Granite River Labs, GRL
Raymond Huang
2022년 3월 25일 VESA는 공식 표준 인증 테스트 사양인 VESA Adaptive-Sync 인증 테스트 사양(Adaptive-Sync Display CTS)을 출시했습니다. 콘텐츠 테스트에 따라 광학 성능(Optical Performance), EDID/디스플레이 ID 및 DPCD 링크 교육, 호환성 테스트의 세 가지로 나눌 수 있습니다.
이 블로그에서는 그 중에서도 더 까다롭다고 여겨지는 광학 성능에 대한 테스트 사양에 대해 집중적으로 다룰 것입니다. 광학 성능 테스트는 네 가지 주요 항목으로 세분 할 수 있습니다.
- 새로 고침 빈도 및 깜박임 테스트 업데이트 속도 및 밝기 깜박임 테스트
- Gray-to-Gray 테스트 그레이 스케일 테스트
- 프레임 드롭 테스트 프레임 손실 테스트
- 비디오 프레임 속도 지터 테스트
다음으로 각 주요 항목의 테스트 목적 및 사양에 대해 자세히 설명하겠습니다.
재생률 및 깜빡임 테스트
이 시험의 목적은 일본 전자정보기술협회 JEITA에 근거하여 시험 대상 화면 밝기의 플리커 정도가 서로 다른 업데이트 속도에서 사용자에게 인식되는지 여부를 확인하고, 광학 측정기를 통해 플리커 정도의 정량값을 얻는 것입니다. 일본 전자정보기술협회의 플리커 측정기준은 디스플레이 화면의 중심이 -60dB 미만이라고 규정하고 있으나 DUT(테스트 대상 장치)가 지정된 값보다 약간 높은 경우 아래 그림과 같이 화면에서 5개 위치의 평균을 확인해야 합니다. 평균 깜박임이 -50dB보다 작으면 사양에도 부합합니다.
그림 1: Adaptive-Sync 업데이트 속도 및 밝기 깜박임 테스트 지점의 개략도
테스트 그래픽 측면에 광학 테스트는 주로 VESA에서 제공하는 공식 테스트 프로그램을 사용하여 테스트 사양에 맞게 지정된 업데이트 속도를 출력합니다.테스트에 사용되는 업데이트 속도에는 정적 및 동적의 두 가지 유형이 있습니다. 정적 구간은 23.9 ~ 60Hz 내의 공통 업데이트 속도를 포함하고 안정적인 조건에서 개별 업데이트 속도의 깜박임을 테스트합니다. 동적 부분은 DUT의 최저 업데이트 속도와 최고 업데이트 속도 사이의 깜박임 정도를 테스트하는 것입니다 업데이트 속도를 변경하는 방법에는 톱니파, 사인파, 사각파 및 랜덤 네 가지가 있습니다. DUT는 일반적으로 사각파(최저 업데이트 속도에서 최고 업데이트 속도로 빈번하게 전환)에서 테스트되며, 실제 밝기 변화 파형은 그림 2를 참조할 수 있습니다.
그림 2: 톱니파의 상 밝기 변화 파형
Gray-to-Gray Testing
이 시험의 목적은 서로 다른 그레이스케일 변환 동안 DUT의 가압 가속도 제어 회로(OD, Overdrive)의 상승이 사양을 충족하는지 확인하는 것입니. 동시에 밝기 변화는 오실로스코프로 전자 신호 입력을 관찰하는 것으로 변환되며, VESA는 밝기 변환 중 OD의 심각한 과보정을 방지하기 위해 파형에 대한 오버슈트 및 언더슈트의 상대 사양도 제안했습니다. 실제 측정 파형은 그림 3에 나와 있습니다.
그림 3: 키사이트 오실로스코프 실제 파형 스크린샷
Frame Drop Testing
이 테스트는 테스트 중에 DUT가 프레임을 손실지 여부를 확인하기 위해 설되었습니다. 테스트 중에는 디지털 카메라를 사용하여 화면을 촬영하고 셔터 시간을 1초로 설정하여 모든 프레임이 나타나는 트랙을 캡처합니다. 테스트 항목에는 지원되는 가장 높은 업데이트 속도와 랜덤 업데이트 속도가 포함됩니다. 아래 사진은 가장 높은 업데이트 속도로 찍은 샘플 사진입니다. 모든 프레임이 채워져 있고 프레임 손실이 없는 것을 확인할 수 있습니다(그림 4).
그림 4: 프레임 손실 테스트의 실제 화면
프레임 손실이 발생하면 업데이트 속도가 변경되면 사용자 경험에서 말을 더듬고 명백한 찢김이 발생한다는 것을 의미합니다. 다음은 도식화된 도표입니다.
그림 5: 프레임 드롭 및 티어링의 개략도(출처: Nvidia)
비디오 프레임 속도 지터 테스트
이 테스트는 DUT의 화면 리프레시 빈도가 고정되었을 때 실제 리프레시 빈도와 목표 리프레 빈도의 차이가 VESA 사양의 허용 값보다 작은지 확인하는 것입니다. 테스트 사양에서는 색상 코드 간의 차이를 교하게 변환하여 결과를 직관적으로 표시할 수 있습니다.
변환 방법은 다음과 같습니다(예를 들어 48Hz의 테스트 업데이트 속도 사용). 테스트 사양에 따르면 알려진 허용 가능한 지터 범위는 ±0.5밀리초이며 48Hz의 역수 계산 후 프레임의 지속 시간은 20.8밀리초로 얻어지며, ±0.5를 20.8로 나누어 밝기의 4.8% 차이라는 정확한 허용 오차 값을 얻습니다. 이후 Color Code 187을 기준으로 변환된 Color Code의 차이는 약 4임을 알 수 있 실제 계산식은 다음과 같습니다.
Allowed Minimum-to-Maximum 8-bit Gamma 2.2 Code Value Range = 187 × (1.048(1 / 2.2) – 1) = 4.03
테스트 과정도 디지털 카메라를 사용해 화면을 촬영하고, 셔터 타임도 1초로 설정해 모든 프레임을 담습다. 테스트 항목에는 10개의 공통 업데이트 속도를 지정한 다음 PhotoShop과 같은 사진 편집 소프트웨어를 통해 사진을 표준화하여 그림 6과 그림 7과 같이 가장 밝은 영역과 가장 어두운 영역을 비교한 다음 실제 지터가 규격에 맞는 판단합니다.
그림 6: 사양을 충족하지 않는 휘도 차이
그림 7: 사양 내 휘도 차이
이번 테스트는 안정적인 업데이트 속도로 시청각 콘텐츠와 게임 경험을 즐길 수 있도록 하고, 정상 상태 시 업데이트 속도의 비정상적인 변동을 방지해 특정 영역에서 과도한 화면 밝기 차이를 인지하게 됩니다.
보충: High Dynamic Range, HDR
HDR(High Dynamic Range) 부분은 추가 설명이 필요하며, DUT에서 HDR 기능을 지원한다고 선언하면 비디오 프레임 속도 지터 테스트에 테스트 항목을 추가해야 합니다. 새로 추가된 부분은 DUT에서 HDR 기능이 활성화되었을 때 지터가 여전히 사양을 준수하는지 확인하는 것입니다. HDR이 켜진 상태에서 테스트 소프트웨어가 전체 화면을 프레임으로 채울 때 각 영역에서 일관되지 않은 조광(dimming) 발생하여 색상 코드에 큰 차이가 발생할 수 있으므로 각별한 주의가 필요합니다.
결론
위의 네 부분은 VESA Adaptive-Sync CTS의 모든 테스트 포인트를 다룹니다. 사용자의 시청각 경험을 위해 특히 프레임 속도에 대해서는 사용자가 만족스럽지 못한 디스플레이 제품을 구매하지 않도록 엄격한 품질 검사가 이루어졌습니다.
GRL인증 시험소는 규격 초안 작성 단계에서 Adaptive-Sync 시험팀을 신설하여 데이터 비교 및 검증을 지원하였으며, VESA가 공인한 Adaptive-Sync 인증 시험소의 선구자가 되어 전문적인 시험 서비스를 제공했습니다. Adaptive-Sync의 정의, 내용 또는 테스트 세부 정보에 대해 궁금한 사항이 있으면 GRL에 문의하십시오.
Reference
- https://www.nvidia.com/en-us/geforce/technologies/adaptive-vsync/technology/
- VESA Adaptive-Sync Display Certification Test Specification r1.0, March 25, 2022
Author
Raymond Huang, GRL 대만 테스트 엔지니어
National Taiwan University에서 화학 공학 석사 학위를 취득 후 다년의 테스트 경험이 있습니다. DisplayPort, DisplayHDR, AdaptiveSync, Clear Motion, HDR10+, 이더넷 및 기타 테스트 사양에 전문입니다. 현재 개발을 담당하고 있으며 GRL 광학 테스트 관련 프로젝트 및 맞춤형 테스트 항목 설계 및 GRL 기술 논문 저자 및 강사입니다.
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2022/12/08 AN-221208-TW
