現(xiàn)在的圖象顯示終端宣傳資料、技術(shù)說明書中常常提到對(duì)比度、灰度等級(jí)等術(shù)語，特別是在LCD、PDP等平板顯示器的廣告單上頻頻出現(xiàn)，那么這些術(shù)語的真實(shí)含義是什么？調(diào)整它們對(duì)到底會(huì)對(duì)顯示圖象有什么影響？以下是查閱相關(guān)資料后的理解。
顯示對(duì)比度是顯示終端能夠發(fā)出的最高亮度光強(qiáng)度和最暗光強(qiáng)度的比值。實(shí)際測(cè)量時(shí)是給顯示終端送入標(biāo)準(zhǔn)的黑電平信號(hào)，顯示終端為全黑顯示，用分光輻射儀測(cè)量此時(shí)暗場(chǎng)亮度，也叫黑電平值。然后送入標(biāo)準(zhǔn)的白飽和測(cè)試信號(hào)，顯示終端為高亮顯示，用分光輻射儀測(cè)量此時(shí)亮度，也叫白光峰值。白光峰值和黑電平值的比值就是對(duì)比度，也叫全場(chǎng)對(duì)比度，在一些更專業(yè)的顯示終端研究刊物上還稱為動(dòng)態(tài)范圍，它表明顯示器能再現(xiàn)的亮度范圍。表1是2004年最佳視頻設(shè)備指南中頂級(jí)產(chǎn)品的對(duì)比數(shù)據(jù)。
表1
顯示終端 |
CRT SONY PVM-2015 |
LCD NEC LCD4000 |
PDP NEC 61XM2 |
DLP OPTOMA RD-50 |
黑電平值 |
0.01cd/m2 |
0.72cd/m2 |
0.42cd/m2 |
0.26cd/m2 |
白光峰值 |
176 cd/m2 |
428cd/m2 |
212cd/m2 |
359cd/m2 |
對(duì)比度 |
17600 |
594 |
504 |
1381 |
可見傳統(tǒng)的CRT以絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)勝出，特別是在黑場(chǎng)景的控制上，是唯一能真實(shí)再現(xiàn)黑場(chǎng)景的顯示終端,其它類型的顯示器表現(xiàn)的是灰黑色。當(dāng)然,這是在相當(dāng)暗的環(huán)境下觀看，而實(shí)際的使用環(huán)境都有光線存在,有的使用環(huán)境還相當(dāng)明亮，0.72cd/m2的屏幕亮度看起來已經(jīng)很暗了，足以滿足絕大多數(shù)用戶的使用。
主動(dòng)發(fā)光與被動(dòng)發(fā)光的顯示器的區(qū)別
由于環(huán)境光線的存在,往往我們還需要更高亮度的顯示終端,在幾乎所有的顯示終端上都有亮度調(diào)節(jié)的功能選項(xiàng),在光線亮一些的環(huán)境使用,我們會(huì)自覺或不自覺地把亮度調(diào)節(jié)的參數(shù)設(shè)定到高端,感覺圖象的亮度高了一些,特別是在主動(dòng)發(fā)光的CRT和 PDP顯示終端上感覺明顯。那么圖像的亮度真的提高了嗎?
沒有,該項(xiàng)調(diào)節(jié)是通過電路處理,把圖象黑電平值抬高, 顯示器輻射出更多能量,刺激人眼感覺整體畫面更亮。而白光峰值由于顯示器的固有特性,并不能隨之抬高,也既降低了顯示終端的對(duì)比度,細(xì)心的用戶不難發(fā)現(xiàn),亮度調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)定到高端后,圖象的細(xì)節(jié)少了,這種調(diào)節(jié)的實(shí)際結(jié)果是調(diào)節(jié)了全場(chǎng)對(duì)比度。
不影響圖象細(xì)節(jié)而只增加亮度如何實(shí)現(xiàn)?對(duì)于被動(dòng)發(fā)光的顯示終端,調(diào)節(jié)背光源的發(fā)光強(qiáng)度就可以獲得亮度明顯增加不影響細(xì)節(jié)層次感豐富的圖象,如戶外顯示終端的背光源的功率就相當(dāng)大可達(dá)數(shù)千瓦，有的還采用了雙光源，這種顯示系統(tǒng)在軍隊(duì)、公安、交通單位被廣泛使用，美國(guó)的科來麗是生產(chǎn)這種系統(tǒng)的典型代表，占有歐美市場(chǎng)的三成。在商用、民用市場(chǎng)，一般采用變光源功率來實(shí)現(xiàn)亮度，如表1中的LCD NEC LCD4000的背光源的亮度可以多級(jí)調(diào)節(jié)，而投影系統(tǒng)中常見的也是改變燈泡功率，就是平常所見的標(biāo)準(zhǔn)模式或低功率模式。
為了證實(shí)這種說法，我們選用了四川瑞誠(chéng)科技代理的富可視C110和該公司自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)的魅影E6TV投影機(jī)，兩款機(jī)型均有變功率模式，輸入白場(chǎng)信號(hào)，將對(duì)比度調(diào)到中間值，然后調(diào)節(jié)菜單的亮度，同時(shí)監(jiān)測(cè)屏幕的照度并未發(fā)現(xiàn)在變化，而選擇燈泡的高低功率模式，屏幕的照度卻有50%的提升，能明顯感覺圖象變亮，對(duì)比細(xì)節(jié)層次也未變化，調(diào)節(jié)菜單的亮度選項(xiàng)也能感覺圖象變亮，但細(xì)節(jié)變差，暗部的層次消失為一遍灰白。由此可見平常我們進(jìn)行的亮度，所以目前真正實(shí)現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)功能在被動(dòng)發(fā)光顯示終端能實(shí)現(xiàn),主動(dòng)發(fā)光顯示終端嚴(yán)格地講,不能實(shí)現(xiàn)亮度的調(diào)節(jié),只能調(diào)節(jié)全場(chǎng)對(duì)比度,但約定俗成仍稱為亮度調(diào)節(jié)。
上面提到的對(duì)比度的測(cè)量方法是一種極端的情況,與實(shí)際的使用有一些差別,在一幅圖象中既出現(xiàn)白飽和測(cè)試信號(hào)的電平信號(hào)又出現(xiàn)黑電平測(cè)試信號(hào)，是不多的。有人又提出了4×4或9×9黑白棋盤格測(cè)試圖,分別測(cè)量黑白棋盤格的白和黑的亮度值，計(jì)算其平均值比值為顯示對(duì)比度。因?yàn)楦鞣N顯示器件的結(jié)構(gòu)不同而出現(xiàn)很大的變化，傳統(tǒng)的CRT降低了約80倍，DLP也減低了4倍多，而肉眼的感覺并沒有多大的差異，通過對(duì)人眼視覺感知特性的研究，提出了一種對(duì)應(yīng)人眼視覺特性的對(duì)比度測(cè)量方法，稱為圖象對(duì)比度。
給顯示器送入一個(gè)給定的電平信號(hào)，在該電平信號(hào)的作用下會(huì)有一個(gè)一定亮度或光強(qiáng)的可見光，即灰度，不同的電平信號(hào)幅值就會(huì)有不同的亮度值，稱為灰度級(jí)。如果以電平信號(hào)的大小為橫軸，亮度的強(qiáng)度為縱軸，描一條連續(xù)變化的灰度級(jí)曲線。
圖一
如圖1是CRT的灰度級(jí)曲線，不是一條線性曲線而是冪函數(shù)曲線，該冪函數(shù)的指數(shù)是2.2，也就是所謂的Υ值,這條冪函數(shù)曲線就是Υ曲線，Υ值為3.0時(shí)被認(rèn)為是適合人眼響應(yīng)的最佳值。而LCD、 PDP、 DLP等顯示器件的固有Υ值是不同的，LCD的Υ值是變化的, PDP、 DLP的Υ值為1。我們現(xiàn)在使用的圖象在攝錄時(shí)已經(jīng)經(jīng)過Υ值處理，以適合CRT顯示(過去只有這種圖象顯示器件)，LCD、 PDP、 DLP等顯示器件要正確地顯示這種圖象，在信號(hào)電路上要經(jīng)過Υ值校正。實(shí)際上為了能將圖象更加完美地顯示,在專業(yè)的CRT顯示器上有多段Υ值校正,現(xiàn)在的民用產(chǎn)品也有Υ值校正,如動(dòng)態(tài)、柔和等設(shè)定也是這個(gè)含義, Υ值校正就是調(diào)整的圖象對(duì)比度，是真正意義的對(duì)比度調(diào)整，調(diào)整的結(jié)果就是改變了灰度等級(jí)，以響應(yīng)人眼的視覺函數(shù)。在圖1中來看就是改變了某一段曲線的斜率。
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