显示器基础知识简单介绍

响应时间的数字是真的吗? 深入了解液晶显示器的视频性能

要充分享受精彩的视频内容,一台具有优良“视频”显示质量的液晶显示器必不可少。 我们准备了一些样本视频,可用于检查您液晶显示器的视频显示质量。

注: 以下是2010年5月31日在ITmedia上发表的日文文章“响应时间的数字是真的吗?! - 让我们来看看液晶显示器的视频显示性能”的翻译。 版权所有2011 ITmedia公司。保留所有权利。

视频模糊通常不是很明显,但.....

您是否曾经有意识地检查现在使用的液晶显示器的视频显示能力? 首先,我们想请您打开下面的视频。 刚开始,一排字母从右到左缓缓移动,但字母的速度逐渐加快,移动方向也会改变。 点击视频上面的标题即可访问YouTube,您可以在这里更改分辨率,在整个屏幕上播放视频,所以,我们希望您能设置分辨率,使这个视频适应您的环境。

 

 

这排字母可能在开始时会很清楚,但我们预计在很多情况下,随着速度的加快,字母的轮廓开始变得模糊,最终会在高速下变得无法辨认。

 

接下来请您尝试下一段视频。 一排字母和移动速度保持不变,但背景和字母的颜色不同。

 

 

我们认为,这段视频比第一段黑白视频更难以正确显示。 虽然这个视频与之前类似,但看起来却可能非常不同,字母的轮廓似乎要与背景融合在一起,残影变得更加明显。

 

如果能够顺利显示这些视频,说明视频播放性能还是不错的。 否则,如果两段视频看上去都很模糊,从开始就在闪烁,显示效果无法令人满意,那么您液晶显示器的视频显示能力可能存在问题。

 

什么样的液晶显示器能清楚地显示视频?

让我们来看看您液晶显示器的质量!

让我们来看看您液晶显示器的视频播放性能!

在评估液晶显示器的图像质量时,需要注意很多方面,但最好在一定程度上分别考虑静止图像和视频的图像质量。 在屏幕上完美再现静止图像与清楚地显示视频所需要的性能不同。 这一次,我们将主要探讨视频图像质量,了解能够提升视频图像质量的技术。

 

作为一个总称,视频包括许多不同的种类,例如SD和HD,具有不同的分辨率,还有不同的流派,例如真人秀、动画和游戏。 另外还有不同的输出设备,如计算机、DVD/蓝光光盘播放机以及游戏机等。 近年来,液晶显示器需要更广泛的技术,以兼容视频或外部设备,因为视频源的质量不断提高,液晶显示器需要连接到计算机以外的设备。

下面,让我们来看看您使用的液晶显示器的设置。 如果您的液晶显示器带有针对各种用途的视频质量模式,您应该选择侧重视频的模式,如“视频”或“电影”,然后播放一段您所选的视频。 然后,请您再在“标准”和“sRGB”画质模式下观看并进行比较。 一般情况下,侧重于视频图像质量的模式倾向于提高亮度和对比度、饱和度和色温等设置。 人们对于色彩有着特别强烈的个人偏好,所以这样的设置并不一定适合用户的需求,但较高的亮度、对比度和饱和度会提升视频的吸引力,带来高画质感。

 

更重要的是,最佳图像质量设置根据观看距离(从眼睛到屏幕的距离)而变化。 这也是一种通常的情况,但是如果观看距离较短,鲜活生动的图像质量,例如高亮度、高对比度和高饱和度就会使眼睛不舒服,不适合长时间观看。 相反地,长距离观看对眼睛的影响较小,更加容易欣赏到生动的画质。

 

更具体地来说,视频图像质量不是仅仅由液晶显示器决定的。 如果计算机上正在播放视频,低功耗CPU可能会引起视频和音频跳动,图像质量也会因为视频播放软件而略微改变。 此外,正如AMD“ATI Radeon”系列显卡的“Avivo”技术和NVIDIA“GeForce”系列显卡的“PureVideo”技术,这些GPU的CPU降低负载和视频扩展高清技术以及驱动程序播放支持功能也会产生很大的影响。 另外,当液晶显示器连接到AV设备或游戏机时,图像质量会根据这些设备的视频播放功能和连接接口而变化。

 

在这篇文章中,我们主要讨论液晶显示器的视频播放性能,但我们希望您记住,如果您希望获得更高的视频显示质量,您还需要选择好的视频输出环境。

 

了解响应时间的重要性

“响应时间”是影响视频显示质量的液晶显示器规格中最容易理解的一项指标。 响应时间是指屏幕上的一个像素(点)从一种颜色变为另一种颜色的速度。 严格来说,“速度”的测量单位应该像“公里每小时”,但液晶显示器的响应时间却是“ms”(毫秒)。

 

在许多情况下,会同时给出两个数值,作为液晶显示器的响应时间。 第一个是黑-白-黑响应时间(晶体上升时间+下降时间),是一个像素从黑变白再从白变黑需要的总时间。 截至2010年5月,速度最快的液晶显示器实现了1 ms或2 ms的高速响应时间。

 

另一个值是中间色阶响应时间。 它是一个像素在灰色之间变化(从一个灰色变为另一个)所需的需要。 液晶显示器具有256个灰色色阶,并且在大多数情况下选取数个色阶并测量响应时间,然后将平均值取为中间色阶响应时间。 中间色阶响应时间较快的液晶显示器速度可达到约2到5 ms,这记录在规格“灰色至灰色”或“G到G”中。 中间色阶的颜色在视频显示颜色中的使用比其他颜色多得多(很少有需要在黑色和白色之间切换的场景),因此中间色阶的响应时间对于视频图像质量是很重要的。

 

如果我们仅仅考虑数字,响应时间越快的液晶显示器视频显示质量越好。 屏幕色彩快速变化,使快速移动的图像能够清晰锐利地显示。 由于色彩变化慢导致的响应时间慢可能会使显示器模糊,或屏幕上的移动对象周围留下残影。

 

响应时间较快的显示器上的图像

响应时间较快的显示器上的图像
(左侧照片)

响应时间较慢的显示器上的图像

响应时间较慢的显示器上的图像(右侧照片)

 

 

我们还应该记住取决于液晶显示器中液晶面板驱动方式的响应时间倾向。 通常,虽然TN和VA液晶面板(尤其是TN面板)很容易加速黑-白-黑响应时间,中间色阶的响应时间很容易变慢。 虽然在IPS液晶面板上难以加速整个色阶的响应时间,但中间色阶的减速比其他类型的面板小得多,而且一般被评定为显示稳定。

 

加快响应时间并减少模糊的技术

最近,越来越多的液晶显示器都采用了一项技术,以加快响应时间并减少模糊。 这种技术是通过色阶加速电路、插黑和加速器驱动实现的,我们将在这里逐一为大家介绍。

 

色阶加速电路主要加速中间色阶响应时间。 简单来说,当屏幕上的颜色变化时,这种装置通过向液晶单元施加比通常更高的电压加快液液晶单元的移动速度(色彩变化)。 通过使用色阶加速电路,中间色阶的响应时间能够接近黑-白-黑的响应时间,无论驱动液晶面板的系统是什么(TN、VA或IPS)。

 

带色阶加速电路

无色阶加速电路

 
该曲线图比较了用或不用色阶加速电路时色调变化的响应时间(0 =黑,255 =白)。 如果没有色阶加速电路,中间色阶的响应时间慢,在不同色调上差别很大(左侧照片)。 使用色阶加速电路后,响应时间在整个色调范围上变得均匀(右侧照片)  

 

然而,色阶加速电路存在一个结构缺点,许多情况下,眼睛会感知到错误颜色的轮廓(非原始的视频源中的颜色)。 这是因为对液晶单元施加了额外电压,使其与目标色调交叠。 例如,将灰色色调从“50”变为“100”时,高于“100”的色调会瞬时显示在屏幕上。 这被称为过冲/下冲。

 

对色阶加速电路升压也会缩短响应时间,但如果升压太多,过冲和下冲就会变得很明显。 如何对此进行补偿取决于制造商对于色阶加速电路的调谐技术。

 

正在形成过冲

色阶加速电路高负荷运行

 
从右向左滚动的矩形图像。 左侧的图像是色阶加速正常工作的例子。 右侧的图像是正在形成过冲的例子。 在右侧的图像中,色阶加速电路高负荷运行,所以图像模糊较少,但在矩形的边缘产生错误颜色。

 

插黑是一种用于减少模糊和残影的技术。 基本上,液晶显示器的刷新率为60 Hz(虽然也有例外),因此帧速率为60 fps。 这意味着屏幕(帧)每六十分之一秒改变一次。 在显示的帧之间插入一个全黑屏幕,以减少模糊和残影。 这种技术被广泛地用于家庭液晶电视,非常有效。

 

它的缺点是会减少亮度,导致闪烁。 当插入黑色屏幕的频率增加时,能够更有效地减少模糊和残影,但屏幕为黑色的时间增加,这意味着可感亮度会降低。 此外,实际帧和黑色屏幕间的持续切换会使屏幕出现闪烁。 有的产品通过将液晶面板的刷新率提高到120 Hz,并相应地插入黑色屏幕,以尽可能消除亮度降低和闪烁。

 

   
插黑示意图。 在每一帧插入一个黑色屏幕(或屏幕中的一部分黑色区域),使眼识别屏幕变化,重现清晰的图象

 

三种产品的模糊检查

现在,我们已经解释了响应时间和用于减少模糊的技术,让我们用本文开头的样本视频来对实际的液晶显示器进行详细检查。

 

我们用于测试的液晶显示器包括艺卓FlexScan EV2333W、FlexScan SX2462W和FlexScan EV2303W。 我们使用三个型号,每个型号采用一种类型的液晶面板驱动系统。 SX2462W采用IPS面板,EV2333W采用VA面板,EV2303W采用TN面板。 视频显示性能表现如下表所示。

 

此次检查视频播放的液晶显示器

型号 FlexScan EV2333W FlexScan SX2462W FlexScan EV2303W
面板类型 VA IPS TN
面板尺寸 23" 24.1" 23"
原始分辨率 1920 × 1080 1920 × 1200 1920 × 1080
最高亮度 300 cd/m2 270 cd/m2 250 cd/m2
对比度 3000:1 850:1 1000:1
响应时间
(黑-白-黑)
25 ms 13 ms 5 ms
响应时间
(灰色到灰色)
7 ms 5 ms
色阶加速电路

 

播放单色字母在单色背景上滚动的视频,检查黑-白-黑的响应时间。 当视频开始时,“●▲■EIZO”在屏幕上滚动。 请注意字母和符号的轮廓。 当黑-白-黑响应时间较慢时,字母的轮廓可能会模糊,在朝向和远离滚动方向上会出现轮廓残影,字母后面似乎残留下细条纹,并且能够看出错误的颜色。

首先,视频从右到左水平滚动,然后从下到上垂直滚动,再沿对角线从左上角到右下角滚动。 字母滚动五次,然后加速。 起初从屏幕的一边到另一边大约需要10秒,然后5秒左右,最后3秒左右。 您可以想到,滚动速度越快,字母轮廓的残影和错误颜色就越明显。

 

 

彩色字母在彩色背景上滚动的视频。

视频的内容与上一个单色视频相同,但字母和背景的颜色在视频过程中改变了两次。 字母滚动的方向和检查的方法与黑白视频一样。

 

 

制作这些样本视频的目的是为了便于找到响应时间的缺陷,从而在大多数情况下更容易在标准的视频内容中找到缺陷。 事实上,目前还没有任何计算机液晶显示器能够毫无残影或闪烁地完美显示滚动字母。 当速度增加时,我们在所有三个测试型号中确实发现了残影及闪烁,但字母并没有特别明显的变形或轮廓出现颜色错误,所以在一定的水平上仍然非常适合用于观看视频内容。

 

让我们分别来看看每个型号,(VA型)可以设置色阶加速电路的强度,有三个设置可供选择: “关”、“正常”、“高”。 对于色彩样本视频,色阶加速电路设置的效果是非常明显的: 当设为“关”时,有很多“条纹”,但当它被设为“正常”时,条纹大大减少,当它设为“高”时进一步减少。 面板本身的黑-白-黑响应时间很慢,为25 ms,所以黑白样本视频有点慢,但中间色阶响应时间被色阶加速电路加速到7 ms,完全能够很好地切换普通视频内容中使用的颜色。

 

EV2333W提供三种色阶加速设置可供选择

SX2462W(IPS型)是一款更加适合显示静止图像的显示器,但在色阶加速电路设置为“正常”时达到了与EV2333W(VA型)类似的效果,没有明显的缺陷。 面板本身的黑-白-黑响应时间为13 ms,在IPS型面板中属于较快的,内置的色阶加速电路能够将中间色阶的响应时间缩短到7 ms,产生非常稳定的图像显示。

 

EV2303W(TN型)具有最快的黑-白-黑响应时间,仅为5 ms,虽然在单色样本视频几乎没有模糊,但在彩色样本视频中残影比较明显。 中间色阶响应时间还没有发现,但是,由于它没有配备色阶加速电路,所以存在典型的TN面板特性,即有些色调的变化比黑白变化慢得多。 乍一看,TN型似乎响应时间更快,但我们希望您记住,普通视频内容中主要使用的中间色阶比较慢(容易模糊)。

 

EV2333W

SX2462W

EV2303W

 
我们播放了单色字母样本视频,并用数码相机拍下了慢速滚动时的照片。 >左起: EV2333W(色阶加速设置:高)、SX2462W和EV2303W。 快门速度为1/60秒。  

 

EV2333W

SX2462W

SX2462W

 
我们播放了彩色字母样本视频,并用数码相机拍下了慢速滚动时的照片。 左起: (色阶加速设置:高)、SX2462W和EV2303W。 快门速度为1/60秒。  

 

色阶加速关

色阶加速正常

色阶加速正常

 
EV2333W色阶加速设置之间的差异。 左起: 关、正常和高。您可以看到随着色阶加速电路强度的改变,模糊水平如何变化  

 

检查的亮度、对比度和色调

接下来,我们来检查亮度和对比度,这与视频显示的效果有关,以及色调和色彩平衡,这与细致的色彩表现有关。 最佳亮度和对比度值取决于显示的视频、观看距离和用户偏好。 然而,如果采用高亮度和高对比度设置,显示效果一般都会有所改善。 我们准备了如下样本视频,用于我们下一步的检查。

使用灰阶来检查亮度和对比度

第一个样本视频并列显示了16级的平滑灰阶(色阶)。 屏幕不会变化,请您仔细观察。

 

 

我们希望您在检查亮度和对比度是否足够时根据需要调整液晶显示器的OCD菜单。 在大多数情况下,将亮度调到最大是没有问题的,但如果您觉得黑色看上去有些褪色、发灰,可以尝试将亮度略微调低。

 

对比度调整得越高,黑白之间的亮度差异就越大,从而提高显示效果。 然而,如果对比度过高,就会形成遮挡阴影和高光溢出,而且色阶也会被破坏。 另一方面,如果对比度过低,图像质量也会变得平淡单调,色阶之间的界限也会难以看清。 如果您想要获得强烈的对比,您应该增加对比度,直到可以看清16级灰阶的边界。

 

顺便说一下,平滑的灰阶图案也可用于检查静止图像(尤其是色阶)的显示质量。 在静止图像的情况下,您应该看看在平滑色阶上的任何地方是否有条带(不自然的条纹),但通常视频图像不需要这么高水平的色阶。 还有一些产品,为了显示鲜艳的图像,实际上在视频设置中将伽马曲线校正为S形,并将对比度优先于色调进行设置。

 

我们用来进行检查的三个型号都展现出了艺卓典型的美丽色阶表现,所有三个型号都显示出了适当的灰阶。 EV2303W的亮度最低,但除非在非常明亮的环境下,否则屏幕的暗度应该不会被觉察。 SX2462W和EV2333W的亮度都非常好。

 

在对比度方面,正如预期一样,VA型EV2333W表现优秀;它经过精心调制,显示的黑色纯正浓厚。 IPS型SX2462W没有辜负它作为高档型号的声誉,黑色表现很好。 相比于其他两种型号,EV2303W的暗区黑度不足,看上去略显褪色,当然,如果没有被拿来与这样高档产品比较,也并不太明显。

 

EV2333W

SX2462W

EV2303W

 
播放灰阶样本视频的照片。 左起: SX2462W和EV2303W  

 

用于检查色调和色彩平衡的视频

下一个样本视频并列显示了平滑的灰阶和平滑的色阶(屏幕没有改变)。 调整了亮度和对比度之后,让我们试着改变预先设置的图像质量模式和色温,并检查色彩会如何变化。

 

 

尤其是当色温升高或降低时,色彩会有很大的变化观。 可供大家参考的是,标准的计算机色温和高清图像色温的国际标准都是6500K,而9300K色温用于模拟电视图像,因此也用于日本(NTSC制式)。 当色温较低时,屏幕上的颜色偏红,当色温升高时会逐渐偏蓝。 最好能够调整到视频图像源的最佳色温,但如果产品具有图像质量模式,色温也会自动按照模式切换,所以我们不必过于担心这一点。

 

有很多液晶显示器的色彩平衡可以在屏幕菜单中对每个RGB进行调整,但基本上最好保持不变。 对于普通用户,目视调整RGB色彩平衡是非常困难的。 很多时候,人们可能会觉得他们已经把每种RGB的色彩平衡调整好,但后来在观看实际的视频内容时却发现了一些奇怪的色彩。

 

我们测试的所有三种型号都实现了极佳的色彩平衡。 其图像质量模式都具有“细致对比度”,并且在根据视频源,比如“影院”或“电影”设置时都没有问题。 他们有一项功能,可对每种RGB进行详细的增益调整,但我们在测试中发现,保留默认设置也没有问题。

 

EV2333W

SX2462W

EV2303W

 
播放色调和色彩平衡检查样本视频的照片。 左起: EV2333W、SX2462W和EV2303W  

 

“动态对比度”更加突出鲜活生动的效果

最近有一些产品配备了“动态对比度”功能,提升了视频和游戏显示的对比度。 虽然具体的名称因不同产品而定,我们只需要了解,它是一项能够根据视频场景实时调整对比度和背光源,并在整个视频的时间轴上增强对比度的功能。

 

例如,即使在启用动态对比度功能时液晶显示器的原始对比度为“1000:1”,对比度能够提高几倍甚至几十倍。 然而,我们希望您记住,硬件规格的对比度不能提高,而且,实际上对比度的区别并不像数字看起来那么大。

 

动态对比度的优点是,它提高了视频或游戏显示的生动性,大大增强了感知的图像质量。 缺点是,某些特定视频场景的色阶偶尔会被破坏,并且在某些情况下亮度和对比度的变化跟不上视频中的实际变化,导致亮度效果看起来不自然。 此外,我们应该提醒您的是,由于对比度的变化很大,所以,在显示视频或游戏以外的内容时,不断变化的对比度会使屏幕难以看清。 基本上,对于视频和游戏应使用动态对比度,但对于其他目的应该禁用。

 

播放视频时眩光和防眩光屏幕之间的差异

现在我们将重点讨论对液晶显示器的视频质量有很大影响的因素,以及各种高画质功能。

 

液晶显示器表面的处理也对视频显示质量有很大的影响。 我们所说的表面处理是指眩光(光面)或防眩光(雾面)。 以前,大多数显示器是防眩光的,但最近眩光型显示器的数量也有了显著增长,特别是制造商的内置PC显示器。

 

让我们先来看看眩光型。 其优点是高饱和色彩和光面显示屏。 液晶结构意味着,光线从背光源穿过滤色器,在屏幕上显示颜色。 对于眩光型产品,大量的光被传输到屏幕表面。 因此,这种特点也提升了亮度和对比度(不同液晶显示器的规格差异很大)。 当显示视频内容时,眩光型比防眩光型的图像质量更加令人印象深刻。

 

然而,眩光型确实容易反射环境光,并会导致眼睛疲劳。 当观看视频内容时,室照明或观看者会被反射在暗场景的屏幕上,破坏观看氛围。 您应该记住,在比电视更近的距离观看视频时,您的影子会反射在液晶显示器的屏幕上。

 

对于防眩光型显示器,它们会通过屏幕表面的细纹理发散环境光。 这样几乎能够完全消除环境光的反射。 与眩光型相比,它的色彩比较柔和,让人感觉轻松舒适,不容易使眼睛疲劳。 防眩光型显示器通常更适合需要长时间注视屏幕的工作。

 

防眩光型显示器的缺点与眩光型显示器的优点恰恰相反。 来自背光源的光也会被屏幕表面发散(穿过屏幕的背光减少),这是导致屏幕亮度和锐度降低的原因之一。 这就是为什么防眩光型显示器上的视频和图像看起来比眩光型更柔和的原因。

 

眩光型面板

防眩光型面板

   
液晶显示器的表面处理会对背景反射产生影响。 光面面板会阻碍背光源的表面扩散,这使其更容易达到高色纯度,但也更容易反射用户人像或照明光线(左侧照片)。 如果类似的光线照射到非光面面板上,就不会在显示器上产生太大的影响,而只是显示为一个模糊的光亮(右侧照片)  

 

眩光型面板的表面

防眩光型面板的表面

   
液晶显示器表面用显微镜拍摄的放大图像。 对于眩光型面板,背光源的光穿过滤色器,直接照射到表面上,并且各种像素的形状可以辨认(左侧照片)。 对于防眩光型面板,背光源的光穿过滤色器,在表面上发散,所以像素的形状模糊,无法辨认(右侧照片)。 近来还出现了一种“半眩光型”显示器,介于眩光型和防眩光型之间。  

 

不能无条件地说眩光型或防眩光型哪个好,所以我们希望您能去商店进行现场比较。 我们认为,许多人会更加喜欢眩光型显示器在播放视频内容时的高图像质量,但最好先尝试在全屏尺寸下运行各种应用,特别要检查环境光的反射。

 

这一次,我们专注于液晶视频显示性能。 您有没有发现在您平时使用的液晶显示器上样本视频的显示质量有问题? 对于液晶显示器来说,它们是非常高难度的样本视频,所以我们估计在大多数环境中都会有一定程度的模糊。

 

对于实际的视频,屏幕上的颜色数量更多,图像更复杂,所以错误颜色的轮廓和残影可能不那么明显。 此外,有些人比别人更容易察觉出模糊。

 

如果您的问题包括背景模糊等,您最好考虑重新购买一台具有出色视频显示质量的液晶显示器。 对于艺卓的显示器家族,我们希望您关注配备色阶加速电路的显示器和具有丰富视频输入选项和游戏功能的FORIS系列。 这些型号的静止图像显示质量也非常高,保证您不用担心图像质量,将您的液晶显示器用于各种用途。

 

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