高动态对比是一个好的显示器必备指标之一。 http://4k.com/wp-content/uploads/2015/10/20_Century_Fox_SDR_vs_HDR.jpg Local Dimming  其架构有一个先决条件就是背光须采用直下式， Local Dimming  是透过调整背光源亮度去实现高动态对比。以下图为例，足球阴影部分的背光源被调暗甚至关闭，而草地上的背光源则呈现高亮状态，藉此实现翠绿而明亮的草地以及足球阴影处的细节。根据示意图我们可以很明显的感受到显示效果已无上述侧发光式的问题。   https://cdn.cnetcontent.com/
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HDR10高動態對比解決方案(High Dynamic Range solution)- Local Dimming

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HDR10 高動態對比解決方案 - Local Dimming 前言 新世代顯示器技術近來常常提到 HDR10 ，毋庸置疑一個符合 HDR10 規範的產品才是目前真正稱得上優秀的顯示器。 HDR10 對於顯示要求有五大指標分別為高解析度 (High resolution) 、 高幀率 (High Frame Rate) 、位元深度 (Bit depth) 、高動態對比 (High Dynamic Range) 以及廣色域 (WCG) 。本篇我們將對高動態對比的實現技術 Local Dimming 進行簡介，並說明目前既有的 Local Dimming 成本偏高的原因之一。 Local Dimming 優點 - 實現高動態對比 (High Dynamic Range) 傳統顯示技術由於常採用側發光式，因此想要顯示不同亮度訊息，只能透過 TFT-LCD 控制液晶角度來實現。因此當一個畫面同時存在明亮與深邃的訊號時，常會出現暗部細節明顯偏亮，視覺上常常會有一層白白灰灰的感覺，這樣的顯示技術很明顯不能稱之為好的顯示效果。且除了以上的問題之外，漏光與 Mura 也是側發光架構常見的問題。 透過下圖 SDR(Standard Dynamic Range) vs. HDR(High Dynamic Rage) ，我們很明顯可以看出差異，包含岩石暗部的細節、雲的層次感以及整體視覺上有一層灰灰的感覺等問題，因此如何提供高動態對比是一個好的顯示器必備指標之一。 http://4k.com/wp-content/uploads/2015/10/20_Century_Fox_SDR_vs_HDR.jpg Local Dimming 其架構有一個先決條件就是背光須採用直下式， Local Dimming 是透過調整背光源亮度去實現高動態對比。以下圖為例，足球陰影部分的背光源被調暗甚至關閉，而草地上的背光源則呈現高亮狀態，藉此實現翠綠而明亮的草地以及足球陰影處的細節。根據示意圖我們可以很明顯的感受到顯示效果已無上述側發光式的問題。   https://cdn.cnetcontent.com/syndication/mediaserver/inlinecontent/all/e3a/c85/e3ac85792793
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SIMO LED Driver高解析度舞台燈解決方案 SIMO(single inductor multiple output) for high resolution stage lamp LED driver solution

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近年來各類電子產品常被要求縮小體積、節能、低價及高性能等等。因此隨著 LED 基本特性的改良，體積小、高發光效率、低溫及節能的特性，使得 LED 快速地成為各類照明設備的第一選擇。本文將以舞台燈應用為例，介紹 SIMO 架構的優點。 舞台燈應用場合對於光的表現要求非常高，例如高解析度，高調光線性度，高演色性及優秀的混光效果，因此舞台燈常用到 RGBW 四總顏色的 LED 。此原因導致舞台燈裡的 LED Driver 數量極多，也因此舞台燈的製造商在 LED Driver 的體積挑選上非常要求。傳統上 LED driver 如追求體積小，一般會選擇遲滯架構。遲滯型 Buck 控制方式簡易，因此僅需要五個零件即可，如下圖一所示。   圖一、遲滯 buck 架構示意圖 但此類 IC 在舞台燈應用仍有以下三個不足的地方，一、 Driver Board 總數過多，二、調光線性度不佳、三、調光解析度不足。 首先我們來討論 Driver Board 總數過多的問題，前面提到舞台燈會使用到 RGBW 四種顏色，假設今天的舞台燈有八組 RGBW ，那麼意味著此舞台燈需要用到 32 個 Driver Board ，因此即便是一片 Driver Board 僅需要五個零件的情況，也很難放置在一個燈具裡面。當然也有部分的舞台燈採用的是 RGBW 各自串聯，如此一來僅需要四組 Driver Board 即可，但如此一來就無法做到每個 LED 各自調光的效果，功能與價格的取捨全憑產品定位在此就不多加討論。 接著討論線性度不足的問題，遲滯 Buck IC 通常會有一個 DIM pin 用作於 PDIM 調光，當然有的 IC 的 DIM pin 也支援 ADIM 功能，但 ADIM 會有色偏問題，因此後面就不多加解釋 ADIM 的部分。 為何會說遲滯 Buck PDIM 線性度不足呢 ? 遲滯型 Buck 控制 LED 電流方式一般為控制在兩個區間之內，以下圖二為例子，假設 T1-T2 時間遠大於 T0-T1+T2-T3 ，則 ILED ≒ (ILED_H + ILED_L)/2 。 如果 PDIM 波形為 T4-T6 則 ILED ≠ (ILED_H + ILED_L)/2 ，而舞台燈一般要求的解析度為 1:1000 ，這意味著什麼呢 ? 假設今天
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