FPD高畫(huà)質(zhì)改善技術(shù)最新趨勢(shì)專題

1990年代初開(kāi)始商品化的平面顯示器（FPD），直到最近才得到普遍認(rèn)可而擔(dān)負(fù)著輕薄型電視的主流技術(shù)，可以約略的說(shuō)，從商品化開(kāi)始到今天為止，平面顯示技術(shù)的商品化發(fā)展還不到10年，但是卻已經(jīng)置身于價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)中了，依照過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷，這樣的狀況不得不讓人覺(jué)得其中有相當(dāng)多詫異的地方。瀏覽過(guò)所有的環(huán)境和條件之后，可以發(fā)現(xiàn)最重要的因素之一是：“因?yàn)槭菙?shù)位產(chǎn)品”。

所以很快的，薄型電視終于打破了被認(rèn)為是電視普及障礙的1寸1萬(wàn)日元的大關(guān)。緊接下來(lái)，平面顯示器發(fā)展的速度可以說(shuō)是怒濤洶涌之勢(shì)，無(wú)論是液晶或是等離子面板，在畫(huà)面尺寸的部份，已經(jīng)能夠超過(guò)100寸的大小，而家庭用一般大小的40寸，也成長(zhǎng)為能夠輕易達(dá)到購(gòu)買得起的價(jià)格。

圖說(shuō)：薄型電視終于打破被認(rèn)為是電視普及障礙的1吋1萬(wàn)日元大關(guān)的問(wèn)題，而緊接下來(lái)，平面顯示器發(fā)展的速度可說(shuō)是怒濤洶涌之勢(shì)。（資料來(lái)源：三星電子）

因此從2005年左右就可以發(fā)現(xiàn)平面顯示器除了價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)之外，另ㄧ個(gè)發(fā)展的技術(shù)便是影像的畫(huà)質(zhì)，當(dāng)然這也迎頭趕上其他新一代的顯示技術(shù)和期望，這與FULL HD時(shí)代的來(lái)臨剛好相當(dāng)吻合。可以說(shuō)開(kāi)端是從地面數(shù)位播放服務(wù)開(kāi)始的2003年12月，讓日常電視播放開(kāi)始可以播放高解析度影像。為什麼會(huì)強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)，這是由于在過(guò)去，只要提起高解析度影像播放，就非BS數(shù)位播放莫屬了，但是長(zhǎng)久以來(lái)，BS數(shù)位播放一直被認(rèn)為是上、中流的社會(huì)階層的享受。不過(guò)，因?yàn)榈孛鏀?shù)位播放的出現(xiàn)，打破了這樣的藩籬。高解析度影像播放的內(nèi)容相當(dāng)?shù)呢S富，除了提供鮮明而完美的影像之外，就技術(shù)上而言，也可以透過(guò)簡(jiǎn)單合適的天線來(lái)接收內(nèi)容資訊，使得平常的一般節(jié)目，能夠以寬廣鮮明的畫(huà)質(zhì)觀看，大大改變了電視畫(huà)面欣賞的視野。

因?yàn)橛辛诉@些的變化，相對(duì)的電視業(yè)者的策略對(duì)應(yīng)是相當(dāng)迅速的。因?yàn)槿绻娨暤男阅芎凸δ芰佑谄渌?jìng)爭(zhēng)者的話，那么競(jìng)爭(zhēng)力就會(huì)大打折扣而出現(xiàn)難以銷售的情況，當(dāng)亮度、價(jià)格等競(jìng)爭(zhēng)告一段落之后，緊接而來(lái)的正是顯示產(chǎn)品的畫(huà)質(zhì)表現(xiàn)能力競(jìng)爭(zhēng)，也這因?yàn)檫@樣的改變，使得各業(yè)者也紛紛朝向改善顯示器的畫(huà)質(zhì)進(jìn)行努力和研發(fā)。

液晶高畫(huà)質(zhì)化持續(xù)進(jìn)行

如同前述，緊接下來(lái)輕薄型電視的競(jìng)爭(zhēng)部分，液晶和等離子面板都需要面臨同樣的環(huán)境，并不能說(shuō)液晶或等離子面板哪一項(xiàng)技術(shù)較為優(yōu)秀，而是必須各自的個(gè)性，來(lái)提高相關(guān)的條件。

液晶顯示面板大體來(lái)說(shuō)，主要的是還是需要致力于大畫(huà)面化、視野角度的擴(kuò)大，和解決動(dòng)態(tài)影像模糊的問(wèn)題。以目前來(lái)說(shuō)，液晶顯示面板占了80%以上的薄型電視市場(chǎng)，尺寸從小到大，可以說(shuō)是液晶顯示面板的強(qiáng)處，在克服顯示面板缺點(diǎn)的方面也作了很大程度的努力。雖然大部分缺點(diǎn)都與液晶顯示面板性能相關(guān)，但是只要液晶顯示面板的技術(shù)無(wú)法更進(jìn)一步突破的話，那么液晶顯示面板就無(wú)法成為薄型電視的主流。

目前全球生產(chǎn)液晶顯示面板的業(yè)者并不是很多，設(shè)備投資不斷的增加、競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈等是限制了加入者最主要的原因。但是，能夠讓液晶面板的價(jià)格不斷的下滑，終究達(dá)到消費(fèi)者期望的程度，這是日本夏普、IPS Alpha（日本松下），韓國(guó)三星電子、LG Philips，臺(tái)灣友達(dá)光電、奇美電子等競(jìng)爭(zhēng)的成果。

在這種背景下，使得液晶電視無(wú)論在顯示能力或者是價(jià)格上都獲得了一定程度的突破，而加快了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化的速度，但是也因此使得業(yè)者的生產(chǎn)技術(shù)能力上，都出現(xiàn)了不大的差異性，由此可以預(yù)測(cè)在未來(lái)，產(chǎn)品的差別化不是靠顯示面板的技術(shù)，而將會(huì)是在畫(huà)質(zhì)的表現(xiàn)能力上決定勝負(fù)，因此如果期望在未來(lái)仍舊保有決勝的優(yōu)勢(shì)性的話，那么不依靠顯示畫(huà)質(zhì)是不行的。

VA與IPS陣營(yíng)積極改善動(dòng)態(tài)影像模糊和對(duì)比度

目前液晶面板技術(shù)可以分為兩大方向，分別是“VA”和“IPS”。VA是夏普、S-LCD和臺(tái)灣業(yè)者較為主流的技術(shù)，而IPS則是IPS Alpha、LG最常采用的。因?yàn)殡娨暤漠?huà)質(zhì)基本上，是由顯示面板性能所決定的，所以對(duì)比度和視角、動(dòng)態(tài)影像模糊等并不是下游組裝業(yè)者能夠改善的，不過(guò)，在動(dòng)態(tài)影像模糊這一部分還是有一定程度能夠經(jīng)由影像控制電路進(jìn)行改善，所以就影像控制電路部份，目前也開(kāi)發(fā)出了一些方法被開(kāi)發(fā)方式，并且也經(jīng)被實(shí)用化，例如將頻率提高到120Hz、超驅(qū)動(dòng)化、黑色插入化等等的方式。雖然如此，但是下游組裝業(yè)者也必需考慮基本畫(huà)質(zhì)，決定了采用何種顯示面板之后，再利用相關(guān)的技術(shù)來(lái)補(bǔ)強(qiáng)面板的影像表現(xiàn)能力。

當(dāng)然，液晶顯示面板的性能每年都在提高。首先，VA是透過(guò)采用多畫(huà)素構(gòu)造，使得曾是最大缺點(diǎn)的可視角度獲得大幅度提高，夏普將這項(xiàng)技術(shù)稱為MPD（多畫(huà)素驅(qū)動(dòng)），而S-LCD也開(kāi)發(fā)了幾乎相同構(gòu)造的顯示面板，來(lái)解決可視角度不足的缺憾。緊接著，夏普和S-LCD又改善了VA面板的對(duì)比能力，特別是提高了黑暗處的對(duì)比度（暗室內(nèi)的黑色浮動(dòng)）。除了透過(guò)黑色濾光片和彩色濾光片的改善來(lái)研究以外，有部分的下游業(yè)者也開(kāi)始在背光模組上進(jìn)行了一些改善，來(lái)克服暗對(duì)比能力不足的缺憾。

對(duì)于如何更進(jìn)一步地改善面板體質(zhì)，IPS技術(shù)陣營(yíng)也積極地開(kāi)發(fā)改善技術(shù)，因?yàn)槔肐PS技術(shù)生產(chǎn)的液晶面板，在可視角度上并沒(méi)有太大的困擾，也就是說(shuō)，對(duì)于大角度的觀賞能力，先天上就來(lái)得比VA技術(shù)生產(chǎn)的面板強(qiáng)了許多，所以改善的技術(shù)方面大部分都集中在動(dòng)態(tài)影像模糊和對(duì)比度上。

主動(dòng)式背光源控制技術(shù)　達(dá)到更完美畫(huà)質(zhì)表現(xiàn)

關(guān)于液晶顯示面板的畫(huà)質(zhì)改善技術(shù)，因?yàn)橐壕щ娨暤牧炼纫蕾囉诒彻庠?，所以還有另一個(gè)技術(shù)焦點(diǎn)就是背光源的改良，在最近也是成為一種新技術(shù)趨勢(shì)，傳統(tǒng)中最具有代表性的背光元件是CCFL，各式各樣的改良不斷的在研發(fā)中，例如，為了達(dá)到提高顏色再現(xiàn)性的4波長(zhǎng)化（夏普、索尼），另外最新背光技術(shù)的LED背光源的采用，并且還有結(jié)合CCFL和LED的混合光源等等。顏色再現(xiàn)性基本上是由背光源的性能決定，因?yàn)橄掠谓M裝業(yè)者的期望強(qiáng)烈，所以利用背光源如何讓顏色更加鮮艷，能夠顯示豐富顏色的液晶電視，就當(dāng)然需要依靠CCFL管業(yè)者的努力。

最近，已經(jīng)有業(yè)者開(kāi)發(fā)出主動(dòng)式背光源控制技術(shù)，在進(jìn)行畫(huà)面變換時(shí)，可以利用控制亮度的變化，來(lái)達(dá)到更完美的畫(huà)質(zhì)表現(xiàn)。最初采用這項(xiàng)技術(shù)的業(yè)者是松下，因?yàn)榧尤氡彻庠纯刂乒δ?，被稱為智慧型液晶面板，大幅度提升了畫(huà)質(zhì)顯示的效果。改善背光方面的技術(shù)，各領(lǐng)域的業(yè)者不斷的投入研發(fā)，目的就是為了提升面板的畫(huà)質(zhì)顯示能力，以目前來(lái)說(shuō)，最主要的目標(biāo)就是改善黑色的顯示技術(shù)。

因?yàn)樵诤诎档漠?huà)面中，可以將背光源調(diào)暗消除黑色浮動(dòng)，相反地在明亮的畫(huà)面中，可以發(fā)出明亮地發(fā)光，確保光線強(qiáng)度。雖然也是需要根據(jù)CCFL的能力來(lái)做控制，不過(guò)最大能改變達(dá)到70%以上，因此長(zhǎng)久以來(lái)，液晶電視因?yàn)榻^對(duì)性黑色，易產(chǎn)生浮動(dòng)的缺點(diǎn)正不斷被消除，并且還可以再加上是亮度感應(yīng)器的電路，透過(guò)使用感應(yīng)器自動(dòng)檢查出環(huán)境的亮度變化，由此來(lái)控制背光源的亮度，讓電視顯示出對(duì)眼睛有利容易觀看的畫(huà)面。

透過(guò)影像控制引擎整體性　提高液晶電視的畫(huà)質(zhì)

為了達(dá)到更高的畫(huà)質(zhì)，在這方面還有一項(xiàng)重要的因素，那就是影像控制電路，對(duì)于下游的組裝業(yè)者來(lái)說(shuō)，當(dāng)然是希望能夠獲得更強(qiáng)的影像控制引擎解決方案，但是除此之外，下游的組裝業(yè)者也不斷的累積對(duì)于家用電視的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)與技巧，由于長(zhǎng)年培養(yǎng)而成熟悉程度，對(duì)于這點(diǎn)也成了能夠具有達(dá)到差別化的關(guān)鍵性技術(shù)之一。

以目前市場(chǎng)上來(lái)說(shuō)，每家電視業(yè)者都分別采取獨(dú)特的影像控制引擎解決方案，例如，夏普的“AQUOS Platform”、索尼的“BRAVIA引擎”，松下的“液晶PEAKS”，東芝的“Meta Brain Pro”，VICTOR（JVC）的“GENESSA”等等，各個(gè)公司憑藉采用各種獨(dú)特技術(shù)的影像引擎來(lái)對(duì)高畫(huà)質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)。但是很難一概而論所有引擎都是很優(yōu)秀的，不過(guò)還是必須從所使用顯示面板、背光源等的特性，來(lái)判斷眾多液晶電視產(chǎn)品之間的差異性。

除了面板驅(qū)動(dòng)技術(shù)、背光源改善、高階影像控制引擎之外，另一項(xiàng)畫(huà)質(zhì)提昇的重點(diǎn)是，在生產(chǎn)線上能夠及時(shí)測(cè)量出Histogram（畫(huà)面分析的資料），并且藉此改善液晶電視的色彩顯示能力。主要的方式包括了，主動(dòng)伽瑪曲線（Gamma Curve）修正，主動(dòng)背光源修正，主動(dòng)NR，主動(dòng)Aperture Compensation，主動(dòng)彩色修正等等，并且靈活地利用高性能的CPU來(lái)進(jìn)行處理運(yùn)算，而且將處理性能提高到14bit，透過(guò)完成高精細(xì)化的動(dòng)作，整體性地提高液晶電視的畫(huà)質(zhì)。

等離子面板充分發(fā)揮各家業(yè)者獨(dú)特技術(shù)

和LCD相比，等離子面板顯示面板的提供業(yè)者比液晶更少了，在日本有松下、日立、Pioneer，而韓國(guó)則分別是三星SDI和LG等2家業(yè)者，在最近中國(guó)也有業(yè)者開(kāi)始投入這一方面的研發(fā)與生產(chǎn)。在電視的生產(chǎn)上，與LCD所不同的是，電視業(yè)者都是使用自己公司的顯示面板，相互之間沒(méi)有采購(gòu)供應(yīng)與支援，就量產(chǎn)意義上來(lái)說(shuō)，可以視為完整的一貫生產(chǎn)線，而電視畫(huà)質(zhì)的方面，也分別充分發(fā)揮其各自獨(dú)特的技術(shù)。當(dāng)然顯示面板也是幾乎可以決定所生產(chǎn)出來(lái)電視的畫(huà)質(zhì)，這一點(diǎn)與液晶電視是共同的。

對(duì)于等離子顯示面板生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，目前最積極的是，在世界市場(chǎng)上佔(zhàn)有率都很高的松下?，F(xiàn)在該松下在日本國(guó)內(nèi)外都擁有生產(chǎn)工廠，大多數(shù)所生產(chǎn)的等離子電視機(jī)型都是銷往日本以外的市場(chǎng)，針對(duì)日本國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)，只有生產(chǎn)部份適合日本市場(chǎng)所需的機(jī)型。其次在量產(chǎn)化方面緊追而上的是日立，目前正在依照計(jì)畫(huà)擴(kuò)充宮崎工廠，所開(kāi)發(fā)出SLIS技術(shù)的等離子顯示面板也是日立獨(dú)特的專利技術(shù)。Pioneer也具備本身的等離子面板研發(fā)技術(shù)，近日公佈要針對(duì)山梨工廠，進(jìn)行積極的投資，就產(chǎn)品而言，Pioneer相當(dāng)滿意自己所開(kāi)發(fā)的42吋的寬螢?zāi)灰约?0吋等離子電視機(jī)型，而且可以完全支援HD的畫(huà)質(zhì)顯示。

等離子面板也有畫(huà)質(zhì)改善壓力

和液晶面板一樣，等離子面板也是有畫(huà)質(zhì)改善的壓力存在，以現(xiàn)今而言，最急迫的是針對(duì)擬似輪廓Noise的技術(shù)、黑色顯示能力不足，以及達(dá)到完全支援HD顯示能力。目前在支援全HD顯示能力的部分已經(jīng)有相當(dāng)程度的改善，并且相關(guān)的技術(shù)也循序的開(kāi)發(fā)中，未來(lái)最大的目標(biāo)將會(huì)是針對(duì)放在擬似輪廓Noise改善以及黑色不足的部份上。

擬似輪廓Noise是從副磁場(chǎng)發(fā)光的原理性外表噪音，特別是顯示動(dòng)態(tài)影像畫(huà)面的時(shí)候很難消除，長(zhǎng)久以來(lái)一直在開(kāi)發(fā)其相關(guān)技術(shù)，以目前而言就技術(shù)上，已經(jīng)可以達(dá)到大幅度的改善，達(dá)到不錯(cuò)的顯示能力。就技術(shù)上而言，重新考量動(dòng)態(tài)適應(yīng)型副磁場(chǎng)法，以及彈性清除驅(qū)動(dòng)法等副磁場(chǎng)的構(gòu)成，開(kāi)發(fā)出的技術(shù)已經(jīng)可以讓肉眼在等離子面板難以看到這些缺點(diǎn)，而且當(dāng)呈現(xiàn)靜止畫(huà)面時(shí)也可以有所改善，所采用的技術(shù)是以協(xié)調(diào)性為優(yōu)先的副磁場(chǎng)法，達(dá)到在畫(huà)面上不會(huì)出現(xiàn)階梯狀噪音的效果。

黑色不足是因?yàn)椋?dāng)?shù)入x子面板發(fā)光時(shí)必須要具備提前預(yù)備點(diǎn)燈而產(chǎn)生的，導(dǎo)致無(wú)法產(chǎn)生真正的黑色，而造成顯示不出來(lái)的現(xiàn)象。雖然等離子面板不像液晶那么嚴(yán)重，但還是會(huì)出現(xiàn)一些黑色不足的情況。對(duì)于這樣的問(wèn)題，有些業(yè)者開(kāi)發(fā)出利用前面保護(hù)濾光片（新深黑色濾光片）的改善，或者是回頭針對(duì)畫(huà)素加以改良的高純度水晶層，以及利用生動(dòng)亮度控制等方法加以改善，雖然現(xiàn)在還不能說(shuō)完全克服了黑浮現(xiàn)象，但是實(shí)際上已經(jīng)獲得了比液晶好的黑色再現(xiàn)性。

明亮度是急待解決的問(wèn)題之一

最后等離子面板所剩下急待解決的問(wèn)題之一就屬明亮度了，當(dāng)?shù)入x子面板在出現(xiàn)閃光畫(huà)面的時(shí)候，畫(huà)質(zhì)上最大的問(wèn)題點(diǎn)就是白色感不足，這個(gè)問(wèn)題會(huì)與生動(dòng)亮度控制功能、顯示面板保護(hù)、電源電路等方面的因素都有很大關(guān)係。和LCD一樣，在影像控制引擎的部份，各業(yè)者也都分別采用了獨(dú)創(chuàng)的產(chǎn)品，例如Pioneer的“Pure Drive II”、松下的“Full High Vision PEAKS”等等。當(dāng)然這些電路也和液晶一樣，在最新的版本上采用了Histogram技術(shù)，以及日立利用控制伽瑪特性的方法獲得了改善外觀上對(duì)比度的效果，來(lái)達(dá)到先進(jìn)的生動(dòng)對(duì)比度。

因?yàn)楦弋?huà)質(zhì)表現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)下，等離子面板所使用的螢光粉方面也有一些進(jìn)展，例如，Pioneer采用了新一代的新G／新B螢光粉、日立采用了新R螢光粉、松下采用了新HDTV規(guī)格螢光粉等等，當(dāng)然因?yàn)槲灩夥鄣母淖儯苯右矔?huì)影響到保護(hù)彩色濾光片，因此這一部分也會(huì)隨之改變，來(lái)達(dá)到顏色再現(xiàn)范圍擴(kuò)大的目標(biāo)。

xvYCC達(dá)到100%顏色再現(xiàn)能力

緊接下來(lái)薄型電視最重要的里程碑就是面對(duì)xvYCC的考驗(yàn)。xvYCC的正式名字是“活動(dòng)態(tài)影像面顏色空間標(biāo)準(zhǔn)”，這即將成為顏色再現(xiàn)的新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。xvYCC的特色是，在HDTV的條件下，因要確保與sRGB的相容性，所以采用了ITU-R BT.709色域，來(lái)規(guī)范更寬廣的色域空間，而能夠讓目前包括電視等等的影像輸出產(chǎn)品，都能夠即使接受到xvYCC規(guī)格的影像內(nèi)容，也可以無(wú)誤的依照sRGB色域定義顯示影片顏色。sRGB是利用0~1的范圍之內(nèi)來(lái)表現(xiàn)色彩，而xvYCC的表現(xiàn)能力，可以達(dá)到正負(fù)1的范圍，超過(guò)了原先定義的色彩范圍。

日本電子情報(bào)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)在2005年將xvYCC規(guī)格提交給了IEC。IEC的投票工作已經(jīng)結(jié)束，并且2005年9月獲得透過(guò)認(rèn)可，2006年1月17日IEC發(fā)佈xvYCC為國(guó)際色彩規(guī)格。xvYCC規(guī)格包含了現(xiàn)階段尚未使用的信號(hào)級(jí)別（顏色信號(hào)Cb, Cr的1-16和240-254級(jí)），在加入了這些級(jí)別之后，不僅可達(dá)到擴(kuò)大色域的目標(biāo)，還能確保與目前EBU和sRGB等標(biāo)準(zhǔn)的一致相容性。

圖說(shuō)：緊接下來(lái)薄型電視最重要的里程碑就是面對(duì)xvYCC的考驗(yàn)。xvYCC的正式名字是“活動(dòng)態(tài)影像面顏色空間標(biāo)準(zhǔn)”，這即將成為顏色再現(xiàn)的新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。（資料來(lái)源：HDMI LLC）

xvYCC可以達(dá)到“Munsell Color Cascade”中所規(guī)定的色彩，實(shí)現(xiàn)了100%的再現(xiàn)，色域擴(kuò)大到了原來(lái)的約1.8倍。而原來(lái)廣泛應(yīng)用的廣播信號(hào)格式“BT709”色彩再現(xiàn)只有“Munsell Color Cascade”的55%。特別是綠色、黃色和紅色的再現(xiàn)范圍明顯增大。符合這一標(biāo)準(zhǔn)的顯示器、攝錄影機(jī)等等產(chǎn)品所展現(xiàn)出來(lái)的色彩水準(zhǔn)，相當(dāng)接近人類眼睛所能辨識(shí)的極限范圍，也就是說(shuō)，利用在經(jīng)過(guò)符合x(chóng)vYCC色彩范圍的攝錄影機(jī)所拍製的影像，將影片利用符合x(chóng)vYCC的顯示器播放，放映出來(lái)的動(dòng)態(tài)影像色彩，均能達(dá)到色再現(xiàn)性的目地，例如嬌艷欲滴的紅色玫瑰、或者是青翠無(wú)比的晨間竹林，消費(fèi)者都能在畫(huà)面中感受出來(lái)真實(shí)感。

這種“xvYCC”標(biāo)準(zhǔn)以更大的色彩范圍實(shí)現(xiàn)了真正自然和高解析度的影像畫(huà)面，這是向著顯示新紀(jì)元邁出的又一步。透過(guò)采用這樣的構(gòu)造，顏色再現(xiàn)性也在謀求透過(guò)孟塞爾顏色列，一舉實(shí)現(xiàn)45%以上的改善和100%化。 這真正顯示出可以按照原樣對(duì)蒙塞爾顏色顯示進(jìn)行忠實(shí)表現(xiàn)了。這樣，使搭載了這種xvYCC方式的超薄型電視或者顯示器走入市場(chǎng)是今后的課題。在任何人看來(lái)，大家都在期待能感到美麗鮮艷色彩的超薄型電視的完成。平面顯示動(dòng)態(tài)影像評(píng)價(jià)技術(shù)紛紛出現(xiàn)伴隨著高速網(wǎng)路環(huán)境的完備，以及PC、多功能影像輸入輸出產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、地上廣播電視數(shù)位播放的開(kāi)始等等，利用液晶、電漿等技術(shù)的平面顯示產(chǎn)品越來(lái)越受到消費(fèi)者的喜愛(ài)，此外甚至于包括在醫(yī)學(xué)用影像診斷中，也已經(jīng)從使用底片的方式，逐漸加速朝向仰賴高精細(xì)顯示熒幕。

顯示影像記錄重現(xiàn)，是根據(jù)使用的目的不同而不同，所以顯示器也就被要求著適應(yīng)著各種的畫(huà)質(zhì)要求，例如包括PDP、LCD等大型FPD，幾乎都是被應(yīng)用于電視影像的觀賞。所以消費(fèi)者也就強(qiáng)烈的要求平面電視在家庭中，無(wú)論在任何環(huán)境下，都可以呈現(xiàn)出消費(fèi)者所喜歡的色彩、灰階、新鮮敏銳性等等的影像，而在醫(yī)學(xué)用診斷方面，達(dá)到正確且高精細(xì)的監(jiān)視器顯示也是逐漸被期望，另一方面，在e化商業(yè)模式中，由于充滿著各式各樣且色彩豐富的產(chǎn)品，所以使用者也期望顯示器能夠達(dá)到商品的正確色彩再現(xiàn)，或者光澤再現(xiàn)的要求，表現(xiàn)出產(chǎn)品的高度質(zhì)感。而且，對(duì)于經(jīng)常需要完成CG合成的使用者來(lái)說(shuō)，必須要達(dá)到與實(shí)際影像有相同性質(zhì)的真實(shí)影像再現(xiàn)能力。

也就是說(shuō)，動(dòng)態(tài)影像是透過(guò)影像感測(cè)器上的記錄、調(diào)變、傳送、運(yùn)算等過(guò)程后，來(lái)被發(fā)送、接收和顯示的。所以，在影像紀(jì)錄產(chǎn)生的初期，就開(kāi)始出現(xiàn)一些會(huì)影響影像的因素，這樣影響畫(huà)面的變數(shù)，更會(huì)隨著傳送過(guò)程與環(huán)境來(lái)直接隊(duì)于畫(huà)面影像造成失真現(xiàn)象。例如，在數(shù)位攝影機(jī)感測(cè)器中，包括畫(huà)素、有效距離、CCD排列、濾光片分光穿透率、CCD分光感度、濾光片排列、鏡頭分解能力、S/N等等的因素都會(huì)影響畫(huà)質(zhì)。另外，在儲(chǔ)存、傳送中的儲(chǔ)存密度、取樣數(shù)、量子化階層、壓縮法、調(diào)變技術(shù)，還有在顯示中的色域、背光源的輝度、有效距離、濾光片的分光特性、輔助畫(huà)素、熒光體的分光特性、灰階數(shù)、色溫、動(dòng)畫(huà)特性、白色平衡等因素對(duì)畫(huà)質(zhì)也有很大影響。

除此之外，關(guān)于顯示器的觀看環(huán)境方面，包括外界照明光的照明度、色彩溫度、觀賞距離、角度等，以及使用者視覺(jué)系統(tǒng)的諸多特性，例如適應(yīng)性、眼球運(yùn)動(dòng)、視力、時(shí)間空間頻率特性等等的因素與畫(huà)質(zhì)也密切相關(guān)。而且，大腦中更高層次的反應(yīng)，認(rèn)識(shí)、理解、認(rèn)知、記憶、喜好等因素也會(huì)給出綜合性的畫(huà)質(zhì)評(píng)價(jià)。所以，作為畫(huà)質(zhì)中的評(píng)價(jià)尺度，可以利用5或者7階段系列范疇法、順位法的來(lái)進(jìn)行畫(huà)質(zhì)評(píng)價(jià)，此外還有多變數(shù)解析、因數(shù)分析等等的統(tǒng)計(jì)解析方式。

就如上述，影響畫(huà)質(zhì)的變數(shù)相當(dāng)?shù)亩?，?dāng)然無(wú)法針對(duì)一個(gè)畫(huà)面影像來(lái)開(kāi)發(fā)出最完美的評(píng)價(jià)技術(shù)。但是，面對(duì)市場(chǎng)上，平面顯示產(chǎn)品逐漸被應(yīng)用在家庭中來(lái)觀看電視影像，使得再接下來(lái)，業(yè)界及消費(fèi)者對(duì)于平面顯示電視的動(dòng)態(tài)影像品質(zhì)也將會(huì)越來(lái)越嚴(yán)格。

人類視覺(jué)系統(tǒng)的畫(huà)質(zhì)評(píng)價(jià)

顯示器的畫(huà)面影像是透過(guò)視覺(jué)來(lái)觀測(cè)的，所以把視覺(jué)的特性導(dǎo)入畫(huà)質(zhì)評(píng)價(jià)是很重要的，特別是已經(jīng)成為顯示技術(shù)主流的大型FPD中，充分考慮到視覺(jué)特性的畫(huà)質(zhì)設(shè)計(jì)很有必要。但是，人類的視覺(jué)系統(tǒng)特別復(fù)雜，從初期視覺(jué)能力到高級(jí)感受具有各種各樣的特性。在初期視覺(jué)能力有下列7個(gè)方面：視力（時(shí)空頻率特性、明暗、顏色等）、適應(yīng)（明暗適應(yīng)、顏色適應(yīng)）、色覺(jué)（顏色的外觀、分光視感效率、分光感度）、眼球運(yùn)動(dòng)（注視點(diǎn)、注釋領(lǐng)域）、空間直覺(jué)（深度、距離）、對(duì)比（顏色、大小）、運(yùn)動(dòng)視覺(jué)（動(dòng)態(tài)視力、閃爍感）等。而高級(jí)感受的部份，則包括了影像認(rèn)識(shí)、認(rèn)知、影像理解、記憶、喜好、感性、感情等，這些都會(huì)對(duì)畫(huà)質(zhì)評(píng)價(jià)有影響。

所以在影像再現(xiàn)的過(guò)程中，消費(fèi)者當(dāng)然會(huì)期望影像需要具有令人滿意的灰階、鮮銳度、顏色，然而令人滿意的色彩與記憶色具有密切相關(guān)性。也就是說(shuō)，消費(fèi)者的記憶色中，包括樹(shù)木的綠色、天空的藍(lán)色等顏色等，顯示器都需要轉(zhuǎn)換為令人滿意的顏色。但是把大腦中樞進(jìn)行的高級(jí)感受，應(yīng)用于畫(huà)質(zhì)設(shè)計(jì)上的研究才剛剛開(kāi)始，因此到目前為止，業(yè)界所采用的依據(jù)條件還是僅止于初期視覺(jué)能力，再加上空間特性和眼球運(yùn)動(dòng)的影像評(píng)價(jià)進(jìn)行論述。所以一般而言，影像顯示元件的鮮銳度可以用解析度、敏感度、MTF等等的方式來(lái)進(jìn)行測(cè)量。在下面的敘述中，將就以平面顯示器的MTF、偏角特性、MPRT測(cè)量和視覺(jué)特性做一介紹。

MTF受測(cè)量與解析的影響

MTF（Modulation Transfer Function）被定義為PSF或LSF的傅立葉變換，當(dāng)然進(jìn)行LSF或者PSF的測(cè)量并不是一件容易的事情。所以一般是輸入了與頻率不同的正弦波Chart，從其振幅變換，或邊緣影像擴(kuò)展的傅立葉變換來(lái)進(jìn)行測(cè)量。對(duì)為了尋求MTF而抽樣調(diào)查邊緣影像的時(shí)候，有時(shí)候抽樣調(diào)查點(diǎn)會(huì)在畫(huà)素的邊緣傾斜面上。所以根據(jù)抽樣調(diào)查點(diǎn)的位置的不同，MTF也會(huì)有變化，一般來(lái)說(shuō)都會(huì)對(duì)于LCD的26％、32％、38％、44％、50％、56％、62％、68％、78％位置上進(jìn)行抽樣調(diào)查，因?yàn)楦鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)在50％位置上的交叉，是MTF降低到最低點(diǎn)的時(shí)候，所以如果只取一點(diǎn)來(lái)進(jìn)行測(cè)量的話，所測(cè)量得出的結(jié)果就非常具有爭(zhēng)議性，因此影像顯示的MTF不是單憑簡(jiǎn)單的思考就可以決定的，而是必須注意受測(cè)量、解析影響而變化的地方。

在視覺(jué)系的空間頻率特性（MTF）之前，已經(jīng)有很多研究者進(jìn)行了測(cè)量，例如Dooley、Barten等人也都提出了數(shù)位Patten，這些提案都是假定了視覺(jué)系MTF的等方性。只是在經(jīng)驗(yàn)上，能夠了解與水平、垂直方向的相比，視覺(jué)頻率特性在傾斜方向的時(shí)候會(huì)更低一些，像照相軟片那樣影像系統(tǒng)具有等方性的時(shí)候，這樣的視覺(jué)特性并不是畫(huà)質(zhì)評(píng)價(jià)、影像設(shè)計(jì)上的大問(wèn)題，但是在數(shù)位系統(tǒng)中，例如從CCD的畫(huà)素形狀可以明顯看出具有非等方性。

所以如果讓高精細(xì)液晶顯示器可以任意旋轉(zhuǎn)，在輝度、RGB空間、相反顏色空間，來(lái)對(duì)視覺(jué)系MTF的方向依存性進(jìn)行測(cè)量的話，可以發(fā)現(xiàn)不管是哪一方面，45度的MTF與水平垂直方向的相比都要低。所以，如何定義視覺(jué)、影像系統(tǒng)的時(shí)空頻率特性，還有大型FPD畫(huà)質(zhì)評(píng)價(jià)上的應(yīng)用是今后需要發(fā)展的方向。

圖說(shuō)：MTF被定義為PSF或LSF的傅立葉變換，一般是輸入了與頻率不同的正弦波Chart，從其振幅變換，或邊緣影像擴(kuò)展的傅立葉變換來(lái)進(jìn)行測(cè)量。（資料來(lái)源：microscopyu）

面對(duì)大型化趨勢(shì)　偏角特性測(cè)量更顯重要

大型平面顯示器大多數(shù)的環(huán)境下都是聚集很多人一起觀賞的，所以觀賞影像時(shí)，畫(huà)面輝度的偏角特性就是一個(gè)相當(dāng)重要的問(wèn)題，所以必須針對(duì)PDP以及LCD，將八種Gray patch顯示在整個(gè)畫(huà)面上，將畫(huà)面輝度從0∼75度每15度劃分為一格，透過(guò)分光放射輝度劑加以測(cè)量。例如針對(duì)LCD進(jìn)行的時(shí)候，畫(huà)面中心部份（0度）的最大輝度為520cd/㎡時(shí)，輝度會(huì)隨著角度的變化而減小，觀賞角度為30度角的時(shí)候，輝度就下降到420cd/㎡，與畫(huà)面中心部分相比，輝度只有80.8%。當(dāng)觀賞角度為75度的時(shí)候，其所呈現(xiàn)的輝度大概只剩下70cd/㎡而已，這是中心部份的13.5%。但是相較之下，電漿顯示器的偏角特性的表現(xiàn)能力卻比LCD來(lái)的優(yōu)秀，根據(jù)試驗(yàn)，當(dāng)PDP中心部份的最大輝度為240cd/㎡，這雖然是液晶的46.2%，但是當(dāng)角度移到30度的時(shí)候，表現(xiàn)輝度則仍舊維持在240cd/㎡，這樣的輝度表現(xiàn)與畫(huà)面中心部份的輝度是一樣的。而在75度觀賞的時(shí)候，輝度值是90cd/㎡，與畫(huà)面中心相比，輝度的降低到37.5%，但是，這樣的輝度表現(xiàn)卻比LCD來(lái)的好，也就是說(shuō)，對(duì)于偏角特性來(lái)說(shuō)，PDP的表現(xiàn)能力比LCD高出許多，所以在未來(lái)進(jìn)行畫(huà)質(zhì)測(cè)量時(shí)，不僅需要進(jìn)行輝度量測(cè)，更需要對(duì)色彩度的偏角特性進(jìn)行整個(gè)畫(huà)面的測(cè)量。

利用攝影機(jī)追蹤畫(huà)面與MPRT測(cè)量

當(dāng)面板進(jìn)行動(dòng)態(tài)影像顯示時(shí)，大多存在著畫(huà)面中物體動(dòng)態(tài)反應(yīng)遲鈍的問(wèn)題。所以，在技術(shù)上便開(kāi)始觀察人類眼睛進(jìn)行流暢地進(jìn)行追蹤移動(dòng)物體的狀態(tài)，作為觀測(cè)顯示器上的動(dòng)態(tài)畫(huà)面時(shí)，感覺(jué)到遲鈍量予以量化的方法，而提出了MPRT（Moving Picture Response Time）的概念。MPRT是把在動(dòng)態(tài)中，影像輪廓部分發(fā)生「遲鈍」去除之前的時(shí)間，加以數(shù)值化，單位則是用msec表示。受移動(dòng)影響的遲鈍量，影像的遲鈍幅度感受會(huì)更加明顯。但是，用MPRT方法進(jìn)行測(cè)量，遲鈍幅度會(huì)因?yàn)閯?dòng)態(tài)畫(huà)面的移動(dòng)速度、觀看距離、以及Hold時(shí)間等因素的變化而有所不同，所以，需要利用在不同比較條件下，測(cè)量結(jié)果的時(shí)間作為單位。

圖說(shuō)：當(dāng)面板進(jìn)行動(dòng)態(tài)影像顯示時(shí)，大多存在著畫(huà)面中物體動(dòng)態(tài)反應(yīng)遲鈍的問(wèn)題。（資料來(lái)源：Impress）

在實(shí)際的測(cè)量中，顯示器上的畫(huà)面顯示，是從左往右變化出不同灰階的動(dòng)態(tài)畫(huà)面，利用攝影機(jī)一邊追蹤畫(huà)面的邊緣部分，同時(shí)一邊進(jìn)行攝影，利用這樣拍攝出來(lái)的影像，就會(huì)變成交界部位出現(xiàn)反應(yīng)遲鈍的影像，再利用這樣的影像計(jì)算出MPRT。另外，遲鈍量會(huì)由于灰階變化的不同而有所差異，所以必須從白到黑，把各個(gè)種類組合起來(lái)對(duì)灰階進(jìn)行測(cè)量。一般來(lái)說(shuō)，最好是把灰階分成7個(gè)等級(jí)，左右分別變換灰階，合計(jì)共組合成42種模式進(jìn)行MPRT測(cè)量。

這樣的方法在LCD上已經(jīng)被廣泛使用了，但是到目前為止，還沒(méi)有被應(yīng)用在PDP上，這是因?yàn)長(zhǎng)CD可以進(jìn)行連續(xù)的灰階再現(xiàn)，所以即使進(jìn)行像MPRT那樣的測(cè)量也能夠呈現(xiàn)出顯示輝度和攝影輝度。但是PDP是利用單位時(shí)間內(nèi)的亮燈頻率來(lái)調(diào)整灰階，來(lái)完成中間色調(diào)的值，因此，拍攝PDP畫(huà)面時(shí)，根據(jù)曝光時(shí)間、拍攝的時(shí)機(jī)等因素，常常有時(shí)候不能保持一定的拍攝輝度。因此由于PDP灰階再現(xiàn)演算法的技術(shù)原理，所以，目前尚無(wú)PDP是利用MPRT來(lái)進(jìn)行測(cè)量。

不過(guò)為了更近一步地了解PDP對(duì)于動(dòng)態(tài)影響的表現(xiàn)能力，日本千葉大學(xué)還是利用了長(zhǎng)臂式機(jī)器人來(lái)配合顯示器動(dòng)態(tài)畫(huà)面進(jìn)行同步運(yùn)轉(zhuǎn)，在與LCD相同測(cè)量的條件下，對(duì)PDP進(jìn)行了MPRT測(cè)量。在MPRT的測(cè)量中，把拍攝邊緣部分的遲鈍幅度，作為相對(duì)于原影像10%到90%影像值中的點(diǎn)數(shù)進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算出影像上的遲鈍幅度。然后再將遲鈍幅度除去照攝影機(jī)的移動(dòng)速度的數(shù)值就可以獲得MPRT。運(yùn)算式為（領(lǐng)域幅度的點(diǎn)數(shù)／攝影機(jī)倍率×每1點(diǎn)數(shù)的長(zhǎng)度）／攝影機(jī)和邊緣的移動(dòng)速度（mm/s）＝MPRT 所得到的結(jié)果是，Y1-Y0的MPRT，在LCD的時(shí)候是15.2msec，PDP則是為14.8msec，Y0-Y3的MPRT，LCD是16.2msec，PDP則為13.97msec。從結(jié)果可以得知，就動(dòng)態(tài)影響的表現(xiàn)上而言，PDP的MPRT數(shù)值還是比LCD優(yōu)越。不過(guò)雖然測(cè)量實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是如此，但是卻不能就此作為最終的判定，因?yàn)楦鶕?jù)影像內(nèi)容的不同，動(dòng)態(tài)遲鈍會(huì)對(duì)畫(huà)質(zhì)產(chǎn)生很大影響。

色彩與畫(huà)質(zhì)表現(xiàn)將為重要研究方向

如前所述，使用環(huán)境也會(huì)對(duì)于顯示器的色彩畫(huà)質(zhì)表現(xiàn)造成相當(dāng)大的過(guò)程影響，或者大家都有過(guò)這樣的經(jīng)驗(yàn)，剛進(jìn)入電影院等光線比較暗的屋子時(shí)，會(huì)造成短暫的視力下降現(xiàn)象，但是過(guò)一段時(shí)間之后，視力就會(huì)逐漸恢復(fù)，這叫做暗適應(yīng)，還有與此相反的明亮適應(yīng)。所以，當(dāng)陽(yáng)光和鎢絲光照明的物體，射到視覺(jué)上的分光能量完全不同，但是適應(yīng)了其光源以后，在兩個(gè)光源下的物體顏色幾乎相同，這樣的現(xiàn)象叫做顏色適應(yīng)。

顏色適應(yīng)指的是，LMS錐體的分光感度分佈形狀，在顏色適應(yīng)的過(guò)程中沒(méi)有變化，假設(shè)與照明光的刺激值成反比例，其相對(duì)感度是以von Kriss Model為基礎(chǔ)，事實(shí)上還有很多也都提出了Hunt、Nayatani、Fairchild、Luo等各種各樣的Model。最近還有業(yè)者提議CIECAM97，CIECAM02等Model，這可以在某個(gè)限定條件下，正確地預(yù)測(cè)顏色的外觀。然而，這些Model的自由度都非常低，在實(shí)際影像上的應(yīng)用受到很大限制，而且這些Model不是以動(dòng)態(tài)影像為目標(biāo)的。

另一方面也有研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于監(jiān)視器的適應(yīng)不應(yīng)只是監(jiān)視器的白點(diǎn)，還必須依賴觀測(cè)照明光。因?yàn)樵诙嗝襟w時(shí)代，不只是紙質(zhì)媒體，還有CRT、穿透式液晶、反射式液晶、電漿顯示器、OLED、電子紙張等多種多樣的影像輸出技術(shù)，這些技術(shù)領(lǐng)域都需要在不同視覺(jué)環(huán)境下進(jìn)行影像的觀測(cè)。所以不只是靜止畫(huà)面，對(duì)于動(dòng)態(tài)影像也需要進(jìn)行不同視覺(jué)環(huán)境下的顏色預(yù)測(cè)，所以開(kāi)發(fā)出各式環(huán)境下的最合適顏色再現(xiàn)設(shè)計(jì)，將會(huì)成為很重要的研究方向。

圖說(shuō)：在多媒體時(shí)代，不只是紙質(zhì)媒體，還有CRT、穿透式液晶、反射式液晶、電漿顯示器、OLED、電子紙張等多種多樣的影像輸出技術(shù)，這些技術(shù)領(lǐng)域都需要在不同視覺(jué)環(huán)境下進(jìn)行影像的觀測(cè)。（資料來(lái)源：Samsung）

質(zhì)感再現(xiàn)和畫(huà)質(zhì)評(píng)價(jià)技術(shù)皆需有突破性發(fā)展

就如前面所述，一直被用于畫(huà)質(zhì)評(píng)價(jià)的物理參數(shù)大多是0∼45度，這是取決于積分球的擴(kuò)散光反射，或者以平行光透過(guò)作為基礎(chǔ)的分光反射率、濃度進(jìn)行測(cè)量來(lái)進(jìn)行計(jì)算的。但是，為了表現(xiàn)出質(zhì)感這樣的畫(huà)質(zhì)，除了顏色再現(xiàn)、灰階再現(xiàn)、鮮銳度等等之外，還必須考慮光澤、質(zhì)地、陰影等等的因素，當(dāng)然這些資料數(shù)據(jù)是測(cè)量物體的BRDF（雙向反射特性：Bi-directional Reflectance Distribution Function）、BSSRDF（Bi-directional Sub-Surface Scattering Reflectance Distribution Function），在某個(gè)方面下是可以表現(xiàn)出來(lái)的。例如根據(jù)BRDF之一的雙色性反射Model，可以假設(shè)物體發(fā)出的分光反射率，在物體表面和空氣層之間的交界處，透過(guò)反射的表面反射光成分和物體表面，遇到色素等微粒，散射以后反射的內(nèi)部反射光的線形。

關(guān)于這樣的物體表面特性的反射率推測(cè)，目前有很多的技術(shù)被發(fā)表出來(lái)，例如在CG領(lǐng)域中是Phong Model、TS（Torrance –Sparrow） Model、ON（Oren-Nayer）Model，Ward Model等等多種的技術(shù)。相信未來(lái)透過(guò)實(shí)際物體的偏角分光記錄法，和CG領(lǐng)域中的各樣的Model融合，對(duì)于平面顯示器的畫(huà)質(zhì)量測(cè)來(lái)說(shuō)，或許就可以開(kāi)始針對(duì)光澤或畫(huà)質(zhì)等高精細(xì)的影像進(jìn)行再現(xiàn)能力評(píng)價(jià)。長(zhǎng)久以來(lái)，在數(shù)位影像的畫(huà)質(zhì)評(píng)價(jià)、影像設(shè)計(jì)中，一直在使用擁有很長(zhǎng)歷史的傳統(tǒng)照相相片，或者是由電視、印刷等積累起來(lái)的知識(shí)和技術(shù)，但是在數(shù)位影像的領(lǐng)域中，卻有很多與類比影像不同的特殊畫(huà)質(zhì)因素或者是現(xiàn)象。

就像多年以來(lái)，一直用于照相或光學(xué)系統(tǒng)量測(cè)的MTF技術(shù)方式，也可以發(fā)現(xiàn)邊緣影像的量測(cè)，會(huì)由于抽樣檢查點(diǎn)的差異，而出現(xiàn)相當(dāng)大的落差。另外，也因?yàn)榘殡S著顯示器大型化，而讓顯示畫(huà)面產(chǎn)生的偏角特性，MPRT測(cè)量不佳的結(jié)果等。所以，在未來(lái)包括MPRT這方面的技術(shù)，對(duì)于LCD或PDP等灰階再現(xiàn)基本上，使用不同系統(tǒng)的測(cè)量方法需要更為明確，是相當(dāng)重要的一件事。