跨越10000∶1——揭秘动态对比度技术
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对于液晶显示器而言,对比度是一个比较重要的参数,对比度越高,图像色彩越鲜明、层次感越丰富,因而,对比度成为继响应时间的“毫秒”之争后,厂商重点宣传和炒作的对象。在液晶显示器市场,很多产品的动态对比度都达到了2000∶1、5000∶1甚至10000∶1,这些高动态对比度是如何实现的呢?它的实际意义有多大?
一、为何要提升对比度?
我们知道,对比度是液晶显示器的重要参数之一,仅从技术参数来看,对比度的高低直接影响到液晶显示器的画面质量。对比度越高,图像的锐利程度越高,图像也越清晰,实际表现出来的色彩也更越鲜明,层次感越丰富。目前多数液晶显示器的对比度都在700∶1左右,从应用角度来看,这样的对比度满足浏览网页、文字办公等日常应用没有问题,然而对于很多特殊用户而言,低对比度往往造成使用上的不便,特别是图形设计、3D游戏以及视频娱乐等应用,对比度不高带来的遗憾非常之大。
比如在晚上玩CS这类FPS游戏,如果对比度不够高,游戏画面显示黑蒙蒙的一团,就像蒙上了一层灰,导致玩家很难发现现躲在暗处的敌人。即便是在正常亮度下玩《极品飞车》这类3D游戏,画面细节不够分明,缺乏层次感,无法感受赛道两旁壮观的场景。而在白天光线太强的办公室进行图形设计时,如果对比度过低,画面显示白亮亮的一片,色彩显示不够鲜明,甚至出现细节丢失和图像模糊的现象,使本来生动艳丽的画面变得黯淡而呆滞,严重影响了办公效率。这些现象都因对比度的表现力不够造成,因此对于厂商而言,为了吸引消费者,提升对比度是刻不容缓的事情。

二、如何实现高对比度?
液晶显示器属于透光显示设备,它的对比度实际上就是亮度的比值,指的是白色画面(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,是将白色信号在100%和0%时的饱和度相减,再除以用光照度(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。在概念上我们不难发现,白色越亮、黑色越暗,对比度就越高。因此,要提升对比度的数值,一般有两个方法:提高白色亮度,让亮的更亮;或加强黑色暗度,让黑的更黑。
如果通过提升亮度来实现高对比度,这样会影响液晶显示器的灯管寿命,还会出现液晶漏光、发热太高等问题。由于技术要求非常高,因此多数厂商通过提高黑态来完成高对比度的提升。实现的途径又有很多种:增加液晶分子的偏转角度、提高绝缘材料的性能、改进驱动电路,前两种方法主要是为了提升液晶面板性能,比如增加背光灯管电压、更换更亮的背光灯管、增加背光灯管数量等,但这样必然会增加成本,而且技术难度非常高,往往在商用专业级产品上采用,即便是如此,以目前的液晶面板技术来看,要真正实现3000∶1高对比度十分困难。

毫无疑问,改进驱动电路或许是较好的办法,因为这样不会对液晶面板有任何要求,厂商可以在电路板上增加一个IC芯片,这样就可以实现高动态对比度。从现有的产品来看,在电路板上集成芯片或采用软件调节技术,是各厂商实现高对比度最常用的方案。这样做的理由很简单,成本低,实现起来很容易,而且可以将对比度提升到10000∶1以上。这就是动态对比度概念的来源,为此,动态对比度被厂商纷纷采用,并成为时下液晶显示器市场的炒作热点。
小贴士:什么是动态对比度?
首先要明白一点,动态对比度与真正的对比度是两个不同的概念,一般而言,在同一台液晶显示器上,动态对比度是真实对比度的3~5倍。所谓动态对比度(即Dynamic Contrast),指液晶显示器的对比度数值会发生动态变化,它是一种虚拟化的对比度技术。在这种技术下,液晶显示器会根据显示画面明暗比例动态调整背光光源亮度,从而实现让液晶显示器能够表现更大的“明暗差别”。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液晶显示器的对比度参数,不同厂商对于动态对比度的测量方法可能也不尽相同。当然,在提高黑色实现动态对比度上,各厂商采用的实现技术也不同。
三、动态对比度实现技术
在实现动态对比度上,尽管各厂商采用了不同技术,但归根结底的目的都很明确,那就是动态对比度只是一种“软件”增强技术,即在驱动电路板上增加一种优化芯片,有的厂商甚至只通过写入软件技术去调节对比度,通过相关的控制技术实现高动态对比度。
1.三星DCR动态对比度技术
在实现高对比度方面,三星采用了硬件DCR动态对比度技术,在显示器内部集成一块工作速度极快的硬件芯片,能及时准确地控制背光亮度系统,使得动态对比度达到3000∶1,此后又进一步对背光灯管控制电路进行了改进,使其可以根据画面内容精密调节背光灯管亮度,最终实现了10000∶1高对比度。但在画面切换时可能出现明暗交错,为此三星升级了Gamma控制芯片,使得在快速切换中仍然能展现明暗有致、层次分明的动态画面,有效提升了画面的层次感和色彩表现。三星的动态对比度是可以控制的,用户可以手动开启或关闭。

2.LG DFC锐比技术
LG DFC锐比技术主要由ACR(自动识别)、DCE(数字增强对比度)和DCM(数字对比映射) 三部分组成。ACR能够自动检测从PC主机输入的显示信号的各项参数,进而调节和优化液晶显示器的对比度;DCE可大幅降低最黑亮度,并有效调节中间色阶的鲜艳程度,从而达到优化显示的效果;DCM则可判断对比度是否达到最优化并进行画面综合调整与显示。此外,DFC需要配合复真芯片技术工作,LG在电路板中增加了f-Engine复真芯片,复真芯片通过一系列算法对画面的细节部分进行优化,能够自动针对画面的亮度、对比度、色彩等进行综合调整。在DFC及复真芯片的帮助下,液晶显示器的动态对比度可提升到5000∶1。


3.AOC DCR丽比技术
从技术原理来看,AOC DCR丽比技术与三星DCR动态对比度技术几乎类似,只是三星采用硬件芯片来实现,而AOC则彻底使用了“软件”技术。DCR丽比技术可以自动判断画面的整体亮度分布,通过减弱较暗区域的亮度来调节综合对比度,从而有效地对不同色阶层次进行精准地还原。而且还使黑色更黑,暗部画面细节得到充分地挖掘,使得最高可以达到2500∶1的动态对比度。不过这样却减弱了一部分亮部细节,所以AOC加入了DCB动态色彩增强技术作为补充,该技术通过对画面信号的分析计算,达到智能调整图像颜色的效果。

4.飞利浦SmartContrast技术
SmartContrast是飞利浦推出的智能对比度技术,该技术属于飞利浦SmartImage智能显亮技术的一部分,实现原理是动态调节显示器背光灯亮度,有效提高显示器的画质表现。还可以根据画面来实时调整对比度,而且还针对屏幕的不同区域进行不同程度的优化处理,避免了现有背光调节方式可能带来的屏幕整体亮度下降、细节表现力受损等缺陷,在开启SmartContrast技术后,可以将动态对比度提升至3500∶1。
5.其他动态对比度技术
除了以上几种动态对比度技术外,还有很多品牌(如明基、华硕等)也采用了动态对比度技术,在实现原理上都大同小异,比如华硕的智能动态对比(ASCR)技术,可将动态对比度提升到2000∶1,而明基动态对比度技术可达到了4000∶1的水平。不难发现,只须降低背光灯管的亮度,就可以让动态对比度数值大幅增长,假如在控制电路中直接关闭针对全黑画面的背光灯,甚至可以让动态对比度变得“无穷大”,厂商要实现高动态对比度非常容易。
四、理性看待动态对比度
从液晶显示器发展趋势来看,动态对比度的出现无疑给市场带来了新的力量,而且在应用上也获得了不少好处。更高的动态对比度也意味着显示器拥有更出色的屏幕表现力,对于游戏、图形设计以及看电影有很大帮助。然而对于普通消费者而言,是否需要高动态对比度,还需要根据实际应用而定,比如只是日常办公或浏览网页,对比度达到700∶1其实就够用,如果对比度过高,长时间观看眼睛会很疲劳,这时就没有必要追求高对比度。
动态对比度与真实对比度是两个完全不同的概念,大家不能相混淆,因为动态对比度只是一种“软件”增强技术,这样也会带来一些“缺陷”,动态对比度与实值对比度的倍数越大,背光电流调节时,对显示器的寿命影响也就越大。而且当液晶面板性能不好时,动态对比度大幅提升的话,就会降低全黑画面亮度,造成暗场景看不清。同时,动态对比度展现出来的图像仅仅给人们的视觉带来一些变化,实际上图像本身的“像素”并没有改变,比如在用Photoshop处理图片时,图片看起来非常清晰,但打印输出后效果却大打折扣,很明显,此时显示器欺骗了我们的眼睛,所以用户在选购之前,一定要正确认识动态对比度的意义。