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基本参数
屏幕尺寸
最佳分辨率
屏幕比例
面板类型
残影/拖影
TN=Twisted Nematic(扭曲向列型)
VA=Vertical Alignment(垂直排列)
IPS= IN-PLANE -SWITCHING(平面转换)
广角技术
色域
色准
色深
静态对比度
响应时间
显示参数
点距
亮度
可视角度
显示颜色/色彩
视频接口
DP(DisplayPort)显示器接口
HDMI(High Definition Multimedia)高清晰度多媒体接口
DVI(Digital.Visual.Interface)数字视频接口
VGA(Video Graphics Array)视频图形阵列/D-Sub
画面撕裂
屏幕尺寸是指显示器屏幕对角线的长度(屏幕的实际大小),单位为英寸。
现在宽屏液晶显示器的屏幕比例还没有统一的标准,常见的有16:9和16:10两种(由于宽屏液晶显示器相对于普通液晶显示器具有有效可视范围更大等优势,或许会成为液晶显示器的发展方向,未来可能会成为主流)。
值得注意的是,在相同屏幕尺寸下,无论是16:9还是16:10的宽屏液晶显示器,其实际屏幕面积其实都要比普通的4:3液晶显示器要小。
大的屏幕同时必须要配备高分辨率(最佳分辨率),也就是在这个尺寸下可以显示多少个像素,显示的像素越多,可以表现的余地自然越大。
常见的台式机屏幕尺寸与分辨率:
屏幕尺寸 | 分辨率 |
---|---|
18.5英寸 | 1366*768 |
19英寸 | 1440*900 |
20英寸 | 1600*900 |
21.5英寸 | 1920*1080 |
22英寸 | 1680*1050 |
23英寸 | 1920*1080 |
24英寸 | 1920*1080 |
27英寸(16:9宽屏) | 1920*1080 |
27英寸(16:10宽屏) | 2560*1440 |
目前常见的笔记本屏幕尺寸与分辨率:13.3、14、15.6英寸,其分辨率都是1366X768。
屏幕的比例。
LCD就是液晶显示器,CRT就是使用阴极射线显像管(Cathode Ray Tube)的显示器。
LCD工作大致原理:背光层常亮白光,给正极电路施加电压,电穿过液晶层联通负极电路构成回路,电压驱使液晶层发生偏转,从而遮挡背光层发出的白光,控制电压即可控制液晶分子的偏转角度,进而控制红色、绿色或蓝色的亮度(白光通过彩色滤光片即可变成对应颜色的光线),通过控制红绿蓝三色的比例,即可得到想要的颜色。需要注意的是背光层是由整个屏幕所有像素点共享一整块大的背光层。
LCD如果要显示纯黑色的话,理想状态是液晶分子完全闭合,完全遮挡发射出来的背光,但是液晶分子不能做到完全闭合,因此显示黑色的时候,会有些微的白光射出去,所以看到的黑色不是真正的纯黑色,而是亮度大幅度递减的灰色。同理,屏幕显示纯黑色的时候,边框处会出现大面积的光晕现象,这称为漏光。
OLED(有机自发光二极管)工作原理:给自发光二极管通电即可发光,电量越多,亮度越高,电越少,亮度越低。由于没有背光层,因此每个像素点都可以独立控制开关,由此OLED的优点之一就是可以做Aways on display息屏提醒。
OLED的优势是接近无限的对比度(画面的黑白明暗的亮度比值),不漏光,响应时间短。缺点是寿命短(有机物+频繁的电子迁移+自发光)。
LCD屏幕由于使用背光层,所以整个屏幕的老化都是全体像素一起老化,而OLED屏幕每个像素点都是独立发光的,所以随着屏幕不同区域的使用程度不同,老化的速度是不一样的,比如A区域长期显示蓝色,那它的蓝色像素点衰减就比较快,那下次显示纯色内容的时候,那个地方的蓝色就会稍微暗一点,导致出现残影,就好像画面被烧在了屏幕上,这个现象被称为烧屏(像素点老化不均匀导致的屏幕色差)。
OLED屏幕使用PWM调光,因为PWM调光是通过一开一关的时间来调光的(调整占空比),会产生频闪,如果PWM频率低的话,就会被人眼捕获到,会很伤眼,而如果PWM频率高的话,对眼睛的伤害就会小的多。而OLED屏幕因为采用有机材料,而有机材料又容易老化,所以OLED不能采用高频PWM调光,因此只能采用低频PWM调光(有些OLED手机自带的DC调光/防闪烁模式也不是真正的DC调光,而是类DC调光)。市面上大多手机250多的PWM频率就已经比较容易被视觉敏感的人感觉到了。
OLED屏幕因为使用DC调光会出现亮度过低(电压过低)的情况下屏幕会出现和抹布一样不均匀的效果,对显示画面的影响特别大,因此OLED屏幕不能使用DC调光。
DC调光则是直接控制电压来改变灯的亮度,不会出现频闪伤眼。但是LCD也并不是就不会伤眼了,屏幕发射的光线里对人眼伤害最大的部分是420-440波长的蓝光,这些高能光线会对人的视网膜造成不可逆的伤害。而传统的LCD屏幕背光板是由数个高亮的LED灯珠加上匀光板完成的,这些LED灯珠发射出来的光线,其高能蓝光有一大部分处在这个区间。而OLED在最新的几代里对有机自发光层进行了改良,显著的将蓝光波长向右偏移,大幅度削减了蓝光能量(三星大约42%)。
所以LCD屏幕蓝光伤眼,OLED屏幕频闪伤眼。更有劣质低端屏幕厂商给LCD屏幕使用PWM调光,双重伤眼。
阴极射线管CRT工作原理:B站链接
像素点从颜色一切换到颜色二是需要一定的时间的,这个时间就是我们所说的屏幕响应时间。响应时间过长就会导致动态画面在显示的时候像素点来不及改变颜色,导致上一幅画面还未完全消失,下一幅画面就要显示出来,这就会导致屏幕上出现残影。
LCD液晶层的偏转速度直接决定了LCD的灰阶响应时间,而液晶层的偏转和温度有关,温度越低,偏转的速度越慢,因此LCD的屏幕在低温下会出现非常明显的拖影现象。
OLED屏幕切换颜色的时候几乎没有延迟,但是OLED屏幕在纯黑到纯白互相切换的时候,需要花费的时间比其他颜色要长得多。但是OLED屏幕在黑白之间切换的速度也比大部分LCD屏幕时间短。因此OLED屏幕在显示动态画面的时候是具有天生优势的。
因为OLED的结构比LCD的结构更加简单,OLED屏幕也比LCD屏幕更容易做薄。
LCD由于有背光层和液晶层的存在,而背光层和液晶层是硬质基材,因此只能做非常小幅度的弯曲(且只能在台式机显示器这种大型面板上看到),而OLED屏幕则可以进行大幅度弯曲,实现曲面屏或者折叠屏。OLED屏幕还可以实现手机窄下巴,将屏幕底端弯折到手机背面,以实现手机的窄下巴。当然功耗控制方面,OLED屏幕也要强于LCD屏幕。
以下是常见的三大类LCD面板:
在液晶显示器上的参数指标中,有一项水平/垂直可视角度,传统液晶显示器的水平视角为各45度,这意味着观看者职能有90度的视角,当用户与显示器之间的夹角大雨这个标称角度时,你将无法看清显示屏上的内容,这就是为什么不少用户反映LCD显示器上运行游戏或者观看电影时,画面色彩失真或灰暗的情况。但广视角技术则不同,它可以将液晶显示器的视角增加到160度或更大,从而解决视角不足的问题。
色域就是指某种表色模式所能表达的颜色构成的范围区域。自然界中可见光谱的颜色组成了最大的色域空间(CIE色彩空间,目前技术并没有能力表现CIE色彩空间中的全部色彩),色域一般有几个标准,常见的有sRGB,ARGB,NTSC,DCI-P3,Rec.709等。这些色域的标准都是CIE色彩空间的子集(这些色域大小也并不相同,所以看色域参数时不能光看前面的百分比,还要看色域标准对应的色域空间有多大。因为色域并不是越广越好,还涉及到色彩/校色管理的问题(过饱和或欠饱和),所以一般选择100% sRGB,约72% 的NTSC)。
显示器在色域覆盖范围内显示颜色的准确度。
色深即色彩深度,色彩深度是计算机图形学领域表示在位图或者视频帧缓冲区中储存1像素的颜色所用的位数,它也称为位/像素(bpp)。色彩深度越高,可用的颜色就越多。其实就是每个显示单元能呈现出的明暗变化数量。
对比度的提升使画面层次感更强,明暗区分明显,也就是说可以更容易让使用者看清场景灰暗条件下的画面,一般来说,通常对比度达到200就可以提供不错的显示效果了。
在工作的时候,显示器的对比度最好在60-80数值之间,而亮度最好在40到60数值之间。
如今的显示器标注的相应时间都是灰阶响应时间,显示器响应时间一般以毫秒(ms)为单位,指的是液晶显示器对输入信号的反应速度,液晶颗粒由暗转亮或者是由亮转暗的反应时间,分别是“上升时间”和“下降时间”两个部份,而通常谈到的响应时间是指两者之和(黑——白——黑)。响应时间越短,那么瞬间移动的游戏画面就不会出现拖影现象,画面的清晰度的精度就越高。
目前主流电竞显示器响应时间在1ms-5ms之间,灰阶响应时间越小越好。
我们看到液晶屏幕上的每一个点,即一个像素,它都是由红、绿、蓝(RGB)三个子像素组成的,要实现画面色彩的变化,就必须对RGB三个子像素分别做出不同的明暗度的控制,以“调配”出不同的色彩。这中间明暗度的层次越多,所能够呈现的画面效果也就越细腻。以8 bit的面板为例,它能表现出256个亮度层次(2的8次方),我们就称之为256灰阶。
液晶显示器的像素间距(pixel pitch)的意义类似于CRT的点距(dot pitch)。
点距一般是指显示屏相邻两个象素点之间的距离。我们看到的画面是由许多的点所形成的,而画质的细腻度就是由点距来决定的,点距的计算方式是以面板尺寸除以解析度所得的数值,不过液晶的点距对于产品性能的重要性却远没有对后者那么高。
CRT的点距会因为荫罩或光栅的设计、视频卡的种类、垂直或水平扫描频率的不同而有所改变,而液晶显示器的像素数量则是固定的,因此在尺寸与分辨率都相同的情况下,大多数液晶显示器的像素间距基本相同。
分辨率为1024×768的15英寸液晶显示器,其像素间距均为0.297mm(亦有某些产品标示为0.30mm),而17寸的均为0.264mm。所以对于同尺寸的液晶的价格一般与点距基本没有关系。
亮度是指画面的明亮程度,单位是堪德拉每平米(cd/m2)或称nits,也就是每平方公尺分之烛光。目前提高亮度的方法有两种,一种是提高LCD面板的光通过率;另一种就是增加背景灯光的亮度,即增加灯管数量。
通常亮度达到250cd/㎡就足以日常使用了。
高亮度的显示器在显示一些阴暗场景时可能更清晰,但显示正常和明亮场景时会过亮,对眼睛的刺激也更大,长时间使用眼睛更容易疲劳。液晶显示器亮度最小应该调整至40,最大为80,这样对眼睛的伤害也是最小的。
在玩游戏的时候,建议亮度和对比度调整至80到100之间,这样视觉效果会更好一些。
显示器的分辨率越高,那么亮度应该调整的越暗。
它是指用户可以从不同的方向清晰地观察屏幕上所有内容的角度。
由于提供LCD显示器显示的光源经折射和反射后输出时已有一定的方向性,在超出这一范围观看就会产生色彩失真现象,CRT显示器不会有这个问题。
目前市场上出售的LCD显示器的可视角度都是左右对称的,但上下就不一定对称了,常常是上下角度小于左右角度。当我们说可视角是左右80度时,表示站在始于屏幕法线(就是显示器正中间的假想线)80度的位置时仍可清晰看见屏幕图像。视角越大,观看的角度越好,LCD显示器也就更具有适用性。
由于每个人的视力不同,因此我们以对比度为准,在最大可视角度时所量到的对比度越大就越好。目前市场上大多数产品的可视角度在120度以上,部分产品达到了140度以上。
显示色彩就是屏幕上最多显示多少种颜色的总数。
对屏幕上的每一个像素来说,256种颜色要用8位二进制数表示,即2的8次方,因此我们也把256色图形叫做8位图;
如果每个像素的颜色用16位二进制数表示,我们就叫它16位图,它可以表达2的16次方即65536种颜色;
还有24位彩色图,可以表达16,777,216种颜色。液晶显示器一般都支持24位真彩色。
例如:色彩16.7M意思是这款显示器可以支持显示最大色彩数量为1670万,即可以显示1670万种不同的颜色。“M”是百万的意思,是英文million的缩写。16.7M=16.7百万=1670万。
显示器的显示接口,显示器的显示接口众多,目前电脑显示器常见的显示接口主要有4种类型,分别为DVI、HDMI、VGA、DP接口。
显示器视频线排名:DP>HDMI>DVI>VGA。
DVI、HDMI、DP属于数字信号,目前主流接口。
VGA是模拟信号,淘汰。
DisplayPort缩写DP,与目前主流的HDMI接口均属于数字高清接口,都支持一根信号线同时传输视频和音频信号。
DP接口从第一代就达到了10.8Gbps带宽,支持2560 x 160012bit输出。
目前市面最多的DP1.2已经高达21.6Gbit/s超越了HDMI2.0,支持1080P 240、2K 165、4K 75、5K 30。DP1.3支持2K 240、4K 120、8K 30。
最新的DP1.4支持基本一样,带宽高达32.4Gbps,但加入了DSC显示压缩流技术,从而支持4K 240、8K 60。此外还有HDR数据包、前向错误修正、32声道1536KHz等技术支持。
HDMI接口1.0时就可以提供高达5Gbps的数据传输带宽,可以传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号。同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换,可以保证最高质量的影音信号传送。最远可传输15米。
HDMI的好处是:只需要一条HDMI线,便可以同时传送影音信号。
基于TMDS最小化传输差分信号,也是几年前最常见、最基本的显示器接口。最早是用于VGA模拟时代过度的DVI-A,之后又推出了兼具模拟和数字传输的DVI-I,最新的是DVI-D。单通道支持分辨率与双通道相同,但刷新率只有一半。双通道支持最大1080P 120hz和2560 x 1600/60hz。
DVI由于是数字视频接口,所以无疑要比老式VGA接口好的多,但是与VGA一样它支持视频,不支持音频,由于标准制定之初不够长远,所以DVI的带宽提升空间较小、体积也做不小,DVI接口逐渐开始淘汰。
又称D-Sub,针数为15的视频接口,主要用于老式的电脑输出,基本已经淘汰。
VGA输出和传递的是模拟信号,大家都知道计算机显卡产生的是数字信号,显示器使用的也是数字信号。
所以使用VGA的视频接口相当于是经历了一个数模转换和一次模数转换。信号损失,显示较为模糊。
画面撕裂产生的原因是:帧数和显示器的刷新率不匹配。无论是显示器没有画完,显卡就去覆写前缓存,还是显卡没有画完显示器依旧只能显示旧的帧,然后继续被覆写掉缓存,这两种情况都会导致画面撕裂。
前缓存(FrontBuffer):显示器从前缓存中读取帧并进行显示。
后缓存(BackBuffer):显卡向后缓存中输出帧。
帧传递:后缓存写入完毕后,前后缓存进行交替,此过程称为Bufferswap。
土方法解决:开垂直同步。垂直同步会强制Buffswap(帧传递)发生在显示器的Vblank(从显示器左上角逐行刷新(显示帧)到显示器右下角的过程然后重新回到左上角,继续循环)阶段。
垂直同步的缺点:可能导致画面不流畅和鼠标响应延迟。
如果显卡提前画好了后缓存,此时如果显示器没有逐行扫描完前缓存的画面,就不允许发生帧传递,显卡就空载着等待显示器扫描完毕,显示器扫描完毕前缓存的画面以后进入了Vblank阶段,再允许发生进行帧传递,前后缓存更替后显卡再开始画新的帧。所以这就是为什么开启垂直同步后帧率会被锁定在显示器最大刷新率下,因为显卡需要等着显示器去刷新。
如果你是60HZ的显示器,显卡能一直输出60帧,这是没什么问题的,如果显卡性能在某一刻不足以输出60帧,开了垂直同步后,因为没有画完无法进行帧传递,所以就会让显示器再重复逐行扫描一次前缓存,用这次重复扫描的时间等待显卡绘制完成,等下次刷新进入Vblank的时候,如果显卡画好了,再执行帧传递,所以说显示器是重复显示了一次画面,算是跳过了一次HZ,这就等效于降低了屏幕的刷新率,也就会导致画面出现不流畅的现象了。解决办法:自适应垂直同步。
自适应垂直同步:假设是60HZ的显示器,在高于60帧的时候自动打开垂直同步(解决画面撕裂),低于60帧的时候关闭垂直同步(解决刷新率变化导致的卡顿)。
缓解垂直同步的延迟的方法:打开三重缓存功能。
三重缓存:在前后缓存中再加入一个额外的新缓存,称为中缓存。用于让显卡提前画好后缓存和中缓存中的画面,让显示器去显示。但是如果显示器 的刷新率显著的低于显卡的输出帧,中缓存和后缓存都被显卡画完了,显卡还是需要停止工作去等待显示器进行逐行扫描。因此诞生了快速垂直同步来解决垂直同步与三重缓存导致的的延迟。
快速垂直同步:在打开三重缓存的基础上,允许中缓存和后缓存发生交替(也就是说显卡可以无限制的去绘制后缓存),绘制好图像以后,后缓存只会与中缓存交替,不会影响到前缓存的画面,如此循环往复,而显示器永远有一张完整的中缓存可以用来交替前缓存,所以画面永远不会发送撕裂。快速垂直同步也称为无阻塞垂直同步。
快速垂直同步缺点:有很多的过往帧被显卡复写后丢弃了,导致帧与帧的间隔和运动差异巨大,会出现非常明显的帧生成时间不均匀导致的卡顿感。
解决画面撕裂的同时还不会产生延迟的技术:G-sync和Freesync。两者都称为自适应显示器刷新率VRR。
工作原理:当显卡的输出帧低于显示器刷新率的时候,强制延长Vblank的时间。让显示器持续显示上一帧的画面,不进行任何的操作,等到显卡渲染完成图像后,再允许发生帧传递,以此来让显示器刷新率去动态匹配显卡输出帧。
VRR工作流程三个阶段:
可以看出来,垂直同步就是显卡等显示器。VRR就是显示器等显卡。而VRR(G-sync和Freesync)必须要做到帧率非常稳定,并且手动锁帧低于刷新率2-4HZ左右,才会获得非常好的效果。那么此时帧率都非常稳定了,画面撕裂发生在无限接近显示器的最顶端或最低端,几乎不可能被察觉,此时,还要VRR干什么呢= =。
所以说VRR在当前的硬件技术面前能产生的效果非常有限,画面的卡顿、撕裂、延迟不可能100%完美兼顾,所以不必过分追求G-sync和Freesync。