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AMA疾彩引擎技术及插黑技术详析

发布日期:2020-10-21 23:11 作者:老哥稳论坛

  “第二代疾彩引擎”由第一代AMA疾彩引擎技术(Advanced Motion Accelerator Technology)和新增的“插黑技术”(Black Frame Insertion Technology)共同组成。前者是一种先进的驱动加速技术,利用集成电路精准控制,加速液晶分子翻转速度,进而缩短了每个灰阶间的响应时间,大幅改善LCD显示器在动态影像方面的显示效果。后者在AMA技术的支持下,通过在两个画面之间插入全黑画面的方式,从而让人眼在观赏画面的时候,无法感受到拖影或残影的现象。AMA与插黑技术的结合,是追求极致影像的最新成果。

  BenQ此次首度披露的《视觉技术白皮书》共分三个部分,包含背景介绍、主要显示方式的差异,及AMA Z的技术实现等。身为国内LCD产业领导厂商,BenQ致力于技术创新,不但引领液晶面板响应时间的提升,更推出了多项领先业界的视觉技术,其中脍炙人口的Senseye显彩科技用于呈现最完美的色彩,而AMA疾彩引擎则有效解决液晶拖影的现象。对于整个LCD产业来说,液晶显示技术可以说发展到了一个相当成熟的阶段,单从响应时间这一指标来看,1ms(单位:毫秒)甚至0ms都有可能实现。那么,LCD技术发展已经来到了尽头吗?

  事实上,即使LCD灰阶响应时间(GTG)降到0ms,人们在欣赏影片或玩游戏时,仍然有可能看到些微的拖影,LCD动态显示效果与传统CRT显示器相比依旧存在差距。在研究过程中,BenQ工程技术人员发现,之所以人眼会感觉到拖影现象,不但与液晶面板的响应速度有关,更与人类自身视觉成像原理有关。以往多数LCD制造商只能尽力从LCD的因素上去解决,但是在LCD响应时间进入“0ms”时代后,解决拖影的根本之道,实际上还是要从化解“视觉暂留”入手。这也是BenQ继AMA技术后,再度推出疾彩引擎二代的主要原因。

  目前LCD显示器市场占有率已逐步超越CRT,但由于成像原理与技术存在先天差异,LCD与传统CRT在动态画面显示效果上存在不小差距,如果没有革命性技术改变这种状况,对选择LCD的消费者而言,不容忽视的拖影问题始终是个遗憾。众所周知,人眼之所以看到连续的动态画面,是因为视网膜受到光线刺激后所产生的视觉印象,在光停止作用后仍保留短暂的时间(0.1秒左右),可称之为“视觉暂留”现象,电影或电视皆利用人眼这一特性而制作完成。在了解了这一原理后,反观LCD与CRT显示器,它们采用了全然不同的显示技术。

  CRT通过阴极射线管发射电子来撞击荧光屏发光,并且采用了脉冲(impulse-type)驱动的方式。对于CRT来说,其每一个像素皆因受到了脉冲波形的电子束击打而被激活,一旦脉冲波在达到需求点后,立刻便返回初始值,实际上CRT的每一个像素都在极短时间内做实时显示。相比之下,LCD本身不具有发光的功能,必须用背光源系统来提供高亮度的、分布均匀的光源,进而在平面面板上产生图像。在背光源系统方面,LCD采用了稳态(hold-type)驱动的方式,其每一个像素都持续发光,除非关闭,否则不会因画面的变化而变化。

  采用稳态式驱动的LCD,响应时间属于ms(毫秒)等级,先天反应特性不足,容易造成动态物体边缘模糊化及影像残留,进而降低画质表现。相比之下,采用脉冲驱动的CRT,响应时间属于μs(微秒)等级。两种显示技术的差异,决定了LCD响应时间即使逼近0ms,仍无法达到CRT表现动画时毫无停滞、极致流畅的显示水准。那么,如何才能真正缩小LCD与CRT在动态表现上的差距呢?BenQ在运用AMA疾彩引擎加速液晶分子转动的同时,透过在两个画面之间插入全黑画面的方法,消除了稳态型液晶显示动画时影像边缘模糊的缺憾。

  为了在LCD显示器上模拟出类似CRT的脉冲驱动方式,目前业界提出了两种主要的解决方案,一种是背光扫描(Scanning Backlight),另一种则是BenQ已经成功应用在FP241W Z上的插黑技术(Black Frame Insertion Technology)。前者系采用增加灯管的方式实现逐行扫描,以达成近似于CRT脉冲驱动的效果,但此举无疑大幅增加了LCD显示器的生产成本,因而推广和普及都比较困难。相比之下,BenQ所运用的插黑技术,在不改变LCD背光模组的情况下,通过在动态画面间周期性持续插入黑屏,同样实现了近似于CRT的动画显示效果。

  在两个图像帧之间插入黑色帧,可减少前一帧影像在人眼视网膜上暂留的时间,换言之相当于切掉了部分模糊的影像,而连续不断周期性地插入黑色帧,则真正带领LCD进入了一个彻底告别拖影的新时代。当然,这种先进的插黑技术,必须建立在AMA疾彩引擎基础之上。如果在液晶面板不具备超快灰阶响应速度的情况下采用插黑技术,动态显示效果非但不会有所改善,反而会出现更糟糕的状况。先进的AMA技术,结合BFI插黑技术,构成了BenQ第二代疾彩引擎,作为拖影现象最佳解决方案,为用户们带来了更清晰、更流畅的视觉享受。

  从率先推出16ms(黑白响应时间)LCD显示器开始,到率先提出GTG灰阶响应时间概念,BenQ近年来始终引领着全球LCD产业技术变革,而《视觉技术白皮书》暨BenQ疾彩引擎二代技术的正式发布,则为LCD产业发展树立了又一个全新的里程碑。目前该技术已首度应用在了BenQ最新款24吋超大宽屏液晶显示器FP241W Z上。FP241W Z拥有1920×1200超高分辨率、500流明超高亮度、1000:1超高对比度,并且支持HDTV 1080p与视讯端口,各项指标均超越主流,加上新一代显示技术,能够为消费者提供至臻完美的视觉享受。

  通过更快的响应时间,无论是黑白响应时间还是灰阶响应时间,都能有效的消除动态画面的拖影现象。

  通过研究,我们可以定义人们从显示器上感知到画面的显示内容由两部分组成: LCD的显示部分和人眼的视觉系统部分。较低反应的液晶,稳态式显示, smooth pursuit,所有这些重要的组成部分都会是人们感觉到动态画面拖影的原因。 显而易见,大多数LCD制造商只能尽力从LCD的因素上去解决,这就是为什么LCD即使做到0ms人们仍能看到拖影的原因。

  通过BenQ AMA技术,我们可以有效的降低来自液晶反应时间的影响。现在,BenQ最新的AMA Z 技术的使用,让用户使用LCD看电影或玩游戏时有更新体验。

  为什么CRT显示器在动态画面下完全没有拖影? 因为LCD属于稳态式显示,尤其是动态画面的的边缘运动的轨迹,就是被人眼可感知到的,我们俗称的拖影。

  CRT和LCD使用完全不同的显示技术,CRT是脉冲式显示,而LCD是稳态式显示。VESA (video electronics standard association)相关规范是这样来定义的:稳态式显示—显示的要素,比如背光灯源在开启后始终显示在某一个水平,除非关闭,其间并不因为画面的变化而有所变化。大部分LCD使用这样的显示技术。脉冲式显示—显示像素被激活是通过脉冲波形的电子束击打,脉冲波达到需求点后立刻回到初始值,直到接到下一次命令再进行下一次动作。一般来说,每一个像素都是在极短的时间内做时时显示。大部分CRT使用这样的显示技术。

  了解了人类视觉成像的原理后,我们会发现,人类的眼睛在看动态画面时,对大脑传送的讯号是自动对亮度状况做的积分。这样的方式,我们把它叫做人眼对动态画面做的自动平滑处理,也即对亮度的空间和时间的变化做积分。

  人眼对动态画面做的自动平滑处理,即人眼自动对亮度做积分处理。LCD作为稳态式显示,背光灯是在开机后一直开启,人眼在两帧画面间的白屏做自动积分,让转换间的画面边缘模糊化,从而更加平滑。了解了人类视觉的特点,就容易解释为什么CRT和LCD的不同。用一个黑白画面来做测试,人眼可以看到的拖影区域就是下图中的灰色部分。


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