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一般又稱為Mura, 在之前文章曾經提及顯示亮度均勻是醫療螢幕所必備, 就此主題分為下列段落討論
一 什麼是亮度不均勻?
而在一般開箱文中常常會看以全黑畫面或是全白畫面做測試螢幕好壞, 一般螢幕常常看到狀況如下
第一張圖片可以看到畫面四週有明顯光亮, 第二張圖則可發現整體亮度相當不均勻, 黑色也不夠黑, 這些都是亮度不均勻, 正確的畫面應該是全黑(亮度一致, 亮度越低越黑)
白色畫面下也可以看到相同的狀況(靠近邊框較暗), 正確畫面應該是全白(亮度一致)
一般會分佈在螢幕四週, 中央理論上是最正確的區域, 形狀則每台螢幕都不同
二 那對於醫療螢幕又有甚麼影響呢?
可分為灰階和彩色螢幕說明
1. 灰階螢幕
一般灰階螢幕是用來看X光照射結果, 用來看較為細微的細節, 如下(以乳房攝影圖片為例), 圖中紅圈區域為放大顯示.
若顯示亮度不均勻, 原本該暗的地方反而變亮, 該亮的地方反而較暗, 極易造成誤判
此外, 醫療螢幕都需要符合DICOM(註1)標準, 出廠前都會先行校驗, 一般基本都會以螢幕正中央的小區域做校驗(因為正中央最準)
若顯示亮度不均勻, 則會造成正中央是符合DICOM標準, 而四周亮度不均勻部分則會不符合(也因此降低了JND(註1)數量)
2. 彩色螢幕
由於亮度不均勻, 同樣的顏色在不同區域會呈現不同的顏色, 或是不同顏色呈現出相同顏色, 因此原本極小的區域可能消失或是因周遭不同顏色錯誤顯示為相同顏色而放大.
一般彩色診斷用螢幕都應用於輔助軟體分析, 劃出不同顏色區域做為診斷依據, 因此可能造成顏色區域的放大或縮小造成誤判
三 為什麼螢幕亮度會不均勻?
主要成因有兩種, 一種是空間雜訊(Spatial noise), 一種是雜訊(temporal noise), 驅動位階(drive level or vedio level, 註1)不同也會有影響
1. 空間雜訊(Spatial noise)
是造成亮度不均勻的主要因素, 每台螢幕做好的時候就固定了, 因此也是主要解決的方向
也就是說同樣型號的螢幕有5台, 5台亮度不均勻的程度和區域可能都不同, 但是每一台的區域和程度都是固定的, 不會改變.
可能的成因包含背光亮度不均勻, LCD製程的任何公差值(tolerance)
2. 時域雜訊(temporal noise)
對於亮度不均勻的影響相對小非常多, 主要成因可能是由於畫面長時間呈現的內容一致或是背光亮度衰退所影響, 相對較不注重
3. 驅動位階(drive level or vedio level)不同
如下圖所示, 分別為64, 256, 512和1023, 所顯示的不均勻程度皆不相同
四 亮度均勻的程度該如何計算?
由於每個驅動位階(drive level)的不均勻程度都不同, 因此一般都會挑選數個驅動位階(drive level)(ex. 25%, 50%, 75%, 100%), 每個驅動位階(drive level)計算不同點(pixel)之間亮度峰到峰值(peak to peak)的不均勻比率(使用%), 再平均每個驅動位階(drive level)的不均勻比率而得整體亮度不均勻的程度(%). 一般沒有校正過的螢幕可能均勻程度會只有60~70%, 而醫療螢幕則至少需要達到80~85%, 越高越好(100%代表畫面亮度完全一致)
五 所以該怎麼辦?
1. 出廠前的調整
每台螢幕都各自計算出不同驅動位階(drive level)每個點(pixel)的亮度值, 並依此計算不同驅動位階(drive level)在不同點的亮度補償值並存入螢幕硬體成為出廠預設值, 因此畫面輸出的流程會變成
電腦影像檔+螢幕亮度補償值 = 補償後的影像(失真), 輸出到螢幕顯示後, 因螢幕本身的亮度不均勻因此恢復成為接近影像檔的圖片(減少失真), 就像是負負得正的感覺, 流程如下圖
2. 即時的調整(real time)
藉由螢幕內建硬體偵測輸出亮度, 一般是每秒幾十個影格(frame)的頻率偵測並調整
六 怎麼判斷亮度是否均勻, 甚麼是好的醫療螢幕
1. 灰階螢幕
1. 亮度均勻程度, 至少需達85%, 高級螢幕應能達到95%以上
2. 符合DICOM的標準, 在螢幕任何量測區域所量測和DICOM GSDF的相差值越小越好, 高級螢幕應該能達到1 JND以下
3. 不同的驅動位階(drive level)都要能夠達到亮度均勻及符合DICOM標準, 而非僅有出廠預設的驅動位階(drive level), 越多的驅動位階(drive level)越好
2. 彩色螢幕
亮度不均勻會造成顏色區域的放大或縮小, 因此比較重點在於誤差範圍須小於0.005 (在x,y空間中), 因為0.005是人眼可辨識的最小差距
註1: DICOM, JND, GSDF等說明請待DICOM相關章節
一 什麼是亮度不均勻?
而在一般開箱文中常常會看以全黑畫面或是全白畫面做測試螢幕好壞, 一般螢幕常常看到狀況如下
第一張圖片可以看到畫面四週有明顯光亮, 第二張圖則可發現整體亮度相當不均勻, 黑色也不夠黑, 這些都是亮度不均勻, 正確的畫面應該是全黑(亮度一致, 亮度越低越黑)
白色畫面下也可以看到相同的狀況(靠近邊框較暗), 正確畫面應該是全白(亮度一致)
一般會分佈在螢幕四週, 中央理論上是最正確的區域, 形狀則每台螢幕都不同
二 那對於醫療螢幕又有甚麼影響呢?
可分為灰階和彩色螢幕說明
1. 灰階螢幕
一般灰階螢幕是用來看X光照射結果, 用來看較為細微的細節, 如下(以乳房攝影圖片為例), 圖中紅圈區域為放大顯示.
若顯示亮度不均勻, 原本該暗的地方反而變亮, 該亮的地方反而較暗, 極易造成誤判
此外, 醫療螢幕都需要符合DICOM(註1)標準, 出廠前都會先行校驗, 一般基本都會以螢幕正中央的小區域做校驗(因為正中央最準)
若顯示亮度不均勻, 則會造成正中央是符合DICOM標準, 而四周亮度不均勻部分則會不符合(也因此降低了JND(註1)數量)
2. 彩色螢幕
由於亮度不均勻, 同樣的顏色在不同區域會呈現不同的顏色, 或是不同顏色呈現出相同顏色, 因此原本極小的區域可能消失或是因周遭不同顏色錯誤顯示為相同顏色而放大.
一般彩色診斷用螢幕都應用於輔助軟體分析, 劃出不同顏色區域做為診斷依據, 因此可能造成顏色區域的放大或縮小造成誤判
三 為什麼螢幕亮度會不均勻?
主要成因有兩種, 一種是空間雜訊(Spatial noise), 一種是雜訊(temporal noise), 驅動位階(drive level or vedio level, 註1)不同也會有影響
1. 空間雜訊(Spatial noise)
是造成亮度不均勻的主要因素, 每台螢幕做好的時候就固定了, 因此也是主要解決的方向
也就是說同樣型號的螢幕有5台, 5台亮度不均勻的程度和區域可能都不同, 但是每一台的區域和程度都是固定的, 不會改變.
可能的成因包含背光亮度不均勻, LCD製程的任何公差值(tolerance)
2. 時域雜訊(temporal noise)
對於亮度不均勻的影響相對小非常多, 主要成因可能是由於畫面長時間呈現的內容一致或是背光亮度衰退所影響, 相對較不注重
3. 驅動位階(drive level or vedio level)不同
如下圖所示, 分別為64, 256, 512和1023, 所顯示的不均勻程度皆不相同
四 亮度均勻的程度該如何計算?
由於每個驅動位階(drive level)的不均勻程度都不同, 因此一般都會挑選數個驅動位階(drive level)(ex. 25%, 50%, 75%, 100%), 每個驅動位階(drive level)計算不同點(pixel)之間亮度峰到峰值(peak to peak)的不均勻比率(使用%), 再平均每個驅動位階(drive level)的不均勻比率而得整體亮度不均勻的程度(%). 一般沒有校正過的螢幕可能均勻程度會只有60~70%, 而醫療螢幕則至少需要達到80~85%, 越高越好(100%代表畫面亮度完全一致)
五 所以該怎麼辦?
1. 出廠前的調整
每台螢幕都各自計算出不同驅動位階(drive level)每個點(pixel)的亮度值, 並依此計算不同驅動位階(drive level)在不同點的亮度補償值並存入螢幕硬體成為出廠預設值, 因此畫面輸出的流程會變成
電腦影像檔+螢幕亮度補償值 = 補償後的影像(失真), 輸出到螢幕顯示後, 因螢幕本身的亮度不均勻因此恢復成為接近影像檔的圖片(減少失真), 就像是負負得正的感覺, 流程如下圖
2. 即時的調整(real time)
藉由螢幕內建硬體偵測輸出亮度, 一般是每秒幾十個影格(frame)的頻率偵測並調整
六 怎麼判斷亮度是否均勻, 甚麼是好的醫療螢幕
1. 灰階螢幕
1. 亮度均勻程度, 至少需達85%, 高級螢幕應能達到95%以上
2. 符合DICOM的標準, 在螢幕任何量測區域所量測和DICOM GSDF的相差值越小越好, 高級螢幕應該能達到1 JND以下
3. 不同的驅動位階(drive level)都要能夠達到亮度均勻及符合DICOM標準, 而非僅有出廠預設的驅動位階(drive level), 越多的驅動位階(drive level)越好
2. 彩色螢幕
亮度不均勻會造成顏色區域的放大或縮小, 因此比較重點在於誤差範圍須小於0.005 (在x,y空間中), 因為0.005是人眼可辨識的最小差距
註1: DICOM, JND, GSDF等說明請待DICOM相關章節
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