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LCoS显示技术评测 (二)
2007/7/9 16:54:19    DisplayMate公司

本文是关于硅基液晶(LCoS)系列文章的第二部分,全文共三部分。在我们计划开始进行评测时市面上只有两款LCoS HDTV,所以我决定扩大样本面,劝说几家制造商为我这篇文章把他们宝贵的实验室样机借给我,目的是把每家LCoS制造商都包括进来。目前只有五家制造商:JVC、索尼、BrillianeLCOSSpatiaLight。我们采用了两种标准HDTV分辨率:1280×720(约一百万像素)以及1920×1080(约两百万像素),在本文中分别称为7201080型。

 

Brillian是一家小型初创公司,总部在美国亚利桑那州的Tempe,他们提供了一台65720型样机(目前已经上市)和一台1080型。eLCOS也是一家小型初创企业,他们和光引擎制造商JDS Uniphase合作,提供了一台561080型实验室演示样机。JVC提供了两台电视:消费品事业部送来了他们已上市的61720 HDTV,专业产品事业部则送来了他们为电视与电影后期制作而设计的481080 Reference Monitor样机,其价格定位面向高端专业市场,设计用来与索尼的高端专业级CRT竞争(我们将在第三部分对其进行比较)。注意JVC两个型号所采用的LCoS技术是不同的,普通型具有数字背板,采用脉宽调制控制每个像素,而专业型使用模拟电压控制每个像素。SpatiaLight没能在评测要求的时间内提供测试样机,而索尼则拒绝参加。

 

测试方法

 

为同时对这些HDTV进行观看与测试比较,我们把所有电视都并排靠着一面35英尺宽的墙。除了5LCoS HDTV外,还有一台高清演播监测用专业CRT显示器作为参考标准。为进行所有测试及光度测量,测试室保持绝对黑色,但在评委会进行目视测试时使用了四个Ideal-Lume D6500背光源,同时只使用数字视频信号源及Gefen提供的全数字信号转换与分配系统。信号源包括Denon的旗舰DVD播放器DVD-5910,用于产生480p数字视频信号,还有两台D-VHS播放器(其中之一由JVC提供),一台三星SIR­T165 ATSC高清广播调谐器,两台Windows PC,一台用于运行DisplayMate诊断测试模版,另一台运行由Microsoft Digital Media Division提供的Windows Media 9 Series编码的720p1080p电影及视频片断(详细情况请参见后文评测设备部分)

 

测试的一个主要条件,就是将所有HDTV前端数字信号处理上差异的影响减到最小,因为这种差异会影响到对测试LCoS画质的判断(当然对于产品来说信号处理也很重要,但这是技术上的问题)。测试的第一阶段是将同样的DVI RGB数字信号发送给所有HDTV,测试中不用HDMI YcbCr信号,原因是该信号要由各个HDTV分别独立进行译码。我们的方法将迫使所有的信号源都进行所需译码过程,将其转变为RGB数字信号,因此对于所有HDTV来说都是同等的。在测试第二阶段,所有HDTV都用品质非常高的视频信号处理器来完成必要的视频信号去隔行及缩放处理,每台电视机无须另行分别执行该功能。我们使用两个DVDO iScan HD+处理器,以及两个配有1080i运动画面适应性去交织功能的Silicon Optix Niobe视频信号处理器样机。通过此方法我们能将720p1080p的视频信号分开分别输入到每一台HDTV上。

 

为准确测量数字电视机的光度及色度,我们使用柯尼卡美能达公司仪表系统事业部提供的两台高端光谱辐射仪进行测试:一台是CS-1000,我们在前面系列文章的第一到第四部分曾用过,另一台是最新的测试速度更快的CS­200,可以大大降低测试所需时间。最后我们用自家的先进软件DisplayMate Multimedia Edition进行深度诊断测试,探测其它方法无法发现的细微图像变异,该软件含有500多种测试模式。更多关于测试程序与测试仪器的细节请参看前面系列文章的第一部分。

 

JVC Consumer外,所有的HDTV均由制造厂家安装及调试。JVC Consumer是一个已出货的产品,按照屏幕显示菜单完成设置,设置时不进到服务模式或菜单。实际测试过程中的HDTV细调通过DisplayMateSet Up测试模式套件完成。例如,精确地把黑屏水平设定在数字信号16级是非常重要的,因此我们使用了特殊的半屏测试模式将任何数字信号水平设定为0。亮度控制可控制黑屏水平,通过调节亮度控制使16级同0级没有任何区别,同时使17级比0级亮到可使肉眼能察觉得到。更多有关信号水平调整及设置过程请见下文。

黑屏光量

 

任何落在显示屏上的光线都会降低光线的对比度及色彩饱和度,从而破坏画质,因此家庭影院及其它要求高品质画质的家电产品需要控制周围的光线。由于显示黑色的影像及画面时屏上的背景光更易觉察得到,同时背景光会丧失对比度及色彩饱和度,所以产生纯黑背景的能力是显示屏一项重要指标。通常我们用cd/m2来测量黑屏光量,cd/m2指每平方米烛光数,也常称作尼特(nit)。表1列出所有HDTV用柯尼卡美能达光谱辐射仪测得的黑屏光量值,这是使用DisplayMate全屏测试模式设置为数字亮度0级时测得的值,如果想转化为另一个常用的光量单位朗珀/英尺(fL)直接除以3.43即可。

1:光度测量

 

Brillian 720

JVC Consumer

Brillian 1080

eLCOS-JDSU

JVC Professional

黑屏光量

0.24 cd/m2

0.59 cd/m2

0.12 cd/m2

0.20 cd/m2

0.11 cd/m2

色温

6793 K

7881 K

6545 K

7281 K

7733 K

6793 K

屏增益

4.7

NA

4.9

4.9

4.0

4.7

峰值白光亮度

449 cd/m2

552 cd/m2

457 cd/m2

509 cd/m2

885 cd/m2

449 cd/m2

对比率

1870

936

3807

4239

4425

1870

 

测试结果,JVC Consumer的黑屏光量值最高,实际上也很容易通过肉眼来探查各个HDTV黑屏光量值的差别。使用亮度稍低的投影灯可以很容易减少黑屏光量值,表1中所列的屏幕增益也可降低。制造商通常很少采用这些办法,因为它同时会降低显示屏的峰值亮度,而消费者通常将峰值亮度看得比黑屏光量值更重要(请见下文)。所以更好的减少黑屏光量值的办法是调节光圈值(用手动或自动),可同时变化黑屏光量值及峰值亮度。一般来说,周围环境光线暗时,黑屏光量值变得比较重要而非峰值亮度﹔而周围环境光线强时则刚好相反,光圈可使观看者针对自身特定的条件及喜好作出平衡。虽然光圈对HDTV有很多很明显的好处,但没有一台HDTV采用了这种控制方法。注意带有光圈的HDTV黑屏光量值是可变的,因此规格书上的数值会引起误导,将其与本文所列的测量值比较时要格外小心。

 

峰值亮度

 

关于亮度很多人觉得越亮越好(详见下文)。实际上,所有这些HDTV的亮度均超过大多数观看环境的需要,除了用于强烈阳光照射的房间。为了获得高品质的画质,需要对环境光照进行控制,对家庭剧院来说,应该非常仔细地控制室内光线以获得电视设备所提供的优异对比度、颜色及灰度等级准确度。因此对于设计得很好的家庭剧院来说,这些电视机无都十分亮。遗憾的是,当你使用对比度控制来调低亮度时,画质也下降了,这是因为产生画面的数码流的值域下降了,而噪声、错误的图像造型及其它数字图像变异将会增加。更糟糕的是,黑屏光量值维持不变。因此如果对亮度打分,最亮的电视机反而得分最低。

 

虽然如此,对制造商产品规格说明及展厅销售来说,峰值亮度无疑是除价格外最重要的数字。增加峰值亮度的一个方法是增加屏幕增益,通过将光线集中到观众的方向来增加亮度,但这个方法同时也会减小显示屏的视角并给图像带来斑点及其它缺陷。增加亮度最容易的方法是尽可能多地增大背景灯的亮度,这个方法通常是给HDTV发出的白光增加绿色或蓝色色彩,有很多HDTV预先这样设置就是为了看上去能亮一些。但为准确地还原色彩,白色光需要与为电视和HDTV规定的标准D6500D65相匹配,也即正午日照光线的颜色(D是指日光,它是将天空蓝色成分色温提高到6500K后加入到实验室黑色物体的光谱分布中)。如果色温大于6500K,颜色就会太蓝。大多数电视机及HDTV出厂时色温设定为8,000K11,000K,并带有蓝色色调(就像冷白荧光灯泡一样)。降低色温使之与D6500标准相匹配通常会导致亮度的显著下降,因为调节时投影灯光中有些成分必须被抛掉。

 

仅用色温这一个指标并不能准确标明白色的特性,因为它是一个一维参数,但颜色是二维的,所以需要两个指标(见下文)。当几种颜色靠近但在黑色物体上的颜色曲线不同时,每种颜色都可分配一个与黑色物体最匹配的色温,通常称作关联色温。表一还显示了用柯尼卡美能达光谱辐射仪所测量的关联色温值及峰值白光光量。JVC ConsumerJVC eLCOSD6500标准热得多,同时也是最亮的两台电视机,亦是我所测量过的最亮的显示器。(这些调校过的亮度测试结果不应与大多制造厂商发布的规格直接比较,因为制造厂商为获得最大可能亮度值,通常将各种控制设定为最大,这将导致非常差的画质。亮度增加有可能会造成这样的影响。)

 

Brillian派出工程师调校1080p产品时,我们可以看到调整色温对峰值亮度的影响(为使效果最好,需要将设备的各种设定用电视机上的各种按扭而不是由用户或服务控制完成)。色温从6545K提高到7281K将把白光光量峰值从457提升到509cd/m2,当色温提高到8000K或以上时将会大幅度增加亮度。

一些电视机有两套或多套色温设定,通常标为高/低或冷/暖。设定为高或冷时,一般会达到9300K或更高的色温,设定为低或暖时色温更接近于D6500。有趣的是JVC Consumer电视机有一个专门的遥控按扭用于启动设定的TheaterPro D6500K,操作手册是这样解释该功能的:“TheaterPro D6500K色温技术可确保你看到的视频图像已设定到标准色温。”产品宣传手册中进一步详细解释为什么D6500K那么重要。遗憾的是用柯尼卡美能达的两个光谱辐射仪测得的结果都是7881K,离承诺的D6500还差很远。看来手册编写部门应该与工厂多作一些沟通

销售时亮度因素

为什么这些电视那么亮?为什么制造商要安装更大的灯及采用特别的高增益显示屏使本来已经很亮的电视机更加亮?我知道他们都读过Widescreen Review,那为什么还要这么做呢?原因是在零售时亮度设定经常是一个顾客决定是否购买的决定性因素。因此,不管喜欢与否,为了成功将电视机卖出去,制造商不得不将其电视机尽最大可能设定为最亮。

 

Steven LopezCambridge SoundWorks(新英格兰地区专业AV连锁店)新罕布什尔州Nashua店的经理,我向他询问了有关细节。他对制造商的说法进行了补充:“在商店销售电视机,不得不承认的一个事实是明亮的电视机会吸引更多的消费者。设定最为准确的电视机不一定是最吸引人的。但最亮的电视机会使其旁边的电视机看起来更加苍白衰老,似乎有点像消费者正在替换过时的CRT电视机。如果忽略产品的价格水平,通常亮度是影响销售量的一个重要的因素。”

 

他也解释为了给所有的电视机一个公平的机会,他们需要将卖场仔细布置以使这种亮度因素所造成的影响减至最低。(Cambridge SoundWorks是由传奇式扬声器设计者Henry Kloss所创立的一家公司,后来他还创立了声学研究所、KLHAdvent1972年,他制造出世界第一台家庭投影电视机3-CRT Advent VideoBeam 1000,它有7英尺宽的弯曲前投影屏。Kloss后来离开了KLH,为开发投影机而创立Advent,当他的钱快用完时他开始制造Advent扬声器来扶持投影机的研发,并在后来因为这一革命性的产品而获得艾美奖。)

 

将产品陈列室里效果最佳的电视机放在家庭里观看,效果不一定最好。这是另一个不能两全的例子。既然LCoS电视完全由桌面及处理器驱动,一个完美的解决方法是将三套完全独立的工厂数字设定贮存在HDTV里,每一套设定里均包含不同的转换功能,如伽马值、屏幕均匀调校表、灰度等级压缩及色温。注意只是调整普通的用户及服务控制功能不能达到同样目的,第一套设定值可能只是在陈列室最有效,第二套只适用于环境比较亮的家庭里(白天使用),第三套只适用于环境较暗的家庭环境里(晚上使用)。另一个比较好的办法是提供不止一个屏:较高增益型号适用于高亮度的地点,如零售店及阳光充足的起居室,而低增益屏会产生更暗但品质更高、缺陷更少的图像。

 

对比率

 

既然黑屏光量值及峰值亮度对于任何电视机是相互关联的,一个很重要的评价指标就是这两个值的比值,称为显示屏对比率,用于反映显示屏可产生的最大亮度范围,这个值越高越好。(也可称作全场、全开/关或连续对比,但更好的词应该是动态范围,因为以我的观点来讲,对比率是针对显示屏上同一个图像测量而言,而不是针对不同的显示屏。)

 

对比率对于影像及家庭影院来说至关重要,因为家庭影院要求精确地表现明亮/白天的画面及黑暗/晚上的画面。对比度越高,显示屏就越能还原画面上变化范围非常大的亮度。更重要的,对于给定的峰值亮度来说,较高的对比率会产生更黑的黑屏

 

1的最后一行列举了每台电视机的对比率,数值范围从JVC Consumer936(该值对于其价格水平而言已是足够好)eLCOS4425,这些是我所测量过的非CRT显示器中最高值,如果使用光圈调节(见下文),测试值很有可能会更高。JVC Professional是一个设计原型产品,将其返回至JVC后该公司确认了表1所列出的对比率,当他们重新整修该产品并装上新的投影灯后,对比率提高到2606,最终产品值可达3000

 

虽然在规格表中可看到更高的对比率,但这些值通常是将显示屏设定在某种极端状态下所测试出来的,并不是在本文所显示的经过调校的准确灰度等级、伽马功能以及特定的色温条件下测试出来的。例如,不带光圈的BrillianeLCOS电视机“完全开放”对比率超过5500,这些对比率值实际上表明制造厂商为LCoS面板所列的对比率规格(102期本文第一部分表二)明显有些保守,其所列的值应该比我们在显示屏上所测的全场对比率高出五成到十成(因为灯的投射光线会减少面板的对比度)

 

另一个人工提高对比率方法是采用动态光圈,对峰值白屏全打开但对黑屏完全关闭的,这就是为什么有些HDTV广告上说其对比率可达10,000或更高的原因,但这些指标很容易产生误导,不能与本文所列的数据相比较。

光圈控制

如果HDTV的亮度太高,那应该要降下来,否则观看者可能会患眼疲劳症甚至头痛。如果太阳光是一个因素,那就需要为白天与夜晚作不同的设定。传统降低电视机亮度的方法是使用对比度控制,它使视频信号水平发生变化。这种方法对于CRT显示器来说非常有效,因为CRT显示器完全是一个模拟的设备,黑屏完全是黑色的,但对于所有其它显示技术来说效果却并不好,因为其黑屏光量要高得多,而且不管输入信号是模拟的还是数字的,内部都是用数字信号处理技术。

 

有两个好方法可降低亮度:一是降低投影灯的功率,另一个更好的办法是在光路某个地方使用光圈减少光通过量。(JVC Professional使用了另一个与降低功率有同等效果的方法,即使用可变的交叉偏振滤光片降低灯的有效亮度。正如下文所讨论,除了对比率不会增加而保持不变外,此方法具有光圈调节法的所有优点。)

 

将表一所列峰值亮度设定在数字亮度水平255以完成所有产品测评。当名义信号水平达到数字信号水平235(参考白)时,信号源可被移进亮度为236254的区域,以获得非常明亮的加亮环境(从技术角度来说,强度水平255作为保留区域不会用于数字视频,因此设定最高值为254)。大多数HDTV在出厂设定时会将峰值白设定在235使画面亮度达到最大,但为获得精确的图像还原,灰度等级需要延长,使峰值白达到255,这会使画面亮度降低17%(假定伽马值为2.2)

 

此时我们正考虑相反的情形:表2中的参考白亮度(水平235)比表一所列的峰值白(水平255)17%。一个照度适中的房间建议的参考白光量范围为80170 cd/m2,还是比这些数字高清电视机要弱得多。为了在讨论中尽量保守一些,我还是选择这些值中的最大值。表2比较了通过光圈调节与对比调节两种方法所得到的效果。

 

2:使用光圈或对比度控制调节光量

 

Brillian 720

JVC Consumer

Brillian 1080

eLCOS-JDSU

JVC Professional

参考白屏在235级时的光量

371 cd/m2

456 cd/m2

377 cd/m2

420 cd/m2

730 cd/m2

193 cd/m2

使用对比度控制170 cd/m2时的黑屏光量

0.24 cd/m2

0.59 cd/m2

0.12 cd/m2

0.12 cd/m2

0.20 cd/m2

0.11 cd/m2

使用光圈调节170 cd/m2时的黑屏光量

< 0.11 cd/m2

< 0.22 cd/m2

< 0.05 cd/m2

< 0.05 cd/m2

< 0.05 cd/m2

< 0.10 cd/m2

使用光圈调节170 cd/m2时的对比度

> 1870

> 936

> 3807

> 4239

> 4425

> 2132

使用对比度调节170 cd/m2时的对比度

858

349

1717

1717

1030

1873

使用对比度调节170 cd/m2时的数字水平

70 %

64 %

70 %

66 %

52 %

94 %

 

光圈的好处是可根据峰值白或参考白降低黑屏光量,但对于对比度控制来说黑屏光量保持不变(表中第二行及第三行)。结果是使用对比度控制时很难取得的对比率值将落在表1所列的数值之外(见第五行),当采用光圈控制时,因为光路径改善了,黑屏光量实际上比峰值白或参考白下降得更快,对比率实质上是提升了(见第四行)。在多数情况下会提升五成甚至是十成或更多,因此是有实质效果的。这种光亮度与对比率的折衷均衡被应用在很多高端投影机上。

 

应用对比度降低亮度的另一个主要问题是数字信号强度水平同样变低了,因此会增加图形错误及其它数字信号缺陷。表二的最后一行反映了使用对比度降低亮度时可获得的数字信号水平百分比,如果亮度进一步下降,影响会更大。

 

有些HDTV带有动态光圈,能在分析图像内容基础上自动调节光圈值。在黑暗的场景下光圈完全关闭,可以改善影响最大的黑屏光量,而在光亮的场景下光圈又重新打开。可是动态光圈会导致灰度等级图像错误,因为所有黑色图像也都会含有一些亮的成分,这些亮的成分会被光圈削弱,因此在要求没有光圈假信号以便得到精确灰度等级时,手动调节光圈无疑是最佳的方法。还有,有些动态光圈调整可能比较慢,需要半秒或更长时间来完成调整,有些可能还需要一帧的时间来完成,不管是哪种情况,光圈会增大黑屏光量及对比率(测量值或规格中列出的值),不可与显示器真正的对比率来做比较。
 

显示对比度

 

显示对比度决定了光学系统及显示屏在保持画面内各部分亮度差异方面的优异程度。内部反射会使光线从画面中比较亮的部分溢出,影响到黑色部分,造成黑色部分不够黑,这就会减少画面的对比度,当然其实际影响还要看所显示具体画面的结构。

 

测量显示对比度的标准方法是使用黑白检查测试模版,分别测量白色块及黑色块中心的光量,最后计算其比率。通常这些值会低于对比率,因为测量对比率时白色水平及黑色水平是在不同的显示屏上分开测量的,因此没有任何光溢出。一般说来,色块越小,光的溢出就越大。为证实此结论,我们首先用标准的4c4检查板进行测试,然后再用9×9检查板进行测试,最后比较测试结果并评估当色块扩大5倍时显示对比度的下降程度。注意这种测量有些技巧在里面,实际上同样的污染效应同样会影响测量仪器。我们使用了很浓的黑罩来消除这种影响,测试结果见表3

 

3:检查板对比度与伽马值

 

Brillian 720

JVC Consumer

Brillian 1080

eLCOS-JDSU

JVC Professional

4×4检查板

162

107

204

202

63

9×9检查板

140

82

140

130

47

伽马值

2.13

2.06

2.18

2.18

2.19

 

3中测试结果无一例外都低于表一所列的对比率测试值,因为光引擎内部光学部件、箱体内部及显示屏都存在内部反射。解读这些数值并非轻而易举,从原则上来讲,检查板对比度越高越好,但JVC Professional所得的数值最低,而评审委员会却在画面品质方面给它最高评分(见本文第三部分)。之前第一个评测系列的测试结果也反眏了这一点,CRT的检查板对比度最低,但画质却是最优。无疑,当检查板对比度变得很低时,肉眼在某种程度上完全可觉察到这种影响,只是在这里这种情况不会发生而已。在前面第一个系列里详细讨论了这种情况。由于上述原因,对比率比检查板对比度重要得多。

 

我们唯一能看到JVC Professional检查板对比度低的时间是在放映电影最后的职员表时,此时在完全黑暗的背景下出现几行白色的文字,而两行文字之间的区域就不像其它电视机那样黑,但你必须特别留心才能觉察得到。要明白这只是一个设计原型产品,当此产品退回给JVC时,JVC确认了表三所列的4×4检查板测试结果。JVC重新整修产品并安装崭新的投影灯后4×4检查板,把对比度提高到113,最后定型的产品还会进一步上升,目前估计可能是140,因为箱体内部采用更黑的内衬,所以显示屏也改进了。

 

灰级准确度及伽马值

 

我们已讨论了显示亮度的两个极端,黑屏与峰值强度,现在我们来仔细讨论两个极端水平之间的所有强度水平情形,我们称之为显示屏灰度或伽马曲线(技术上称为传递函数)。这是用来评估显示屏独特的外观及功能特性的指针,每个显示器都是不一样的。灰级功能曲线将对显示的亮度、对比度、色调及饱和度都有较大的影响。

每种显示技术都有其特有的灰度级,需要显示屏内的信号处理电路产生与电视及电影后期制作行业标准,参考CRT显示器相匹配的灰度等级。完全遵循此标准的HDTV将会产生与在摄影棚所看到的专业制作(导演,摄影师及录像师所制作的),放眏效果完全相同的效果。

 

灰度等级并不像大多数所认为的那样是线性的,而是呈对数特性(数学上实际上称为是幂定律,如果采用对数形式坐标轴它的变化才是线性的),因为标准的CRT显示器也是呈对数特性,同时也与肉眼的反眏特征(也是幂定律)相匹配。如果显示正常,当两个坐标轴都是对数形式时灰度等级曲线会呈现一条直线,这条直线常被为“log-log”图。为进行这些测量,所有显示控制必须仔细认真地调节,特别是对黑屏。

 

1反映了每个显示屏的屏幕亮度(cd/m2为单位)对不同信号水平的变化情况,信号水平用其占最大值的百分比来表示,100%表示是参考白,即数字强度水平为235。测量用柯尼卡美能达CS-200光谱辐射仪(因为它测量弱光时速度非常快)DisplayMate Window测试模式进行,图上所标的符号代表测试数据点。注意为清楚起见,Brillian 720CRT的测试数据线都下移了25%

 

从图1我们可以看出,所有LCoS HDTV及参考CRT显示器的伽马曲线(传递函数)与理想曲线(log-log图上是一条直线)比较接近,与最近完成的测试结果相比较改善了很多。这也是LCoS HDTV画质良好的原因(见第二个系列文章中关于伽马曲线的深度讨论)log-log图上传递函数曲线斜率称为显示器伽马值,基于CRT技术的行业标准是2.20。表3列举了所有被测试设备在信号强度水平于30%100%之间的伽马值,虽然曲线在黑色端斜度比较大,但除JVC Consumer的值比较低外,所有被测试设备的伽马值都接近2.20 

 

颜色准确度

 

每个显示器都是由红、绿及蓝三基色颜色坐标值决定显示屏能还原的颜色色域,显示屏所生成的颜色都是这三种基色的组合。

 

一般来说色域越宽越好,很多制造商在做广告宣传时特别强调其超宽的色域。可是三基色作任何改变都有可能引起显示色彩的变化,因此为保持色彩还原的准确度,使用标准的三基色更为重要。较宽的色域通常会降低色彩的准确度,一般应尽量避免使用,除非是用在特别专业成像领域如军事及医疗方面。如果你有一台宽色域HDTV,将需要通过HDTV上的色彩饱和度控制或其它颜色管理功能将其调回到标准色上,所以它实际上是一种没有用的功能。你可能会听说宽色域在周围环境比较亮的场合下非常有用,因为它能淘掉灰度等级外屏幕面上的颜色。但这是没有用处的,因为要使此方法有效必须要根据亮度不同进行专门的修正,颜色越黑,所需要的修正就越大。另一方面,一些原材料色彩饱和度不够,因此有时需要调高色彩饱和度。在此情况下,宽色域所用的基色是标准三基色单元的等比例放大是至关重要的。

 

对于高清内容来说,标准颜色在ITU-R BT.709标准(Rec.709)中进行了规定,我们用柯尼达美能达光谱辐射仪来测量基色,用u’v’坐标标在1976 CIE标准色调表上,另外图上也显示了1976 CIE标准色调的u’, v’坐标值及Rec.709基色(用三角形来表示)。在第二个系列文章中有关于该内容的深度分析。

 

可以看出几乎所有的基色都比Rec.709标准饱和一些,这样很好,因为只需对颜色饱和度控制作微小的调整即可使之与Rec.709标准相符合。与我们最近刚作的测试结果相比已是一个明显的进步,这也是LCoS HDTV画质优异的另一个原因。

 

Brillian 1080的红基色太红了,在进行目视测试时表现得非常明显(见本文第三部分),通过将颜色饱和度控制调低可作部分补偿。必须要注意的是这是一个设计原型产品,Brillian还没有完成其产品的光学颜色管理,Brillian 1080的定型产品将与Brillian 720表现得同样好。JVC Professional的红基色因为投影灯有些旧的缘故有一点太弱,更换一个新的灯或是加装光学滤片可将红基色调到稍稍超出Rec.709标准。

 

2显示的是高清信号的基色,当HDTV显示DVD或其它标清内容时,需要有一套不同的基色。它们是基于不同的标准,我们没有对其进行测评。当显示标清内容时,HDTV需要通过颜色管理过程自动调整其基色,通过电子方法将红、蓝及绿等三基色信号再混合。

 

第三部分文章中,我们将接着对每台电视进行测试模版分析,并介绍更为广泛的评委会测试,然后是对每种电视的独立评估,同时还有对LCoS技术的评估,以及与其它显示技术的比较……

 

 

特别感谢

有很多人做出了重要贡献需要特别感谢,他们是国家标准与技术研究院(NIST)Edward K Kelley博士,他提供了很多有趣的讨论并慷慨分享他的知识;Dave Migliori,对参加测评的产品以不同的排版方式、光线和角度拍了很多优秀的照片;特别感谢Stacey Spears,选择并准备Windows媒体视频程序材料;最后还要感谢Hope Frank (Brillian)David McDonald (eLCOS)Terry Shea (JVC Consumer)以及Rod Sterling (JVC Professional),作为各公司协调人,他们对于此次测评成功也非常重要。

HDTV制造商:Brillian公司:Hope Frank (副总裁)Chad GoudieDouglas GornyGil HazenschprungRobert Melcher博士(技术总监)Matthias Pfeiffer博士,Jack WatermaneLCOS Microdisplay TechnologyDavid CowlRoland LueDavid McDonaldJVC消费品事业部:Dan McCarronTerry SheaFumi UsukiJVC专业产品事业部:William Bleha博士,Ken BylsmaJack Faiman (副总裁)Gary KlasmeierRod SterlingSpatiaLight Technologies: Ted Banzhaf (总裁)David Hakala博士(运营总监)

设备制造商:Anchor Bay TechnologiesGary Chappell Adam DamicoGefen: Hagai Gefen (总裁), Linda Morgan, Khasha RoholahiCinemaQuest: Alan Brown (总裁);柯尼卡美能达公司仪器系统事业部: Tom KwonMaria Repici. 微软Windows数字媒体事业部: Amir Majidimehr (副总裁), Stacey Spears, Kevin Unangst. Silicon Optix: Gary Chin, Ney Christensen, Dennis Crespo, Darren Gnanapragasam, Justin Lam, Gopal Ramachandran, Derek Yuen.

 

 

作者简介


Raymond Soneira博士是DisplayMate Technologies公司(位于美国新罕布什尔州Amherst)总裁,作为一个研究科学家,他涉及的领域包括物理、计算机科学以及电视系统设计。Soneira博士于普林斯顿大学获得物理学博士学位,并在全球著名的普林斯顿高等研究院担任了五年的长期成员,另外在AT&T贝尔实验室担任五年计算机系统研究实验室主任研究员,他还为CBS的电视网络工程与开发部设计、测试并安装电视广播设备。他在包括Scientific American在内的科学杂志上发表了35篇论文,内容涉及物理与计算机科学。他目前是Widescreen Review杂志的特约编辑,如果你对本文有任何意见或问题,请发邮件至wsr@displaymate.com

 

 

附:测评硬件与软件简介

 

数字信号分配系统

在测评中我们有五种数字信号源和六台HDTV显示器需要连在一起,是一种相当复杂的配置,整个信号分配系统由Gefen公司提供,这是一家成熟而知名的公司,提供多种用于视频和计算机应用的DVIHDMI接口产品,其所有视频产品均符合HDCP规范,支持1080p信号。有些DVIHDMI混合产品因为兼容性和时序问题不能很好地在一起工作,五种信号源加六台电视意味着共有30种组合需要一起工作(还不包括Gefen本身),而HDCP兼容性问题又使复杂度增加了一层,因为每种连接需要自己独特的编码信道,必须单独进行协议转换。我很担心有些组合可能不能正常工作,所以准备了一套后备模拟分配系统以备万一。幸好不需要用到,因为所有通过Gefen数字信号分配系统的组合连接都能够很好地通过多层交换器和分配放大器,而且多数情况下还通过5DVI/HDMI线缆传输1080p电视信号,性能表现非常完美,给人留下很深的印象。系统的核心是Gefen 6×2 HDMI交换器,它有6个输入、2个输出,带有真正的掌上型红外遥控器(可以编程成为你的家庭影院主遥控器以便提供自动开关)。我们还有3DVI分配放大器:一个2×8用于主系统分配,另外两个1×4单元分别用于720p1080p信号馈送。2×8设备可以通过遥控器在两路输入间切换,由于我们的ATSC HD广播调谐器和D-VHS播放器离评测现场非常远,所以我们采用了GefenHDTV CAT-5扩展器将1080i信号传过两条75英尺长的CAT-5线缆。Gefen还提供将HDTV连接至分配放大器所需的长DVIHDMI电缆,可达5米,直到1080p都可运行得很好,所有这些设备同样适合于普通消费者和专业用户设置。请参见www.gefen.com
 

 

光谱辐射仪

对于评测这样的比较研究来说,得到所有HDTV准确的光度与色度是绝对必要的,因此需要用到光谱辐射仪,因为HDTV的光谱完全不是用普通廉价色度仪就可以测量的,只能得到不准确的结果。一个制造商提供了他们的高端色度仪给我们用于评测,我们亲自试验了一下发现色度仪对每种不同的光源都要用光谱辐射仪重新校准。柯尼卡美能达公司仪器系统事业部借给我们两台他们的高端光谱辐射仪,一台是我们在前面四个系列里用到的CS-1000,另一台是新推出的CS-200CS-1000是该公司512通道光谱辐射仪旗舰产品,新的CS-200则是40信道产品,采用频谱匹配法完成CIE功能,它比CS-1000更快,也更便宜,实际上它要快10倍,所以用于5LCoS HDTVCRT显示器时可节省大量时间。在用CS-200之前,我想把它与CS-1000进行直接比较,所以柯尼卡美能达慷慨地借给了我两个。当我比较这两台仪器的读数时,最大亮度差异为0.6%,平均绝对色差为u’0.0002v’0.0002,其一致性非常令人惊讶,大大好于公布的指标。这确保我可以交替使用这两种仪器,CS-200用户接口确实非常好,也能节约很多时间,所以两种仪器我们都极力推荐。请参见www.konicaminolta-usa.com
 

视频处理器

当开始计划作评测时,我根本没想过会涉及到多少个视频处理器,总的来说一共有八个:五个来自于Silicon Optix,三个来自于DVDO。测评电视中有两台(eLCOSJVC Professional)采用Silicon Optix处理器进行信号前端处理,Denon DVD5910有一个Silicon Optix处理器用于去隔行处理,另有一个DVDO处理器用于缩放,另外我们还有两个Silicon Optix和两个DVDO的处理器协助通用信号分配系统。除了高质量的去隔行和缩放外,这些处理器还提供极佳的前端信号处理,并带有多种特殊功能和先进控制,用于调整画面质量。

我们有两个Anchor Bay Technologies提供的DVDO iScan HD+处理器,之所以选择它是因为看了视频技术编辑Greg RogersWidescreen Review 20052月第93期上对其的评价,而他们的表现也确实如预想般非常好。这些处理器一个很好的特性是DVDO定期提供软件更新,可以增强现有设备的功能。我们用一个作为参考CRT显示器的前端处理器和代码转换器,将分配过来的DVI信号转换为模拟YPbPr信号,并将其调整为显示器用的1080i,另一个则用作多种功能,如调节DVI信号时序并提供一些设备上没有的控制调整。在评测中这些都是很重要的部分,DVDO还提供了一些很好的视频线缆,帮助连接多个信号分配部件。请参见www.dvdo.com

我们从两个Silicon Optix视频处理器开始,它们都是Niobe参考设计原型(带一个Realta芯片),提供1080i动态适应性去隔离和重新缩放,它们使用Realta可编程视频数字信号处理芯片,可通过下载软件更新加强。大部分HDTV和视频处理器目前只提供480i动态适应性去隔离,然后提供某种形式的1080i线插补。当我看到Niobe 1080i去隔离带来的主要画质改善后,我又另外要了两个处理器作为HDTV的主720p1080p信号馈送,因为我不想信号处理之间的差异干扰我们正在评估的LCoS的画质。这些原型让人印象非常深刻,即将用在很多品牌产品中。关于Teranex鉴定器提供的RealtaHQV好莱坞品质视频,请参见www.siliconoptix.comwww.hqv.com

 

微软数字媒体

给评委会展示的高清节目源约有一半是由微软窗口数字媒体事业部的视频编解碼组提供的,他们提供了一台PC,内部带有两个3.4GHz Xenon处理器,运行2005Windows XP媒体中心,并装有大量电影剪辑和Windows Media 9系列编码的720p1080p短片。我们还从Joe Kane的专业版数字视频选取了两个Windows媒体视频HD片段(内容是ABC电视台的纽约市和餐厅)。材料都具有非常高的质量,没有MPEG常带的那种令人讨厌的嗡嗡噪音。这也是测评过程中的一个亮点,很多人都说在HDTV上播放的Windows媒体HD影片剪辑比在电影院里看上去效果更好。请参见www.wmvhd.com
 

D6500偏置背光

为了得到尽可能最深的黑色以及避免眼睛疲劳,仔细控制室内光线是非常重要的。对于前投电视最好在几乎全黑的环境下观看,但对所有自带显示(直接发光或背投)电视,当然最好是能有一些特别的光线柔和地照亮屏幕后面的墙面。不过光线不应照到屏幕上影响到珍贵的黑色,这种做法带来的一个附加的好处是由于它刺激了眼部对光的适应性,也即降低了眼睛对光线的敏感程度,从而降低黑色背景发光的可视性,所以黑色看起来更黑。不变的(偏置)发光使眼睛适应能力保持稳定并减少虹膜运动程度,因此可减少眼睛的疲劳程度。在评测的观看测试部分,我们使用了四个Ideal-Lume D6500背光源,该产品具有非凡的品质,专门设计用于家庭影院和演播厅。它们具有特制的宽带荧光灯管,可产生准确的D6500光线(我用光谱辐射仪进行过确认)。这些设备由CinemaQuest公司制造销售,公司网站上提供了大量信息及相关产品。这些设备启动非常迅速,而且非常安静,都是黑色,可以用一个过滤器工具对输出进行控制,同时制作精良,带有详细的档说明。每个直接发光电视和背投家庭影院都应该装备,我对此极力推荐。请参见www.cinemaquestinc.com
 

DVD播放器

在我咨询特约编辑Stacey Spears推荐评测用高端DVD播放机之前,我已经读过他在Widescreen Review 20047月第86期上写的Denon DVD-5900介绍文章,所以他回来向我推荐最新型的Denon DVD-5910时我一点都不奇怪。有意思的是,5910有两个内置的视频处理器——一个Silicon Optix处理器用于去隔行,另一个DVDO处理器用于HD缩放,这和我们在信号分配系统中使用的处理器一样,效果也非常好。5910DenonDVD播放器旗舰产品,就我所见已接近完美,具有难以置信的各种功能。虽然DVD只是标清,但这款Denon播放器在HDTV上看起来效果非常好。请参见www.denon.com

 

测试模版

为了对HDTV的性能和图片效果进行彻底分析,我在两个Windows XP计算机上使用了我们自己的DisplayMate For Windows Multimedia Edition,并连接在Gefen分配器上,其中一个带有一个ATI Radeon 9800 Pro图形卡,另一个则带有NVIDIA GeForce GT,除了RGBS-video和复合视频接口外,两种还都带有DVIcomponent视频输出。我还在使用Matrox Millennium G550图形卡的Windows 98计算机上运行DisplayMate For Windows Multimedia With Motion Edition。这些DisplayMate产品有500多个专用测试模版,都是通过无标尺数学公式实时生成,所以它们可以在任意分辨率和投影比下运行。由于有各种不同的图像,所以需要这么多的测试模版,其中有些模版用于设置和调整所有用户和服务控制,有些模版设计用于仪器设备如我们在文章中一直使用的光谱辐射仪测量。请参见www.displaymate.com

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