带你认识MEMC(动态预估/动态补偿)的技术原理

为什么需要MEMC技术

MEMC是Motion Estimate and Motion Compensation英文简称,中文翻译是运动预估、运动补偿。其最终的目的是解决低帧率视频(主要是运动画面,比如各种比赛视频)在高刷新率面板上的显示效果,使显示更流畅,没有模糊感。

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MEMC技术由来的背景

继4K和HDR之后,MEMC技术再次成为人们关注的焦点。这项技术,以前只出现在高端电视上,现在已经成为电视标配技术的趋势,甚至在某些高端手机上面也单独加入一块芯片来支持这个功能。那么MEMC到底是什么?MEMC运真的能“化腐朽为神奇”吗?作为普通用户,我们真的需要追求MEMC吗?

在介绍MEMC运动预估/运动补偿之前,我们需要简单了解一下显示行业中一个非常重要的概念——刷新率(Hz),这个是我们所看到的屏幕实际的刷新率,是一个固定范围。还有一个熟悉的概念是帧率,即视频以每秒多少帧率显示在屏幕上,是FPS(Frames Per Second),也就是每秒传输的帧数。我们常见的电影画面的帧率基本都是每秒显示24帧的画面,也就是帧数是24FPS。目前低端电视的画面刷新率基本为50Hz或60Hz,即帧数为50或60 FPS。每秒帧数越多,显示的动作就越流畅,这也是很多人觉得视频卡顿的原因。

了解了这个概念,我们再来说说我们熟悉的液晶电视。液晶电视主要是利用电流刺激液晶分子与背光源产生点、线、面,从而形成画面。这些液晶分子“又懒又笨”,只有在接收到信号时才会工作。而一旦画面变化太快,这些液晶分子就反应不过来。直观的表现就是画面模糊,图像滞后。

为了解决这个问题,人们提出了两种解决方案。一是提高液晶分子的响应时间,二是提高内部电路处理工艺。目前响 应时间已经从早期的25ms降低到主流的8ms,部分高端显示器甚至可以达到1ms。但是当响应时间降低到一定程度时,差别就不那么明显了。因此,通过提高单位时间内显示的图像帧数,改进内部电路处理技术,改善运动模糊是最佳选择。

显示更多的帧数

MEMC技术演化

MEMC技术就是在这样的背景下诞生的。它的工作原理是利用“插帧”技术,使原本只有24FPS的画面以60FPS或更高的帧率显示出来。目的视频的帧率能够与面板的刷新率相匹配。

插帧的方式也有很多种:

  1. 插“黑帧”,即显示一帧图像后,再显示一帧纯黑图像,利用人眼的视觉惯性掩盖残差形象的形象,达到消除污点的目的。但是缺点也很明显,就是会造成屏幕闪烁和亮度降低的问题。
  2. 插入重复的帧,但这种方法只能增加原图的帧数,画面不会变得流畅。有卡顿的感觉。
  3. 但是,我们常说的运动补偿就是第三种,外挂式“操作架”。这种做法主要是通过对相邻两帧的智能分析,算法在原有两帧之间自动生成新的一帧。这样不仅让画面更加流畅,还有效减少了画面拖尾现象。

可以看下MEMC简单原理图:

使用算法技术,来弥补帧率的不足

简单的视频对比图,即在两帧之间进行运动预估和补偿新的一帧:

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需要说明的是,由于不同芯片厂商的算法方案不同,最终的结果也会有优劣之分。如索尼、当贝、TCL采用Mstar/MTK方案,海信使用自研/Mstar的方案,华为、荣耀采用海思方案,小米采用Amlogic半导体方案等,实际体验会有细微差异,大体效果相差不大的。

MEMC技术存在缺陷吗?

MEMC技术会加剧“运动伪影”的影响,即运动物体的边缘模糊、细节模糊、颜色混乱。需要注意的是,MEMC技术本身并不会造成“运动伪影”。

此外,MEMC技术在面对复杂画面时可能会出错或失效。比如算法只能计算出一只鸟的飞行轨迹,但是屏幕上突然出现了一群鸟,这时候的渲染效果可能会很糟糕。另外,有些电影追求低帧率的艺术效果,加入MEMC运动预估/运动补偿技术会适得其反。为此,大部分厂商都提供了MEMC运动补偿开关选项,让用户根据实际观看画面自由选择。索尼等高端品牌也提供高、中、低三种不同的档位。

用MEMC技术作为低端电视和高端电视的分水岭合适吗?从现在的趋势来看,已经不合适了。

互联网电视厂商的加入,加速了高端显示技术的普及。MEMC技术也和之前的4K、HDR技术一样出现在中低端机型上。因此,以有无MEMC技术来判断一个品牌的高度,是不严谨和不专业的。它不仅是一项能够真正衡量电视市场地位的技术。

对于大多数消费者来说,MEMC运动补偿确实可以提升观影体验。目前主流品牌的电视刷新率都可以达到60Hz以上,但很多片源还是维持在24Hz或30Hz。 MEMC技术的加入,可以使画面帧数与面板刷新率同步,带来更流畅的体验。

但需要注意的是,如果片源本身的帧率就非常高,那么在60Hz刷新率的面板上,MEMC运动补偿并没有太大的发挥空间,这也是为什么高端电视的面板刷新率如此之高的原因往往可以达到120Hz甚至更高。

如果你想购买电视,以上不仅可以带你了解更多技术知识,还能够给你购买电视提供某些技术性能参考。

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页面更新:2024-04-14

标签:刷新率   技术   算法   流畅   液晶   模糊   画面   原理   方案   动态   电视   视频

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