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LCD和等离子显示技术的对决 DisplayMate Technologies公司总裁 Raymond M. Soneira博士 引言几年前，如果想买一台大尺寸的高清电视机，你可能主要从那些基于DLP、LCD或LCoS技术的背投式高清电视机中挑选，加上有一定数量的很贵的直视型等 离子电视机，或许还有几台更加昂贵的直视型LCD。令人惊奇的是电视机制造业突然就进行了一次大规模的调整。现在你看到的大多数是直视型LCD，加上少量 等离子。或许能在商场的角落里能找到几台老的背投式高清电视机了。高清电视机已经不再使用CRT和LCoS技术，而背投式高清电视机也已经行将就木了。 从技术角度来说，很难理解为什么便宜而又能显示出更好画质的CRT、LCoS以及DLP技术斗不过价格昂贵画质又差的LCD。这可能是消费者一连串的误会 所造成的结果。当然，所有的显示技术在过去几年中都都到了长足的发展，因此我们决定重新回顾一下这个话题，重新做一次深入的对比，分析一下LCD和等离子 技术，以找出它们受欢迎的原因。 图1显示了安装在DisplayMate Technologies公司Demo Lab里的11台高清电视机。有2台等离子、8台LCD，还有1台索尼的CRT式演播室专业高清监视器作为标准用于参考。这是一项深入的科学研究，采用了 精确的校准、全面的分光计测量法和许多评测小组实际比较测试图、测试照片以及众多的高质量高清视频素材。这次对比实验规模很大，由DisplayMate Technologies (www.)和Insight Media (www.)协作完成。但是所有技术上的分析都是由本文作者完成的。 所使用的高清电视机包括了以下几个一线品牌(按字母顺序排列)——LG、松下、三星、夏普和索尼的中端和高端产品。所有的电视机都是2008年生产的。 2008年和2009年的产品本质上没有多大区别。本文中我们将集中比较三款旗舰级LCD——三星的LN-T5281F、夏普的LC-52D92U和索尼 的KDL-52XBR4以及松下的等离子电视机(TH-50PF10UK)。通过这几款市面上大品牌的旗舰级产品，我们就可以切实比较各种显示技术和生产 厂商。
功能和规格 电视机的比较除了价格之外就是功能和规格。经过广泛的测试、测量和分析，我们不难发现电视提供最佳画质时，其实都要关闭这些公司大肆宣传的先进功能。所有 关于图像动态处理的设置都要禁用，例如：动态背光、动态对比度、动态黑电平、动态白电平和动态色彩。所有这些都会降低图像的质量和准确度，带来图像噪波。 请注意，这些一般都不是通用的名称，而是常被包装成某种新的专用名称。 在接下来的文章中，我们会详细讨论响应时间和动态模糊。同样的，在所有的情况下我们都发现，那些先进的运动处理增强选项没有显著改善图像模糊，反而增加了运动噪波，所以我们也把这些功能都关掉了。 但是真正的竞争还是在制造商自己公布的说明书中。因为消费者、企业和政府采购经常是基于广告中的指标来选购产品，即使几乎无人知道他们该如何衡量或者其准 确含义。不幸的是，大多数规格实际上只是一种市场工具而非一套科学客观的测试和测量。在先前关于显示技术对比的文章中暴露了许多这样的规格和问题。这里我 们会深入分析动态对比度、视角、色域扩展，并在以后讨论响应时间和动态模糊。
设置和校准 所有电视机都经过了设置和校准，两两放在一起进行比较。所有高清电视机都送入同一个HDMI信号，同时放映同样画质的全数字1080p图像。用 DisplayMate Multimedia Edition测试图进行了校准，用Konica Minolta CS-200分光计进行精确的分光和比色测量。 索尼和松下的电视机 索尼和松下的电视机基本不用费力就达到HDTV Rec.709标准：准确的基色、一个D6500白色点和一个精确的2.2 Gamma下的饱和度，这将会在下面进行展开。两台电视机校准后非常相似，从视觉上经常无法分清它们，除非稍微偏一点看索尼LCD或者有黑色画面或者是在 播放大动作的时候。松下等离子电视机在这些场合的表现最好。放在一起比较时它们的差别使每个来看的人都很惊讶。 夏普和三星的电视机 如果没有其他比较的话，那么顶级的夏普看上去可能相当不错。但是和其他品牌的顶级产品相比——包括演播室监视器——它看上去就显得稍微逊色了。色彩、色 调、饱和度以及强度表都有很大的差距，还有许多显而易见的噪波。我们还做了一次低电平水平的预检校准，但最后发现是没有意义的，还是把它调回到出厂设置。 三星电视机表现的相当好，但在色彩和灰度上显然比索尼和松下稍逊一筹。它最突出的优点是动态LED背光和LED区域调光。我们把这些功能都关掉了，因为这 会产生饱和度错误，并且在放映暗的画面时会产生难看的晕轮。在动态背光和区域调光上对高清电视机做的一项充满挑战性的测试是播放《2001：太空漫游》的 第14章节，这是在多维空间中的旅行。在这章节的某些部分，三星电视机把星空和其他一些内容都简化掉了，仅仅只显示出了一个完全的黑屏。这是因为暗化运算 法则主要是基于平均图像电平，可以到非常低的电平，但是仍然包含了需要显示和观看的重要内容。 光度和色度 高清电视机能够显示高画质和高灰度的唯一方法是它以ITU-R BT.709（专为高清电视机制定的行业标准规范）进行准确校准。如果你想看到与导演和制作人在工作室里看到的相同图像，那么一定要确保你的高清电视机是 精确校准过的。这些校准包括准确的三原色设置、准确的白电平、准确的亮度和饱和度表，也就是所谓的传输函数和伽马校正。 许多厂商经常说电视色域越广越好，色彩越逼真。这是一个普遍的误解，绝对错误，因为广色域很容易让屏幕上所有的颜色都超过精确校准的高清电视机所应有的表 现。广色域降低了色彩精确度，应该避免这种情况，除非是在专业的图像应用上，如医学或军事领域。如果你购买了一台色域扩展的高清电视，那就需要用色彩饱和 度控制或者是电视机内部的其他色彩控制软件把它的色域降低到Rec.709标准。 图2展示了索尼电视机实测的CIE 1976均匀色度图。黑色三角是Rec.709标准，红色的点是红绿蓝三原色实测值，这三点都精确的位于三角形顶点上。索尼的参数值如此完美，这点令人非常惊讶！ 把三基色做精确其实是很容易的。事实上，获得正确的亮度饱和度比更困难也更重要。当亮度饱和度比错误的时候，屏幕上由红绿蓝三原色混合而成的所有颜色也就 会发生错误。如果这种情况发生，你可能可以将图像上的某些颜色调整正确，但是其他的许多颜色还是错的，这样图像看上去永远也不会正常。 在全部进行精确校准后，图3展示的是所有这四种高清电视在黑电平下、伽马值为2.2的传输函数强度表。请注意曲线表都是对数形式的，这正确显示了所期望得 到的关系。垂直坐标是亮度，水平坐标是饱和度。夏普的电视机在低饱和度上的亮度衰减表现得很明显。它有可能是故意这样做，使产品有更深和更黑的对比度。但 是这样做导致了各种不良现象和色彩误差。尽管在这张范围超过200:1的亮度比例的表上很难看的清楚，我们看到三星电视机最初的衰减是很缓慢的，在衰减到 80%饱和度之前都保持在伽马2.2线之上，然后就开始迅速衰减，很有可能是和夏普同样的原因。松下和索尼的电视机的曲线在100:1的亮度范围下和伽马 2.2线基本保持一致。这就是它们在颜色和亮度表上几乎难以分清的原因。请注意饱和度表上的暗部非常均匀，即使在混合明亮的颜色时，也经常只需要少量的一 个或者多个元素就可以得到期望的画面颜色，所以饱和度表上有任何错误的地方，所有的颜色显示就都会失常。 索尼似乎是主要高清电视机生产商中仅有的在绝大部分产品线中能够提供正确校准的厂商，如果你不满意它的出厂预设的逼真模式的话，可以直接选影院模式或自定 义模式。令人惊讶的是，绝大多数高清电视机生产商不知道如何在生产线上就精确的校准一台高清电视机。有一些厂家虽然有这个能力但却不做，因为他们认为这样 会耗费太多时间和金钱，或者是想通过这种错误的方式，展示出更加夸张和艳丽的图像，以便突出他们的产品。 现在，许多高清电视机都为数码相机准备了USB接口，这就必须要求有完美的色彩和灰度，因为家里的观众清楚的知道所显示的人、颜色、衣服以及其他在照片上的物体看起来应该是什么样子，如果显示的不正确的话，他们就会对厂商产生不满。
亮度和对比度 在各种产品的参数竞赛中，亮度和对比度对于消费者和生产商来说似乎是最重要的。不幸的是，在这两种参数的理解上显然存在着误区，并且明显是被滥用和夸大了的。许多厂商发布的数值超出常规，几近无理，而且这一点正变得越来越严重。 我们始终坚持在测量这些电视机的亮度和对比度时采用了一致的、科学的、客观的方法。简单的说，这样的重要意义在于：你需要足够的亮度来保证在你在环境光观 看环境中舒适地欣赏节目，除此之外，并不是越多越好，实际上，使用某些显示技术实际上只会更糟糕。对比度主要受屏幕能够表现到多黑或接近于黑的影响环境， 但这只是在低环境光情况下才重要。请注意，这只有在低环境光的条件下才有可能达到较高的图像质量和精确度。在这种情况下，你需要中等亮度和较高的对比度。 在高环境光情况下，你需要的是高亮度，而不用担心图像质量、精确度或对比度，因为在这样种观看条件下，这些参数都是无关紧要的。 表一总结了高清电视机的主要光度测量结果。最高校准亮度是该产品按照上述方法校准时所能产生的最大亮度。对LCD来说，这是从可用的最高背光设置中获得 的。对于这些放在一起进行比较的电视机的背光来说，都能够调节到较为舒适的200cd/m2的亮度。在不引起视觉疲劳的低环境光条件下，这已经是一个比较 高的标准了。但它仍然低于许多消费者所可能使用的设置。 最高校准亮度 为用户设定的峰值亮度 实际对比度 相关色温  上述结果是符合客观事实的，但你可能会看到有些亮度标示超过1000cd/m2，如果是真的话，那么在室内不戴太阳镜就直接看是很危险的。去操心这样虚假 的数值是如何获得的是没有意义的。但是现在最大的夸张还是对比度，这就是所谓的“动态对比度”。2008年，许多电视机在广告中宣称的“动态对比度”范围 可以从15,000到35,000。到了2009年，甚至能够高达100,000，但其实不是真的能达到这个数值，这只是一个更夸张的文字游戏。它是这么 得到的，其实很简单：当视频信号是黑色或者无限接近黑色时，电视机就切换到一种特殊的待机模式，这样能够更加降低光输出(但也不能降的太低，否则再切换到 显示其他非黑色图像的时间就会过长)。随后在显示一幅图片并计算对比度时，把这个黑色待机模式的值代替图片上真正的黑色。对于非全黑的图像来说，这并没有 改变它们的黑场亮度或者对比度，因此这对于图像质量来说完全没有意义。这样做的最主要原因是可以在宣传的时候把对比度从1,500提高到15,000至 35,000，甚至更高。 |
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