gamma 特性简介

GammaIntroductionPreparedBy:Nickchen2010/05/24一般LCD面板在出廠前都會針對不同客戶需求，將Gamma曲線調整至合乎廠商要求的規格，一般LCDMonitor出廠都會將Gamma曲線設為Gamma2.2此設定值，在一般文書資料處理與上網使用上不會有色彩對比上的問題，但在播放多媒體或3D電玩遊戲時就會因液晶面板的色彩分佈較廣，再加上液晶於連續灰階的光穿透為非線性分佈，使LCD面板在靠近全亮與全暗的灰階區域其非線性關係更加明顯，造成在動態畫面影像的辨識效果很差何謂Gamma曲線Gamma曲線
不同灰階與亮度的關係曲線Gamma曲線不會是一條直線它的曲線為非線性分佈，所以在人眼看來,對亮度的強弱會有明顯的差異不同的Gamma曲線能強化及表現出影像之畫質特徵，以優化視覺效果之呈現理想Gamma與實際Gamma曲線之比較面板在Gamma曲線調整上一般會針對客戶端產品應用來考量，任何一片面板出廠之前，會依客戶需求調整其面板的Gamma曲線，但往往會因為使用液晶材料與資料驅動晶片的內阻值不匹配導致無法達到適當液晶穿透率的電壓值，造成部分灰階不能逼近到理想Gamma曲線。為了能有效的改善畫面影像除了傳統的修正gamma電壓方法外另外還有就是整合在T-COM上的Digitalgamma方法動態影像技術改善動態影像的技術應用技術大致可分以下兩種技術1:(影像數位碼)Digitalgamma採用修改影像數位碼來實現動態gamma(controlboard上直接control)在畫面上的表現會比傳統的修正方式還要來的好但此方式若處理不當會造成灰階亮度不順與色彩不自然其2修正外部修正外部修正外部修正外部gamma電壓電壓電壓電壓利用影像資料分佈直方圖統計，再修正其外部Gamma參考電壓，修正外部電壓的作法,會使灰階有層次感,亮度和對比也會獲得大幅度的改善但是對於某些影像中容易造成過度灰階表現會使影像整體偏亮或是偏暗(客戶自行修正理想數值或參考AUO提供參考數值)動態影像技術_DigitalgammaDigitalGamma校正是為了獲得新的影像灰階亮度修正，大多應用在主動式顯示器上其DGC最主要關鍵技術。是在於如何有效分析統計影像灰階的分佈趨勢，加以修正適當Gamma電壓或輸入資料，供資料驅動晶片運作。當在播放較特殊影片或場景時，由於液晶在連續灰階之間穿透率並不是線性的，使液晶顯示器在靠近偏黑及偏白的灰階區域影像辨識率很差，造成影像顯示品質不佳。動態影像技術_修正外部gamma電壓SPEC上所標示的Gamma參考電壓主要用途是提供相對應灰階參考電壓給液晶顯示器資料驅動晶片上的Outputbuffer便於使Outputbuffer把液晶面板充電到相同灰階電壓，但還需要依據輸入資料來選取灰階電壓傳統Gamma參考電壓產生方式一般業界是使用電阻串方式主要利用電阻分壓電路來提供Gamma電位如右傳統Gamma參考電壓產生方式一般業界是使用電阻串方式如下圖所示主要利用電阻分壓電路來提供Gamma電位。其中V1~V14的電阻比例，必須依照液晶材料的光穿透率之Gamma曲線關係來設定個別阻值。這樣設計方式只能針對單一Gamma曲線來設計規劃，不能即時修正在不同液晶顯示器光穿透率之Gamma曲線調整，如要改變不同Gamma曲線時，必須重新計算解焊電路上的分壓電阻元件。優點是佔用電路板最小面積，成本低廉，相對其缺點則是調整費時及浪費資源。Gamma特性液晶的穿透度與施加在液晶上的電壓（V）有關，經由控制液晶跨壓，即可改變液晶的穿透率如右(電壓V與穿透度T%的關係曲線圖)TNType在未施加電壓(v=0)的情況下穿透度最高即為NWType反言之IPS型在未施加電壓前其穿透度最小即為NBtypeGamma參考電壓主要用途是提供相對應灰階相對應灰階相對應灰階相對應灰階參參參參考電壓考電壓考電壓考電壓給液晶顯示器資料驅動晶片上的Outputbuffer,便於使Outputbuffer把液晶面板充電到相同灰階電壓，但還需要依據輸入資料來選取灰階電壓，這些是藉由外部提供Gamma電壓電路的幫助Gamma特性從右圖可知給予液晶正負極性電壓時其光穿透率與電壓關係由於液晶分子的物理特性，液晶穿透度，並不是跟灰階電壓相同呈現直線關係而是比較像曲線的分佈，在Gamma曲線的兩端其斜率會變得比較大。在正負極性輸出的Gamma電壓曲線需要對稱，否則會造成畫面閃爍(Flicker)現象。正負極性電壓對穿透率之關係圖Gamma特性通常在液晶顯示器資料驅動晶片內部Gamma電壓的分壓方式，採用一連串的電阻設計，如下圖所示。內部晶片串電阻接受外部所給的5~9組(正極性與負極性各有獨立5~9組外部參考電壓提供)參考電壓後，再依輸入資料轉換電壓細分成各個灰階。Gamma電壓對輸入資料的關係曲線Gamma特性一般為了提供面板上資料驅動晶片所需參考電壓，在PCB板上採用OP設計如下配合使用R-string來提供參考電壓。但這樣設計方式需要考慮到與資料驅動晶片結合後，晶片內部分壓的電阻效應，會影響到外部PCB板上的R-string值大小。可程式gamma可程式gamma
利用可程式規劃(Programming)晶片來產生外部Gamma參考電壓，該晶片是透過給予SDI、SCLK、ENA的串列數位訊號(SPI)方式進行控制，就可以產生N組Gamma參考電壓。來提供資料驅動晶片所需正極性與負極性的Gamma參考電壓。可程式化Gamma參考電壓方塊圖Gamma曲線量測方式•Gamma曲線量測方式•建議項目•(1)常溫下•(2)燒機30分鐘•(3)暗室中進行•(4)量測設備(色彩分析儀)現用的現用的現用的現用的chroma7120無法直接量測無法直接量測無法直接量測無法直接量測gamma•(5)訊號產生器測試系統架構測試步驟•首先由訊號產生器output全白畫面依序由0階到63階灰階•這時候就必須量測不同階調下的亮度•將每一灰階亮度的變化資料套用在下圖γ:Gamma參數(如2.2或2.4等)上圖所示為在不同灰階與光穿透率的曲線，在X軸上由0到63灰階，Y軸是代表歸一化後的光穿透率這樣構成的曲線稱為Gamma曲線曲線曲線曲線Gamma曲線會因為”生產生產生產生產”和”製程參數製程參數製程參數製程參數”的不同而有變化每一片的gamma曲線都會有些微的差異目前都還沒有一套制定的標準目前都還是以”人眼人眼人眼人眼”觀看的感覺來調整影像品質