本帖最后由 tonq77 于 2012-5-4 13:32 编辑
液晶电视拖尾原因 反视觉残留技术
这个帖子好像解释的比较清楚。。。。。没有示意图比较遗憾。
LCD技术突飞猛进，其中很重要的进步之一就是响应速度的提升。液晶面板的响应时间从早期的25ms降到16ms，再到现在主流的8ms，配合OverDrive技术还让LCD的灰阶响应时间降至4ms、2ms和1ms。但游戏发烧友发现，不管如何缩短LCD的响应时间，LCD在显示大动态画面时，尤其是在FPS游戏对战中，仍然有拖影现象，因此绝大部分的世界顶级游戏赛事还是采用CRT作为比赛用的显示器。
为什么1ms响应时间仍然有拖影？ 我们常说的 LCD“拖影”是指显示画面中的物体移动后， LCD来不及转换到下一幅画面，于是上一幅画面和下一幅画面重合，使得物体部分边缘模糊。大家知道， LCD响应时间是造成拖影的原因，其实除此之外，还有一个未曾提及过的原因：人眼的视觉残留（Hold Type）特性。在以前响应时间较长时， LCD本身的延迟较大，掩盖了其它问题。当响应时间降低到一定程度时，人眼的视觉残留特性就成为了改善拖影现象的最大障碍，响应时间越低，视觉残留的问题就越突出。因此单纯缩短响应时间是无法彻底解决拖影问题的。 strong>什么是视觉残留？ 简单说来，就是当人眼看到的某个物体突然消失的时候，在人眼中物体的影像并不会跟着立即消失，而是像幻灯片中的渐变效果那样，影像只会逐渐地消失。因此当物体的移动速度超过某个上限值时，人眼就无法清晰地对物体进行跟踪。每到逢年过节或者参加晚会时，你应该玩过荧光棒吧，在夜色下挥舞它，就可以很明显地看到荧光棒的拖影形成了扇型；我们在观看F1赛车比赛时，有时候也会发现赛车尾部有拖影，这些都是由人眼的视觉残留特性造成。人眼的视觉残留时间由物体的颜色、亮度、对比度与历时长短决定，通常该时间在0.05s～0.2s之间。 为什么在CRT上没有视觉残留？ 既然视觉残留是人眼的特性，与 显示器无关，那为什么在显示同样的大动态画面时，1ms响应时间的 LCD仍然不如CRT“快速”呢？这是因为 LCD与CRT的成像原理不同。CRT用电子枪从屏幕最上方到最下方的逐点循环扫描来成像，所以在某时间点上只显示图像中的一点，其它部分是不显示的；在这种情况下，图像任一点的显示时间间隔都比较长，在这段时间间隔中人眼只接收到该点的黑屏信息，有效地缓解了视觉残留现象。而 LCD依靠液晶分子的偏转来成像，在每一帧的时间中， LCD都会一直显示那一帧图像，而且帧与帧之间转换的时间很短，造成了 LCD在显示下一帧图像时，人眼中仍残留有上一帧图像，因此形成拖影。图2和图3分别表示CRT和 LCD的任一像素从全白到全黑的转换过程，我们可以看到CRT的示意图类似一条斜线，这种显示方式恰好解决了人眼的视觉残留问题； LCD的示意图呈阶梯状，当阶梯间的时间间隔过短时，视觉残留问题就会非常突出。 既要解决人眼的视觉残留问题，又不可能给我们的眼睛动手术，因此只有改进 显示器。其实早在上个世纪末，显示业界就在研究应用在 LCD和 LCD TV上的反视觉残留技术。如果你曾经使用过照相机，应该知道曝光时间越长，拍摄动态场景时照片就越模糊，要想拍出清晰的动态场景就必须缩短快门时间。同样的，如果我们能在 LCD显示的每一帧上都装上一个“快门”，让我们看到每一个帧的时间都变短，不就可以得到清晰的动态影像了吗，这其实就是反视觉残留技术的原理。目前反视觉残留技术主要分为背光扫描（Scanning Backlight）和黑屏插入（Black Data Insertion）两大技术，它们在实现方式上有很大的不同。 1.背光扫描 既然CRT的成像原理可以解决视觉残留问题，那么 LCD可不可以向CRT借鉴呢？聪明的工程师们将 LCD的背光灯管从上到下排列，依次循环点亮灯管，类似于逐行扫描的成像方式；因此某一段时间内只能看到与一根灯管对应的一部分图像，其余时间该部分无显示，等于切断了拖影的“尾巴”，让 LCD的视觉效果更接近于CRT。 可能你已经想到，背光扫描技术肯定存在一些缺陷。首先，由于成像方式模拟CRT，因此这种 LCD也和CRT一样存在屏幕闪烁的问题，必须提高刷新率来解决。按照飞利浦的标准，原本刷新率为50Hz的 LCD将提升至75Hz（欧洲和亚洲标准），原本刷新率为60Hz的 LCD则将提升到120Hz（美国标准）。 其次，由于某段时间内只有一根灯管点亮，其它灯管熄灭，无疑会降低 LCD的亮度，因此飞利浦采用了8根HCFL（热阴极荧光灯）的设计（普通 LCD的灯管只有2～4根）。当然，这种灯管必须保证有足够的开关寿命。 最后，该技术还对 LCD的响应时间提出了严格的要求。在显示一帧图像之前，与之对应的液晶分子都必须在灯管点亮前偏转到位，否则就会出现屏幕局部的亮度异常，这是不可接受的。理想情况下，响应时间要少于每帧时间的2/3，剩下的1/3时间用来显示图像，否则会导致屏幕亮度的降低。如果 LCD的刷新率为120Hz，那么每帧时间为“1/120＝8.3ms”，响应时间应低于5.5ms，而且该时间是指全灰阶的平均响应时间，这就要求 LCD对于任何灰阶的响应时间都要够快、够均衡，无疑是相当苛刻的要求。 2.黑屏插入 背光扫描技术实现起来比较复杂，那有没有简单易行的方法呢？另一群工程师开发的黑屏插入技术就满足了这个要求。这种技术是在显示完一帧图像后，再显示一帧纯黑色图像，或者关闭背光灯管，从而改善视觉效果。理论上黑屏的时间越长，人眼接收图像的时间间隔也越长，就能更好地消除视觉残留。当然插入黑屏也会带来屏幕闪烁的问题，黑屏时间越长，屏幕闪烁越明显，亮度越低。因此厂商在研发该技术时必须考虑消除视觉残留与屏幕闪烁和亮度的平衡，据悉明基将黑屏时间定为与每帧时间相同，并称该技术为插黑技术（Black Frame Insertion）。此时为了消除屏幕闪烁，必须提高刷新率，如果原刷新率为60Hz，现在就需要提升到120Hz。 实现黑屏插入技术对 LCD的响应时间也有一定的要求，如果刷新率为120Hz，则平均灰阶响应时间应当低于8.3ms。另外，插入黑屏还会造成亮度和对比度的下降，因此采用该技术的 LCD很可能会以软/硬件的形式让用户自己开启/关闭黑屏插入技术，在观看 电影、玩游戏时启用黑屏插入技术来改善拖影问题；在作图、欣赏照片时则切换回普通显示模式以增加亮度和对比度。 结语 对比两种 LCD反视觉残留技术我们可以发现，在相同刷新率下它们的图像显示时间间隔几乎是相同的，例如刷新率都为120Hz时，显示时间间隔都大约为8.3ms。不过在每帧时间内，就图像中某一行的显示时间而言，黑屏插入技术的显示时间是背光扫描技术的三倍左右。前面谈到过视觉残留的程度受物体出现在人眼中历时长短的影响，因此黑屏插入技术对视觉残留问题的改善稍逊于背光扫描技术。背光扫描技术与CRT更加相像，趋近于一条斜线，因此视觉残留的问题较小。 总的来说，两种技术都能改善视觉残留问题，其中背光扫描技术的效果较好，但对背光灯管寿命和响应时间的要求都比较高，会增加不少的成本；而黑屏插入技术相对比较简单，成本的增加不大，更利于市场普及。 | 
楼主: woai000
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狗仔卡
楼主
发表于 2012-5-4 12:02
