彩色迷魂陣： 16.7/16.2百萬色的差異
無可否認，目前LCD顯示器成為CRT的繼任者已經是大勢所趨，雖然目前CRT和LCD顯示器還會在較長的一段時間內并存，但是兩者市場銷量的對比已經很明顯的說明了未來的趨勢。但是在越來越多的朋友在考慮選擇液晶顯示器的時候，一些新的問題暴露出來了，液晶相比有著幾十年歷史的CRT，它的很多技術實現細節并不像CRT那樣耳熟能詳，
 
在購買液晶的時候要看重哪些方面，對于廠商給出的參數怎么理性看待，這足夠讓一些朋友們頭疼了。即使是一些“老鳥”，也難免在廠商普天蓋地的宣傳攻勢下迷失。本篇就是針對上面的種種問題，讓大家對于液晶和一些重要技術參數做一個深入了解。
 
所有顯示器都希望能完全反映顯卡輸出的24bit/16.7M種顏色，但是對于目前的液晶顯示器來說，我們要知道表示顏色數量16.7M和16.7M的真正差異。
 
從紙面來看，24bit色彩是由256種紅色，256種綠色256種藍色相互迭加獲得，最大發色數為1670萬色，我們說到的VA（MVA或者PVA）和各種 IPS 面板均屬于此類。
 
而我們市場上看到的最多的TN經濟型面板則不同，它只能產生R/G/B各64色，最大的實際發色數也僅有262144。但是為了獲得超過1600萬種色彩的表現能力，TN面板都會使用到我們常說到的“抖動”技術，該技術的基本原理局勢快速切換相近顏色利用人眼的殘留效應獲得缺失色彩。和8bit面板所能提供的0,1,2,3,4 直到255的三原色色階相比, TN 面板所能提供的色階是不連續的0,4 ,8 ,12 ,16 ,20 … 直到252。
 
我們下面就來看看廠商們實現“抖動”技術的兩種不同方法：
 第一種方法是在同一像素上使用：在T0時刻像素顯示白色, 在T1時刻像素顯示4級灰度, 然后在T2時刻又恢復T0時刻的白色，在T3時刻又顯示4級灰度，如此周而復始，利用人眼的視覺殘留混合兩種像素灰階信息，于是就近似得到了2級灰度。.

雖然第一種算法只涉及處理一個像素，但是對于液晶這種本身“刷新”率不高的顯示技術來說，這樣的實現會發生不可避免的像素抖動現象。于是就出現了第二種實現“抖動”的方法：利用四個像素組成的像素方塊陣，對角線方向的兩個像素分別顯示相同的白色或者4級灰度，使用在在觀察距離上就會得到2級灰度的顏色信息。

第一種算法
 
我們再看看看1級灰度是怎樣實現的，如果采用第一種方法T0, T1, T2 三個時刻像素都要顯示白色，而到了T3時刻顯示4級灰度（因為TN面板像素無法直接顯示1、2、3級的灰度），于是觀察者就得到(0+0+0+4) /4=1一級灰度，可以我們也看到了，要得到一個顏色要經過4個周期，這樣的時間明顯有些長了。

如果采用第二種算法，由四個像素組成的方塊陣中有三個像素顯示白色，一個像素顯示4級灰度，這樣也能近似得到一級灰度色彩。

第二種算法
 
我們不得不承認抖動技術的發明從一定程度上解決了TN面板顏色先天不足的問題，但是這并不是一個完美的解決方法，直接暴露出來的問題就是可見的像素抖動和不法得到253, 254 和255這三種灰度，即使應用了色彩抖動，能夠顯示出來的色彩也只有0到252灰階的三原色,所以最后得到的色彩顯示數信息是253×253×253=16194277，約合16.2M色。

響應時間：相信很多消費者都沒有正確理解
響應時間？沒錯，這是液晶顯示器時代給我們帶來的新名詞，也是近一年來液晶廠商們著重炒作的一個指標，但是當你繼續往下看這個部分的時候時，你會明白現在的廠商要在這個指標上做文章簡直是太容易的一件事情了。
 
響應時間這個專業的液晶指標最早由國際標準化組織即（ISO）推出，規范代碼是ISO13406-2，該規范制定的初衷就是要反映液晶顯示器表現動態圖像的平滑度和清晰度。該規范把響應時間定義如下：當一個像素電從白色轉為黑色，電極電壓從0變為最大值，即最大電壓激勵狀態下，液晶分子迅速轉換到新的位置，這一過程所用的時間被稱為上升時間段。當一個像素由黑轉白，像素所加電壓切斷，液晶分子迅速回到加電前位置，這一過程稱為下降時間。整個響應時間過程就是由上升時間加上下降時間獲得的數值。
 
實際上，ISO規范對于響應時間的定義的著眼點還是太過于簡單的，只考慮了用時最短的像素黑白黑極端切換的時間，在衡量實際使用時出現最多的灰階切換時沒有太多指導價值。我們可以想想一年多以前廠商們在推廣12ms液晶時的宣傳把戲：“如果像素變換一次的時間是12ms，則一秒鐘內可以切換的畫面數值為1000/12=83，這一數值遠大于人類所能感知的60fps的最高識別率，所以12ms是終極的游戲液晶方案。”當然12ms在游戲方面的表現相信讀者們比筆者更清楚，在FPS游戲中依舊存在明顯可見的拖影，直到今天出現的6ms、4ms疾速液晶，其在典型畫面激烈切換游戲CS中的表現才達到可以接受的程度。那么ISO對于響應時間的定義問題出在哪里呢？為何和實際偏差如此之大呢？
 
 首先在ISO規范中，像素整個響應定義只占到了整個像素上升或是下降過程的80%的時間，按照ISO的定義所謂白色即指10%灰度，黑色指90%灰度，其余20%的時間被忽略了。ISO這樣定義的初衷不難理解，因為對于液晶分子來說，加電起動和最后穩定這兩個階段是費時的，兩頭20%的灰度轉化的過程有可能超過ISO響應時間定義本身所占時間，那如果省去這20%就可以大大的美化指標，但這顯然對于消費者是不公正的。

響應時間測試數據

如上圖所示的某液晶顯示器響應時間測試數據，按照ISO定義上升沿時間為28.5-12 = 16.5 ms。但我們觀察整個像素從0%灰度到100%灰度轉化的全部過程，實際用時超過了40 ms，達到ISO定義所用時間的兩倍多。

當然ISO定義的缺陷還不止如此，其中最為嚴重的是忽略了色彩變化時——即不同灰度切換的時間，這也是我們日常使用顯示器是最多的顯示狀況。從液晶的顯示原理來說，當一像素從較淺灰度轉變為較深灰度時，其加在像素兩端電極電壓也響應加強。但是和ISO規范中定義的黑白黑切換的最大激勵電壓相比，在灰度切換時相應的施加電壓要低得多，因此在這種情況下液晶分子反轉響應的速度也會變慢。同理，當色階從較深灰階到淺灰階轉變時，過程相反，不過此時淺色灰階對應的電極電壓也不為零，相應的電壓差激勵效果也會變差，下降沿時間也會變長。

顯示原理
也正是因為ISO的規范并沒有強行要求廠商在提供用戶響應時間參數的時候考慮中間灰階的響應時間，所以廠商在自己標注的可操作空間就大得多了。有較早液晶使用經驗的用戶不難發現，在一年前的主流液晶中，使用友達AU 16 ms TN面板的顯示其回比 LG-Philips同樣規格的16ms甚至三星的12 ms更快，而這三中面板又都快過16 ms IPS 面板的速度表現，而令人不解的是它們又都慢于Hydis 的20 msTN面板，這正是由于ISO響應時間規范的不嚴格造成的，實際廠家給出的響應時間指針反而造成了用戶的困惑。
灰階響應才是具有參考價值的指針
正如我們上面所說，以往廠商在ISO大規范給出的白黑白響應時間指標下有太多的可操作空間，以致使得單純的響應時間指標已經不具備太多可信價值，那么從何種角度出發去得到更有實用價值的響應時間指針呢，答案就是在去年下半年有些廠商開始推廣的“灰階響應時間” 。

灰階響應時間分布圖
上圖是由NEC提供的灰階響應時間分布圖，如圖所示，平面X、Y軸分別是起始灰階和終止灰階，而Z軸則表示在該灰階轉換過程中所用的響應時間。我們依次看一看到ISO定義、白到灰階、黑色到某灰階三種不同狀況下的響應時間差異。
 
ISO 響應時間= (0 - 255) 18 + (255 - 0) 7 = 25 ms
 
白到某灰階的最大響應時間= 0–192–0 = (0 -192) 38 + (192 - 0) 5 = 43 ms （這比ISO定義下獲得的指標慢78%）
 
黑色到某灰階最大響應時間= 255–160–255 = (255 - 160) 55 + (160 - 255) 36 = 91（這比ISO定義下獲得的指標慢264%）

飛利浦190S5 顯示器的響應時間空間分布圖
 
我們在可以看看上圖，這是我們自己測試得出的飛利浦190S5 顯示器的響應時間空間分布圖，和上圖不同的是，這部圖表的柱狀數值直接包括了上升沿和下降沿兩部分的時間。我們可以看到最長的時間發生在兩個較深灰階的轉換過程中，而從純白到純黑過程在最快的速度之列。
 
通過上述分析，我相信讀者對于響應時間這一概念已經有了一定的認識，同時也會認同這樣一個結論 ，要想使得響應時間真的具有實際參考價值，那么提供必要的灰階響應時間參數才是有意義的，同時要讓響應時間這個因素真的對于消費者實際應用有性能提升，那么加速灰階和灰階之間轉換的速度，即顏色切換的速度才是真正有意義的。

今年最時髦的液晶技術 "overdrive"
很明顯，對于我們上面的討論的液晶響應時間問題廠商也自知不能在“黑白黑響應時間”上繼續宣傳，所以如何提高液晶在灰階切換速度的提高也在去年下半年各家廠商發力的重點，“GTG”灰階響應速度和“overdrive”疾速響應技術也開始大量的出現在近半年來推出的中高端液晶新品上，那么有關“overdrive”的方方面面，我們也的確有必要了解一下。
 
要說起“overdrive”就不能不提一提2001下半年由NEC為液晶電視開發出來的FFD技術，它可以看作是“overdrive”技術的前身。實際上該技術的原理相當簡單，當我們從TN屏幕的白色（即最初液晶分子狀態）轉為黑色（液晶分子在電壓垂直光線方向），此時液晶象素點后部的薄模晶體管受到的激勵電壓是最大的，打個比方來說：在1V電壓激勵下液晶分子從白到黑的轉換的過程用時20ms。NEC的FFD技術是如下考慮的：為什么我們不把激勵電壓加倍獲得更快的響應時間呢：比如加2V來獲得 10 ms的響應時間。而且從當時NEC發布的研究報告來看，這一技術是可行的，通過增加灰階轉換時的激勵電壓，可以減少灰階轉換過程的用時。

NEC發布的研究報告中的圖表
我們可以看看當時NEC發布的研究報告中的圖表，該表左邊是沒有采用FFD技術時測得的響應時間空間分布圖，而右側則是采用FFD技術后的測試成績，我們看到，尤其是在灰階轉換的過程中，最大的改善成績從55ms左右縮小到6 ms。而我們要注意的是，左右兩圖在單純的白-黑-白響應時間并沒有變化，我們可以這樣理解，因為在純白到純黑的過程中電極施加的激勵電壓已經是最大值了，所以沒有改善是在情理之中的。雖然NEC并沒有把這一技術應用在顯示器領域（因為該技術的出發點就是為了改善液晶電視的響應速度問題），但是從去年下半年和FFD技術有著相同技術原理的 Overdrive技術開始在中高端液晶顯示器上流行開來。
 
 實際上，FFD和overdrive基本上就是換了名號，這在不同廠商之間很常見，就比如明基使用了“overdrive”這樣的叫法，而ViewSonic又會把同樣的東西稱為“ClearMotiv”，實際上它們都是一樣的東西，我們來看看“overdrive”到底能給我們帶來什么實質性的性能提升。

“overdrive”到底能帶來什么實質性的性能提升
 
如上圖所示，在上方的藍色曲線表示正常情況液晶分子加電壓后的反應過程，相應的電壓情況由下面的黑色直線表示。我們看到從施加電壓開始到液晶分子穩定并不是一個一成不變的過程，而淡藍色的點線則表示液晶追求的理想響應。Overdrive以及 ClearMotiv 和一般液晶觸發的過程就在于輸入電壓階段，我們可以看到，為了讓液晶分子達到更快的反應速度，在初始階段會比以一般狀態下施加更高的激勵電壓，待到液晶分子方向趨于目標方向時，激勵電壓恢復目標灰階水平。
 
通過上面的這些分析，我們大家應該清除Overdrive和與其類似的技術主要是為了改善顏色的灰階變化。另一方面也表示該技術實際上不會對傳統的白-黑-白響應速度有任何的改善，因為那樣的極端狀況，像素所被施加的激勵電壓已經達到了最大值。但是廠商又面臨這樣的問題，如果按照傳統的ISO響應時間規范定義，即使使用Overdrive會大幅度改善灰階轉換的速度，他們也不被允許提高該面板的相應時間數字。這也就是為什么我們在近一年來看到了“GTG響應時間”的這個新名詞的原因，這時便隨著Overdrive技術應用誕生的新的相應時間測試方法。該方法并不是按照ISO規范去測試“白黑白”切換的用時，而是灰階切換（較淺灰階-較深灰階-較淺灰階），廠商在測量所有的相應時間后最短的那個數值就成了新的“GTG響應時間”。也就是說，以前的16ms ISO 指標幾周后就變成了12 ms G2G。

Overdrive不是萬能良藥
盡管我們看到的應用Overdrive的確在灰階切換的時候大大加快了液晶分子的響應速度，但是我們在這里不得不提醒大家，該技術并不是我們想象中的萬能良藥，廠商的過度夸大和技術本身的一些問題注定該技術只能是一個過渡方案。
 
首先是一些廠商的過份宣傳，具體是哪家我在這里就不點名了，下面就是其提供使用Overdrive后的性能提升對比圖。

使用Overdrive后的性能提升對比圖
從該圖表來看，Overdrive的確是卓有成效，一些響應時間高達80ms的灰階轉變過程被縮短到20ms以下。但是只要我們仔細觀察，就會發現這幅圖并不符合實際。我們看到該圖表的典型“白-黑-白”響應時間同樣被降低到10ms以下，這是不可能的，按照我們上面對Overdrive技術的分析，由于“白-黑-白”轉變過程已經施加最大激勵電壓，所以該過程不會從Overdrive獲取任何好處。作為廠商來說這樣的宣傳有些不負責任了。
 
再者，筆者從AUO工作的朋友那里了解到，實際上我們看到的TN 16 ms, 12 ms以及 8 ms顯示器的面板都是一樣的，之所以存在響應時間的差異，是因為后部的驅動電路以及是否應用Overdrive技術。他還說到實際上目前的Overdrive還遠沒有做到針對所有的灰階轉換進行處理，只是其中的一部分，但是他并沒有給出明確的數字，最后給出的Overdrive處理響應時間表上的數據實際上都是測試中表現最好的部分。
 
我們再來看看由Eizo給出的響應時間空間分布圖 (其實大家都知道，Eizo并不生產自己的面板，這塊面板是由AU提供的) 。

響應時間空間分布圖
從上圖可見，overdrive 帶來的效果顯然易見，但是對于不同色階往往效果也不同，而且并不是所有色階轉換過程需要加壓提速，在圖表中最明顯的就是從白色到任意灰階在使用overdrive 前后并沒有什么不同。
 
與此同時，廠商在從ISO響應時間到灰階響應時間的過度過程中難免給消費者留下不好的印象，像當初ISO響應時間的是和消除液晶畫面殘影直接掛鉤的，但是一夜之間似乎又變成了灰階才能反映這個指針，以往的ISO灰階不具備任何參考價值，那我們不禁疑問，是否這次的灰階響應時間同樣是事實效果大過宣傳效果的炒作呢？實際證明，消費者要真正尋求一款能夠用于游戲的液晶，還是要靠自己的眼睛收貨。可以肯定是的在響應時間指標上，TN領先于VA和IPS面板產品，如果游戲在你計算機應用中占有重要的一部分，那你不得不在色彩和其它畫質指標上妥協了。（后面的部分會詳細描述TN面版在色彩方面的缺陷）。

游戲效果圖

benq FP91V顯示器，使用了目前最快的4MS GTG TN面板，上圖是我們使用數碼相機開啟1/100秒快門的時候拍攝的CS游戲場景，可以看到盡管動作比較激烈，屏幕的殘影已基本沒有察覺，可以說這樣的產品已經能滿足絕大多數消費者的游戲需求了。

理解液晶亮度和對比度的實際價值
對比度這個概念是從CRT時代傳承下來的，該指針指的是屏幕顯示圖像中最亮像素和最暗像素亮度的比值。也就是說為了獲得更高的對比度，我們希望白色更白，黑色更純。比如我們測量某一液晶屏幕的白色亮度為250 cd/m²，同時黑色亮度為 0.5 cd/m²，則通過公式黑色／白色＝對比度得出該顯示器的對比度為500:1。由該指標的定義可知，如果廠商想要改進該指標，那么無疑有兩種方式，改善黑色純度或者提高白色亮度，前者顯然是每一個廠商的追求（因為液晶黑色不純是通病），而后者更容易實現。
 
先來看看第一種途徑即改進黑色純度，對于廠商來說，這種方式不是不可以，但是相對付出的技術努力要更大一些，改進濾光片結構或者改進液晶分子的垂直光線排布來改進漏光。與此相比，提高白色的亮度值對于廠商就顯得簡單的多了，增加燈管數量，換用更亮的燈關，改進導光板效率等，反正不用在最昂貴的液晶面版上做文章。
 
讓我們舉個例子，目前的背光模塊的技術水平生產達到500 cd/m² 白色的亮度值，而黑色亮度值保持在原來的0.5cd/m²的水平，那我們就能獲得500 / 0.5 = 1000 : 1的較高對比度參數。但是實際上呢，這樣的屏幕只會亮的人眩暈。
 
實際上有很多使用液晶部長的朋友都會反映似乎比原來的CRT用起來更費眼睛了，實際上他們是因為使用默認的高亮度造成的，要知道專家推薦的適合長時間閱讀工作的亮度值是110 cd/m²左右，而傳統的.CRT 的一般亮度為90 cd/m²（不要說高亮型號，CRT高亮打開后更本不適合閱讀）。對于認眼來說現在液晶提供的250 cd/m²甚至更高的亮度太過于亮了，正是因為過高的亮度導致使用者眼睛加速疲勞，感覺上比CRT用起來更不舒服，如果你面臨這種情況，我建議你將液晶屏幕亮度調整到適當的位置。
 
那為什么廠商提供液晶如此高的亮度以至于不適合使用呢，其一當然能改善用戶在視頻等多媒體方面的觀感；其二就是利用亮度的增加來美化對比度指標。這也同樣是鉆了ISO關于對比度規范的空子，因為該規范并沒有規定所有產品必須在同樣的白色亮度值下，比如110 cd/m²，測量此時的黑色亮度值。在液晶黑色純度提升較為困難的情況下，廠商自然會用提升比較容易的亮度上打主意了。

液晶使用不是越亮越好

對比圖
就面板技術來說，目前的IPS和VA類面板普遍對比度要好過TN這類常亮的面板，同時對比度不高過700:1也是辨別是否采用了VA面板的一種方法，前兩者的主要優勢是黑色表現比TN面板好。當然有關高對比度帶來的好處，我在這里就不用在細說，純凈的黑色能讓畫面更加突出，層次豐富，同時也讓我們在觀看圖片和硬盤時看到更多的細節。同時對于游戲者更高的對比度不但能提高游戲畫面的感受，另外如果是CS這類游戲中，也能更容易觀察到暗處躲藏的敵人，當然為單純追求游戲性能倒還不如選擇質量好的大屏幕CRT。