液晶显示器的黑白响应时间、灰度响应时间和对比度介绍

作者: 来源: 日期:2009-12-26

①黑白响应时间

所谓黑白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(其原理是在液晶分子内施加电压,使液晶分子扭转与回复)。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。

据数据表明:响应时间 30 毫秒 =1/0.030= 每秒钟显示器能够显示 33 帧画面,这是已经能满足 DVD 播放的需要;响应时间 25 毫秒 =1/0.025= 每秒钟显示器能够显示 40 帧画面,完全满足 DVD 播放以及大部分游戏的需要;而玩那种激烈的动作游戏(如 QUAKEIII、UT2003、DOMMIII)、极速追逐赛等游戏要达到毫无拖影的话,所需要的画面显示速度都要在每秒 60 帧以上,即需要的响应时间 =1/ 每秒钟显示器能够显示 60 帧画面 =16.6 毫秒。

②灰阶响应时间

说到灰阶响应时间,首先来看一下什么是灰阶。我们看到液晶屏幕上的每一个点,即一个像素,它都是由红、绿、蓝(RGB)三个子像素组成的,要实现画面色彩的变化,就必须对 RGB 三个子像素分别做出不同的明暗度的控制,以“调配”出不同的色彩。这中间明暗度的层次越多,所能够呈现的画面效果也就越细腻。以 8 bit 的面板为例,它能表现出 256 个亮度层次(2 的 8 次方),我们就称之为 256 灰阶。

由于液晶分子的转动,LCD 屏幕上每个点由前一种色彩过渡到后一种色彩的变化,这会有一个时间的过程,也就是我们通常所说的响应时间。因为每一个像素点不同灰阶之间的转换过程,是长短不一、错综复杂的,很难用一个客观的尺度来进行表示。因此,传统的关于液晶响应时间的定义,试图以液晶分子由全黑到全白之间的转换速度作为液晶面板的响应时间。由于液晶分子“由黑到白”与“由白到黑”的转换速度并不是完全一致的,为了能够尽量有意义的标示出液晶面板的反应速度,传统的响应时间的定义,基本以“黑—白—黑”全程响应时间作为标准。

但是当我们玩游戏或看电影时,屏幕内容不可能只是做最黑与最白之间的切换,而是五颜六色的多彩画面,或深浅不同的层次变化,这些都是在做灰阶间的转换。事实上,液晶分子转换速度及扭转角度由施加电压的大小来决定。从全黑到全白液晶分子面临最大的扭转角度,需施以较大的电压,此时液晶分子扭转速度较快。但涉及到不同不同明暗的灰度切换,实现起来就困难了,并且日常在显示器上看到的所有图像,都是灰阶变化的结果,因此黑白响应的测量方式已经不能正确的表达出实际的意义,为此,灰阶响应时间的概念就顺应而出了。

需要说明的是,虽然灰阶响应更难控制,需要的时间更长,但实际情况却有可能完全相反。因为厂商可以通过特殊的技术,使灰阶响应时间大大提高,反过来比传统的黑白响应时间短很多。比如使用响应时间加速芯片,可以使 25ms 黑白响应时间的产品拥有 8ms 的灰阶响应时间。灰阶响应时间与原来的黑白响应时间含义和性质差别很大,两者之间没有明确的对应关系,但又都是对液晶响应时间的描述。

从 2005 年开始灰阶响应逐渐为众多厂商所使用,总的来说,这些产品通常使用了更好的响应时间控制方式,比如各个象素的响应时间更加稳定、统一。灰阶响应时间短的产品脱影现象也更少一些,画面质量也更好,尤其在播放运动图像的时候,因此游戏玩家或者爱看影碟的用户可以更多考虑液晶显示器的这个参数。

③对比度

液晶显示器的对比度实际上就是亮度的比值,定义是:在暗室中,白色画面 ( 最亮时 ) 下的亮度除以黑色画面 ( 最暗时 ) 下的亮度。更精准地说,对比度就是把白色信号在 100% 和 0% 的饱和度相减,再除以用 Lux( 光照度,即勒克斯,每平方米的流明值 ) 为计量单位下 0% 的白色值 (0% 的白色信号实际上就是黑色 ),所得到的数值。对比度是最黑与最白亮度单位的相除值。因此白色越亮、黑色越暗,对比度就越高。对比度是液晶显示器的一个重要参数,在合理的亮度值下,对比度越高,其所能显示的色彩层次越丰富。

目前提高对比度有两种方法

1、提高白色画面的亮度。

2、让黑色更黑,降低最低亮度,这个也许有些不好理解,首先,需要知道控制液晶显示器光线的明暗变化,是不可能通过发光灯管开、关来实现的,而液晶又是不能做到 100% 不漏光的,所以即使调整至纯黑画面,液晶显示器还是会有一些亮度的。这是个分母、分子的问题,分子小了对比度自然就高了。

提高亮度增加对比度的方法相对简单,不过受到灯管寿命、液晶漏光等问题,亮度不能无限量提高。第二种方法是很多高端液晶厂家的发展方向,这也是为什么亮度不高的液晶能够达到高对比度的原因。在购买液晶显示器时,应该注意挑选显示器画面有没有因高亮而色彩失真,因为那样的高对比度是没有参考价值的。更重要的是,虚高的亮度并不会带来更好的显示效果,它只会使浅色图像变成茫茫一片,而对暗部表现却毫无帮助。

此外,厂商在宣传单上标注的对比度参数分两种,一种是典型值,就是在同一画面下的对比度,另一种是最大值,就是整个显示器在亮度不一定的状态下所取的最大、最小亮度所比的对比度,例如某款液晶最大对比度为 550:1,而典型值为 500:1。那么其中的最大值也就不具备参考性,典型值才是真正的对比度,最大对比度实际上也就是厂商所玩的数字游戏。

另外,还有些厂商所标注的对比度是所谓的“动态对比度”。所谓动态对比度,指的是液晶显示器在某些特定情况下测得的对比度数值,例如逐一测试屏幕的每一个区域,将对比度最大的区域的对比度值,作为该产品的对比度参数。不同厂商对于动态对比度的测量方法可能也不尽相同,但其本质也万变不离其宗。动态对比度与真正的对比度是两个不同的概念,一般同一台液晶显示器的动态对比度是实际对比度的 3-5 倍。所以,动态对比度也不过就是厂商所玩的数字游戏,并没有实际意义。

目前主流液晶显示器的对比度大多集中在 400:1 至 600:1 的水平上,而加拿大公司 Brightside 推出的采用 LED 背光技术的 DR-37P 超高动态范围液晶显示器居然号称拥有 200000:1 的超高对比度,真是令人有点瞠目结舌了。

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