厂商供稿
液晶显示器经过这几年的发展，技术上已经相对成熟，而且每年都会有一个“主题”： 2004年大家都在拼“响应时间”，2005年的主题无疑是“灰阶响应速度”(过驱动技术)，那么今年的主题又是什么呢?经常看《微型计算机》的读者也许已经知道了答案(本刊五月下前沿地带文章《LCD反视觉残留技术即将登场》)，那就是“黑屏插入技术”，我们不妨把它叫做“插黑”吧，这样简单而且好记一些。今天我们请到了BenQ显示器产品设计部门的高级工程师——吴荣华先生来和我们一起谈谈插黑技术的实现。
吴荣华先生1988年加入明基公司，并担任显示器产品研发工程师一职。在18年的显示器产品研发工作中，吴先生从CRT一直做到了LCD，正是凭借着丰富的产品设计经验和对研发工作不懈的追求，BenQ显示器在国际上屡获大奖，并在技术上一直处于业界的前沿。
一、LCD显示器响应速度大限将至
1.从LCD开始普及到现在，尽管技术在不断地发生变化，但在很多人的印象里液晶显示器一直有两个致命的弱点，一个是颜色，另外一个就是拖影问题。尤其是拖影，很多游戏玩家都抱怨说LCD不适合打游戏，您是怎样看待这个问题的呢?
吴：最开始的时候液晶显示器的反应速度很慢，比方说黑白响应时间40ms的LCD，拖影肯定是很厉害的，我们也可以想象用这样的显示器玩游戏是多么难过的一件事。但是这个问题在响应时间缩短之后，已经有了很大的进步，灰阶8ms、4ms的LCD显示器已经能够满足绝大多数游戏玩家的要求，市场上有很多专为游戏用户设计的显示器也说明了这一点。当然，现在的LCD显示器不能让所有的用户都满意，尤其是一些职业的游戏玩家，他们有很多反面的意见，相信大家也有所耳闻。不过这也是我们继续改进技术的动力，这次推出的插黑技术(BenQ称之为AMA Z技术，疾彩引擎2代)就是为彻底解决拖影问题而诞生的。
图1 液晶显示器的技术进步
2.平心而论，液晶显示器显示静态画面的质量很好，但是在显示动态图像时，就会出现拖影的问题。以前我们解决问题的方式是不断减少显示器的响应时间，现在你们换了一种方式—使用黑屏插入技术来解决这个问题，能跟我们的读者介绍一下为什么要放弃传统的方式?
吴:从技术上讲，无论是缩短黑白响应时间又或者灰阶响应时间都可以有效地消除动态画面的拖影现象。换句话说，它可以解决机器的问题，但是不能解决“人的问题”。为什么这么说呢?人的眼睛都有一个视觉残留效应，就是说你看到一帧画面以后，在之后的一段时间里(大约是0.1s，不同的信号刺激持续的时间可能略有不同)人脑会认为它一直存在。大家都知道电影的原理，电影每秒内播放24帧独立的画面，但是人脑会自动把它合成动态的场景。显示器也一样，当显示器在不停地切换画面时，人脑老是“想”着上一帧画面的东西，所以就会感觉有“拖影”。
图2 从CRT与LCD显示器帧画面在时间轴上的分布我们很容易看出其中的区别
说到这里可能会有人问为什么CRT显示器上面没有拖影呢?原因是CRT成像的过程是“间断式”的，CRT显示器靠电子束轰击荧光粉来显示，而且是逐点逐行的轰击，这样荧光粉在受到轰击时就会发光，而在更多的时候它是不发光的，此时人眼看到的是“黑屏”，这在很大程度上抵消了人眼的视觉残留(图2左)。液晶显示器之所以会出现严重的“拖影”，问题就在于它显示的画面是稳定的，只有在切换帧画面时它才会发生变化(图2右)。
既然找到了问题的症结所在，我们就可以有的放矢，这也就是黑屏插入技术(Black Frame Insertion Technology)的由来。
二、黑屏插入技术如何来实现?
1.从人眼视觉特点的角度出发引入插入黑屏的方法确是一种正确的选择，那么具体到技术上，黑屏插入要如何来实现呢?
吴：从实现方式上来说，大致有两种方法：一种是控制背光光源，用背光扫描(Scan Backlight)的方法来实现(图3a)，这种方式主要是模拟CRT显示器一明一暗的变化;而另外一种则是在两帧画面之间插入一帧黑屏，可以看成是将原来的画面帧数翻倍(Double Frame Rate)，比如说由原来的60帧变成120帧，其中奇数帧仍然显示以前的画面，而偶数帧则全是黑屏(图3b)。目前，我们使用的就是第二种方法。
图3a Scan Backlight的核心思想就是增加LCD显示器背光灯管的数量，然后通过控制灯管的开/关，依次实现画面从上到下的明/暗
图3b Double Frame Rate的原理就是在原来的两帧画面之间加入一个中间帧，而中间帧全是黑色的，这样也实现了帧与帧之间的明→暗→明→暗的变化
2.为什么BenQ没有使用第一种方案呢?
吴：这其实也是一个可操作性的问题，控制背光灯管的方法虽然看起来简单，但是实现起来并不容易。灯管的寿命是最大的障碍，想象一下现在液晶显示器每秒钟显示60帧的画面，如果让背光灯管跟着每一帧画面进行一次开关，相当于一秒钟开关了60次，且不说控制上的问题，单就这种用法来说也很容易加速灯管的老化。虽然用这种方法(Scan Backlight)也能实现黑屏，但是我想没有人愿意为这种短寿的显示器买单吧(笑)。从长远来看，背光扫描也是一种不错的实现方法，但是在近期估计不会投入大规模的使用。
3.以前的灰阶响应技术通过在液晶面板上添加一颗“过驱动芯片”来支持，那么现在的插黑技术是如何来实现的呢?它对面板有没有什么特殊的要求?
吴：插黑技术也是通过一颗控制IC来实现的，这个控制IC的作用就是在负责原来的两帧画面之间插入一个中间帧。至于面板方面，我们会使用动态影像反应时间2ms的液晶面板来制作显示器。从技术上来说插黑技术的控制IC对面板并没有什么特别的要求，但是目前我们会对面板进行一些筛选或做一些特别的设计，这样可以与控制IC更好的配合。
什么是动态影像反应时间?
动态影像反应时间(Motion Picture Response Time)是一种显示器响应时间的计量方法，它是与现在广为使用的LCRT(Liquid Crystal Response Time，液晶显示器测试时间)相对应而言的。
传统的LCRT通常是指画面亮度从90%衰减到10%，然后再回复到90%，这段衰减期再加上回复期所用的时间。在传统LCD中，黑白响应时间一般低于不同灰阶之间的响应时间;但是在引入过驱动技术之后，灰阶之间的响应时间要大大低于黑白响应时间。
图4 引入过驱动技术之后响应时间发生的变化
MPRT是一种更先进的计量方法，它用侦测器来模拟人眼随画面移动而产生的转动，并得到该过程中的模糊宽度，然后换算出动态影像响应时间的平均值。用于这种测试方法更接近人眼的实际感受，所以在准确性和可参考性方面更好。
三、使用黑屏插入技术后会遇到哪些新的问题?
1.记得以前LCD在刚面世时，在宣传册上写着“无辐射、无闪烁的环保显示器”。现在在引入插黑技术之后，相信LCD会遇到一个尴尬，那就是闪烁问题又回来了，吴先生是怎么来看待这个问题的呢?
吴：这个问题应该一分为二地看待，首先黑→白→黑→白的变化确实会引起人眼的疲劳，但是对于LCD而言，这个现象并不明显。因为插黑技术的实现与传统的CRT显示器还是稍有区别的—LCD是以一帧画面为单位，整帧整帧的变化，而CRT是逐点逐行扫描的，这其中还涉及到荧光粉发光的问题。虽然说大多数人对这个问题不太敏感，但是我们还是在努力想办法解决这个问题。
2.以前CRT显示器为了解决闪烁的问题，大幅提高刷新率(85Hz甚至更高)，现在LCD的刷新率一般都在60Hz左右(插入黑屏后为120Hz，但有效画面仍然是60Hz)，以后LCD是否也会大幅提高刷新率?
吴：刚才你说的那个是系统(Windows)中的刷新率，可能有一点你没有注意到，那就是LCD有一颗信号控制IC，不管你给IC输入什么刷新率的信号，比方说1280×1024@60Hz又或者是1280×1024@75Hz，经过IC之后输给液晶面板的信号都是1280×1024@60Hz，也就是说液晶面板的分辨率和刷新率都是固定的，不管系统输入的是什么分辨率和刷新率，所以LCD不会提高刷新率。
3.在实际产品的OSB菜单中，可以实现两种调节方式—用户可以自己设定是否开启黑屏插入技术，为什么会有这种设计呢?刚才介绍到背光扫描的方式对LCD的寿命会造成影响，插入中间帧的方式会对显示器造成影响吗?
吴：不会的，我们现在使用的这种方式只需要在LCD控制电路上再加上一颗IC，它对显示器的寿命不会有任何影响。之所以在OSD菜单中加入“是否开启黑屏插入技术”的选项是因为考虑到用户的使用习惯可能有所不同，比方说有些用户经常处理Word或者Excel表格，又或者将显示器作为制图之用，这时候没有必要开启插黑技术;但是在看电影或者玩游戏的时候，插黑技术就很有必要了，所以我们把这个选项设计进OSB菜单当中，这样用户可以根据自己的需要来选择是否启用插黑。
4.在启用插黑技术之后，屏幕的亮度会发生变化，为什么会有这种设计呢?
吴：这跟人眼的观看习惯也有一定的关系，在连续的明→暗→明→暗变化中，人眼会不断地对所看到的图像作“积分”，然后取一个平均值(图5)。这时候如果对比太大的话，人眼就会不适应，然后强烈的信号刺激也会产生一种错觉，认为屏幕上还会有拖影。我们的试验证明适当降低亮度会有较大的帮助，而且亮度的控制也是有学问的，太高或者太低都不合适。比方说我们目前的设计，用户在常规模式下时背光灯管的亮度是100%，然后开启插黑模式后，背光灯管的亮度降为70%。应该说这种灯管亮度变化的设计既保证了用户在常规模式下的应用可以使用高亮度和对比度，然后在看电影或者玩游戏的时候又可以充分照顾眼睛的需求，消除拖影而且还不容易疲劳。
图5 人眼会对看到的图像明暗度进行“积分”，从图中可以看出显示器使用插黑技术前后人眼视觉效果的不同
四、支持插黑技术的产品前景如何?
1.插黑技术是一项被大家普遍看好的技术，那么具体到产品端，能跟我们透露一下BenQ方面有什么规划吗?
吴：现在插黑技术还算是一种比较高端的技术，在具体的产品方面，同一型号的产品我们会同时推出支持插黑技术和不支持插黑技术的两款产品供用户选择。比方说现有的产品如FP241W和FP241W Z，这是两款24英寸的宽屏显示器，二者的技术参数完全一致，只是带“Z”后缀的表示支持插黑技术。
2.我看到在BenQ的产品线中，应用插黑技术的显示器都是比较高端的型号，那BenQ现在有没有打算把插黑技术引入到大众级的19英寸或者20英寸的显示器上呢?
吴：目前来看插黑技术的定位还比较高端，所以我们会首先把它用在比较高端的显示器上，等到时机成熟之后，我们会把这个技术引入到到主流产品中去，让更多的消费者享受到无拖影的LCD。
3.以后使用背光扫描技术的显示器会不会考虑使用LED来作为背光光源?
吴：LED是一种非常有前途的背光光源，如果用它来制作背光面板，实现Scan Backlight相对要容易许多。但是目前的情况是LED背光屏的成本很高，所以在现在看来没有办法普及，不过从发展的角度考虑等到LED背光屏的成本可以接受的时候，我们也很乐意使用LED来实现更多新的功能。
图6 用LED作背光源目前最大的问题是成本，对于大众级显示器来说尤其如此
写在最后
BenQ一直倡导“快乐科技”，回顾这两年液晶技术的快速发展，BenQ一直站在技术革新的前沿。这次首次在业界推出支持插黑技术的显示器(FP241W Z)，虽然从某种意义上说还是一种高端的形象展示;但技术的普及是非常迅速的，就好像去年我们才接触灰阶加速的过驱动技术，在今年就已经遍地开花，我们期待着插黑技术也能够尽快地普及开来，其它品牌也能快速跟进，让更多的人告别拖影。
