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零、前言

一直想写的显示器栏目,总共六千多字,大概的写了一些显示器的参数什么的,写的太久,而且查到的资料也有些奇奇怪怪的,所以如果有一些错误请大家多多海涵,能够指正就再好不过了。

又到了 618 抢购日了,相信很多人应该想在这个时侯购买一台心仪的显示器,为此我专门开了个存档来写一下关于显示器的文章。

我常常和朋友说显示器和电脑是相辅相成的,购买显示器的室友最先就是要确认自己用的着什么样的显示器,比如喜欢打刺客信条奥德赛和荒野大镖客这样的游戏和喜欢打 CS:GO 与 OW 这样的 FPS 竞技游戏对屏幕的需求就不同,后期特效调色对屏幕的需求也不相同,这里就由我来向大家详细说一下屏幕的几个重要参数吧。

一、屏幕的种类

我始终认为屏幕是人机交互的第一桥梁,所以一个屏幕的显示效果带来的体验影响往往是最直接的。现在的电脑屏幕的种类大概有 TN VA IPS OLED 这四种,当然也还有 CRT 显示器,不过 CRT 毕竟太过于久远我也就不说这个了。

TN 屏:TN 屏相对而言是最适合做 FPS 竞技的屏幕了,因为其天生的优势,能够很容易的将响应时间控制在 1MS 而且还能做到极高的刷新率,而且因为制作的工艺不同所以 TN 屏还有一个巨大的优点那就是不容易漏光,这一点对于很多人来说或许也是一个硬需求。既然 TN 屏这么完美那么他就没有缺点吗?答案是当然有,而且 TN 屏的缺点还大到让很多人都无法接受。最大的一个缺点就是色彩的饱和度过低,颜色稍微泛白,色彩饱和度过低的最直接的影响就是当你看视频或者玩一些追求画面体和色彩带来的视觉冲击,这一点对于风景游戏玩家来说是非常致命的。TN 屏幕液晶分子因为有垂直方向,因此当光线打出来的时候,光是垂直于屏幕的,所以,我们人眼也必须正对屏幕,这样才能获得较好的视觉效果,一旦出现倾斜,那么就会有明显的偏色。不过上述这几个缺点因为这几年电子竞技的飞速发展所以已经得到厂家的改善。已经没有最开始那么的让人难以接受了。但是依然不能和 IPS 相媲美。

总结:TN 屏只那些追求高刷新率且不会经常使用屏幕去看视频的用户,对于 FPS 竞技来说,TN 屏是永远滴神,但是对于其他的游戏或者视频用户来说就不是那么的合适了。

IPS 屏: IPS 屏已经是现在屏幕市场的主流大军了,无论你是打游戏还是看视频或者是做设计,选择一台 IPS 屏幕总不会错,对于 IPS 屏幕而言 IPS 屏幕的液晶分子一直处于水平状态,所以无论在哪个方向看,颜色差异不大。TN 屏的可视角度非常低,而 IPS 屏幕可以高达170度到接近180度的水平。其次就是其色彩的准确程度(色准)很强。而且色彩的覆盖程度也非常高,甚至好一些的屏幕都能做到 98% 的广色域堵盖。现在的很多 IPS 屏幕已经能做到原生 10bit 了,这是 TN 以及 VA 屏难以企及的一个高度。但是 IPS 屏幕因为其设计的原因所以需要更多的背光支持所以很容易出现漏光现象,IPS 屏幕受众很广,甚至可以说只要预算足够所有人都适合买 IPS 屏。

PS:现在还出了一个 NANO-IPS 屏,这个词我第一次听说应该是 19 年,所谓的 NanoIPS 面板,是通过在 LED 背光模组中使用的 " 纳米粒子 " 来吸收过量的光波,以改进显示光输出的强度、纯度,以及屏幕色彩精度,能够提升色彩还原度和对比度,呈现了更广阔视角、更高透光率、更高画质的显示效果。所以在你玩高亮度的游戏比如:绝地求生这种全程白天的游戏的时候,眼睛不会那么容易感到疲劳。但是因为发光机理的不同所以 NANOIPS 屏的对比度也不是那么的出众,在玩某些比如巫师三这种黑暗游戏的时候很多的暗部细节不太容易区分。其次就是 NANO-IPS 应该是所有的 IPS 屏幕中原生响应速度最快的了。Nano-IPS 基本能做到 98%P3 色域,3-4ms 响应延迟,而Fast-IPS则为 95%P3 色域,2-3ms 响应延迟,颜色贴近现实效果。

VA 屏:VA 屏在现在的电脑屏幕市场也不少见,因为绝大部分的曲面屏都是 VA 屏,为什么呢?因为 VA 屏属于软屏,很容易做到大区率而不会影响屏幕本身的(也有少部分属于 TN 屏,TN 和 VA 屏都是软屏,区分两者最好的方法就是用手按压,显现梅花纹的是 VA 面板,出现水波纹的则是 TN 面板)。相比较于其他的屏幕,VA 屏自然也有着巨大的优势,那就是天生对比度和宽容度极高。但是 VA 屏也有着很明显的缺点,那就是响应时间偏慢,也就是大家说为什么残影会很明显的原因,但是好在现在的 VA 屏已经有了十足的进步,低的甚至能做到 5MS 了。

OLED 屏:极快的响应时间,极其变态的对比度,采用面光源,柔和不刺眼,无眩光和阴影,不引起眼疲劳,亮度高,色彩饱和,色域覆盖面极广等等优点实在太多了,而一直被大家所吐槽的 PWM 调光则因为在电脑上亮度几乎不会发生变化而变的没有,可能剩下的唯一的缺点就是烧屏送菜单栏的问题,但是买得起 OLED 电脑屏的人应该不会在意这些吧。

总结:因为电脑屏这边 OLED 呈现出绝对优势所以也就不列入其中。TN 屏拥有着极快的响应时间,很夸张的刷新率。但是大部分 TN 屏几乎都是原生 6bit ,虽然可以通过 6 抖 8 这样的技术来增强,但是还是不如原生 8bit。这点就注定其无法作为设计,而且看电影和追番的体验也会大打折扣,所以我个人觉得这种屏幕比较适合 CG:GO 这种追求极限刷新率的游戏。 IPS 屏应该是现在适应范围最广的屏幕了,顶级的 IPS 屏幕能做到极高的水平(各种)。VA 屏则适合需要曲面屏那种沉浸式体验的人群,但是其实现在高端的曲面屏已经有 IPS 的了。

色彩、色准:IPS > VA > TN

响应时间:TN > IPS > VA

可视角度:IPS > VA > TN

对比度:VA > IPS > TN

二、屏幕参数

刷新率:这个大概都懂,人眼所能分辨的最低的刷新率应该是 24HZ(大概意思就是低于24HZ人眼就能明显的感觉到画面不连贯),不同的刷新率之间正常情况下都能体验到不同的区别,我放个 GIF 图大家体验一下。

色阶: 当你用肉眼去看一些显示器的图片的时候,其实这些图片都是由无数个像素点组成的,而像素点的个数我们则称之为分辨率。如果我们有一个显示器,他的每一个像素点都只能显示出 2 种不同的颜色,那他就只能显示出黑色和白色两种颜色,即 21 种颜色,那么他就是一个 1bit 的显示器。如下图:

图源:知乎用户浮梁卖茶人

如果一个显示器他的每一个像素点都能显示出 4 种不同的颜色,那他就能显示出 00 白色,01 浅灰色,10 深灰色,11 纯黑这四种不同的颜色,也就是 22 中颜色,这个时候他就是一个 2bit 的显示器。如图:

图源:知乎用户浮梁卖茶人

那么以此类推,所谓的 8bit 的显示器即为单个像素点能够显示出 28 种颜色的显示器,这种显示器能够显示 256 个色阶(色阶能够影响的是色彩的过度平滑程度,并不会影响色域范围)。它是图像亮度强弱的指示数值,图像色彩的丰满程度、精细度和层次感由色阶来决定。色阶有28=256个等级,范围是0~255。其值越大,亮度越亮;其值越小,亮度越暗。

图像的色阶等级越多,则图像的层次越丰富,图像也越好看。

前面也和大家说到过现在的高端的 TN 屏往往也能做到 8bit 的水平,但是是怎样能够让原生 6bit 的显示器做到 8bit 呢?这里就涉及到了像素点抖动技术。

像素点抖动技术:大家应该经常见到 4000 乃至 3000 块钱的 10bit 显示器,为什么 10bit 的显示器能够做到这么便宜呢?这就不得不说一下 8 抖 10bit 和原生 10bit 的区别了。原生 10bit 经过刚刚的解释相比大家也都清楚是什么意思了,但是 8 抖 10 又是什么呢?这里就涉及到像素点抖动技术了,像素点抖动技术可以通过 PWM 控制像素点的颜色比如:如果你需要一个颜色为 117 的灰色,而你的显示器无法直接显示这个颜色,那么它只能通过在 114 和 120 这两个颜色之间快速抖动来欺骗人的视觉,从而让人的眼睛觉得这是 117 这个颜色。这个技术有点像手机的 OLED 显示器通过明与暗之间快速抖动来调节亮度。不去区别是像素点抖动的时候其实改变的只有颜色而没有亮度,所以不会造成人眼睛的疲劳。像素点都东技术只能说能够极大的解决颜色过渡不自然这个痛点,但是还是不能够与原生的相媲美。

色域:也就是所谓色彩空间,是对一种色彩进行编码的方法,也指一个技术系统能够产生的色彩的总和,它代表了一个色彩影像所能表现色彩的具体情况。目前,显示器常见的色域类型有:NTSC、sRGB、Adobe RGB 和 P3 色域等等,我们从图上可以看出几种色域的取值范围。

色域覆盖图表

一般来说,色彩的覆盖范围 Adobe RGB>P3>sRGB >Rec.709。相机中 RAW 格式的照片就是采用 Adobe RGB 色域模式,为了避免后期修图中损失相机照片的色彩,专业摄影显示器必须要覆盖 Adobe RGB 色域。

色准:即色彩的准确程度。色准是衡量一款显示器能否用于调色的重要指标之一。△E 值是衡量色彩是否准确的指标。△E 值越小、颜色准确度越高。一般来说 ΔE 位于 3 到 6 之间的变化是可以接受的,而数值在 3.0 以下的话,人眼基本上分辨不出色彩的差异,通常被认为是相同的颜色。因此为了让显示器显示的照片和摄影师拍摄的照片颜色一致,显示器的 △E 应小于3。

响应时间:响应时间有两个,一个是黑白响应时间,一个是灰阶响应时间。许多的 LCD 显示器的响应时间一般指的是从黑到白再回到黑所需的转换时间,即黑白色响应时间。黑白响应时间就是指屏幕像素点对输入信号的反应速度,也就是像素由暗转亮或由亮转暗所用的时间。但是我们在使用显示器的时候,屏幕肯定不是黑白的,颜色不仅丰富多彩,而且深浅程度也不同,他们不断变化,而这些变化称为灰阶转换。太复杂了,大家只要知道黑白响应时间比灰阶响应时间容易,所以如果买一款显示器的时候记得看清楚所谓的 1MS 响应时间究竟是黑白还是灰阶!!!对于高刷新率的游戏来说,响应时间过长代表着的就是拖影,这一点对于 VA 屏来说尤为突出。

对比度:前文也提到过 VA 屏的对比度天生有着巨大的优势(虽然被 OLED 吊打了),对比度指的是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量,说白了就是对比度是最白与最黑亮度单位的相除值。因此白色越亮、黑色越暗,对比度就越高。通常 IPS 的对比度为 1:1000-1:1300 之间,而 VA 屏则是能够到达 1:3000 这个夸张的数字,而 OLED 的对比度理论上是无限的,因为 OLED 屏幕的黑色亮度能够趋近于零。那么对比度对显示器的显示效果带来的影响是什么呢?一般来说对比度越大,图像越清晰醒目,色彩也越鲜明艳丽;而对比度小,则会让整个画面都灰蒙蒙的。

HDR 和 HDR400:平时大家看到 HDR400 的时候总是会嗤之以鼻,这里就好好说一下 HDR 以及亮度对 HDR 的影响。HDR 即高动态范围图像(High-Dynamic Range),简称 HDR,相比普通的图像,可以提供更多的动态范围和图像细节,根据不同的曝光时间的 LDR (Low-Dynamic Range,低动态范围图像),并利用每个曝光时间相对应最佳细节的 LDR 图像来合成最终 HDR 图像。它能够更好的反映出真实环境中的视觉效果。HDR 文件是一种特殊图形文件格式,它的每一个像素除了普通的 RGB 信息,还有该点的实际亮度信息。

那么 HDR400 HDR600又是什么呢?对于这一点,VESA 有一个统一的标准(VESA 推出的 DisplayHDR 认证才是真正衡量显示器 HDR 效果的标准)。

HDR400 的标准: 最低端的是 HDR400,仅要求显示器峰值亮度不低于400nit、原生 8bit 色深、95%Srgb 色域、全局调光。

HDR600 的标准:区域调光,10bit色深,90% DCI-P3色域,显示器峰值亮度最低不小于 600nit。

PS:

全局调光:指屏幕只有一个背光分区,调节亮度的时候只能统一的调节整个屏幕的亮度,也就是说要么整个屏幕更亮,要么整个屏幕更暗。

区域调光:指屏幕的背光划分为多个区域,每一个区域的亮度呢个够单独调节。

所以从上面的指标来看,HDR400 的门槛可以说非常的低了,而 HDR600 别的不说,光是区域调光这一点就完爆 HDR400 了。而且其他的指标也是差了 HDR600 一大截。所以个人认为 HDR400 不过是一个噱头罢了,稍微强一点的显示器都能达到这个标准。

Gsync 和 Freesync:想知道这个首先得了解一下垂直同步技术。

垂直同步:每当显示器每次刷新扫描到右下角最后一个像素时,会发出一个垂直同步信号。GPU 绘制完后部缓冲区里的画面之后,开始等待垂直同步信号,只有得到垂直同步信号之后才发生缓冲区交换。这样屏幕上永远显示完整的帧。不会出现前后帧混合的错误画面,同时每一帧对应一次屏幕刷新,最大帧数被锁定至屏幕刷新率。所以这里能很明显的看出垂直同步的一个巨大的缺点,那就是显卡必须等一帧显示完了之后才能够输出下一帧,这样势必会导致帧延迟变得很高。而另外一个缺点就是卡顿!垂直同步是固定了帧的刷新时间,比如 60HZ 的显示器其帧刷新时间就固定为了 16.7ms,但是加入在某一帧刷新完了之后,下一帧因为某些原因生成时间为 17ms,那么这个时候当这帧渲染完全之后,已经错过了上一个刷新节点,那要等到下一次刷新 33.3ms 后才能显示一帧新的画面。帧间隔从 16.7ms 突然暴增到了 33.3ms 就很容易有一种明显的卡顿感。

Gsync:GPU绘制完一帧,立刻交换缓冲区,继续绘制下一帧。显示器刷新没有固定间隔,由显卡控制显示器刷新,每当新的帧绘制完立即进行一次刷新,没有新帧不刷新。消除撕裂,不引入输入延迟和卡顿。

当帧生成太快,超过显示器所能做到的最小刷新间隔。表现为帧数超过刷新率上限,这时有两个选项,等待垂直同步信号,或者不等待。效果等同垂直同步和nosync。(这也就是g-sync+垂直同步的效果,在g-sync范围内垂直同步不起作用)。

所以能够看出 Gsync 的原理是生产帧之后存入一个缓存里面,而这个缓存芯片是直接装在屏幕里面的,也就是说 Gsync 是必须电脑屏幕支持的。这也是为什么支持 Gsync 的显示器一般比较昂贵。

Freesync:Freesync 的原理 Gsync 其实差不多,对于一 60hz 的显示器而言,每 0.1 秒能都刷新 6 帧不同的画面,你以为他刷新的是 123456 这六帧,刚刚我们也说了垂直同步带来卡顿的原因。所以这个时候显示器的实际刷新的可能是 122446 这六帧,而 Freesync 的原理就是让显示器适应显卡,即当 2 这一帧显示完毕之后而 3 这一帧还没有刷新出来的时候必须等待 3 刷新完毕之后才会刷新出 4,而且在 Freesync 的加持下,帧显示出来并不需要等待下一个刷新节点的到来,而是当下一帧到来的时候就能够马上刷新,从而不会造成丢帧现象。所以从这里看的的一个明显的效果就是 Freesync 能够明显的改善画面的卡顿程度,而减少撕裂只不过是他的一个附带的功能。

本来是要说一下 Gsync 和 Freesync 谁优谁劣的,但是在英伟达的 19 年一月驱动之后,英伟达的显卡也支持 Freesync 了,所以也没啥好说的了,因为 Gsync 必须有硬件芯片支持,所以 A 卡阵营只能够依托于 Freesync,但是 N 卡阵容就能够按照自己的想法做出选择。

PS:当显卡足够强劲的时候建议开启 Gsync 和 Freesync 的时候关闭垂直同步并且在游戏内限制帧率,将帧率限制到此屏幕刷新率低。比如 60HZ 的显示器在游戏内将帧率限制为 59HZ。

三、后话:未来显示器的发展方向

未来的显示器是一定会往MiniLED、MicroLED这两者之间靠拢的,可能看到 MiniLED 和 MicroLED 大家总是会往 LED 这里联想,其实两者和 LED 并没有太多的关系,LED 的全称是主动矩阵有机发光二极管(Active-Matrix Organic Light-Emitting Diode),大家注意一下这里的“有机”二字,在OLED 屏幕里,发光靠的都是位于正负电极之间的有机化合物涂层,当电子穿过有机物时,它会对有机物产生被称为激发作用的机制,进而使得有机物发出色光。但是对于 MiniLED 和 MicroLED 而言,导致他发光的并不是有机涂层,而是更加古老的材料:无机金属半导体。MiniLED 和 MicroLED 几乎拥有着 OLED 的所有优点,而且还解决了 OLED 最致命的缺陷——寿命问题。

无极金属二极管灯

那么 MiniLED 的组成想必大家都已经清楚了,其实就是由无数个非常小的灯珠组成,但是因为这个灯珠并没有小到能够直接作为像素点使用,所以 MiniLED 的灯珠系统是用来做背光模组的。MiniLED 的优点是因为每一个背光“灯泡”都更小,所以能够实现更精密的动态背光效果,在有效提高屏幕亮度和对比度的同时,还能抑制传统大灯泡动态背光在屏幕亮暗区域之间造成的眩光现象。而缺点则主要是高密度的LED背光模组所导致的高能耗、高发热、高成本,以及本质上依然还是液晶显示所导致的整块屏幕厚重问题了。

苹果于 19 年 6 月推出的 Pro Display XDR 应该是目前最便宜的 MiniLED 显示器了。

至于 MicroLED 显示器,则是无机金属半导体显示器的完全体,因为其实他就是用非常非常小的 LED 灯来代替像素点,他的原理和你在路边的足浴城理发店门口挂着的二极管显示屏没有本质上的区别。只不过从大到小实在是太难了,目前唯一在售的 MicroLED 系统应该是索尼 Crystal LED 系统,IT 之家也报道过这个新闻。

嗯,580 万美元,上海一套房的价格。希望未来我们都能用的上 MicroLED,也希望这个未来不会太久远吧。

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