Granite River Labs, GRL
Raymond Huang 黃睿
閱讀本篇文章之前，建議您可以先閱讀GRL的另一篇技術文章「VESA Adaptive-Sync 介紹及認證」，對Adaptive-Sync有了基本的認識之後，這篇文章將著重在測試項目，進行由淺入深的說明，幫助對VESA Adaptive-Sync有興趣的讀者可以更進一步的了解每個測試項目背後的意義。
2022年3月25日，VESA推出了VESA Adaptive-Sync Certification Test Specification (Adaptive-Sync Display CTS)，即是官方標準的認證測試規範。據其內容測試可以分成三大類：光學表現、EDID / Display ID及DPCD的鏈路訓練、相容性測試。
其中又以光學表現的測試規範較為嚴格，故本文內容將著重介紹光學表現的測試。光學表現測試又可細分為四大項：
接下來，我們將針對每一大項的測試目的與規範詳細說明。
此測試旨在驗證不同的更新率下，待測螢幕亮度的閃爍程度是否會被使用者所感知，透過光學量測儀器取得閃爍程度量化的數值，以日本電子資訊科技協會 (JEITA, Japan Electronic Information Technology Association) 之閃爍測量標準，訂定顯示器螢幕中心小於 -60 dB 之規範，但若待測物 (DUT, Device Under Test) 僅輕微高於規範值，則需要驗證螢幕上平均5個位置如下圖，若閃爍度平均小於-50dB也是符合規範。
圖1: Adaptive-Sync更新率與亮度閃爍測試點位示意圖
測試圖形方面，光學測試主要利用VESA提供之官方測試程式，輸出指定更新率以配合測試規範進行測試，測試用的更新率包含靜態與動態兩種類型。靜態章節包含23.9 ~ 60 Hz內常見的更新率，在穩定的狀況下測試個別更新率之閃爍度。動態部分則是測試DUT支持最低更新率漸進轉換至最高更新率間的閃爍程度，更新率變化的方式有：鋸齒波、正弦波、方波與隨機共四種，DUT通常在方波測試（於最低到最高更新率間頻繁切換）容易出現閃爍之情形，實際亮度變化波型可以參考圖2。
圖2: 鋸齒波詳細亮度變化波型
此測試旨在驗證不同的灰階轉換時，DUT內的加壓加速控制電路(OD, Overdrive)所提升的上升是否符合規範，同時也會將亮度方面的變化情形，透過專用光電轉換探頭轉變成電子訊號輸入示波器觀察，VESA針對波型亦有提出過衝、下衝的相對規範，避免OD在亮度轉換之際產生劇烈過補正之情形，實際量測波形如圖3所示。
圖3: Keysight示波器實際波型截圖
此測試旨在驗證DUT是否會在測試中出現影格遺失的情況，測試過程將會使用數位相機對螢幕進行拍攝，快門時間設定為一秒以捕捉所有影格都出現在螢幕上的軌跡。測試項目包含最高支援的更新率以及隨機更新率，下圖為最高更新率下拍攝的範例照片，可以觀察出所有影格均被填滿（圖4），沒有失幀的情況發生。
圖4: 失幀測試實際拍照畫面
如果出現影格遺失，代表在不同更新率變化時使用者體驗上會出現卡頓，明顯撕裂的情形，以下為示意圖。
圖5: 掉幀與撕裂示意圖（來源：Nvidia）
此測試旨在驗證DUT固定螢幕更新率時，實際更新率與目標更新率之間的差異是否小於VESA規範之容忍值。測試規範中也巧妙的以Color Code間的差異做轉換，將結果可用直觀的方式呈現。
轉換方式如下（以測試更新率48Hz為例）：根據測試規範，已知可容忍的抖動範圍為±0.5毫秒，而將48 Hz進行倒數計算後，可以得到一個影格的時長為 20.8毫秒，±0.5除以20.8可以得到確切的容忍值為4.8%的亮度差異。之後以Color Code 187為基準，可以得到轉化後Color Code的差異大約為4，實際計算公式如下：
Allowed Minimum-to-Maximum 8-bit Gamma 2.2 Code Value Range = 187 × (1.048(1 / 2.2) – 1) = 4.03
測試過程同樣使用數位相機對螢幕進行拍攝，快門時間也設定為一秒以抓取所有影格。測試項目則包含指定十個常見更新率，之後再透過修圖軟體如PhotoShop，將照片標準化後進行最亮與最暗區塊的比較如圖6、圖7所示，進而判斷實際抖動是否符合規範。
圖6: 不符合規範之亮度差異
圖7: 符合規範之亮度差異
此測試確保使用者可以享受擁有穩定更新率的影音內容與遊戲體驗，避免穩態時更新率出現不正常浮動，進而造成使用者感知到特定區域畫面亮度差距過大。
高動態範圍 (HDR, High Dynamic Range) 部分值得補充說明，若DUT宣告支援HDR功能，則影像幀數抖動測試需要增加測項。新增的部份旨在確認DUT開啟HDR功能的情況下，抖動是否仍然符合規範？在HDR開啟時需要額外注意，當測試軟體將影格刷滿整個螢幕的同時，有可能會造成不同區域的調光不一致，最後導致Color Code有較大差異。
若您想進一步了解HDR功能，請參考此篇技術文章「DisplayHDR 最新技術更新」。
以上四部份囊括了VESA Adaptive-Sync CTS 的所有測試重點，期望本篇文章能加深讀者對Adaptive-Sync 測試概念的輪廓，此測試規格建立了相對公開且嚴格的標準，對於使用者的影音體驗尤其是幀數，做了嚴格的品質把關避免用戶購買到不符理想的顯示器產品。
Granite River Labs (GRL) 認證測試實驗室於規範草擬階段，即成立了Adaptive-Sync測試團隊，以支援數據的比較與驗證，並成為VESA授權的Adaptive-Sync認證實驗室先鋒，提供專業的測試服務。若您對Adaptive-Sync相關的定義、內容或測試細節有任何疑問，歡迎來信GRL交流技術與討論。
參考文獻
作者
GRL台灣測試工程師 黃睿 Raymond Huang
國立台灣大學化工所碩士畢業，擁有近四年測試經驗，熟悉DisplayPort, DisplayHDR, AdaptiveSync, Clear Motion, HDR10+, Ethernet 等測試規範，現時負責GRL光學測試相關項目開發以及客製化測項設計兼GRL 技術文章作者及演講講師。
本文件中規格特性及其說明若有修改恕不另行通知。
發佈日期 2022/12/08 AN-221208-TW