色彩抖动技术.doc

无可否认，目前LCD显示器成为CRT的继任者已经是大势所趋，虽然目前CRT和LCD显示器还会在较长的一段时间内并存，但是两者市场销量的对比已经很明显的说明了未来的趋势。但是在越来越多的朋友在考虑选择液晶显示器的时候，一些新的问题暴露出来了，液晶相比有着几十年历史的CRT，它的很多技术实现细节并不像CRT那样耳熟能详，在购买液晶的时候要看重哪些方面，对于厂商给出的参数怎么理性看待，这足够让一些朋友们头疼了。即使是一些“老鸟”，也难免在厂商普天盖地的宣传攻势下迷失。本篇就是针对上面的种种问题，让大家对于液晶和一些重要技术参数做一个深入了解。 所有显示器都希望能完全反映显卡输出的24bit/16.7M种颜色，但是对于目前的液晶显示器来说，我们要知道表示颜色数量16.7M和16.7M的真正差异。 从纸面来看，24bit色彩是由256种红色，256种绿色256种蓝色相互叠加获得，最大发色数为1670万色，我们说到的VA（MVA或者PVA）和各种 IPS 面板均属于此类。 而我们市场上看到的最多的TN经济型面板则不同，它只能产生R/G/B各64色，最大的实际发色数也仅有262144。但是为了获得超过1600万种色彩的表现能力，TN面板都会使用到我们常说到的“抖动”技术，该技术的基本原理局势快速切换相近颜色利用人眼的残留效应获得缺失色彩。和8bit面板所能提供的0,1,2,3,4 直到255的三原色色阶相比, TN 面板所能提供的色阶是不连续的0,4 ,8 ,12 ,16 ,20 直到252。 我们下面就来看看厂商们实现“抖动”技术的两种不同方法： 第一种方法是在同一像素上使用：在T0 时刻像素显示白色, 在T1时刻像素显示 4级灰度, 然后在T2时刻又恢复T0时刻的白色，在T3时刻又显示4级灰度，如此周而复始，利用人眼的视觉残留混合两种像素灰阶信息，于是就近似得到了2级灰度。. T0T1T2T3 虽然第一种算法只涉及处理一个像素，但是对于液晶这种本身“刷新”率不高的显示技术来说，这样的实现会发生不可避免的像素抖动现象。于是就出现了第二种实现“抖动”的方法：利用四个像素组成的像素方块阵，对角线方向的两个像素分别显示相同的白色或者4级灰度，使用在在观察距离上就会得到2级灰度的颜色信息。第一种算法 我们再看看看1级灰度是怎样实现的，如果采用第一种方法T0, T1, T2 三个时刻像素都要显示白色，而到了T3时刻显示4级灰度（因为TN面板像素无法直接显示1、2、3级的灰度），于是观察者就得到 (0+0+0+4) / 4= 1一级灰度，可以我们也看到了，要得到一个颜色要经过4个周期，这样的时间明显有些长了。T0T1T2T3 如果采用第二种算法，由四个像素组成的方块阵中有三个像素显示白色，一个像素显示4级灰度，这样也能近似得到一级灰度色彩。第二种算法 我们不得不承认抖动技术的发明从一定程度上解决了TN面板颜色先天不足的问题，但是这并不是一个完美的解决方法，直接暴露出来的问题就是可见的像素抖动和不法得到253, 254 和 255 这三种灰度，即使应用了色彩抖动，能够显示出来的色彩也只有0到252灰阶的三原色,所以最后得到的色彩显示数信息是 253253253=16194277，约合16.2M色。响应时间：相信很多消费者都没有正确理解 响应时间？没错，这是液晶显示器时代给我们带来的新名词，也是近一年来液晶厂商们着重炒作的一个指标，但是当你继续往下看这个部分的时候时，你会明白现在的厂商要在这个指标上做文章简直是太容易的一件事情了。 响应时间这个专业的液晶指标最早由国际标准化组织即（ISO）推出，规范代码是ISO13406-2，该规范制定的初衷就是要反映液晶显示器表现动态图像的平滑度和清晰度。该规范把响应时间定义如下：当一个像素电从白色转为黑色，电极电压从0变为最大值，即最大电压激励状态下，液晶分子迅速转换到新的位置，这一过程所用的时间被称为上升时间段。当一个像素由黑转白，像素所加电压切断，液晶分子迅速回到加电前位置，这一过程称为下降时间。整个响应时间过程就是由上升时间加上下降时间获得的数值。 实际上，ISO规范对于响应时间的定义的着眼点还是太过于简单的，只考虑了用时最短的像素黑白黑极端切换的时间，在衡量实际使用时出现最多的灰阶切换时没有太多指导价值。我们可以想想一年多以前厂商们在推广12ms液晶时的宣传把戏：“如果像素变换一次的时间是12ms，则一秒钟内可以切换的画面数值为1000/12=83，这一数值远大于人类所能感知的60fps的最高识别率，所以12ms是终极的游戏液晶方案。”当然12ms在游戏方面的表现相信读者们比笔者更清楚，在FPS游戏中依旧存在明显可见的拖影，直到今天出现的6ms、4ms疾速液晶，其在典型画面激烈切换游戏CS中的表现才达到可以接受的程度。那么ISO对于响应时间的定义问题出在哪里呢？为何和实际偏差如此之大呢？ 首先在ISO规范中，像素整个响应定义只占到了整个像素上升或是下降过程的80%的时间，按照ISO的定义所谓白色即指10%灰度，黑色指90%灰度，其余20%的时间被忽略了。ISO这样定义的初衷不难理解，因为对于液晶分子来说，加电起动和最后稳定这两个阶段是费时的，两头20%的灰度转化的过程有可能超过ISO响应时间定义本身所占时间，那如果省去这20%就可以大大的美化指标，但这显然对于消费者是不公正的。 响应时间测试数据 如上图所示的某液晶显示器响应时间测试数据，按照ISO定义上升沿时间为28.5-12 = 16.5 ms。但我们观察整个像素从0%灰度到100%灰度转化的全部过程，实际用时超过了40 ms，达到ISO定义所用时间的两倍多。 当然ISO定义的缺陷还不止如此，其中最为严重的是忽略了色彩变化时即不同灰度切换的时间，这也是我们日常使用显示器是最多的显示状况。从液晶的显示原理来说，当一像素从较浅灰度转变为较深灰度时，其加在像素两端电极电压也响应加强。但是和ISO规范中定义的黑白黑切换的最大激励电压相比，在灰度切换时相应的施加电压要低得多，因此在这种情况下液晶分子反转响应的速度也会变慢。同理，当色阶从较深灰阶到浅灰阶转变时，过程相反，不过此时浅色灰阶对应的电极电压也不为零，相应的电压差激励效果也会变差，下降沿时间也会变长。 也正是因为ISO的规范并没有强行要求厂商在提供用户响应时间参数的时候考虑中间灰阶的响应时间，所以厂商在自己标注的可操作空间就大得多了。有较早液晶使用经验的用户不难发现，在一年前的主流液晶中，使用友达AU 16 ms TN面板的显示其回