現在顯示器種類跟型號越來越多,很多人不知道怎麼選購,針對目前顯示器主流的參數,做出以下的解釋,希望給大家在顯示器選擇時能夠帶來便利。感謝幾位大佬的指點,部分細節已更正。

首先,我們來了解一下常見的顯示器關鍵參數有哪些

1.尺寸和解析度

2.PPI

3.面板技術

4.對比度

5.響應時間

6.色域

7.色深

8.色溫

9.刷新率

10.視頻介面

11.色彩輸出格式


顯示器的尺寸跟解析度不做過多解釋,這個參數自行篩選較為簡單。我們先來看PPI這個參數。

ppi指的是每英寸內所擁有的像素數目,也就是說相同的解析度下,屏幕尺寸越大,清晰度就越低。我打個比方,你往一個氣球上灑滿芝麻,芝麻與芝麻之間本來的間隙很短,

但一旦你往氣球里打滿氣,隨著氣球的膨脹芝麻與芝麻之間的間隙就會越變越大。同理屏幕如果解析度保持不變,屏幕尺寸越大就會越模糊。但是很多電視機都是1080p的,為什麼它們看起來一點都不模糊呢?因為你與屏幕之間的距離太大,物體離你越遠,人眼就越難辨識這其中的細節,所以就清晰了。這也是為什麼手機都急著要上這麼高的解析度。蘋果的Retina屏也是超高PPI的體現,Retina屏幕是顯示效果的一個標準,並非面板材質的類型,所以不同設備達到Retina標準的解析度不同,蘋果曾經給出個一個標準:手機屏幕達到300PPI、平板屏幕達到220PPI、筆記本電腦屏幕達到200PPI即可認為是Retina屏幕。

關於面板類型

目前顯示器根據發光原理主要可以分為兩大類

一類是自發光無需背光的屏幕,如OLED

一類是需要背光才能發光的屏幕,也稱LCD。由於技術的不同,主要分為軟屏跟硬屏兩種。硬屏主要是IPS屏幕,軟屏主要是TN及VA屏幕

目前已量產的屏幕,從色彩上而言Oled > IPS > VA >TN

從響應時間上而言,OLED > TN > VA >IPS,OLED各項參數均異常優秀,但受制於成本原因,還未大規模應用到顯示器領域,只有少量的監視器採用此種屏幕(主力還是在電視及手機屏幕上應用)

TN屬於軟屏,用手指觸摸會產生水波紋,另外早期的TN屏色彩只有6bit,通過抖動產生1620萬色,最致命的是其可視角度很差,基本腦袋偏一點畫面就變色了,而且實際上TN屏的色彩準確性較差,經過技術改進後如今的TN屏也能做到1670萬色,但可視角度屬於硬傷很難解決。隨著IPS的普及TN屏本該退出中端市場,但電競行業的火爆讓一些高端電競顯示器為了追求響應速度而採用TN屏,特別是高刷新高速響應的特點使其能很好的支持AMD Freesync技術

VA屏幕主要是富士通和三星所主推,特別是三星推出的PVA屏幕更是被譽為中高端的旗艦。VA屏幕雖然也是軟屏,但其可提供8bit色彩並實現1670萬色,並支持廣視角顯示能力。早期三星推出的一些高端顯示器運用的就是S-PVA屏幕,性能可謂高端,比如戴爾的U2407。而中後期又推出了簡化版C-PVA屏幕,用於普及PVA和廣視角產品,C-PVA屏保留了關鍵的廣視角特性,不過黑場性能十分低下,色彩性能也很一般。不過VA屏總體來說還是比較出色的,沒有太明顯的短板,無論看電影還是上網都有不錯的體驗。

除了三星PVA系列外還有富士通主導的MVA屏,但已經轉讓給台灣的奇美電子和友達光電,目前MVA被一些電競顯示器所運用,因為MVA屏幕可視角度非常好,色彩還原性也很優秀。而且MVA有一個非常好的特點就是漏光率偏低黑色效果非常好,對於液晶來說漏光率越低黑色圖像下圖像越黑,而一些TN屏幕則會發灰發白,IPS會出現漏光,目前一些台系品牌也用MVA屏做電競顯示器,因為性能不錯。

IPS最早是日立在上世紀90年代提出的super tft技術,後來LG與飛利浦購買了相關專利,只是飛利浦沒有繼續研發,而LG則不斷的研發改良IPS技術。

日立早期的IPS技術為s-ips技術(super ips),LG在此基礎上做了改進,研發出色彩更好的H-IPS,不過LG為了打入中低端市場,於是在H-IPS基礎上進行部分閹割,產生了

E-IPS(改善光圈傳輸,可以使用功耗更低更便宜的背光),為了透光率獲得更高的亮度以及提高色彩準確度,提高解析度和PPI,LG在H-IPS基礎上進行升級,研發出AH-IPS。

大體上ips的畫質排行是h-ips>s-ips>ah-ips>e-ips,

隨著IPS屏幕市場不斷火熱,其他面板廠也開始推出類似於IPS的面板,如三星的PLS屏幕,友達的AHVA屏幕,國產面板廠京東方採用IPS技術研發出性能接近於AH-IPS的ADS-IPS屏幕,且成本更低。

如下用一張表格來區分LG的IPS面板技術,會比較清晰(來源維基百科)

為了提升LED的色彩,響應等參數,現在有兩種新技術出現,Micro LED與Mini LED,在一些關鍵技術和設備上還未取得突破這兩種技術目前尚處於改進研發中,尚未量產。

Micro LED是新一代顯示技術,是LED微縮化和矩陣化技術,簡單來說,就是將LED背光源進行薄膜化、微小化、陣列化,可以讓LED單元小於100微米,與OLED一樣能夠實現每個圖元單獨定址,單獨驅動發光(自發光),以達到近似OLED的高亮度、高可靠性、低響應時間等性能。

而Mini LED又名「次毫米發光二極體」,最早是由晶電所提出,意指晶粒尺寸約在100微米以上的LED。Mini LED是介於傳統LED與Micro LED之間,簡單來說是傳統LED背光基礎上的改良版本,生產技術難度也相對較低,可以使用既有的生產設備進行量產,產品經濟性更加。

面板材質在很大程度上決定了顯示器的色域,色深跟響應時間等參數,但各品牌所用的IC晶元以及自己的軟體技術不同,也會帶來不同的優化,甚至是超長發揮這塊面板,因此最終的效果還是要將面板和IC晶元進行結合,綜合考量。


關於對比度

接下來我們來談一談對比度,對比度指的是一幅圖像中明暗區域最亮的白和最暗的黑之間不同亮度層級的測量,對比度對視覺效果的影響非常關鍵,一般來說對比度越大,圖像越清晰醒目,色彩也越鮮明艷麗;而對比度小,則會讓整個畫面都灰濛濛的。高對比度對於圖像的清晰度、細節表現、灰度層次表現都有很大幫助。個人建議對比度應該達到1000:1,不過主流的筆記本大約都在500:1,600:1,差一點的都在400:1,性能稍微好一點的大致都在700:1以上。現在只有藝卓做了一款監視器CG3145(售價約30W人民幣)能夠做到對比度100萬:1(典型值),主流顯示器對比度在500:1到1000:1不等。

關於屏幕響應速度(拖影)

有關於黑白響應速度(這個指標與拖影有很大的關係),大家之前買顯示器的時候會發現商家宣傳的都是灰階響應時間,灰階響應比黑白來的要快很多但是廠家與廠家之間的測試標準並不完全一樣,你不知道它測的是平均灰階還是最快灰階。因此個人認為還是黑白響應時間更為靠譜黑白響應時間30ms時看電影無拖影,但是玩某些高幀率的賽車跟射擊遊戲就容易產生拖影。2ms就幾乎無拖影了。但是注意並不是所有人都會看到拖影,這個要看個人的敏感程度2ms對於大部分人來說已經看不到拖影了,當然了也有比較遲鈍的例如我自己用3ms的顯示器玩一些高幀率遊戲也看不到拖影。所以具體還是要看個人情況。目前TN屏響應時間基本為1ms,IPS與VA為4-5ms,OLED為0.1ms

理論上來說屏幕刷新率上限是由響應時間來約束的(目前的刷新率還未達到顯示器瓶頸):

5毫秒=1/0.005=每秒鐘顯示200幀畫面

4毫秒=1/0.004=每秒鐘顯示250幀畫面2毫秒=1/0.002=每秒鐘顯示500幀畫面1毫秒=1/0.001=每秒鐘顯示1000幀畫面

有關於色域和色准

ppi和解析度對於畫質的影響並不大,它們決定的只是清晰度,對於真正決定畫質的色彩貢獻為0.接下來我會把色域和色深都擱在一塊講。色域表示的是一塊屏幕所能顯示的最大色彩數量,注意,這個指標很關鍵。

顯示器色域是以你的屏幕對於標準色域的顏色覆蓋佔比。比如說ntsc、srgb、adobe rgb。這三個色域標準是比較常用的,NTSC是其中最老的標準,是在上個世紀四五十年代由美國國家電視系統委員會制定製定的,主要用於電視領域。SRGB有微軟和惠普由1996年提出,但是應用範圍很廣,現在大部分的照相機,你網頁上瀏覽的內容等都是基於srgb標準的,我的建議是不要低於這個標準,低於這個的話,屏幕顯示的色彩都是不準的,明顯偏淡,這個不是你校色就能解決的。所以需要使用PS等工具的請考慮清楚。

Adobe RGB色彩空間是一種由Adobe Systems於1998年開發的色彩空間。開發的目的是為了儘可能在CMYK彩色印刷中利用計算機顯示器等設備的RGB顏色模式上囊括更多的顏色。Adobe RGB色彩空間粗略包括了50%的Lab色彩空間中的可視色彩,主要在青綠色(cyan-green)色繫上有所提升。

DCI-P3DCI / P3是美國電影業數字電影投影的常見RGB色彩空間,是電影行業,工作室,高清內容製作商的色域空間標準。

放在一個平面里,此部分色域可以如下圖表示。

色域會直觀的反應色彩狀況,一塊屏幕的色彩如何首先取決於色域,各位可以根據自身需求選擇不同的色域。但色域還需要一個值,叫做色准,色準直觀的反映了這款屏幕色域的準確程度,是否達到了標稱,還是有所偏差。這也是為什麼在專業設計領域(製圖及視頻)會大量採用校色儀的原因。ΔE是色准值,一般專業顯示器ΔE <2,ΔE值越小這塊屏幕的色域越準確。剛有提到校色儀,一般常見的是蜘蛛校色儀(紅蜘蛛,綠蜘蛛等)以及愛麗色校色儀(xtrite),這是人工後期校色的選擇。一般顯示器大廠(如華碩戴爾等),針對自身的高端專業顯示器會進行出廠校色,並配備證書,這也是區分專業顯示器的參考因素之一。

顯示器在日常使用中隨著時間的推移會出現顏色偏差,以及不同的人群對於實際的色彩需求不同,所以校色儀也承擔著二次校準的職責,針對於這些後期單獨校色,顯示器廠家推出了硬體校色技術即內置一塊晶元,並由該晶元對驅動板的電信號進行干預校正,最後將校色後的參數存儲在該晶元中,當進行硬體更換時不需要重新進行校色(之前的校色由顯卡對顯示器驅動板進行干涉校正,參數文件存在於系統軟體中,換台電腦需要重新校色,類似於滑鼠跟鍵盤的板載內存技術)


關於色深

色深這個概念不是特別好理解,屏幕上的色彩是由紅綠藍三種顏色混合而成,常見的屏幕有6bit,8bit。三原色中的每一種顏色所能顯示的色深即為2的多少次方(這個次方就是整塊屏幕的色深)

顯示器可以利用不同的色深來實現不同的色彩,如果你有一塊6bit的屏幕那麼能顯示2^6*2^6*2^6=262k意思就是說一塊6bit的屏幕能顯示262萬種顏色,8bit的屏幕能顯示1670萬種顏色,10Bit的屏幕能顯示1.07億種顏色。色深不同,能夠顯示的顏色不同,相同的畫面在不同色深的顯示器顯示的效果也不同,高色深的屏幕會有更平滑的色彩過渡,更加自然,真實。

或者這樣去簡單理解:色深是在色域的範圍內打格子,一個格子給一個對應的數值,這個叫做色彩的數字化,因為電腦只能識別數字,所以內部的傳輸和處理只能處理數字,所以是用數字來命名顏色,那麼這個格子打得越細對顏色的描述就越詳細,因為如果這個格子太大其實格子裡面從左到右都會有顏色的差別(數字化之後就沒有了,給的值就代表了這個格子內的值,所以這個格子就被強行平掉了顏色,造成相鄰兩個格子的顏色差別過大)。所以6bit格子打的太大了,而8bit的格子才足夠小到讓內部色差達到人眼分辨不出來的地步,進而相鄰兩個格子的顏色色差也足夠小,顯示得更加細膩。

但你會注意到有些屏幕明明是6bit卻能覆蓋72%ntsc甚至更高95%ntsc這就是frc技術,也可以稱之為色彩抖動技術。為了說明抖動的理論依據,我們可以回想一下,有時候我們遠看某個物體,看見的是一種顏色,而走進一看,才發現是有多種顏色交錯的,這說明,人視覺看的某點的顏色,會受旁邊點的顏色的影響。抖動正是利用了這個效應。

當然根據上圖你們應該也發現這個抖動演算法雖然能實現讓屏幕顯示更多的顏色,但是缺點是那部分參與抖動演算法的區域解析度降低,而且顏色過度僵硬,畫質明顯不如原生的。所以買屏幕的時候色深盡量越高越好。

具體的體驗可以參照experienceuhd.com/uhd-p

可以留意到狼叔左邊跟右邊的背景天空在不同色深下顏色的過渡有明顯差異。


關於色溫

色溫是表示光線中包含顏色成分的一個計量單位,是可見光在攝影、錄像、出版等領域具有重要應用的特徵。了解光線與色溫之間的關係有助於攝影師在不同的光線下進行拍攝,預先算計出將會拍攝出什麼色調的照片,並進一步考慮是要強化這種色調還是減弱這種色調,在實際拍攝時應該利用相機的哪一種功能來強化或弱化這種色調。

在顯示器中常見的色溫有5000K、6500K、9300K等。色溫越高,顏色越偏藍(冷色調),而色溫越低,顏色偏紅(暖色調)。

現在的顯示器都具備色溫調節功能,(也有的是給出一個色溫範圍,可以無級調節)可由用戶自己選擇色溫值。


關於刷新率

刷新率是指顯示器每秒鐘能夠顯示的畫面數量,FPS數值是指顯卡每秒鐘產生的畫面數量,這兩個參數之間有一定的關聯,但不是一個含義。對於那些對抗性較為激烈的遊戲(如FPS跟賽車)對於FPS值要求較高,一般為144以上,而我們主流的顯示器刷新率只有60HZ,並不能同步顯示出遊戲的畫面。而我們現有的電競顯示器(144HZ)目前主要採用兩種技術來完成同步:基於顯示器的軟體技術V-sync(adaptive-sync.free-sync均屬於此類)以及基於顯卡的硬體G-sync技術(顯示器內置一顆晶元)。

就刷新率上來說,144Hz的顯示器比60Hz的顯示器高兩倍不止。但從60Hz到144Hz的性能提升大,但體驗提升並不如30Hz到60Hz那麼明顯,這也是很多人說144Hz和60Hz沒區別的原因之一,甚至導致很多人說人眼看30幀就夠,60幀就非常流暢了,144Hz根本沒用。

也有很多人說其實只要24幀就能看到動態的畫面,高幀率其實沒多大用處。其實正確的說法是,24幀是界限,24幀是肉眼識別動態畫面的下限,如果連續的畫面低於24幀,你就會覺得看到的是「PPT」,而如果幀率越高,人眼看到的畫面會越流暢。

顯示器跟顯卡是兩個單獨的個體,因此顯卡負責輸入畫面,顯示器負責抓取輸出畫面,當兩個頻率不同時,顯卡以自己的頻率產生畫面,顯示器以自己的頻率抓取畫面,會出現少抓漏抓,這就是跳幀,或者會出現抓錯畫面,抓取的不是完整的畫面,這就是常見的畫面撕裂。

V-sync技術是以顯示器為主的同步技術,當顯示器準備好抓取畫面時通知顯卡輸入畫面,以達到同步,消除跳幀跟撕裂,但會限制顯卡性能的發揮,讓畫面等待輸入,這就是延遲。

G-sync技術是以英偉達顯卡為主的同步技術,當顯卡準備輸入畫面時,通知顯示器來抓取輸出畫面,這樣能夠完美的輸出所有的畫面,消除延遲。因此G-sync顯示器也會比V-sync顯示器價格高上許多,G-sync基礎晶元價格在200美金左右,而G-sync HDR晶元高達300-400美金。

英偉達在CES2019上對G-sync技術進行了完整分級,其中最低階的G-sync兼容技術,可以兼容普通的V-sync技術顯示器(主要為了讓freesync兼容N卡),目前通過官方穩定測試的僅有12款,其餘V-sync理論上可以兼容但不保證絕對兼容,由於原理不同我想效果應該與G-sync晶元有所不同,老黃沒那麼傻給AMD白佔便宜。


關於顯示介面

顯示器的畫面來源於顯卡,顯卡,顯卡傳輸的畫面跟視頻為主,都是數據,所以不同解析度,不同刷新率,不同色深產生的數據大小是不同的,這也是為什麼現在有多種顯示器介面的原因。目前主流的有VGA跟DVI以及HDMI跟DP四種介面。

DVI跟VGA只支持圖像傳輸,不支持音頻傳輸,因此要想傳輸音頻需要選用HDMI跟DP介面。目前DVI跟VGA由於帶寬限制一般用於1080P及以下解析度不帶音響的顯示器使用(如大部分辦公用顯示器)。

HDMI介面目前主流有兩個版本,HDMI 1.4以及HDMI 2.0版本

HDMI2.0版本的帶寬較高,支持1080P 144HZ刷新率,HDMI2.0在後續做了小的改進,升級為HDMI2.0a與HDMI2.0b,加入了HDR格式的傳輸,帶寬為18Gbit/s目前還未大規模應用的HDMI2.1版本協議帶寬增至48Gbit/s

DP介面目前主流也有兩個版本,DP 1.2以及DP1.4版本,

DP1.2 帶寬為21.6Gbit/s,稍強於HDMI2.0,DP1.4版本帶寬為32Gbit/s,是目前帶寬最高的視頻輸出介面


關於色彩輸出格式

在之前有提到顯示器有色深色准色域等關鍵指標來表面這塊屏幕的色彩狀況,但各位不知道的是在顯卡驅動里是可以選擇顏色輸出格式的,顏色是可以用數字來表示的。正如幾何上用坐標空間來描述坐標集合,色彩空間用數學方式來描述顏色集合。常見的3 個基本色彩模型是RGB,CMYK和YUV。在YUV 家族中,YCbCr 是在計算機系統中應用最多的成員,其應用領域很廣泛,JPEG、MPEG均採用此格式。一般人們所講的YUV大多是指YCbCr。

YCbCr 有許多取樣格式,如4∶4∶4,4∶2∶2,4∶1∶1 和4∶2∶0。

色彩取樣的解釋可以看這篇文章

淺語:顯示器輸出顏色格式:以PG27UQ為例?

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圖標

目前由於電競的火熱,現階段友達成功研發出一塊電競面板,目前華碩的PG27UQ跟ACer的X27均採用這塊面板,基本參數為4K 10BIT 144HZ HDR1000(8抖10,600典型亮度)

PG27UQ面板參數

以目前DP1.4的帶寬來看是不能完整的輸出,經測算只能達到如下效果(默認顯卡能達到此畫質)

下圖為英偉達控制面板,打開顏色輸出格式的方法。

放大圖如下


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