显示器锐比(DFC)技术

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  随着LCD技术日趋成熟,消费者对于画质的要求也越来越苛刻。现在,LCD的平均亮度都达到了250流明以上,可视角度也达到了160°/160°的宽视角,而当响应时间提速至全程8ms响应时间后,几大关键性技术难关都已经得到了有效解决。相比而言,仅次于亮度的另一大重要指标——对比度,在提升LCD显示画质方面的重要性正日益突显。
  2006年7月5日,LG在主题为“清晰至真 锐比无限”新品发布会上,正式对外公布了LG独有的大幅提高LCD对比度的技术——锐比(DFC)技术,并且展示了应用这一领先技术的全线新品。
  
  锐比(DFC)技术原理
  
  DFC技术全称为Digital Fine Contrast,是一种专门针对对比度的优化技术。该技术主要由3个部分组成,分别是ACR(Auto Contents Recognition,即自动识别),DCE(Digital Contrast Enhancer,即数字增强对比度)和DCM(Digital Contrast Mapper,即数字对比映射),ACR能够自动检测从PC主机输入的显示信号的各项参数,进而调节和优化液晶显示器的对比度;DCE可大幅降低最黑亮度,并有效调节中间色阶的鲜艳程度,从而达到优化显示的效果;DCM则可判断对比度是否达到最优化并进行画面综合调整与显示。
  在锐比(DFC)技术调节之前,系统首先要针对输入的显示信号进行Gamma值调节,并将传统RGB信号转换为YUV信号。在YUV中,“Y”代表明亮度(Luminance或Luma),也就是灰阶值,而“U”和“V”表示的则是色度(Chrominance或Chroma),作用是描述图像色彩及饱和度,用于指定像素的颜色。用YUV来表示彩色图像的优点是亮度信号Y和色差信号UV是相互独立的,可以针对Y、U、V三种图像进行单独编辑和编码,达到独立调整画面对比度的目的。
  


  图1:锐比(DFC)技术工作流程图
  
  将输入的RGB信号转化为YUV信号后,新的分量信号进入到DFC的核心系统,通过ACR自动识别系统,运算分析出图像元素的基本信息,并将分析得出的综合性指标用数字形式表述出来,通过与既定的特征代码进行比较,把图像信息分门别类。这一过程与人类辨识图形的过程非常相似,也是将进入感官的信息,同记忆中已有的信息相比较,实现对图像的准确识别,进而有效调节和优化显示器对比度。
  经过ACR处理过的图像信号传输到DCE系统,就可以根据不同的画面要素进行处理和优化。首先,DCE系统会大幅降低LCD的最黑亮度,经过调节后的最黑亮度可以达到普通液晶显示器最黑亮度的一半甚至更低。由于大幅降低最黑亮度,LCD的灰度范围得以进一步扩展,所显示的色域范围更加宽广。在此基础上,DCE子系统针对中间色阶进行精确划分和优化调节,使白色更白,黑色更黑,并且有效改善中间色调的鲜艳程度,使色彩还原更加真实、准确,实现了对比度增强和优化的显示效果。这比著名图像编辑软件PhotoShop中的色阶调整还要精确和细腻,比传统简单的增亮方法则复杂的多,也准确的多。值得一提的是,数码影像领域也有“暗处表现”的重要指标,因为暗处的图像往往含有更多的图像信息,因而只有提高暗色的对比度,才能使细节图像不丢失,得以充分挖掘和表现。
  


  图2:降低最黑亮度及提高灰阶表现力
  
  经过DCE系统的增强优化,显示信号到达DCM系统,这一步DCM系统将判断对比度是否达到最优化,并根据画面显示需要自动进行画面综合调整与显示,使之达到最理想的画面显示效果。DCM系统不仅能够增强明亮区域和暗黑区域的显示效果,并且进一步调节色阶变化,以使图像的色彩过渡更加平滑自然,同时蕴藏大量细节信息的画面也得到充分地挖掘。当DCM系统完成综合调节和优化处理后,最初的YUV信号再转回RGB信号输出给显示屏幕,清晰生动的显示画面就呈现在用户的眼前。
  
  锐比(DFC)技术的意义
  
  关于对比度的权威解释是,把白色信号在100%和0%的亮度相减,再除以用Lux为计量单位下0%的白色值(0%的白色信号就是黑色),所得到的数字;一般理解为最黑与最白亮度单位的相除值(由于0%的白色信号非常小)。以此为基准,如果黑色越“黑”,白色越“白”,则对比度越高,屏幕也就能辨识出更多的颜色。
  由于液晶显示器的背光源是持续发光的,而液晶面板不可能完全阻隔光线,因此要实现全黑的画面非常困难。在同等亮度情况下,黑色越深,就意味着黑白信号的差值越大,对比度值也就越高。对比度越高,图像的锐利程度就越高,图像也就越清晰,显示器所表现出来的色彩也就越鲜明、层次感越丰富。由此可见,对比度是所有指标中最能够直观让人感受到色彩的完美与否,是用户能够看得见的指标,因此,也是最容易判断其真实性的指标。
  就目前液晶行业的对比度技术而言,主要有两种提高对比度的方法。第一种是通过提高白色亮度来实现的。不过,业内专家已经指出,目前液晶显示器的亮度已经足够,如果过分提高最白亮度,有可能导致画面过于明亮,对眼睛健康不利,并且降低画面的成像质量。而另外一种方式是降低最黑亮度,在这方面仍有较大的技术空间。如果能够有效降低最黑亮度的下限,则显示效果将更加光彩夺目、栩栩如生。
  LG最新研发的锐比(DFC)技术实现了在不改变最高亮度的前提下,通过大幅降低最黑亮度同时提高灰阶表现力来提高对比度,达到优化显示效果的目的。这项技术,不仅有效地对于不同色阶层次进行了精准地还原,还使得黑色更黑,暗部画面细节得到充分地挖掘,为用户带来更为完美的画质。
  
  锐比(DFC)技术的应用
  
  普通的液晶显示器在显示暗黑区域或者明亮区域的画面时,会出现细节丢失和图像模糊(unclear)的现象,而这正是由于对比度不足所造成。此外,由于对比度的表现力不够,还会造成不必要的色彩混同(color mixture),影响液晶显示器的画面效果,使本来生动艳丽的画面变得黯淡而不鲜活,仿佛蒙上了一层灰似的。正因为这两大画质缺陷,使得大多数专业绘图人员、超级游戏玩家和苛刻的电影发烧友们固守着纯平CRT显示器的最后一块阵地。
  随着LG锐比(DFC)技术的推出,液晶显示器这两大画质缺陷也有所改善。DFC技术为LCD提供了更宽的灰度范围,扩展了液晶显示器的色域范围;同时,更加精准的对比度调节也在一定程度上杜绝了不必要的色彩混同现象,将液晶显示器的显示效果提升至一个新的画质水平。
  采用锐比(DFC)技术新品
  
  目前LG 采用DFC技术的新品有:
  ● 对比度为1400 :1的19英寸LCD:L1919S ;
  ● 对比度为1600 :1的19英寸LCD:L1970H、L1952T ;
  ● 对比度为2000:1的19英寸LCD:L1900J、L1900R、L1900E ;
  ● 对比度为2000:1的宽屏产品:L194WT、L204WT。
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