2012年7月24日 星期二

破解螢幕動態對比的迷思,動態、原生差在哪?千萬對比又是怎麼來的?



7c8cecf30b3b492dcca4106ad7ce8642螢幕這項產品嚴格講並不是電腦核心零組件,但偏偏再強的電腦沒有它又不行,因為產品性質的關係,讓消費者只能主觀判斷它的好壞,而廠商為了行銷便將規格數據化,反應幾秒、亮度多亮、視角多廣……都用大量的數字在表示,所以為了要能更了解其中的虛實,這次我們要深入探討「對比」數字的意義。

斯斯有2種,對比也有2種

這次特地挑出對比來談,主要是最近有螢幕強調原生對比是1000:1,與一般常見的50,000,000:1有很大落差,既然都是對比那為什麼要分成2種數字呢?原來這也是廠商們的行銷手法,將螢幕對比分為動態對比(Dynamic Contrast Ratio)與原生對比(Native Contrast)2種。

亮暗比值就是對比

在討論動態對比與原生對比前,我們先要了解對比是什麼,跟它是怎麼來的。簡單的說,對比就是同一種顏色的層次差異,在購物台裡常常聽到購物專家在說,這台電視或螢幕是高對比機種,什麼是高對比?跟低對比差在那邊呢?筆者拿黑白2色來做為範例,如果有一張低對比的黑白照片,那圖片中的顏色只有2種、不是黑就是白,可能人臉慘白衣服全黑,這樣的照片看起來就會很不自然,如果是高對比的黑白照片,雖然名稱叫黑白照片,但其實照片中還有各種不同濃度的黑色或白色,看起來就會更立體或自然,反之低對比螢幕則較死板。
雖然是舊的廣告文宣,對比只有10000:1,但高動態對比一直是螢幕的行銷訴求。

對比與觀賞的影響

對比既然列為螢幕規格的重要指標之一,代表會對使用者觀賞畫面有所影響。用電腦螢幕看影片應該是大家常做的事,就如同前述的彩色圖片,筆者再以動態影片做舉例,如果正在收看的是知名電影魔戒,因為時間設定在中古世紀,每一集中都會出現半獸人戰鬥畫面,在衣服、盔甲、化妝上都是屬於暗色系,所以2台對比不一樣的螢幕,高對比螢幕在觀賞時,就能清楚的看清影片中的各個細節,低對比的螢幕因為暗色細節不夠黑,所以畫面較霧、較模糊。
那高對比跟顏色豐富與視角廣有沒有關係呢?簡單的說高對比螢幕的優點,是在影像暗處能看到較多的細節,畫面表現更立體,至於顏色是否豐富、準確,或是視角廣度,那是彩色濾光片與螢幕面板種類的特性所致,也可以說螢幕是高對比但顏色不一定準。

2種對比的由來

在了解對比是什麼之後,我們要深入討論動態對比與原生對比的由來與差異。動態對比是指使用者在觀看螢幕時,因為螢幕裡播放內容是動態的,為了要讓動態的畫面看起來更生動立體,所以利用螢幕內的IC來控制螢幕內部的各種設定,像是亮度、白平衡、色彩……等,來增強各個局部畫面需要的效果,至於如何調整、各家廠商做法皆不同,箇中的奧祕也不會輕易透露。就算拿2台動態對比數字一樣、品牌不同的螢幕擺在一起,呈現出來的畫面還是不一樣。
如果說動態對比是靠後天調校產生的效果,那原生對比就是看先天條件了。原生對比又有人稱為靜態對比,原生對比的效果與內容,是經由螢幕廠商與面板廠討論螢幕面板的內部用料、使用技術、規格制定下的結果,也就是說在面板一「出生」就已經決定了原生對比是多少,不能再透過其他方式更改。所以動態對比是跟IC控制有關,而原生對比則是跟面板有關,不過以目前技術來說,高原生對比的螢幕一定也有高動態對比,但高動態對比的螢幕不一定是具有高原生對比,至於文宣上標示的是何種規格,就要問店家或廠商了。
這2張圖從畫紅圈處可以看出對比高的畫面,會比對比低的畫面細部更清楚。(點圖皆可看大圖)


千萬數字怎麼來

既然技術不一樣,那表達的方式當然也不一樣,我們看到的廣告文宣上面寫著動態對比50,000,000:1或是原生對比1000:1,這些數字是計算產生還是憑空而來的呢?為了更了解這些數字的來龍去脈,特地走訪明基(BenQ)實驗室,並商借專業測量儀器來一探究竟。
先說明原生對比的數字1000:1是如何產生的,因為原生對比的數字,是工廠在製造前先設定的標準,製造完後會依生產線的檢驗流程,確認對比數字是否達到既定的規格,所以需要專業測量儀器做確認,顯示器色彩分析儀就是專門用來檢測的設備。
檢測的方式是將螢幕OSD設為預設值並將畫面設為全白(亮),之後先把顯示器色彩分析儀校正歸零,量測螢幕中心點得最亮處數據,完成後將螢幕畫面切至全黑(暗),再量測螢幕中心點的最暗處得另一數據,全白(亮)為分母全黑(暗)為分子,最後將數據相除後便得到1000:1或是3000:1的結果。
▲X、Y是色溫的座標值,代表的意思是偵測器量測螢幕目前的色溫。
 
▲將儀器歸零後,先量測全白(亮)得到的數字是251,單位為cd/m2。
 
▲再來量測全黑(暗)得到的數字是0.04,2者相除後是6275,代表螢幕的原生對比是6275:1。
原生對比是用儀器量出來的,那麼動態對比要怎麼量呢?前面有提到動態對比是靠IC來控制畫面顯示的效果,但控制技術的內容各家不同,所以動態對比並不是靠儀器量出來的,而是用推算的,例如推算控制技術可以讓螢幕全暗與全亮的量測結果分別為0.00001與500,這樣算出來的對比結果就是50,000,000:1。至於推算的算法當然不只是2個數字相除這麼簡單,而是加入了螢幕亮度、面板特性……等數據等各項變因,而且各家控制技術不同計算的公式當然也不同,至於詳細的計算方式,這又是不能說的秘密了,只能說是一種規格、各自表述。

換了背光數字變大

有在注意螢幕新聞的讀者,不知道有沒有發現,最近些廠商將自家螢幕舊瓶新裝,原本使用CCFL的機種從20,000,000:1的動態對比,改成LED背光就瞬間跳到50,000,000:1。為什麼只是更換背光源數字就有如此大的改變,原因是CCFL燈管在受到IC控制對比的明暗時,無法控制局部的明暗,而一粒一粒的LED燈是可以控制的,所以能控制明暗亮度後,推算出來的數字自然變大。以目前面板背光技術已非常成熟來說,各家產品的最高亮度值通常差異不大,反倒是在最暗畫面下如何達到較低的亮度值,和加強工作時節能省電,是各廠商的努力重點。

對比的參考價值

那麼究竟這些對比數值是真的有參考價值,還是像某些跑分程式看看就好呢?關於這個問題我們要用動態對比與原生對比的測量環境來回答,也就是測量螢幕對比的數據時,螢幕是處於什麼狀態下。
原生對比的測量方式是在螢幕開機狀態下(代表背光全亮),測量畫面全白(亮)與全黑(暗)時的數據。學過數學的人都知道,分子越小求得的答案越大,所以被當成分子的全暗(黑)數據,會影響對比計算結果的大小。故這個做法較貼近消費者使用狀況,得到的數據參考價值較大。但要如何做到螢幕背光全亮,畫面又要維持全黑(暗),其實會跟螢幕面板內的液晶排列有關。不過液晶排列偏離本次主題太遠,先略過不提,有興趣的讀者可以試著把房間的燈關掉,開啟螢幕讓畫面呈現全黑狀態,觀察螢幕的黑色與自己心目中的黑是否一樣。

原生對比量測示意圖

▲測量全白(亮)畫面時背光全亮,穿過面板的光越多越好,相對得到的數字就越大。
▲測量全黑(暗)畫面時背光全亮,穿過面板的光越少越好,相對得到的數字就越小。
▲在螢幕開機下黑白相交的畫面,暗的地方很黑,亮的地方很亮,這個理想是所有螢幕廠商都想達到的。
動態對比的測量結果因為是由推算得來,而對比的效果是依畫面內容改變,所以為了要求全黑(暗)的品質,廠商是以未開機的情況下測量,得到的數字除了是理想值外,測量方式較不符合消費者實際使用情形,所以參考價值也較低,不過也不是完全無用,當你拿20,000,000:1與50,000,000:1的螢幕相比時,差異小,只有挑剔的人才會察覺。

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