Novatek Scaler MPRT功能調整與認證測試簡介

前言

近年來電競產業蓬勃發展,消費性產品推出相當多元配合電競應用的產品功能,同時演變成為產品規格甚至進而由各協會組織定義成為該產品的規範認證。顯示器在電競產業中扮演了相當重要的一個角色,遊戲的呈現與互動都與其有絕對的相關性,好的顯示技術除了可以將遊戲畫質與內容細緻度展現出來外,其中也導入一些技術讓快速動態的移動畫面可以提供更為清晰的影像,讓玩家可以在一些互動與競爭遊戲中更快速進行判斷進而獲取高分與對戰勝利。

MPRT(Moving Picture Response Time) 就是針對動態畫面降低畫面模糊的技術,例如利用LCD螢幕液晶轉態的過程中暫時關閉背光,待液晶轉態完成之後再將背光開啟的控制讓畫面更加清晰。透過MPRT技術縮減每個Frame畫面在螢幕上的顯示時間,降低了螢幕畫面的暫留效果,所以玩家在玩遊戲的時候,所看到的遊戲畫面拖影、殘影等現象被減少了,從視覺上自然就流暢了很多,形成了一種解決方案。

 

MPRT介紹與調整原理

MPRT是Moving Picture Response Time(運動圖像響應時間)的首字母縮寫。一般我們稱爲「動態響應」,顧名思義是針對動態影像增快響應時間的一種技術。

首先先瞭解一個觀念,在LCD顯示技術中我們可以透過OD(Over Driver)技術來調整GTG響應時間但是就算響應時間調整再快也會產生殘影現象。這個問題主要是人眼在看移動物體時,眼珠會隨物體移動自然地預測物體移動方向與速度進而控制眼珠以接近的速度去追蹤移動物體,這是人體先天構造的天性。

由於LCD顯示器在一個Frame Time中畫面是靜止不動的。必需等到下一個畫面更新後畫面中的移動物體才會更新到新的位置,但是在新的畫面中該移動物體又會停止一個Frame Time,因此人眼在每一個Frame Time中以接近等速度移動的狀態下觀看物體就會產生所謂的視覺暫留的殘影現象。

那要如何解決動態畫面殘影的現象呢?常見的方式是根據輸入畫面的Frame rate,以不停開關背光(Backlight)的方式,來達到在每兩個Frame畫面之間插入黑畫面(背光關閉即黑畫面),以解決人眼視覺殘留所造成的拖影問題。由於需要不停的開關背光,所以需要在高的Frame rate下才能實現(通常在75Hz以上),不然可能會看到閃屏的現象。開關背光的動作是在畫面的Blanking(porch)區執行的,以防止使用者看到畫面一直閃爍,而開關背光的速度就透過調整Backlight PWM的Delay、Duty和Frequency實現,由於MPRT下的Duty要調的比較小(開關背光比較快),所以整體畫面看起來會比較暗,因此通常要應用MPRT功能的顯示器對亮度的要求會比較高。

 

MPRT認證量測

在MPRT相關的測試與認證上可以尋求已經建置了MPRT相關的量測流程並提供量測報告的實驗室進行合作,許多電競顯示器品牌商也會針對本身產品在設計生產過程中通過對應實驗室的MPRT量測並列在產品規格上。

這邊以配合過的兩家實驗室做量測方式與結果產生的介紹:

一家為大塚科技,大塚科技使用的動態畫面特性量測設備為 MPRT-2000量測設備,內建自動追蹤偵測CCD,藉由模擬人類眼球移動方式進行各種顯示器之高精度量測可更貼近於人類的真實視覺。MPRT-2000架設量測系統主要取像待測物中心點位置,由電腦進行設定與自動化播放動態Pattern並由光學動態畫面特性量測設備量測計算出響應時間數據。

MPRT-2000部分如下圖我們可以看到針對MPRT播放Pattern量測出不同灰階轉態的實際時域現象,也會匯出GTG計算時間陣列提供調整與最後報告。


另一家是波色科技,針對MPRT功能波色科技也提供了Vismotion-M量測設備可以進行量測,Vismotion-M量測設備模仿人眼追蹤行為將顯示器影像輸出視覺效果轉為量化實際拖影情形的數據報告,透過先進軟體技術,直接由顯卡送出順暢滾動影像搭配特有對位校正技術,使得量測結果更正確。Vismotion-M量測設備在設計上結合機構件的設計考量形成一個量測設備模組提供操作者調整使用,較特別部分是光學取像原件可以單獨透過機構獨立調整X,Y,Z三軸位置並有微調系統搭配電腦輸出Pattern進行精確對位校正後再進行自動化測試。

Vismotion-M量測設備整合儀器設定與量測結果於如下GUI介面,針對MPRT播放Pattern量測出不同灰階轉態的實際時域現象以立體直方圖表現,一樣會有GTG計算時間陣列資料。


我們在實驗室Fine-tune主要可以參考GTG計算時間陣列資料,即可了解在平均與最快響應時間是否達到客戶需求標準,藉由背光PWM控制的Delay、Duty和Frequency設計與OD table的調整完成符合產品規格需求的MPRT功能調教。

 

視覺效果

除了實驗室儀器量測數據外,最後我們也提供視覺上的比較結果來觀察MPRT功能開啟與否的差異,下圖為MPRT 功能關閉的狀態,測試影像內容為左右快速移動的圖像,可以看到有明顯殘影發生。

當MPRT 功能啟用後可以由下圖觀察到殘影現象消除的變化。



Q/A

Q:市面上螢幕OSD選單中VRB功能是否跟MPRT相同?

A: VRB是Acer品牌Monitor產品對於遊戲體驗中降低運動模糊的應用,其技術應用方式與MPRT是相同的。

 

Q:關於VBR功能全名為何?

A:VBR為Visual Response Boost的縮寫,技術上應用表現就是加強縮短動態響應時間的規格。

 

Q:請問GTG與MPRT規格都是響應時間主要差異為何?

A:GTG為Gray-To-Gray縮寫,代表意思即為灰階變化的響應時間,物理意義上就是表示兩種不同level的灰色之間變化所需要的時間。

  MPRT如文中說明是動態響應時間,物理意義上表示一個像素持續可見的時間。

 

Q:請問GTG與MPRT在調整上有何差異?

A:GTG的調整只需要針對OD(Over Drive) Table進行Fine-tune達到產品功能需求即可。

  MPRT調整則是針對背光PWM控制的Delay、Duty和Frequency設計與OD table來達到產品規格需求。

 

Q:請問市售螢幕在使用MPRT功能時亮度功能為何無法調整?

A: 因為MPRT技術中必須藉控制調整背光PWM波形以降低運動模糊,因此無法在 MPRT 開啟時讓使用者同時調整亮度。

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