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LCD的奥林匹克-综述篇
2004-10-15 17:54:00  出处:快科技 作者:转载自《个人电脑》 编辑:     评论(0)点击可以复制本篇文章的标题和链接

    [性能指标测试]

10年前《个人电脑》杂志将“评测”这一当时崭新的概念引入中国IT媒体行业,《个人电脑》中国实验室成立后,为了开展CRT、LCD显示器的测试工作,先后斥资近二十万元购置了测试设备,进一步确立了我们在IT媒体评测中的领导地位。

今年的LCD测试,我们首次同国内测试设备最先进的位于上海的3M中国光学产品实验室合作完成,希望借助更科学全面、更先进精确的测试方法,帮你选购出最适合的产品。冒着炎炎酷暑,我们的测试人员和19台LCD显示器一起辗转于京沪两地完成了全部测试项目。3M中国光学产品实验室采用刚刚从法国购置的先进的ELDIM测试系统完成了显示器的视角特性测量。而LCD在正对观察状态下的亮度、对比度等特性的测试则和以往一样由《个人电脑》中国实验室的TOPCON BM-5色度仪完成。

性能指标测试

为了测试亮度和均匀性,我们仍然参照ANSI测试规范,首先调节亮度和对比度设置,让LCD可以显示出足够多的暗部层次和亮部层次。在让LCD获得足够好的明暗层次的前提下,我们将显示器的亮度和对比度尽量调高,然后再进行测试。我们将这种测试状态称为ANSI优化模式。


LCD的奥林匹克-综述篇

3M中国光学产品实验室的ELDIM EZContrast测试系统。这台设备使用被冷却到零下10度的CCD感光阵列,利用特殊的光学透镜,可以测量出液晶显示器朝水平和垂直方向+/-80度视角范围内任何方向上发光的色度和亮度,结果通过彩色等高图表示,非常直观。本次测试我们使用它进行LCD色彩、对比度随视角变化特性的测试。

亮度测试时,我们让显示器显示全屏白色画面,屏幕上均匀分布的9个测试点的亮度值,它们的平均值就是亮度得分。通常,如果LCD的亮度达到200尼特(nit,或cd/m2),就可以很好地满足各种应用了。参测的部分产品亮度超过了250尼特,不过如果你的使用环境没有很强的环境光线,这样的亮度对你就不一定有用了。实际上在普通灯光环境下,对于文本编辑,上网浏览这样白色背景较多的应用,100-150尼特左右的亮度就足够了(CRT显示器的全屏幕亮度不过100尼特左右),太亮了容易让眼睛疲劳。对于视频、游戏、图像处理一类的应用中,很少出现大面积白色,亮度适当高一些画面感觉会更好。


LCD的奥林匹克-综述篇

3M中国光学产品实验室的TOPCON BM-7色度仪可以根据编程设置自动完成多点测试和特定视角测试。

亮度测试9个点中最大亮度和最小亮度之比就是中心亮度不均匀性。这个比值越接近“1”亮度均匀性越好。我们在4个角落和4边中点附近增加了8个测试点,所有17个测试点中的最大值与最小值之比作为边缘角落均匀性得分。通常中心区域的亮度不均匀性小于1.2就不错了,1.1以内就非常优秀了。边角处很容易出现变暗的情况,所以得分往往差一些,不过通常只会造成局部影响,只要不是特别严重就可以了。色度不均匀性测试点位置和亮度均匀性相同,通过各点的色度坐标x,y(x和y的值都小于1)的变化范围Δx和Δy经过计算处理得出色度变化的范围。色彩变化中心区域能保持在0.015左右就可以接受,0.010以内已经非常出色了。边角处的色度不均匀性往往更明显一些。

需要说明的是,虽然我们采用的测试点较多,也只是以点带面。有时候屏幕上一些明显的亮点或暗点会刚好被错过。此外有时两个产品得分相同,但是因为亮暗点数目不同或分布方式不同,其视觉效果可能会有很大差异。所以,我们还采用目视观察的方法,测试结果表格中的白色画面均匀性就是对亮度和色度不均匀性的仪器测试和目视观察结果的综合。通过测试我们发现,与15英寸产品相比,17英寸LCD的均匀性略逊色一些,这在我们的意料之中。屏幕尺寸越大,越不容易做均匀。


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《个人电脑》实验室的TOPCON BM-5色度仪。本次测试由它完成亮度、均匀性、对比度、色彩饱和度、色彩跟踪测试。

上述均匀性测试都使用白色画面,黑色画面均匀性测试时使用全屏黑色画面。由于液晶材料的漏光,LCD的黑色画面仍然会有一定的亮度(通常在0.5-1尼特左右),而CRT显示器则可以得到真正的全黑屏幕。更糟糕的问题是,受到装配、背光源设计等方面因素的影响,LCD的黑色屏幕(特别是边角处)往往明暗很不均匀。我们使用白色屏幕测试相同的测试点测试量黑色屏幕时的亮度,计算了黑色屏幕不均匀性,亮度不均匀性达到1.5以内就很不错了,而表现不佳的产品可以超过2.0。不过和白色画面均匀性类似的,仪器测试也不全面,而且我们发现遗漏更明显一些,所以我们也进行了目视观察,最终刊登的结果也综合了仪器和目视观察的结果。

通常,LCD边缘总会有些漏光导致边缘发亮,不过让我们惊讶的是纯净界EZ17C2屏幕上看不到任何明显的亮点和暗点,黑色显得非常平均。此外,AOC A471B也表现不错,EIZO L568的客观测试得分虽然一般,可是目视观察四边也没有什么增亮现象,亮暗过渡很平缓。而且由于其黑屏亮度只有0.2-0.3尼特左右,明显低于其他产品,明暗差异不过0.1尼特左右,所以目视观察这点差异很不明显。实际使用的时候这样的亮度很容易湮没在背景光线中从而几乎不会影响视觉效果。


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不少LCD在显示全白色画面的时候可以比较准确地达到6500K规定值,但是显示不同深度的灰阶时色彩就会发生漂移,我们称之为色彩跟踪不好。要想达到很好的色彩跟踪,需要在整个灰阶范围内仔细校正显示器红、绿、蓝三色的相对强度。进行色彩跟踪测试的时候我们测量了64-255共7个灰度级的色度值,测试结果在CIE色彩空间上连成一条曲线,曲线的长度越短、越接近6500K标准值越好。

今年的对比度测试和以往有所不同。我们不再使用黑白棋盘格方式测试对比度,而是使用全白屏幕和全黑屏幕的平均亮度之比作为对比度得分,这也是VESA平板显示器测试标准中采用的对比度测试方法。我们选取的测试点同亮度测试一样为9个。实际上对于LCD来说,这两种测试结果的差异非常小,通常还不到5%,主要是因为测试点位置不同受屏幕亮度均匀性的影响造成的。不过对于CRT显示器,这两种方法差异很大,因为全黑屏幕时,CRT的亮度几乎可以低于仪器的测试灵敏度,所以对比度近乎无限大,而黑白棋盘格方式黑色方格被白色方格的杂散光线点亮,整体对比度往往只有200:1。从测试结果可以看出,LCD的对比度普遍较高,不过与CRT的全黑全白对比度相比就相形见拙了。实际上在昏暗灯光下看DVD电影的时候,可以明显感觉到LCD的黑色屏幕不够暗。令人惊讶的是EIZO L568对比度竟然接近1000:1,其画面反差鲜明,而且黑色屏幕亮度看上去明显要暗一些。另外Samsung 173P、172X也表现不错。

测量色彩饱和度时我们让显示器分别显示红色(R)、绿色(G)、蓝色(B),然后测试屏幕中心点的色度值。在CIE色度空间上R、G、B三点围成的三角形区域就是显示器可以显示的全部颜色区域,这一区域的面积与NTSC 1953定义的RGB色彩范围的面积之比就是色彩饱和度得分。sRGB标准定义的色彩范围大约为71%NTSC,这也是目前普通CRT显示器所能达到的水准。我们高兴的看到,超过半数的参测LCD色彩饱和度也达到了这一水准,而其余产品的饱和度也都在60%左右,可以接受。

测试色彩跟踪时,我们让显示器显示不同的灰度级,分别为64、96、128、160、192、224、255(即白色)等7种灰度级。每种灰度我们都会测试屏幕中心的色度值,然后将七个值在CIE色度空间上依次绘制出来,根据它们的分布情况就可以了解色彩变化程度如何。理想情况下,灰度改变应该不会对色度产生影响,实际上远非如此。我们发现,总的来说LCD的色彩跟踪不如CRT显示器,多数参测LCD在灰度变化时色彩会有明显的改变。EIZO L568和Samsung 173P表现较好,毕竟它们是专业级产品。色彩跟踪不好会让灰色呈现出红色、蓝色、绿色,不过我们注意到,尽管有时候两款LCD测试结果在色度空间上分布广度差不多,视觉感受却可能不太一样,这和曲线的走向有关,而且似乎肉眼对灰色偏红和偏蓝的敏感度要比偏绿更高一些。

视角特性主要考察了对比度和色彩变化两个方面。视角特性是典型的两极分化,AOC A471、EIZO L568和Samsung 173P三款产品优势非常明显,它们在60度视角时的对比度仍然达到了140:1—200:1。而其余产品都只有10:1—20:1,基本处于同一档次。另外,这三款产品的色彩随视角的变化也明显比其它产品更小一些。

我们认为目前仅仅采用黑白屏幕切换时间作为衡量LCD响应时间的方法不全面,测试条件成熟时我们会测试LCD的全灰阶响应时间。本次测试我们让测试人员利用滚动屏幕、3D游戏以及专门设计的移动方块测试图案对LCD的响应速度进行了主观体验,无论仪器测试指标怎样,速度够不够快还是由人眼说了算的。同CRT显示器相比,所有LCD的表现都不尽人意,差距很明显。当然,LCD相互之间的差异还是存在的,可是为了观察出来不得不死死盯住移动的画面不放,当测试完成的时候我们所有的参测人员都有些头晕眼花了。所以最终的结论是LCD的响应时间仍然不够快,参测产品之间存在差异但是并不明显,例如16和12毫秒之间的差异就很难发现。


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