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| 胜极而衰!液晶响应时间技术发展和展望 | |||
| 作者:世纪电视… 文章来源:世纪电视网 点击数: 更新时间:2007-8-12 |
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首先我们来明确什么是液晶显示器的响应时间。 响应时间是液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度,即像素由暗转亮或由亮转暗所需要的时间,常说的25ms、16ms就是指的这个响应时间,响应时间越短则使用者在看动态画面时越不会有尾影拖曳的感觉。一般将黑白响应时间分为两个部分:上升时间(Rise time)和下降时间(Fall time),而表示时以两者之和为准。 传统CRT显示器响应时间仅为1~3ms。所以,响应时间在CRT显示器中一般不会被人们提及。而由于液晶显示器是利用液晶分子扭转控制光的通断,而液晶分子的扭转需要一个过程,所以LCD显示器的响应时间要明显长于CRT。 目前显示器的响应时间发展经过早期的40ms,25ms,16ms,8ms到目前常见的5ms响应时间,应该说有了长足的进步。其中使用的技术主要有以下几个方面: 1、 增加驱动电压法:液晶分子的转动速度和电压有关系,电压越高,分子转动速度就越快。 2、 改变液晶分子初始状态法:这种方法其实就是让液晶分子处于一种不稳定的状态,一旦有“风吹草动”就立即作出反应,用以增加响应时间。 液晶分子排列示意图 3、 减小液晶粘稠程度法:液晶越粘稠,驱动起来就越费力,这和人多心不齐是一个道理。如果把液晶稀释一下,驱动就比较容易了,响应时间自然能有所提升。 以上三种方法的确可以提高液晶的响应时间,但都有副作用。首先液晶的驱动电压不可能无限制的提高;其次,液晶分子的初始状态不能超过一定限度,否则液晶分子将不受控制;最后,液晶必须保持一定粘稠度,否则无法完全控制光线的穿透,造成无法使用的现象。 从实际使用上看,液晶在25ms响应时间上的综合性能是最好的,对色彩的控制相当好,响应时间也基本够用。对色彩的控制能力从16ms依次递减。因此专业型显示器通常是40ms或25ms,很少有16ms以下的型号,其中道理就在于此。 ■广泛使用的加压技术 液晶显示器所说的相应时间,衡量标准是纯黑到纯白之间过渡时间,看起来似乎非常合理,但事实上却不是这样,液晶进行黑白之间的过渡其实是最快的,因此黑白响应时间难免有一定的片面性。因此从2005年开始,显示器厂家开始用灰阶响应时间作为新的衡量标准。 我们知道,显示器所显示的各种色彩是由RGB三原色的子像素的不同浓淡程度组合而成的,而每一个子像素的浓淡程度的变化,就是我们通常所说的“灰阶”。对于16.7M位色8 bit面板来说,子像素所能展现出的浓淡程度可以分为256级(即2的8次方),即256灰阶。不同灰阶的三原色子像素,就组成了16.7M种彩色像素,这些彩色像素又组成了屏幕的彩色画面。
灰阶响应时间是衡量显示器进行不同灰阶变换时的速度,由于不同灰阶之间的变换速度并不相等,因此,灰阶响应时间是一个统计上的平均值,并非是一个整齐划一的时间,灰阶响应时间比传统的黑白响应时间更能反映一台液晶显示器在实际使用中的效果,是一种更为科学的衡量方法! 灰阶响应时间的实现,主要靠一种叫“over device”的技术。“over device”的作用是对增加的电压进行精密的控制,以便在适当的时间给予适当的驱动电压,让液晶分子能以最大的速度变换,同时不影响液晶面板的正常使用。因此,ClearMotiv的是一种精密增加电压的技术。 具体来讲,灰阶显示器内部增加了一块“over device”芯片,这块芯片根据事先编入的程序,对面板进行精确的电压控制,该增就增,不该增就不增,以便让响应时间尽可能的加快。从以前只增加单一电压,到现在的机动灵活,这是液晶显示器发展的一大进步。 掌握“over device”芯片的生产商有好几家,其中三星,LG,飞利浦都是自己研发的芯片,AOC,BenQ,优派等都是外购的第三方芯片。从实际使用效果来看,效果基本相同。从成本来看,“over device”技术并不很贵,据说每块芯片的价格在2-3美元左右,加上配套的电路总共在4-5美元左右。 “over device”技术是独立于面板开发的,对面板的要求并不是很高。但同样的“over device”芯片搭配不同的面板,能达到的性能是不一样的,从灰阶8ms到1ms不等。但通常来说,黑白响应时间很快的TN+film面板基本都能达到较高的灰阶响应速度,而传统的25ms或16ms广角面板性能要差一些,最低只能做到灰阶6ms的相应时间。 由于“over device”技术要增加成本,因此被厂家定位于中高端显示器,普通的入门级显示器仍然以廉价的黑白响应时间为主。 ■新型的“插黑”技术 即便是液晶显示器达到了灰阶响应的标准,仍然有人不满意。但面板增加电压的技术从目前来看已经发展的较成熟了,继续提高的可能性不大。为此,有厂家另辟蹊径,提出了“插黑”技术。 BenQ的插黑技术是在相邻两帧或者数帧之内插入一帧全黑帧,用以达到增加总帧数的效果,让原本有拖影的画面变得清晰起来。 例如,液晶显示器每秒能显示的帧数是25帧,我们只需要在其中插入另外25帧黑色的画面就能让画面达到50帧的水平,人的眼睛就不会再有拖影现象了。有朋友会想,如果每秒能显示50帧的话,为啥还要插黑呢?很简单,液晶显示器进行灰阶显示的时候,响应时间较慢,而黑白相应时间反而更快,在较慢的灰阶画面中适当插入黑帧,即能改善视觉感受,又能充分利用液晶显示器的显示特性,可谓鱼与熊掌兼得。
不过,插黑技术的确不错,但它要求液晶显示器的响应时间足够高。据小编了解,实现插黑的响应时间底线差不多是灰阶8ms,超过这个时间的话,插黑帧很容易被人眼察觉。因此,插黑技术是在灰阶相应时间的基础上实现的,这也是以前液晶显示器不采用这种技术的原因。 事实上,插黑技术在液晶显示器上的实现有两种方法,除了以上介绍的插入一整帧黑色画面外,还可以依靠灯管的不停闪烁来进行插黑。虽然灯管闪烁的方法可行,但它对灯管的要求很高。您想想,液晶显示器的灯管本身就是很脆弱的东西,你让它一开一关,寿命长不了,况且这样还要增加相应的控制电路,成本也上去了,所以BenQ明智的采用了前者。 为啥BenQ不采用类似电视的隔行扫描技术呢?原因也很简单,液晶显示器和CRT结构不同,CRT隔行显示,电子枪一次只扫描奇数或偶数行,用不到的地方不扫描。而液晶显示器没有扫描的概念,一帧就是一帧,没有任何商量的余地。因此适用于CRT的隔行技术,对液晶显示器就不适用了。 FP241W Z(插黑技术) 与 普通LCD对比 当然了,液晶电视机是有逐行和隔行的概念的,但这仅仅是对接收的信号而言,另外内部处理电路也有一定差异。至于液晶面板本身,不存在逐行和隔行的问题。 从目前BenQ提供的资料来看,插黑仍然是靠内置芯片完成,这要求和面板有一定的匹配程度,并不是随便哪款面板都可以拿来插黑的,需要先期进行测试。另外,插黑技术和BenQ先前的AMA引擎一样(AMA的作用是精确加电压,以实现灰阶响应时间),都可以通过内置的OSD菜单进行关闭,当你进行文本处理等简单应用时,大可不必开启插黑。 ■最新的“极光瞬影” 即便是灰阶响应时间+插黑,也有人不满。因为插黑会使人感到闪烁感,时间长了并不舒服,原因在于人眼对闪烁非常敏感,液晶显示器不能满足快速插入黑画面的性能。 针对这个问题,有厂家提出了更新的方案:“极光瞬影”技术。需要指出的是,“极光瞬影”是日本东芝电器为液晶电视机开发的一种技术,我们这里用“极光瞬影”只是作为类似技术的代表名称,并不是说其他厂家的类似技术也叫“极光瞬影”。 “极光瞬影”首先将屏幕刷新率提高一倍达到100Hz,较传统的50Hz想比,画面显示更加清晰稳定。同时在原有两幅图像之间通过精密计算并插入了一幅新的图像,可以将影像拖影降至肉眼难以感知的程度,极致地改善了动态画面质量,即使激烈的动态画面也能清晰表现。 从原理上看“极光瞬影”其实和插黑是完全一样的,只是插入的东西不同。插黑是简单的插入一个黑色的画面,因此闪烁感很强。而“极光瞬影”则是插入了一个“中间桢”,利用它来增加总桢数,达到缓解相应时间的作用。 举个例子:下面三个图像中第1、3格是正常播放的,第2格是经过计算生成的,如果把它加入中间的话,动作不是顺畅很多吗?这就是“极光瞬影”的秘密。 “极光瞬影”看起来非常神奇,其实仔细研究其实还是比较简单的,因为电视信号的传输过程中是“收2放1”,在播放第格的同时第2格也已经收到了,只要计算中间点就成了,只不过速度要非常快,否则赶不上画面的变化。 遗憾的是,从这个角度看“极光瞬影”目前只能用于电视机领域,因为电脑显示器所播放的画面基本没法预料,因此不能进行中间桢运算。不过相信今后技术的发展,“极光瞬影”也是可以应用在显示器上的,至少在看电影时能够实现。 ■响应时间的未来发展 无论是基本方法,还是“插黑”、“极光瞬影”,它们都是已经实现的技术,市面上也有成品出售了。 从市场的角度看,除了基本技术外,厂家对“插黑”、“极光瞬影”的定位主要集中在中高端,当作一种新的卖点来宣传。但从长远来看,“插黑”、“极光瞬影”迟早要普及,相信过不了多长时间,普通入门产品也能拥有相同的功能。 有人问响应时间今后还会有更多的发展吗?根据小编的判断恐怕会比较困难了,因为无论是从液晶面板的物理结构还是辅助手段,都已经发展到了较成熟的阶段,再提高会非常麻烦,成本会激增。同时更为先进的SED,OLED等产品也将陆续投入实用化,再去研究液晶的响应时间已经得不偿失。
另外,从应用的角度看,显示器发展到灰阶和插黑,电视机发展到“极光瞬影”,基本上满足绝大多数的需要了,没有必要再花成本提高了。 最后,从市场方面来看,关于响应时间的炒作已经越来越难了,诸如16ms炒作那样的辉煌时代已经过去,那时候消费者对响应时间特别接受。但时间一长就显得有些厌倦了,直至2005年的灰阶概念开始,其造成的影响和深度远没有16ms来的深远,从某种意义上看响应时间的炒作时代已经过去了。 因此,无论是市场方面还是经济方面,液晶显示器响应时间的发展已经接近顶峰,今后将不再是发展的重要方向了。而目前业界的普遍看法是今后液晶将朝着提高色彩,灰阶表现等提高画质的方向进步,相信随着技术的进步,消费者将得到越来越好的液晶产品。 不过尽管响应时间已经不是最关注的焦点,但“百足之虫死而不僵”,它在相当长的时间内仍然是重要的液晶指标,兴许有厂家还会推出更新的技术,但相信不会引起太大的反响。 |
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