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明基全高清技术解析:AMA及插黑疾彩技术(上)
天极网 | 2009-05-05 16:55

液晶显示器经过这几年的发展,技术上已经相对成熟,而且每年都会有一个“主题”: 2004年大家都在拼“响应时间”,2005年的主题无疑是“灰阶响应速度”(过驱动技术),那么今年的主题又是什么呢?经常看《微型计算机》的读者也许已经知道了答案(本刊五月下前沿地带文章《LCD反视觉残留技术即将登场》),那就是“黑屏插入技术”,我们不妨把它叫做“插黑”吧,这样简单而且好记一些。今天我们请到了BenQ显示器产品设计部门的高级工程师——吴荣华先生来和我们一起谈谈插黑技术的实现。

吴荣华先生1988年加入明基公司,并担任显示器产品研发工程师一职。在18年的显示器产品研发工作中,吴先生从CRT一直做到了LCD,正是凭借着丰富的产品设计经验和对研发工作不懈的追求,BenQ显示器在国际上屡获大奖,并在技术上一直处于业界的前沿。
  
一、LCD显示器响应速度大限将至
  
1.从LCD开始普及到现在,尽管技术在不断地发生变化,但在很多人的印象里液晶显示器一直有两个致命的弱点,一个是颜色,另外一个就是拖影问题。尤其是拖影,很多游戏玩家都抱怨说LCD不适合打游戏,您是怎样看待这个问题的呢?
  
吴:最开始的时候液晶显示器的反应速度很慢,比方说黑白响应时间40ms的LCD,拖影肯定是很厉害的,我们也可以想象用这样的显示器玩游戏是多么难过的一件事。但是这个问题在响应时间缩短之后,已经有了很大的进步,灰阶8ms、4ms的LCD显示器已经能够满足绝大多数游戏玩家的要求,市场上有很多专为游戏用户设计的显示器也说明了这一点。当然,现在的LCD显示器不能让所有的用户都满意,尤其是一些职业的游戏玩家,他们有很多反面的意见,相信大家也有所耳闻。不过这也是我们继续改进技术的动力,这次推出的插黑技术(BenQ称之为AMA Z技术,疾彩引擎2代)就是为彻底解决拖影问题而诞生的。

图1 液晶显示器的技术进步
  
2.平心而论,液晶显示器显示静态画面的质量很好,但是在显示动态图像时,就会出现拖影的问题。以前我们解决问题的方式是不断减少显示器的响应时间,现在你们换了一种方式—使用黑屏插入技术来解决这个问题,能跟我们的读者介绍一下为什么要放弃传统的方式?
  
吴:从技术上讲,无论是缩短黑白响应时间又或者灰阶响应时间都可以有效地消除动态画面的拖影现象。换句话说,它可以解决机器的问题,但是不能解决“人的问题”。为什么这么说呢?人的眼睛都有一个视觉残留效应,就是说你看到一帧画面以后,在之后的一段时间里(大约是0.1s,不同的信号刺激持续的时间可能略有不同)人脑会认为它一直存在。大家都知道电影的原理,电影每秒内播放24帧独立的画面,但是人脑会自动把它合成动态的场景。显示器也一样,当显示器在不停地切换画面时,人脑老是“想”着上一帧画面的东西,所以就会感觉有“拖影”。

图2 从CRT与LCD显示器帧画面在时间轴上的分布我们很容易看出其中的区别
  
说到这里可能会有人问为什么CRT显示器上面没有拖影呢?原因是CRT成像的过程是“间断式”的,CRT显示器靠电子束轰击荧光粉来显示,而且是逐点逐行的轰击,这样荧光粉在受到轰击时就会发光,而在更多的时候它是不发光的,此时人眼看到的是“黑屏”,这在很大程度上抵消了人眼的视觉残留(图2左)。液晶显示器之所以会出现严重的“拖影”,问题就在于它显示的画面是稳定的,只有在切换帧画面时它才会发生变化(图2右)。
  
既然找到了问题的症结所在,我们就可以[page]有的放矢,这也就是黑屏插入技术(Black Frame Insertion Technology)的由来。

二、黑屏插入技术如何来实现?
  
1.从人眼视觉特点的角度出发引入插入黑屏的方法确是一种正确的选择,那么具体到技术上,黑屏插入要如何来实现呢?
  
吴:从实现方式上来说,大致有两种方法:一种是控制背光光源,用背光扫描(Scan Backlight)的方法来实现(图3a),这种方式主要是模拟CRT显示器一明一暗的变化;而另外一种则是在两帧画面之间插入一帧黑屏,可以看成是将原来的画面帧数翻倍(Double Frame Rate),比如说由原来的60帧变成120帧,其中奇数帧仍然显示以前的画面,而偶数帧则全是黑屏(图3b)。目前,我们使用的就是第二种方法。

图3a Scan Backlight的核心思想就是增加LCD显示器背光灯管的数量,然后通过控制灯管的开/关,依次实现画面从上到下的明/暗

图3b Double Frame Rate的原理就是在原来的两帧画面之间加入一个中间帧,而中间帧全是黑色的,这样也实现了帧与帧之间的明→暗→明→暗的变化

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