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LCoS显示技术评测 (三)
2007/7/9 17:00:58    DisplayMate公司

本文是三篇关于硅基液晶(LCoS)系列文章的第三部分,我们将接着对每台电视测试模版分析,并介绍更为全面的评委会测试,然后,我们将单独评估每种电视及LCoS技术,以及比较其它显示技术。

 

我们计划评测时市面上只有两款LCoS高清电视,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高清电视分辨率: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。

 

其中,Brillian是一家小型初创公司,总部位于美国亚利桑那州天普市,他们提供了一台65720 (目前已经上市)1080型样机。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 高清电视,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 监控样机,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不能在评测要求的时间内提供测试样机,而索尼则拒绝参加。对这些电视及其技术的详细介绍请参见本文第一部分。

 

1:测试模版评估

 

Brillian 720

JVC Consumer 720

Brillian 1080

eLCOS-JDSU

JVC Professional 1080

几何失真

A

A

B+

A+

过扫描

1%

4%

1%

2%

0%

屏幕一致性

A

B

A

灰度不规则性

C

A+

灰度噪声

A

A

A

A

A

聚焦与会聚性

B

A-

细微非自然图像

A

D

A

A+

A

运动拖影

A

A-

总体性能

A

 

1、测试模版分析

 

分析显示器性能最好的方法是向其发送一系列专门设计的测试图像模版,以特定受控的方式测试其各方面的性能,其实这也是我的专业——我公司DisplayMate Technologies就制造基于WindowsDOS的软件,可生成专用测试模版,用于显示器和投影仪的设置、调试、测试和评估。由于现在很多PC都可以生成RGBDVI、组件视频、S-video以及复合视频信号输出,因此很容易将大部分高清电视连在计算机上,这样可以运行庞大的DisplayMate测试模版库。在本文中我使用了我们最先进的产品:DisplayMate多媒体版本以及DisplayMate动感多媒体版本。在计算机上运行测试模版的好处是通过平滑缩放数学公式实时生成,可在自由调较的分辨率和形状比下运行,利用公式还可以产生大量带有各种希望变化形式的测试模版。多媒体版本包括500多个测试模版,另有300多个变化形式(不算特定的色彩变换),这样使可用模版总数增加了50倍。它提供了一种非常强大的分析工具,可以搜索一般无法发现的细微非自然图形。有些测试模版用于设置和调整用户与服务控制,还有测试模版和仪器一起使用,如我们在文章中多次提到的光谱辐射计。测试模版还可以让我仔细测试检验测评中使用的信号分配系统的性能与准确性(包括数字和后备模拟系统)。我用两个Windows PC生成所有测试模版,然后连到Gefen数字交换器,并和其它信号源完全一样进行分配。

 

在评测第一部分里,我坐在一个完全黑暗的房间运行整个DisplayMate测试模版库,然后研究每台高清电视的表现。有时候为了对一些我以前从未见过的非自然图形进行了解和分析我不得不构建新的测试模版,其中有些我会加进下一版DisplayMate中,千变万化的非自然图像是需要如此多测试模版的主要原因之一。

 

通过这种广泛的测试,我给几个分类设定了分数(见表1),具体含义如下:

 

1)几何失真

虽然LCoS的几何特性非常完美,但投影光学部件由于设计或费用限制的原因可能会引入一些失真。JVC Professional表现几乎完美(即使在零过扫描),所以它的得分是A+eLCOS-JDSU则在屏幕每个角落都有梯形失真,所以它的得分是B+

 

2)过扫描

在大部分电视里你看不到图像最外面的5%,这部分最初是为了适应CRT偏转线路的老化。现在不需要这样了,但小部分过扫描(1%)有时也是需要的,因为有些信号源存在轻微时序变异。专业级电视应该呈现出100%图像,所有JVC Professional的过扫描设置为零,如果需要也可以调节以便提供过扫描。

 

3)屏幕一致

所有投影仪都有中间亮四角暗的特性,其中JVC Consumer尤其明显,最边角上的亮度只有中心亮度值的50%,不过看上去没有想象的那么明显,这是由眼睛处理图像的方式决定的。其它电视的亮度差异没那么大,所以看不出来。但是LCoS面板的红、绿、蓝通道可能会有细微不同,使得屏幕颜色和灰度级出现轻微差异。这些电视大部分都有屏幕一致性校正表,在工厂里进行过调校。但eLCOS-JDSU机型没有,另外Brillian 1080原型样机的调校也有些不太准,不过Brillian 720JVC Professional却非常好。BrillianJVC Professional的校正表给人留下非常深刻的印象,其屏幕可划分为数千个小的单元,可在单元之间对亮度、颜色和伽马值进行校正。不过这两种都没有对屏幕角落亮度减弱进行校正,因为这样会牺牲屏幕中央的峰值亮度。以我的观点来看,根据早期的讨论这是一种折中,也是另一个例子表明峰值亮度可以用来改善图像画质。

 

4)灰度级不规则性

对于显示器来说平滑的灰度级是非常重要的,否则会在画面上形成不正确的颜色轮廓。参加测评的所有电视内部都带有12位伽马表,应该能够准确地再现8位输入信号,而且在出厂时对256级灰度级准确的测量和校准。测评中JVC Professional灰度级表现非常好,和最终比较测试的CRT几乎没有区别,所以它的得分是A+eLCOSBrillian有少量灰度级不规则情况,但总体比大部分采用其它技术的显示器要好得多,它们的得分是A-,由于这些电视都是原型样机,我希望量产后能够更好一些;JVC Consumer的灰度级不规则和颜色轮廓错误比较多,所以得分为C

在评委会测试时,很多评委发现Windows Media Center Edition里面的蓝色墙纸背景有效地显示出错误轮廓和灰度级不规则情况,我肯定这不是微软的初衷,但它确是一个很好的测试模版。注意该图像本来就带有一些颜色轮廓线,所以你需要一个CRT作为参考。

 

5)灰度噪声

因为LCoS的灰度级是由模拟的液晶响应产生的,所以我认为不会有DLP以及等离子显示器通常在灰度级的黑色端可以看到的抖动噪声。即使在采用数字脉宽调制产生灰度级的eLCOS-JDSUJVC Consumer上面我也没看到。这给人留下很深的印象,LCoS 高清电视具有类似于CRT的平滑灰度级。

 

6)聚焦与汇聚性

图像的锐度取决于红、绿、蓝各通道的聚焦和配准情况,又称为汇聚性。大部分电视的汇聚性都非常好,屏幕局部地方汇聚误差约为三分之一像素,JVC Consumer的汇聚误差在有些地方达到一个像素。

 

7)细微非自然图像

由于我给这些电视输入的是非常完美的数字测试信号, 在其内部也都是采用数字信号处理然后输出,所以我认为所有这些测试应该有近乎完美的效果。我认为对屏幕上每个像素以及构建的所有像素组合都可进行完美的控制。除了JVC Consumer,其它都做得到。我们先来看好的方面吧:eLCOS-JDSU在每个测试中都几乎完美无暇,所以我给了A+,相当于98分,但它应该得100分,原因是全数字背板,在DisplayMate非常敏感的视频带宽索引测试中它得了完美的100份,而其它电视采用模拟背板,在这类相关测试中得到的效果稍微差一些,但都可以得A,还是非常高的得分。

 

JVC Consumer就有些不同。当我输入原始1280×720黑白测试模版时,我观察到有波纹干扰(垂直和水平两个方向都有),通常这表明有缩放变异。当我从黑白转向彩色测试模式时,图像碎裂很厉害,比如非水平彩色线条变成了一段彩色一段灰色的虚线,而彩色文本更是变得不可读,所有红色和蓝色的细节内容都丢失半个像素,周期性绿色内容显示出来变成屏幕上所有颜色。我最后终于发现该电视是将4:4:1 DVI RGB信号转换为4:2:2 YCbCr信号,然后又转换为RGB信号。由于没有合适的滤波器,所以在奇像素行的彩色内容可以准确还原,但偶像素行的内容却还原成灰色(根据其Luma)。如果偶像素被彩色的奇像素所围绕,其颜色可能会变成周围颜色内插值。周期性全分辨率垂直黑白线变成灰色,显示出明显的低通特性,使得图形变得柔和,但也有大量的边缘增强产生锐利的图像。这些都是

 

2:评委会评估结果

评委会组别

Brillian 720

JVC Consumer 720

Brillian 1080

eLCOS-JDSU

JVC Professional 1080

学生(5)

B+

B+

A-

非技术人员(6)

B

A

技术人员(6)

B+

A

家庭影院(6)

B+

A

A

AV专业人士(5)

B

B

B+

B+

A

视频专家(6)

A+


 

很严重的变异,所以我给的评分是D。尽管如此,其普通视频画面质量却非常好,由此可见该机型还需做大量调整,我们会在下面作进一步讨论。JVC Consumer下一代产品有望采取不同的方法以纠正这些问题。

 

8)移动拖影

所有LCoS面板的响应速度都应该很快,所以我认为用运动测试模版或运动视频时不应该看到多少屏幕拖影,事实上也确实没有。虽然响应时间是指从黑到白色峰值然后再相反,但中等强度灰至灰转换通常更慢一些。DisplayMate测试模版采用连续升高的强度检测所有灰至灰转换,这样每个微小的屏幕拖影都能看见。JVC Consumer表现最好,我给了一个A,其它的我都给的是A-

 

2、观看测试

 

测试模版分析完成后,现在要看一下实际图片及普通视频观看效果。测试模版测试用来探查细微的图像质量问题,因此其对电视机播放的观看要严格得多。所有使用测试模版所看到的非自然图像在普通视频信号源中也存在,只不过它们没有那么集中明显,因为这些图像的结构一般非常复杂而使非自然图像变得不那么明显。

 

除了下面所讨论的评委会标准评审方案外,我们还观看了很多ATSC制式高清广播电视节目、一些D­VHS制式的高清录像内容、六套IMAX Windows Media Video格式高清1080电影及六套标清DVD片。许多原型机还不能兼容HDCP (High ­bandwidth Digital Content Protection,宽带数字内容保护),因此我们实际上所看到的只是很少的加密D-Theater电影。最后我还采用了从InfoComm Projection测评CDDVD 1996版到2002(内含一套经过选择的DisplayMate测试模版)中选择的大量静止图片来进行测试。

 

为了了解这些数字高清电视机是否可用作高质量大屏幕起居室个人计算机显示器,我花一些时间用它们来浏览网页,甚至轮流将它们用作显示器来写此文的一部分。我将计算机设定在高清电视机固有最低显示模式1280×720。如果设定在1920×1080,所有的东西看起来都会太小,经过一段时间努力调整,所有的字体及图片显示得很好,但是很多的应用程序还是不能恰当地显示其内部内容。在1280×720模式下,字体及图片显示得非常完美,同宽屏幕的1024×768一样,所有应用程序均工作得非常好。65吋的Brillian 720作为大型PC显示器表现很突出,但使用DVDOSilicon Optix视频处理器进行必需的高质量缩放显示后,Brillian 1080P表现更加突出,Brillian的电视向人们展示了起居室里的计算机可以达到多美妙的效果,功能是如此的强大——梦寐以求的事情终于成为现实。

 

有两个麻烦的事情需要注意:第一,很多计算机应用程序都是在峰值白背景下运行的,所以太亮的问题比在视频应用中更加麻烦,因为视频一般是在较低的平均图像水平上运行,这也是使用光圈控制的另一个重要原因。第二,轻微的过扫描处理,过扫描会将部分菜单与按钮裁掉。就我所知,没有一家主要视频图像板卡制造商带有适当过扫描控制功能的驱动器,以解决所有模式和输出信号的过扫描问题(扫描时间必须不变,因此对于计算机应用程序来说视频驱动器必须将视频分辨率降到1280×720以下某个程度,从而把没有显示功能的黒像素引入到过扫描区域,这样所有图像实际都会显示在显示屏上)。实际上,板卡制造商提供的显示驱动器板只是个拼装的控制系统,如果微软想让每个家庭都愿意在起居室用上计算机,必需要采用一套非常简单、分层清楚简洁的视频驱动接口。

 

3、评委会评审

 

既然我们已有这些功能很好的高清电视及高质量显示器信号,我决定将这些艰苦的评审工作(我自已及制造商的)变为一个轻松有趣的活动,因此我妻子Julia与我召开了一系列高清电视聚会,我的朋友及同事被邀请来观看这些高清电视,然后评级画质。总共约有34个人来观看我剪辑的大约1个小时内容。大多数人非常喜欢,以至于他们用了更长的时间来观看了大部分甚至是全部的我所收集的表演及电影短片。一些人还来了不止一次。每组观众的人数设定为较小,一般2人到6人,可让每个人都能在电视机前方观看足够长的时间。

 

我有意选择了各种不同的观众。其中一半人有家庭影院及专业的音频及视频经验,其余人来自有专业水平的家庭,即家里有标清CRT电视机。为探查评判结果的规律性及一致性,我将这些评判者分为6组,每一组56人。其中学生从高中低年级到大学高年级,年龄1621岁;家庭影院小组成员不包括拥有家庭影院(拥有高清CRTLCD、等离子及背投电视)的音频及视频专业小组成员;剩下的普通消费者根据职业分成技术及非技术两个小组;AV专业小组包括安装商、分销商及制造商代表;视频专家小组由经过仔细挑选的在视频图像质量方面有相当专业知识的人员组成,包括Insight Media公司(旗下拥有Projection月刊、Microdisplay报告、MDTV-RetailerDisplay Watch四本杂志)发行人Chris ChinnockWMUR-TV的工程师Jim Breen及高级管理人员Paul Falco、两个数字高清电视机的销售员Ken ConnorsTodd Whorton(他们对图像画质有着敏锐的分辨力)以及专业音像连锁店的店面经理Steven Lopez。所有评审人员均列在本文鸣谢部分列出。

 

节目由四个部分组成:第一个是标清DVD片段Sea biscuit(第七章,含有很多的近距拍摄及色彩丰富的外景),第二个是Rudy Maxa在意大利佛罗伦萨拍摄的D-VHS 1080i格式Smart Travels片段(一个非常清晰的高质量1080i内容,含有许多精细的细节拍摄及电影,吸引了很多人的注意),第三个是D-VHS 1080i格式录制的Jay LenoTonight Show节目,使用了最好的高清产品及电视机,我选择了一段Jay近距拍摄一些消费产品的内容。令人惊奇的是你可以看到产品上的小号印刷字及UPC编码,同样还可以看到Jay Leno桌上的划痕。很多女士还专心留意Jay Leno修剪的指甲,你可以非常清楚地看到不规则的皮肤表皮、悬着的断指甲、指甲裂纹及断痕,显然他最近骑过自行车,高清电视机因其出色的清晰度而变得很残忍。这段内容能让人们比较图像中的细微之处。最后一段内容是由Microsoft Digital Media Division提供的用Windows Media 9 Series编码的高清电影片段(见本文第二部分关于设备的介绍)Windows Media高清视频编码是高清DVD和蓝光盘片联盟强制推行的编码,可让我们感受到下一代编码内容的魅力。一个对我不利的方面是我长时间观看高质量的高清内容后再看DVD,发现DVD就好象是VHS一样。Windows Media视频高清内容全部都是真正的高质量,没有一点MPEG通常所伴有得像蚊子叫一样的噪声,可以很好地用于产品评测。很多人说Windows Media电影短片在数字高清电视机上放映的效果要比在家庭影院上

 

3:显示技术比较

 

 

CRT

LCD

等离子

LCD

单片式DLP

3片式DLP

LCoS

格式

直接观看

直接观看

直接观看

投影式

投影式

投影式

投影式

峰值亮度

C

A

A / C APL水平

A

A

A

A

环境光线暗时的屏幕亮度

A

A 背光控制

B

A / B 光圈或灯

A / B 光圈或灯

A / B光圈或灯

A / B光圈或灯

黑屏光量

A+

C

A

C

B

B

A

对比度

A+ 15,000+

C 1,000

A / C 4,000 / 1,000 APL 水平

C 1,000

B 2,500

B 2,500

A 4,000

检查板显示对比度

C

A

A / C APL水平

B

B+

B

B

基本色

B 磷光层

B 次像素滤波器

B 磷光层

A

A- 色轮

A

A

驱动电路

A / C 模拟

B

B

A

A

A+

伽马曲线传递函数

A

B+ 压缩

B / C APL 水平

B+ 压缩

A+

灰度级轮廓

A+

B

B

A+

灰度级暗非自然图像

A+

B

C

B

A

运动图像非自然现象

A

B

B

A-

观看角度

A+

A+

B / A 屏幕

B / A 屏幕

B / A 屏幕

B / A 屏幕

长时间使用后性能

B 不均匀

A / B 背光

B 不均匀

B+

A+

A+

A+

峰值分辨率

B 2048 x 1536 彩色CRT

A 3840 x 2400

B 1920 x 1080

B 1920 x 1080

B 2048 x 1080

B 2048 x 1080

A 4096 x 2160

 

波纹

 

 

 

 

 

 

其它非自然影像

高斯光束,图像会聚不准,图像偏软,光栅可见,几何失真,视频带宽,漂移,屏幕调节

灰度级压缩

短暂抖动,三维抖动

灰度级压缩,投影光学

Rainbows, 成彩虹状,短暂抖动,三维抖动,Wobulation

短暂抖动,三维抖动,投影光学

投影光学

 

磁性干扰

 

 

 

投影光学

 

 

其它

有闪烁,最大36吋,体积庞大

填充因子

有闪烁,填充因子,内部反射

填充因子

有闪烁

有闪烁

––

其它优点

没有本身分辨率

––

图形汇聚非常好

––

––

其它得分

B

B+

B+

B

A

总体得分

B

B

B

B+

B+

A

总体排名

2

4

4

4

3+

1

 

 

的好,大多数人还要求看我所选择的标准短片外更多的内容,有些还看了2个多小时,所有人都度过一段美好的时光。看到人们对显示技术如此着迷,我也感到非常兴奋。

 

我有意不给评委会成员提供更多的指导与信息,以便让他们尽可能做出公正独立的判断。我所确立的唯一评判准则是:评级只是根据画质来确定,屏幕的大小、亮度以及款式不作为评判的因素。这种评测给显示技术提出了很大挑战,因为这些电视单独看起来画质可能是非常神奇,但和很多其它放映同一高清内容的电视机放在一起时画质看起来就没有那么突出。信号源是高质量的,但有些图像缺陷是由信号源引起的,为了确定是由信号源还是由屏幕所引起,需要比较多个显示屏,如果在所有的显示屏上都出现就说明是信号源的问题,否则就是显示屏的问题。

 

对产品的评级采用类似于学校的AF评分系统,为了确定一个基准评分等级,我们把零售店里表现最好的高清电视机评级为B-,如果表现得更好,则评分为B或者更高,如果表现更差,则评分为C+或更低。大多数评委都被他们所看到的画质所震撼。刚开始时很多人都说产品质量非常好以致于无法分辨其区别,但经过20分钟的观看与比较后,每一个人都能在没有我的指导下分辨出画质的区别。测试结束时几乎每个人都能清楚形成自己的意见。评委会评审结果见表2

 

评判结果非常惊奇地显示了几个规律。首先,AV专业人士评分最低,但视频专业人士评分却最高。对JVC Consumer,普通消费者打分最高,但视频专业人士评分却最低(稍后我们在下文解释原因)。对于Brillian 720,家庭影院及视频专业评判组评分最高。虽然JVC Professional事实上是所有产品中最小以及最模糊的,但它一直得到很高的分数。大多数评委都给Brillian 1080eLCOS-JDSU产品A-

 

所有产品都按同一标准来评分,所以720产品应该比1080产品得分低,因为它们的像素数量只有一半,因此画面应该更模糊,评分结果证明确实如此。注意,我并没有告诉评判者具体哪一个产品是哪类,大多数非专业评判也不清楚其中区别。我们将在下文讨论评委会对每种电视的评审意见。

 

我花了一些时间努力去理解为什么普通消费者评审组给JVC Consumer的评分那么高。因为其内部信号处理问题其显示屏的分辨率在所有的被测电视机中最低,但很多普通消费者评委认为其显示屏看起来非常清晰,原因是大量非自然信号及显著的图像边缘加强产生了比其它电视机更多的人工的图像纹理,评委却将其解释为非常清晰。而所有视频专业人士都能发现这种效果,这就是为什么他们给出的评分最低。一个可能的原因是JVC公司只是简单的迎合了用户所谓的需要。

 

 

4、显示器评估结果

 

对每台电视的评估包括一个小结,以及本文第一到第三部分里所讨论的主要方面,关于详细内容、定义、讨论与背景信息请参见前文。每个评估包括产品详细说明、测试指针、主要特性、评委会评语、测试模版及专家组评分、作者本人评价、注释。在评分阶段,高级专家组是指由家庭影院、A/V专业人士以及视频专家组给的平均分,毫不奇怪,作者本人的评分经常与视频专家的评分接近,它包括根据原型样机正式说明书对性能进行的估计,所以它有时比其它得分要高。

 

1Brillian 720

产品概况:型号:6501m;分辨率:1280×720;屏幕大小:65吋;价格:$5,999

测试结果:黑屏光量:0.24 cd/m2;峰值白光亮度:449 cd/m2;对比度:1,870;伽马值:2.134×4检查板对比度:162

主要特性:极佳的屏幕菜单,可提供多种用户与服务控制,易于调整和校准。出众的手册,对发烧友非常有用。多种AV输入,并带有DVI,但没有HDMI

评委会意见:我所见过最好的720p电视。[有两位专家都得出同样的结论]。对于720p电视来说图像锐利、逼真、明快,具有明快的文本和真彩输出,颜色准确度好,黑屏光量也相当好。

评分:测试模版:A-;高级专家组:B+;视频专家:A-

总体评分:A- (作为最终产品)

注释:该型号与1080电视相当,除了对比度仅有1,870。不过其性能依然出众仍然是市面上最好的背投高清电视之一,它还可以作为起居室内的大屏幕PC监视器。

 

2JVC Consumer 720

产品概况:型号:HD-61Z886;分辨率:1280×720;屏幕大小:61吋;价格:$2,695$4,699

测试结果:黑屏光量:0.59 cd/m2;峰值白光亮度:552 cd/m2;对比度:936;伽马值:2.06;检查板对比度:107

主要特性:唯一带有ATSC HD调谐器的电视。具有HDMI和两个IEEE 1394 Firewire输入口。带有运动适应性动态伽马”(不知道其确切含义,极可能只是一种市场宣传),可以根据图像内容改变伽马曲线;智能图像,可根据平均图像亮度级调整图像对比度;色彩管理,可以调整图像的颜色。所有这些高级特性关掉后也具有很好的效果。

评委会意见:偏离轴线时效果很好。屏幕上有色斑。有明显的条带。有大块很糟的非自然图像。明显的非自然图像使图像带有幻影但缺乏锐利。这台机的细节特别锐利。

评分:测试模版:B-;高级专家组:B;视频专家:B-

总体评分:B (没有前端电路的LCoS技术)

注释:很遗憾前端信号处理有一些严重的非自然图像大大降低其得分,虽然效果不错。它是在评测中唯一量产的产品,而对于一台61吋的HDTV来说$2,695的价格非常超值。不过新一代D-ILA机型有望纠正这一错误。

 

3Brillian 1080

产品概况:型号:6580i;分辨率:1920×1080;屏幕尺寸:65吋;价格:$7,999

测试结果:黑屏光量:0.12 cd/m2;峰值白光亮度:457-509 cd/m2;对比度:3,807-4,239;伽马值:2.18;检查板对比度:204

主要特性:非常出色的屏幕菜单,可提供各种用户和服务控制,非常易于调整和校准。很好的手册,对于发烧友很有用。多种AV输入,有DVI但是没有HDMI

评委会意见:细节很好。阴影部分细节很好。图像看上去很好。图像明快,很少虚幻,可看性强。1080i材料看上去真实。黑屏光量很好。这台电视的屏幕给图像带来一些不必要的颗粒。

评分:测试模版:A-;高级专家组:A-;视频专家:A-

总体评分:A (作为批量生产的产品)

注释:基本上这是Brillian’s 720型的增强版,改善了光引擎、电路和1080显示部件,它具有和720型相同的高级前端控制,其早期原型样机效果非常好,量产后应该更令人难忘。

 

4eLCOS-JDSU 1080

产品概况:演示样机;分辨率:1920×1080;屏幕尺寸:56吋;价格:无

测试结果:黑屏光量:0.20 cd/m2;峰值白光亮度:885 cd/m2;对比度:4,425;伽马值:2.18;检查板对比度:202

主要特性:该机是一台技术演示样机,由四家公司联合制造。其DNP屏幕的增益为4,非常出众,而且图像锐利没有斑点。Silicon Optix提供了非常优秀的前端信号处理,带有Niobe HQV样机板,可提供1080i运动适应性去隔行处理。

评委会意见:黑色很不错,文字和细节非常明快。没有噪声。非常清晰。细节和准确性非常好。总体色彩和细节可以排第二[仅次于JVC Professional]。我相信在观看这台机的时候发现了一点淡淡的茶色。

评分:测试模版:A-;高级专家组:A-;视频专家:A-

总体评分:A (作为批量生产的产品)

注释:令人惊讶的是该机甚至还不是样机,而且要到2006年才能进入美国市场。专家组很多人都想知道哪里去买一台,知道不可能在近期卖到时都十分震惊。仅有的缺点是认为它太亮了,但这很容易解决,只需用低增益的大屏幕即可。

 

5JVC Professional 1080

产品概况:型号:DLA-HRM1;分辨率:1920×1080;屏幕尺寸:48寸;价格:$44,995

测试结果:黑屏光量:0.11 cd/m2;峰值白光亮度:234 cd/m2;对比度:2,132;伽马值:2.19;检查板对比度:63

主要特性:这是一款高端专业级演播用参考监视器,特性包括1.25低增益屏幕和Silicon Optix HQV前端信号处理器,可提供1080i运动适应性去隔行处理。几何图形非常准确,无可见几何失真。

评委会意见:图像非常艳丽,清晰和明快让人印象非常深刻。图像生动,非常有深度,明快、干净。图像平滑,没有像其它机型那样的印记。近距离观看就像从窗户向外望一样,感觉可以把头伸出去左右探望。眼睛观看非常轻松,易于观看。总体性能最好,真想有一台。

评分:测试模版:A;高级专家组:A;视频专家:A+

总体评分:A+ (作为批量生产的产品)

注释:这是一款非常出众的高清显示器,设计用于高端专业级电视和电影后处理演播用户,价格也是针对该市场。几乎没有非自然图像,具有非常准确的色彩、灰度级和几何图形。我们将它看作新型参考标准监视器。

 

 

5LCoS技术评估

 

第一代LCoS背投高清电视给人留下很深的印象,并因整体图像和画面质量进入高端市场。下面是LCoS技术一些重要的特性:

1LCoS是一种反射式显示技术,可以产生非常明亮的高分辨率图像,这对于高分辨率大屏幕(家庭影院或数字电影院)和明亮环境光线下观看时很重要的。

2)对比度真正可以达到4,000:1,是所有非CRT显示技术中最高的,即意味着LCoS可以产生非常深的黑色。固定光圈可以将对比度进一步提高50%100%或更多。注意任何显示技术如果采用了动态光圈那么所给出的对比度都可以用人工的方法提高,因为光圈对峰值亮度和黑屏具有不同的设定。

3LCoS可以很容易使高清电视分辨率达到1920×1080,而且还可以升级到更高分辨率。JVC和索尼都演示了4096×2160 LCoS投影仪,而且现在不需要任何新技术开发就可以达到1200万像素。

4)图像没有闪烁,刷新率高达120Hz。所有电视都可以采用两种输入信号频率,即美国的60Hz与欧洲的50Hz

5)对电视内部或电视之间任何亮度与伽马值变化都有均匀的校正表,不同屏幕的色彩和灰度级具有很高的一致性。

6)出厂校正之后的伽马曲线、传递函数以及灰度级都非常准确,255个信号亮度级测量也非常准确,可以补偿任何电视变异。很多面板驱动器板目前内部都运行在12位。

7)和CRT类似,灰度级非常平滑,没有错误的图像轮廓。

8)由于液晶响应的模拟特性,深色图像和深色灰度级都非常平滑,没有抖动噪声。

9)所有参加测评的电视都没有像素错误。

10)像素填充因子在现有显示技术中是最高的(89%92%),可以提供非常平滑的图像,像素间的缝隙几乎感觉不到。

11)长时间使用没有明显的老化现象,大部分LCoS制造商声称其电视寿命可以超过100,000小时。

 

 

6LCoS与其它显示技术比较

 

十五年前,CRT基本上垄断了所有电视和计算机显示应用,而今天我们拥有好几种互相竞争的显示技术。尽管存在这些竞争,但CRT依然作为其它显示技术参考标准,稳居显示技术老大的位置。有两个原因,首先每个新的显示技术都不得不模拟出占主导地位的CRT的效果才能获得市场接受,其次,最好的CRT所提供的图像及画质面非常出众,任何新技术都还可望而不可及。实际上所有专业内容制作和加工依然在CRT上完成,所以虽然其它显示技术逐渐成功地从CRT市场中分得一些份额,CRT仍然占领非常高端的市场,并继续作为图像和画面质量的参考标准。但它的领导地位一路下滑,因此,我们将重新评估其目前的状况。

 

下面我们来比较目前最先进的几种显示技术,主要根据现在市面上最好的普通级和专业级产品,没有考虑价格因素。很多比较是基于我们在这个显示技术评测系列中所做的深入研究、综合测试和分析。因为先进技术总在不断变化(虽然不像制造商所印刷的规格指针让你看到的那么多),所以我们也把新上市的产品以及展会上推出的产品考虑进来,进行评估和观测。

在表3里,我们挨着比较了CRTLCD、等离子、DLPLCOS。我们比较了15个项目,没有一个技术能够在所有项目里领先,但确实看出性能上的趋势。DLP有两种,一种是目前应用最多的单片式结构,它使用旋转色轮,另一种是目前仅用于高端投影仪的3片式结构。LCD也有两种,直接观看式和投影式。每个项目都采用字母进行评估,A表示优秀,B表示好,C代表一般,另外还用加减以便在需要时显示出差异。有些有两个分,那么同时会有一些提示显示两种得分的原因。每个项目会在下面详细说明,它们都是根据我自己的测量和详细评估作出的判定,制造商很可能对其中一些提出问题或质疑,但我和这些技术之间没有任何关系或既得利益,所以这些是可以看到的尽可能客观的结果。

 

 

7、项目说明

 

由于这里要涉及很多内容,所以我们只能简单解释表3中每个项目的含义。详细定义、解释和说明请参照显示技术评测文章的原文。

 

1)峰值亮度

峰值亮度仅对环境光线强的应用重要,实际上对其太过高估了,因为大部分显示器就其目标应用而言都太亮了。过高的亮度实际上也可以很好地利用,如用来改善对比度、灰度级准确度以及视角。对等离子显示器来讲,由于功耗有一个限度,当有高平均画像水平存在时,亮度峰值会大幅减少。

 

屏幕亮度表示在环境光线低且亮度低时显示器的工作状况。可以用光圈、背光或灯光控制提高屏幕的亮度,否则对比度会降低,图像不自然的情况将上升(当使用对比度控制来降低屏幕亮度时)

 

2)黑屏光量

黑屏光量对弱光环境非常重要,而对强光环境并不很重要,亮度和黑屏光量决定了对比度。通过可调或动态光圈得到的增强并不影响这些数值。

 

3)对比度

对比度对弱光环境非常重要,而对强光环境并不很重要。对投影仪来讲,通过压缩光路即降低亮度和总光学效率(每瓦流明数),标明的对比度通常还能进一步提高100%或更多,通过可调或动态光圈得到的增强并不影响这些数值。同样,等离子也会受到平均图像水平的影响。

 

4)检查板显示对比度

直接观看LCD和等离子显示器的检查板显示对比度是最高的,等离子仍然受到平均图像水平的影响。由于光路上用了大量的玻璃,CRT和投影仪的这个值非常低。检查板对比度对于可感知的图像质量只有很少影响。(见本文第二部份的讨论)

 

5)基本色

基本色表明某种技术调整其原色的难易程度,对投影放映是最容易的,但对LCD次像素过滤器、CRT磷粉和等离子显示器却比较难。

 

6)驱动电路

驱动电路表明显示电路部分产生自然图像、准确灰度级以及对显示器件非规则和极限进行补偿的能力。DLPLCoS都有非常复杂精密的电路,对其性能起了很大作用。CRT模拟电路在专业设备上表现非常完美,但在普通消费和商业领域表现不佳。在增强驱动电路方面,LCD和等离子收益最大。

 

7)伽马曲线传递函数

伽马曲线传递函数表明通过驱动电路和校正后,跟随理想2.2伽马功率规则的显示精确性。LCoS表现最好,因为所有256信号级水平都经过测量和调整,符合理想的关系。其它技术缺乏详细校准或趋向亮度峰值而不是精确灰度级,现代CRT需要一些信号处理以得到理想的伽马曲线。

 

8)灰度级轮廓

灰度级轮廓则因伽马曲线里的不规则性而产生,会带来错误亮度级和图像中明显的轮廓。

 

9)灰度级暗非自然图像

亮度中暗的部分很难做到准确,时常导致各种不规则。对于DLP和等离子,脉宽调制中短暂的抖动会产生明显的屏幕噪声。

 

10)运动非自然图像

运动非自然图像包括各种拖影、闪烁或者图像改变时的分解。这可能是驱动算法、处理或电路本身的限制,以及器件潜在因素引起的。

 

11)观看角度

视角非自然图像是由于亮度、对比度或色彩因角度出现差异而引起的。LCD已有极大的改善,对提升屏幕亮度而言,低增益投影屏比高增益屏要好得多。

 

12)长时间使用后的性能

长时间使用后的性能表示显示效果随时间变化情况。投影机可更换灯泡不在老化考虑范围,许多直接观看LCD里的背光是很难更换的。CRT里的磷粉和等离子会因时间变得不均匀,但目前这不是一个严重问题(见系列文章的第四部分)LCoSDLP设备随着时间增长没有明显变坏(基于6万小时以上的实验测试和实际使用情况)

 

13)峰值分辨率

峰值分辨率LCoS是最高的,CRT峰值分辨率受其它非自然图像的影响。

 

14)其它非自然图像

尽管CRT的非自然图像种类最多,但基本上是一个柔和的图像,有时就想得到这样的效果。单片式DLP的色轮有时会出现彩虹,但它取决于图像,而且强度变化因人而异。许多DLP投影仪使用所谓的Wobulation抖动处理可以使屏幕分辨率加倍。

 

 

8、新参考基准

 

我们已讨论了所有15种参数及项目,现在可以判断哪一种显示技术的整体画质是最佳的,胜出者将被确定为参考基准。为了确定整体画质和排名,我们需要对所有的评判参数给出权重。因为显示技术有很多不同的应用场合,即使对于高清电视,所以没有一个权重方案能适合于每一个产品应用场合。读者可以根据自身的产品应用场合、个人偏好及兴趣来确定自已的权重分配方案。例如在周围环境很亮的情况下,LCD的黑屏光量与对比度得分为C都没有关系,因此其权重应该很低,几乎可以为0。但在另一方面,在高端家庭影院这些参数是非常重要的,其权重有可能是最高的。

 

一个较通用的整体画质评分方法是将所有的评分直接算出一个无权重的平均数。对于普通产品应用,最终的评判结果与权重分配方案是相对独立的,因为每种显示技术的评分都有相当程度的一致性。LCoS得分几乎都是ACRT得分大部分是A,有些是BCDLP得分是AB各半;LCD得分大部分是B,有些是AC;等离子的得分基本是AC之间均匀分布。对这些结果,我用表格的形式列举出所有电视的评分及排名(结果与无权重的平均数评分结果相接近)LCOS得分为A,排名第一;紧接着是CRT,得分是A-,排名第二;DLP得分是B+,排名第三(三芯片产品比单芯片产品得分稍高);等离子和LCD得分为B,排名第四。对于普通的产品应用,等离子和LCD得分较接近,但对于某一个特定的产品应用而言,其中一个可能比另外一个更加优异。

 

因此优胜者就是LCOS,这就是新的图像整体质量判定参考基准,终于取代了CRT占据了75年的领头羊的位置。对于一个最近才大批量应用的技术是个了不起的进步,新的显示技术终于走出了CRT的阴影取得了自己的成功。

 

 

9CRTLCOS基准显示器的比较测试

 

LCOS可能对专业市场高端产品有直接的影响,包括电视及电影后期制作所用的基准显示器及转向真正的高清内容及数字电影院。迄今为止,无可争议的基准显示器是索尼的专业特丽珑CRT显示器,几乎每个主要演播室都会用到。当与JVC Professional LCoS并排展示比较将是十分有趣的。我们邀请索尼提供专业显示器的旗舰产品来与JVC Professional LCoS比较,但索尼再次拒绝了。两个产品很相像,价钱都是$45,000。索尼显示器的性能是众所周知的,因此在索尼显示器缺位的情况下我们也能依靠过去对显示器的专业经验很容易地完成测试(根据表3所列的项目)。在画质、颜色准确度、灰度级准确度、像点之间的清晰度,是否有非自然图像等方面,JVC Professional 48吋分辨率为1920×1080LCoS 基准显示器(型号DLA-HRM1,价格$45,000)轻松地超过了索尼旗舰产品BVM 32CRT显示器(型号BVM-D32E1WUBVM­A32E1WU,价格$42,000再加配件)CRT显示器较低黑屏光量不是一个重要的因素,因为演播室通常会有柔和的光线。所以CRT显示器作为基准显示器的时代已经过去了。

 

 

10、近期技术发展

 

LCoS是一个很难掌握的技术,目前比其它显示技术具有更加先进的处理及调校工具及程序,无疑令LCoS拥有更强的竞争优势。使用只依赖于计算机数据处理技术的全面全自动工厂数据调校系统,调校结果可以很容易下载到高清数字电视机上,观众、调校者以及视频发烧友现在需要解决的光度以及色度问题在不久的将来将不复存在。实际上LCoS驱动板上所要进行的计算机处理工作量较小,所以电视很容易对工厂所设定的设备数据表进行重新计算以满足用户特定的色温、色度与伽马值要求,以及对颜色和灰度级进行跟踪(因为设备数据表已经是12位操作)

 

用户很容易准确设定参数偏好,高清数字电视机也能容易地自动进行设定以满足SMPTEITU标准的要求。如果你需要去掉数字电视额外的亮度,设备数据表也能很容易进行重新计算以允许更高的色温及峰值白附近特定的灰度级压缩量,这种方法也可用过驱动控制实现。通过这种方法可解决零售展示店及家庭影院设定之间校准的不匹配性。

 

在价格的压力下,很多制造商都无一例外将调校过程中的边缘部分去掉,即使是使用完全自动化程序,低成本制造商通常也会被迫节省开发时间、设备成本及制造时间,因为这些会影响产品的面市时间及制造成本。我推测对于Widescreen Review的读者所考虑购买的高端产品来说,这些就不会被考虑。同样,很多制造商现在还不了解精细的量化光度及色度测量及数值降低,而这些恰恰是准确数字调校所必需的。另一个相关的问题是代理商以及调校者没有专业级昂贵的调校设备,也没有权利访问受专利保护的调校软件,而这些对于非常重要的低端设备板调校是必不可少的。

 

下一个问题是:未来将会发生什么?竞争是激烈的,所有技术都会继续改善,它们都会对LCoS所带来的新的挑战作出反应。为什么现在LCoS的技术表现如此优秀,其原因是虽然LCoS技术现在很难达到完美,但其驱动电子部分是所有显示技术中最复杂的,它能允许工厂进行非常精确的设备调校来克服显示设备本身的局限。其它的显示技术也能从同样的方法受益,如等离子和LCD通过改进其电子部分来达到LCoS的标准获益最多。投资并不大,获益却非常大。因此我预测其它显示技术在12年内将会得到显著的改进并缩短与LCoS的差距。这将是一件十分有趣的景象。

 

真正令人激动的是我们将进入一个新时代,量化的高清电视光度和色度设定将成为一个行规而不是特例。当然,这还有很多的工作要做,很多的地方需要改进。例如黑屏及对比度需要改进,消费产品的分辩度将达到400万像素以上,但区分显示技术最重要的因素是非自然图像。看起来LCoS近期在这些方面还拥有很强的竞争优势,但所有显示技术都在不断改进,都在争夺市场上的位置,都在使强大的显示技术不断更新,这将是多么有趣的事情啊!

 

 

感谢

 

75人参与了此次评测,其中约一半来自参评制造商,另一半是评估高清电视进行的评委。

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;特别感谢Julia SoneiraLauren Soneira帮助进行评测,这部分工作比我原来想象的要多很多;特别感谢Ken ConnorsTodd Whorton,他们在销售了一天高清电视之后晚上赶过来测评高清电视;还要特别感谢Tom Griffith,他是WMUR-TV的新闻主持,他帮助我们聘请组织评委会;最后还要特别感谢Hope Frank (Brillian)David McDonald (eLCOS)Terry Shea (JVC Consumer)以及Rod Sterling (JVC Professional),作为各公司协调人,他们做了大量工作,对于此次测评成功非常重要。

评委会:John Bomba, Linda Bomba, Nicole Bomba, George Claborn, Judy Claborn, Jason Edwards, Kenneth Edwards博士, Petra Clark, Ron Clark, Sabrina Clark, Carol Fortin, Megan Hinners, Carol Lewis, Dan Ligett, John Lobsitz Jr, Dave Migliori, Cindy Migliori, Kristy Migliori, Scott Migliori, Larry Puccini博士, Marty Rowley, Maria Rowley, Susan Stefanec.

AV专业评委会:Tom Lewis, Eric Pikcilingis, Lori Pikcilingis, Mike Soucy, Craig Theberge. 视频专家评委会:Jim Breen (WMUR-TV), Chris Chinnock (Insight Media), Ken Connors, Paul Falco (WMUR-TV), Steven Lopez (Cambridge SoundWorks), Todd Whorton.

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 McDonaldJDS UniphaseMichael NewellAndrew Taylor博士。JVC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

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