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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比度、灰度等級等術(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)語的真實含義是什么？調(diào)整它們對到底會對顯示圖象有什么影響？以下是查閱相關(guān)資料后的理解。

顯示對比度是顯示終端能夠發(fā)出的最高亮度光強度和最暗光強度的比值。實際測量時是給顯示終端送入標(biāo)準(zhǔn)的黑電平信號，顯示終端為全黑顯示，用分光輻射儀測量此時暗場亮度，也叫黑電平值。然后送入標(biāo)準(zhǔn)的白飽和測試信號，顯示終端為高亮顯示，用分光輻射儀測量此時亮度，也叫白光峰值。白光峰值和黑電平值的比值就是對比度，也叫全場對比度，在一些更專業(yè)的顯示終端研究刊物上還稱為動態(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)備指南中頂級產(chǎn)品的對比數(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
對比度	17600	594	504	1381

  可見傳統(tǒng)的CRT以絕對的優(yōu)勢勝出，特別是在黑場景的控制上，是唯一能真實再現(xiàn)黑場景的顯示終端,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。

主動發(fā)光與被動發(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,在光線亮一些的環(huán)境使用,我們會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)的實際結(jié)果是調(diào)節(jié)了全場對比度。

  不影響圖象細(xì)節(jié)而只增加亮度如何實現(xiàn)?對于被動發(fā)光的顯示終端,調(diào)節(jié)背光源的發(fā)光強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、公安、交通單位被廣泛使用，美國的科來麗是生產(chǎn)這種系統(tǒng)的典型代表，占有歐美市場的三成。在商用、民用市場，一般采用變光源功率來實現(xiàn)亮度，如表1中的LCD NEC LCD4000的背光源的亮度可以多級調(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。

  為了證實這種說法，我們選用了四川瑞誠科技代理的富可視C110和該公司自行設(shè)計生產(chǎn)的魅影E6TV投影機，兩款機型均有變功率模式，輸入白場信號，將對比度調(diào)到中間值，然后調(diào)節(jié)菜單的亮度，同時監(jiān)測屏幕的照度并未發(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，對比細(xì)節(jié)層次也未變化，調(diào)節(jié)菜單的亮度選項也能感覺圖象變亮，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，所以目前真正實現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)功能在被動發(fā)光顯示終端能實現(xiàn),主動發(fā)光顯示終端嚴(yán)格地講,不能實現(xiàn)亮度的調(diào)節(jié),只能調(diào)節(jié)全場對比度,但約定俗成仍稱為亮度調(diào)節(jié)。

  上面提到的對比度的測量方法是一種極端的情況,與實際的使用有一些差別,在一幅圖象中既出現(xiàn)白飽和測試信號的電平信號又出現(xiàn)黑電平測試信號，是不多的。有人又提出了4×4或9×9黑白棋盤格測試圖,分別測量黑白棋盤格的白和黑的亮度值，計算其平均值比值為顯示對比度。因為各種顯示器件的結(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，通過對人眼視覺感知特性的研究，提出了一種對應(yīng)人眼視覺特性的對比度測量方法，稱為圖象對比度。

  給顯示器送入一個給定的電平信號，在該電平信號的作用下會有一個一定亮度或光強的可見光，即灰度，不同的電平信號幅值就會有不同的亮度值，稱為灰度級。如果以電平信號的大小為橫軸，亮度的強度為縱軸，描一條連續(xù)變化的灰度級曲線。

圖一

如圖1是CRT的灰度級曲線，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，在信號電路上要經(jīng)過Υ值校正。實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,如動態(tài)、柔和等設(shè)定也是這個含義, Υ值校正就是調(diào)整的圖象對比度，是真正意義的對比度調(diào)整，調(diào)整的結(jié)果就是改變了灰度等級，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。