拖影現(xiàn)象的成因：圖中帶箭頭的虛線表示運(yùn)動物體的軌跡，A點(diǎn)為第N幀畫面時(shí)運(yùn)動物體所在的位置，B點(diǎn)為第N＋1幀畫面時(shí)物體所在的位置；由于視覺暫留特性，兩幀同時(shí)存在于觀看者視覺系統(tǒng)中的主觀畫面相疊加，就形成了帶有拖影的主觀圖像 　　由此看來，導(dǎo)致拖影現(xiàn)象的主要因素有以下三個方面：液晶顯示器的響應(yīng)速度、顯示器的保持特性及人類視覺的暫留特性。
　　因此，解決拖影問題的辦法也要從這三個方面下手。例如使用過驅(qū)動技術(shù)降低液晶顯示器的響應(yīng)時(shí)間，使用脈沖驅(qū)動方式或者提高視頻圖像的幀頻來改變顯示器的保持特性，最后就是使用特殊的視頻信號處理技術(shù)來適應(yīng)人的視覺暫留特性。

　　與拖影過招之一:響應(yīng)時(shí)間應(yīng)該功成身退?
　　相關(guān)的實(shí)驗(yàn)和研究表明：在響應(yīng)速度較慢時(shí)，拖影的嚴(yán)重程度主要取決于液晶驅(qū)動電路的響應(yīng)速度；而當(dāng)液晶顯示器的響應(yīng)速度提升到較高的水平后，所出現(xiàn)的拖影則主要取決于液晶顯示器的保持特性。從這個意義上說，降低響應(yīng)時(shí)間的方法雖然能夠在一定程度上減輕拖影現(xiàn)象，但并不能完全消除拖影，其效果不夠理想的根本原因是受到液晶顯示器固有的保持型電光轉(zhuǎn)換機(jī)制的限制。

在響應(yīng)時(shí)間上，CRT顯示器具有壓倒性的優(yōu)勢 　　實(shí)際上，即使是目前響應(yīng)時(shí)間最短的液晶顯示設(shè)備，其響應(yīng)時(shí)間也只能降低到毫秒(1ms=10-3s)的數(shù)量級，而CRT顯示器的響應(yīng)時(shí)間一般只有微秒(1μs=10-6s)數(shù)量級，二者相差實(shí)在太大。顯然，單純依靠提高響應(yīng)速度的方法，很難使液晶顯示器的拖影現(xiàn)象降低到CRT顯示器的那個水平。一味地走響應(yīng)時(shí)間這條路最后通向了一個“死胡同”。
　　與拖影過招之二:脈沖式顯示技術(shù)發(fā)威
　　既然在響應(yīng)時(shí)間上行不通，那有沒有別的方法來解決拖影問題呢？人們首先想到了CRT顯示器的脈沖式顯示模式，能不能把它借鑒到液晶顯示器上面？
　　1．全黑幀插入抗拖影技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

插黑技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理 　　全黑幀插入技術(shù)(Black Frame Insertion)有很多種說法，如全黑數(shù)據(jù)插入技術(shù)(Black Data Insertion)，又或者是插黑技術(shù)(Black Insertion)；但它們實(shí)際上說的是一回事情，就是在原有視頻圖像的基礎(chǔ)上，每兩幀畫面之間插入一個全黑的中間幀，并使幀頻率增加一倍(圖8)。
　　插黑技術(shù)的最大特點(diǎn)在于非常容易實(shí)現(xiàn)，而且相對而言成本較低，它只需要在顯示器的驅(qū)動電路中增加相應(yīng)的插黑處理電路，而不必改變現(xiàn)有液晶顯示以及背光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
　　事實(shí)上，插黑技術(shù)很早之前就被提出來了，但當(dāng)時(shí)并沒有被推廣開來。其主要原因是如果采用了插黑技術(shù)，人眼觀察到的動態(tài)圖像實(shí)際上有大約一半的時(shí)間是全黑畫面，若亮度和響應(yīng)速度太低，很容易造成主觀感覺上亮度的明顯下降及閃爍感等問題。 　　因此，高響應(yīng)速度和高亮度是應(yīng)用插黑技術(shù)的兩個前提，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，目前液晶產(chǎn)品的響應(yīng)速度和亮度已足以滿足插黑技術(shù)的應(yīng)用條件。例如BenQ最近發(fā)布的第二代疾彩技術(shù)，實(shí)際上就是由插黑技術(shù)和“高級運(yùn)動加速器”(Advanced MotionAccelerator，AMA)技術(shù)共同組成的，AMA是BenQ所采用的一種提升液晶顯示響應(yīng)速度的技術(shù)，正是在提高響應(yīng)速度的基礎(chǔ)上，才得以使用插黑技術(shù)來降低運(yùn)動拖影現(xiàn)象。
　　2．脈沖式背光抗拖影技術(shù)的實(shí)現(xiàn)
　　如果說插黑技術(shù)是從液晶面板上動手腳，那么脈沖式背光技術(shù)(Impulse Backlight)則是拿背光光源開刀，按照實(shí)現(xiàn)原理的不同，現(xiàn)階段的脈沖式背光技術(shù)分為背光閃爍技術(shù)(Flashing Backlight)和背光掃描技術(shù)(Scanning Backlight，又被稱為Scrolling Backlight)。
　　背光閃爍技術(shù)就是使液晶面板的背光燈在每個幀周期內(nèi)閃爍(亮-滅)一次，即原來每幀圖像的顯示周期都被分成兩個時(shí)間段—在第一個時(shí)間段內(nèi)背光燈被打開、正常顯示圖像幀，第二個時(shí)間段內(nèi)則關(guān)閉背光燈、出現(xiàn)全黑屏幕(實(shí)際上這時(shí)液晶層仍然有圖像在顯示，但是沒有背光通過所以表現(xiàn)為全黑)。
　　從視覺效果上來看，背光閃爍技術(shù)與前面介紹的插黑技術(shù)有著異曲同工之妙：插黑技術(shù)是通過周期性地顯示全黑圖像幀來降低運(yùn)動拖影，而脈沖式背光技術(shù)則是讓背光系統(tǒng)產(chǎn)生周期性的閃爍，同樣實(shí)現(xiàn)了周期性的插黑效果。背光閃爍技術(shù)的原理非常簡單，但是這是以足夠高的液晶響應(yīng)速度和亮度為基礎(chǔ)的，為了避免閃爍感以及主觀亮度過低的問題，必須保證背光的閃爍驅(qū)動與液晶顯示的數(shù)據(jù)寫入驅(qū)動能夠完全同步。此外，背光閃爍技術(shù)要求背光源一直處于閃爍狀態(tài)，從控制的方便性以及使用壽命方面考慮，這項(xiàng)技術(shù)更適合采用LED(發(fā)光二極管)為背光源的液晶顯示面板。

背光掃描技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理 　　背光掃描技術(shù)與背光閃爍技術(shù)的基本思路是相仿的，但背光掃描技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)方法是在液晶顯示的背光系統(tǒng)中增加了燈管的數(shù)量，全部燈管并不是同時(shí)開關(guān)閃爍，而是從上向下依次輪流發(fā)光和熄滅，如圖11所示。
　　顯然，背光掃描技術(shù)的工作模式更接近于CRT顯示器的掃描方式。背光掃描技術(shù)要比背光閃爍更復(fù)雜一些，增加燈管的數(shù)量就意味著必須改變背光模塊的結(jié)構(gòu)，此外還必須確保液晶面板的數(shù)據(jù)寫入驅(qū)動與背光閃爍掃描驅(qū)動之間更嚴(yán)格的時(shí)序同步，這就需要增加更為復(fù)雜的同步處理電路，因此其實(shí)現(xiàn)成本相對也就會高一些。

背光掃描技術(shù)的同步處理系統(tǒng)：時(shí)序控制器T-Con(Timing Controller)是這個系統(tǒng)中的核心部件，它以輸入視頻信號中的同步信號為基準(zhǔn)，生成液晶面板的源驅(qū)動器、柵驅(qū)動器以及背光驅(qū)動器所需的同步控制脈沖，這些脈沖信號要十分準(zhǔn)確地控制柵驅(qū)動器、源驅(qū)動器以及背光驅(qū)動器之間在時(shí)間順序上的同步操作 　　與背光閃爍技術(shù)類似，背光掃描技術(shù)也面臨著燈管使用壽命的挑戰(zhàn)，因此背光掃描技術(shù)更多意義上只有等LED背光技術(shù)普及之后才能進(jìn)入大規(guī)模的推廣。對于現(xiàn)在的冷陰極燈管技術(shù)來說，背光閃爍或者背光掃描無疑是一場夢魘。

　　與拖影過招之三：舊瓶裝新酒，幀插補(bǔ)倍頻技術(shù)想單挑大梁
　　與插黑技術(shù)相似，幀插補(bǔ)倍頻技術(shù)(Frame Interpolation and Doubling Frequency)也是在原有視頻圖像的基礎(chǔ)上，每兩幀畫面之間插入一個中間幀；換句話說就是將原來的幀率提高一倍，60Hz→120Hz。所不同的是，插入幀并不是全黑的圖像，而是介于兩幀畫面之間的“過渡圖像”，這樣每幀畫面的持續(xù)時(shí)間縮短為以前的二分之一，便可以有效降低每幀畫面對人視覺系統(tǒng)的持續(xù)作用時(shí)間，從而減少拖影，提供更流暢的運(yùn)動圖像。
　　與插黑技術(shù)相比，幀插補(bǔ)倍頻技術(shù)要通過適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動估算機(jī)制和各種處理電路生成所需插補(bǔ)中間幀的圖像數(shù)據(jù)，并且還要進(jìn)行圖像信號的倍頻化處理等工作，所以從實(shí)現(xiàn)原理上來講要比插黑技術(shù)復(fù)雜得多。但幀插補(bǔ)倍頻技術(shù)卻不會像插黑那樣容易造成閃爍感，以及主觀亮度上的明顯下降，所以現(xiàn)在多用在一些高端的液晶電視機(jī)產(chǎn)品中。
　　表面上看起來幀插補(bǔ)倍頻技術(shù)似乎只是將液晶顯示的速度加倍而已，但其實(shí)里面包含了兩方面的含義：其一、在顯示器方面減少每一幀畫面對眼睛的作用時(shí)間；其二、從人的生理特征上改善主觀畫面對拖影的影響。
　　與拖影過招之四：另辟蹊徑，神奇的運(yùn)動補(bǔ)償反轉(zhuǎn)濾波技術(shù)
　　如果給前面介紹的幾種抗拖影技術(shù)加上一個形容詞，“中規(guī)中矩”肯定比較合適。下面介紹的這種技術(shù)，就顯得比較另類了，它就是運(yùn)動補(bǔ)償反轉(zhuǎn)濾波技術(shù)(Motion Compensated Inverse Filtering，MCIF)。
　　從實(shí)現(xiàn)原理上來說，運(yùn)動補(bǔ)償反轉(zhuǎn)濾波技術(shù)與其它幾種技術(shù)有著明顯的不同，它沒有采用仿脈沖驅(qū)動或者仿掃描顯示的模式，而是通過對圖像信息頻域中常用的空間頻譜進(jìn)行分析與處理來解決拖影問題。需要大家注意的是，一般意義上的頻率是指時(shí)間頻率，用來度量信號隨時(shí)間周期性變化的特性，而空間頻率則用來描述圖像中光分布隨空間位置周期性變化的特性，空間頻譜分析和處理技術(shù)就是對構(gòu)成圖像信號的各種空間頻率成分進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，從而實(shí)現(xiàn)對圖像信息的處理。
　　從空間頻譜分析的角度來看，液晶顯示設(shè)備與我們的視覺系統(tǒng)共同組成了一種與空間位置變化有關(guān)的濾波系統(tǒng)，也就是一種空間濾波系統(tǒng)。拖影所導(dǎo)致的運(yùn)動模糊現(xiàn)象實(shí)際上就是這種空間濾波系統(tǒng)對圖像信號產(chǎn)生的一種與運(yùn)動相關(guān)的低通濾波效應(yīng)(Low-pass Filtering Effect)，即觀看者只感知到了圖像中空間頻率較低的信息成份(運(yùn)動物體的輪廓)，而空間頻率較高的信息(運(yùn)動細(xì)節(jié))則被過濾掉了，所以觀看者看到的只是模糊的運(yùn)動圖像。因此，要消減液晶顯示器的運(yùn)動拖影現(xiàn)象，可以利用某種有效的運(yùn)動圖像空間頻譜數(shù)據(jù)分析與處理算法，并增加相應(yīng)的反轉(zhuǎn)濾波裝置來抵消或校正上述的空間低通濾波效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動圖像的補(bǔ)償，這就是運(yùn)動補(bǔ)償反轉(zhuǎn)濾波技術(shù)的基本原理。

運(yùn)動補(bǔ)償反轉(zhuǎn)濾波電路的基本結(jié)構(gòu)：外部輸入的視頻信號首先被傳送到運(yùn)動估算單元中，通過對圖像中運(yùn)動矢量的檢測、分析和處理，獲得相應(yīng)的空間濾波系數(shù)等信息；在高空間頻率增強(qiáng)濾波電路中，根據(jù)剛才得到的空間濾波系數(shù)對其它空間頻率數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償運(yùn)算，最后將經(jīng)過補(bǔ)償?shù)男盘柵c原始視頻信號進(jìn)行混合，最終輸出補(bǔ)償后的圖像 　　從運(yùn)動拖影現(xiàn)象的一般規(guī)律來看，圖像中運(yùn)動物體的速度越快，其所造成的拖影模糊現(xiàn)象就越嚴(yán)重，這說明我們所感覺到的這種拖影與運(yùn)動物體的速度快慢存在一定的函數(shù)關(guān)系。運(yùn)動補(bǔ)償反轉(zhuǎn)濾波技術(shù)的實(shí)現(xiàn)就是利用圖像的運(yùn)動矢量估算出圖像中運(yùn)動物體的速度，然后依據(jù)空間濾波特性與運(yùn)動速度之間的函數(shù)關(guān)系，采用適當(dāng)?shù)乃惴?，將運(yùn)動速度估算數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的空間濾波系數(shù)，最后根據(jù)這些濾波系數(shù)控制濾波電路對圖像中較高空間頻率的信息進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。
　　結(jié)束語
　　現(xiàn)在液晶電視機(jī)和液晶顯示器已經(jīng)成為平板顯示器市場上的主力產(chǎn)品，但是現(xiàn)有的設(shè)備對于未來的高清晰電視或者高保真游戲應(yīng)用而言，仍然存在很多不盡如人意的地方，比方說拖影問題。但是從另一個方面來看，說明今后一段時(shí)間液晶技術(shù)可改進(jìn)的余地還很大。本文中只是簡單介紹了目前已經(jīng)出現(xiàn)的幾種抗拖影技術(shù)，從技術(shù)的復(fù)雜性來說有簡有繁，實(shí)現(xiàn)成本也有高有低，但是它們的目的是一致的，那就是降低拖影現(xiàn)象對人主觀感覺的影響。
　　不同技術(shù)的組合往往會產(chǎn)生不同的效果，例如BenQ的AMA Z引擎、日立的Flexible BI Technology等采用的是插黑技術(shù)，Philips-LG的ClearLCD Technology中采用的是背光掃描技術(shù)，Toshiba的FrameBooster屬于幀插補(bǔ)倍頻技術(shù)，而Philips的Enhanced TV則應(yīng)用了Digital Natural Motion 幀插補(bǔ)倍頻技術(shù)及運(yùn)動補(bǔ)償反轉(zhuǎn)濾波技術(shù)。在全面了解這些抗拖影技術(shù)的特點(diǎn)之后，將有助于我們根據(jù)需要，更加理性地選擇適合自己使用的液晶顯示產(chǎn)品。

最新評論