Hiệu chỉnh từng điểm màn LED COB với NovaStar

Khi một màn LED COB fine-pitch vừa lắp xong, không ít công trình gặp cảnh bề mặt bị "loang" thành từng mảng sáng-tối hoặc ám màu, dù mọi cabinet đều cùng model. Nguyên nhân nằm ở chính bản chất của đèn LED: mỗi điểm phát sáng có sai lệch nhỏ về độ sáng và toạ độ màu, và với COB mật độ điểm cực cao, người xem lại đứng gần, những sai lệch đó hiện rõ thành khối màu. Hiệu chỉnh từng điểm (tiếng Anh là point-by-point calibration) là bước kỹ thuật để xử lý triệt để vấn đề này. Bài viết tổng hợp khái niệm, lý do màn COB gần như bắt buộc phải calibration, cùng quy trình và bộ phần mềm của hệ sinh thái NovaStar mà Luxwave triển khai cho khách hàng.

Hiệu chỉnh từng điểm (calibration) là gì?

Hiệu chỉnh từng điểm là quá trình dùng camera đo độ sáng và màu của từng pixel trên toàn màn, rồi sinh ra một bộ hệ số bù cho mỗi pixel để kéo tất cả về cùng một mục tiêu hiển thị. Hệ số này được nạp xuống card nhận và bộ điều khiển, nên khi phát hình, mỗi điểm tự động được điều chỉnh sáng-màu theo dữ liệu đã đo. Đây không phải việc kéo một thanh độ sáng chung cho cả màn, mà là can thiệp ở cấp từng điểm ảnh. Nhờ đó màn xoá được khối màu loang và vạch sáng-tối giữa các module, cho bề mặt mịn và đồng nhất hơn hẳn.

Có thể hình dung mỗi pixel COB như một "ô" mang ba thông số đèn đỏ, lục, lam hơi khác nhau ngay từ khi sản xuất. Hệ thống calibration đo đặc tính thật của từng ô, so với mục tiêu chung của toàn màn, rồi lưu một hệ số riêng cho mỗi kênh màu của mỗi điểm. Khi tín hiệu video đi qua bộ điều khiển, hệ số đó được áp ngay theo thời gian thực, không làm trễ hình. Vì dữ liệu được lưu trong card nhận, calibration đi theo màn ngay cả khi đổi nguồn phát, và là nền tảng để màn giữ độ đồng đều suốt vòng đời.

Vì sao màn COB cần calibration hơn màn SMD?

COB (Chip-on-Board) đóng gói nhiều chip đèn sát nhau trên một đế, cho khoảng cách điểm rất nhỏ và bề mặt phẳng liền. Đổi lại, người xem thường đứng gần và mọi chênh lệch nhỏ giữa các đèn lập tức lộ ra thành mảng màu. Tài liệu C3200 của NovaStar mô tả thẳng đây là "vấn đề khó" của màn fine-pitch: khắc phục tình trạng không đồng đều (khối màu) của COB và IMD. Camera C3200 được thiết kế kèm công nghệ khử ánh sáng lẫn (mixed-light elimination) để đo chính xác trên màn pitch nhỏ. Với màn SMD pitch lớn hơn, sai lệch ít lộ hơn, nên COB là đối tượng ưu tiên của calibration.

Có một lý do thị giác đứng sau: mật độ pixel càng cao thì hai điểm lệch màu càng gần nhau, mắt người càng dễ gộp chúng thành một mảng đồng nhất và nhận ra ranh giới với vùng kế bên. Trên màn SMD pitch lớn, từng đèn còn tách bạch nên sai lệch bị "nhiễu" che bớt; trên màn COB P1.25 hay nhỏ hơn, bề mặt mịn đến mức một dải đèn hơi vàng hay hơi tối sẽ nổi lên rất rõ ở dải xám trung bình. Đó là lý do với COB, calibration không phải bước tô điểm mà là điều kiện để màn đạt chất lượng hiển thị như kỳ vọng khi nghiệm thu.

Calibration khác gì với cân chỉnh độ sáng thông thường?

Cân chỉnh độ sáng hay tương phản chỉ điều chỉnh một mức chung cho toàn màn, không giải quyết được chênh lệch giữa từng pixel. Hiệu chỉnh từng điểm thì ngược lại: nó đo và lưu một hệ số riêng cho mỗi điểm ảnh. Phần mềm CalCube MiniLED của NovaStar dùng hệ số hiệu chỉnh 12-digit, đủ phân giải để bù tinh vi cho từng đèn. Kết quả theo tài liệu là chênh lệch độ sáng sau hiệu chỉnh xuống dưới ±1% và chênh lệch toạ độ màu dưới ±0.003. Đó là mức mà chỉ thao tác chỉnh sáng tổng thể không thể đạt được, và là lý do calibration là một công đoạn riêng trong quy trình thi công.

Nói cách khác, chỉnh độ sáng là một con số áp cho cả màn, còn calibration là hàng triệu con số, mỗi pixel một bộ. Khi khách yêu cầu "màn nhìn cho đều", thực chất họ đang nói tới calibration chứ không phải kéo thanh brightness. Hai thao tác này bổ trợ nhau: calibration đưa nền tảng đồng đều về đúng chuẩn, còn chỉnh sáng tổng thể dùng để cân với điều kiện ánh sáng phòng. Bỏ qua calibration rồi cố kéo độ sáng sẽ không bao giờ xoá được khối loang, vì gốc vấn đề là chênh lệch giữa các điểm chứ không phải mức sáng chung.

Quy trình hiệu chỉnh từng điểm gồm những bước nào?

Về cơ bản, quy trình gồm: chuẩn bị môi trường đo, kết nối camera và hệ điều khiển, phân vùng (partition) màn, đo ảnh, sinh hệ số, nạp xuống phần cứng và kiểm tra lại. Với NovaCLB-Screen V6.0 (hiệu chỉnh toàn màn tại công trường), kỹ sư đặt camera tại đường giữa và đối diện màn, giữ góc lệch giữa các cạnh màn và trục camera dưới 30 độ, đặt ISO trong khoảng 100 đến 400, camera để chế độ thủ công. NovaStar khuyến nghị làm vào ban đêm hoặc môi trường tối, tránh ánh sáng quá mạnh hoặc thay đổi. Trước khi áp dụng, phần mềm cho mô phỏng hệ số (original color, gray, false color) để xem trước.

Tài liệu của NovaStar mô tả nhiều công nghệ giúp tự động hoá các bước này. "Thu ảnh cách điểm" (interval point acquisition) cho phép một lần chụp phủ được vùng lớn, đủ hiệu chỉnh màn 2K trong một lần. "Phân tích và điều chỉnh ảnh tự động" tự dò khẩu độ, thời gian phơi sáng và độ sáng màn cho tới khi ảnh đạt điều kiện phân tích, giảm thao tác tay của kỹ sư. Toàn bộ chuỗi sáu bước đo - xử lý - sinh hệ số - gửi - upload - lưu chạy tự động, hệ số 256×256 pixel lưu xong trong vài giây và upload lên phần cứng trong hơn chục giây kể cả với màn lớn. Hiểu các bước này giúp chủ đầu tư bố trí thời gian nghiệm thu hợp lý, nhất là khi màn cần làm ban đêm.

Hiệu chỉnh ở nhà máy hay tại công trường?

Cả hai, và chúng bổ trợ nhau. Hiệu chỉnh theo cabinet ở nhà máy (NovaCLB-Cabinet V4.1.2 kèm công cụ CabSolver) đo từng tủ trước khi xuất xưởng, để khi ghép tuỳ ý tại hiện trường vẫn đồng nhất; đây là nền tảng cho thi công nhanh. Nhưng khi lắp xong, vạch ghép giữa các cabinet, khác lô LED, hay một module thay mới vẫn có thể sinh chênh lệch. Lúc này NovaCLB-Screen tại công trường xử lý: ngoài chế độ hiệu chỉnh toàn màn cấp pixel, nó còn có chế độ hiệu chỉnh vạch ghép (seam brightness), hiệu chỉnh module mới và đánh giá độ đồng đều. Với màn Mini/COB lớn, CalCube MiniLED là phần mềm hiệu chỉnh hiện trường chuyên dụng.

Tài liệu NovaStar chia hiệu chỉnh nhà máy (production-line calibration) thành ba phương án theo tình huống: phương án box tiêu chuẩn cho màn cố định ghép một lần; phương án cho thuê (rental) bổ sung máy đo sáng-màu để các tủ dùng ở thời điểm khác nhau, lô khác nhau khi ghép vẫn đồng nhất; và phương án module bù (compensation module) cho các tấm thay thế. Cách chọn vì thế phụ thuộc vào dạng dự án: màn cố định cho control room hay sảnh toà nhà ưu tiên hiệu chỉnh cabinet một lần thật chuẩn, còn màn cho thuê chạy sự kiện liên tục cần phương án rental để tủ từ nhiều chuyến hàng vẫn ghép ăn khớp. Trên thực địa, NovaCLB-Screen là lớp "vá" cuối cùng cho mọi sai lệch phát sinh sau lắp đặt.

Phần mềm và thiết bị NovaStar nào dùng cho COB?

Hệ sinh thái calibration của NovaStar gồm vài lớp. CalCube MiniLED là phần mềm hiệu chỉnh hiện trường cho màn Mini/COB, có 4 chế độ: High-Precision (cho màn COB thường), Brightness and Chroma (cho SMD thường), Full-Grayscale và Low-Grayscale. Nó tương thích hệ điều khiển NovaLCT V5.4.2 trở lên hoặc Coex V1.0.0 trở lên, và công nghệ Super Resolution Imaging chạy trên các bộ điều khiển dòng CX, dòng MX và MCTRL4K. Về thiết bị đo, camera khoa học C3200 có cảm biến 32 megapixel (6464×4852), tốc độ 1,7 fps đủ hiệu chỉnh một màn 4K trong khoảng 40 phút, độ chính xác đo độ chói ±3% và toạ độ màu ±0.003, chuẩn bảo vệ IP6X, bảo hành 3 năm. Phần mềm cũng hỗ trợ các máy đo màu CS-100A, CS-2000 và CA-410.

Bốn chế độ của CalCube tương ứng bốn tình huống thực tế: chọn High-Precision khi tải là màn COB cần độ đồng đều cao nhất; Brightness and Chroma khi xử lý màn SMD thông thường; Full-Grayscale khi cần kiểm soát loang ở nhiều mức xám; và Low-Grayscale khi vấn đề tập trung ở dải sáng thấp. Trong thực tế triển khai, bộ điều khiển là một mắt xích quan trọng vì hệ số calibration được nạp và xử lý ở đây. Với dự án COB cao cấp, Luxwave thường ghép màn cùng các bộ điều khiển dòng COEX của NovaStar như MX2000 Pro cho hệ thống 8K cỡ lớn, MX40 Pro all-in-one, hay CX40 Pro 4K — đều thuộc nhóm hỗ trợ Super Resolution Imaging mà CalCube cần. Đây cũng là lý do nên thống nhất hệ điều khiển ngay từ khâu thiết kế, để chuẩn tín hiệu, số lớp xử lý và năng lực calibration khớp nhau từ đầu.

Đồng đều, khử khối màu và Demura được hiểu thế nào?

"Đồng đều" (uniformity) là mục tiêu cuối: độ sáng và màu của mọi pixel khớp nhau khi nhìn ở dải xám bất kỳ. "Khối màu" (color block) là hiện tượng từng mảng đèn lệch màu so với vùng xung quanh, đặc trưng của COB pitch nhỏ. Demura — thuật ngữ phổ biến trong ngành màn — chỉ việc khử các vết không đều (mura) ở mức điểm ảnh; với hệ NovaStar, tinh thần này thể hiện qua các chế độ Full-Grayscale và Low-Grayscale, xử lý hiện tượng loang ở dải sáng trung bình và thấp, nơi mắt người nhạy cảm nhất. CalCube còn có hiệu chỉnh bề mặt cong cho màn lắp trên cột hoặc nhiều mặt, và hỗ trợ hiệu chỉnh LED khác lô bằng dải bước sóng/độ sáng rộng hơn.

NovaStar mô tả công nghệ hiệu chỉnh sắc độ của họ ở mức mà độ nhận diện sai màu của camera đạt chuẩn máy đo quang phổ, và công nghệ khử vạch sáng-tối ghép (seam line removal) tự dò và sửa các vạch ở màn fine-pitch theo đặc tính thị giác của mắt người. Điều đáng lưu ý cho khách hàng là các thuật ngữ này tuy nghe khác nhau nhưng đều quy về một việc: làm phẳng sự khác biệt giữa các điểm và các tấm để bề mặt trông như một khối liền. Khi đọc hồ sơ kỹ thuật, không cần phân biệt quá chi li từng tên gọi mà nên hỏi kết quả đo cuối: chênh lệch sáng và màu sau hiệu chỉnh đạt ngưỡng nào, vì đó mới là con số nghiệm thu được.

Calibration phù hợp ứng dụng nào và bảo trì ra sao?

Calibration đặc biệt quan trọng ở các ứng dụng xem gần và yêu cầu màu chính xác: trung tâm điều hành với màn ghép fine-pitch vận hành liên tục, trường quay truyền hình cần màu chuẩn lên camera, và phim trường ảo / fly screen nơi màn COB tham gia trực tiếp vào hình ảnh quay. Mỗi bối cảnh có ưu tiên riêng: control room chạy 24/7 nên cần độ đồng đều ổn định lâu dài và đánh giá định kỳ; trường quay phát sóng coi trọng độ chính xác màu để khớp camera và đèn studio; còn virtual production đòi hỏi màu và độ đồng đều ở mức cao nhất vì màn LED chính là phông nền lọt vào ống kính.

Cần lưu ý LED suy giảm theo thời gian sử dụng, nên đánh giá độ đồng đều định kỳ và hiệu chỉnh lại khi thấy loang màu là việc nên đưa vào kế hoạch bảo trì. Khi thay module hỏng, calibration module mới giúp tấm thay khớp với phần màn cũ. Yếu tố ngân sách cũng nên cân nhắc từ đầu: hiệu chỉnh cabinet ở nhà máy là chi phí một lần khi mua màn, còn hiệu chỉnh toàn màn tại công trường và bảo trì định kỳ là khoản nên dự trù theo vòng đời dự án. Để được tư vấn cấu hình bộ điều khiển và dịch vụ hiệu chỉnh phù hợp dự án, vui lòng liên hệ qua trang báo giá của Luxwave.

Là đại lý NovaStar chính hãng, Luxwave triển khai calibration bằng đúng bộ công cụ và quy trình của hãng, với đội kỹ thuật được hãng đào tạo và hàng hoá có CO/CQ, bảo hành chính hãng — không phải bản sao chép hay quy trình tự chế. Các số liệu nêu trong bài (±1% độ sáng, ±0.003 màu, 40 phút cho màn 4K, 4 chế độ CalCube) đều đối chiếu theo tài liệu kỹ thuật first-party của Xi'an NovaStar và sẽ được cập nhật khi hãng phát hành phiên bản phần mềm mới.