— 摘自 电丸科技

LCD、OLED、MicroLED

目前显示器可分为LCD 和 OLED,虽然年年都在吹 OLED,但市面上主流的显示器屏幕还是 LCD。LCD 屏幕通过不断优化,达到了性能和成本的均衡。未来还真不一定是OLED屏的天下,因为半路又杀出来个Micro-OLED。

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LCD 屏幕通过背光照射滤光层显示画面,通过电极层中间的液晶层控制亮度。早期是 CCFL(荧光灯发出背光),目前都是 LED,最新的 Mini-LED 是对 LED 的改进,它提供更高对比度,响应时间和亮度,我们可以简单把它想象成众多高亮度的小块 LED 排列在整个面板背部区域。这提供了更为精细的背光控制(全阵列区域调光),每个 LED 都变得更小,减少屏幕漏光,增强对比度,而且 LED 越多,越能降低图像光晕。不过这种显示器虽然价格接近 OLED 的价格,但是它有更高亮度,且没有烧屏的风险。

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依据液晶层的工作方式,我们将 LCD 分为VA、TN、IPS屏。

早期的LCD面板都是 TN 屏,TN 代表 twisted nematic,即扭曲向列。液晶以不同角度扭曲让偏振光通过。TN屏响应速度最快,应用于电竞屏。而且也只有TN屏能做到240Hz的刷新率,缺点是颜色对比度不高。

<center>TN屏</center>
TN屏

VA 即 Vertical-alignment,通过控制电压,让液晶垂直或水平于玻璃基板排列。VA面板有较高的静态对比度,可视角度比TN屏略高,但刷新率和响应时间较低。

<center>VA屏</center>
VA屏

IPS 即 in-plane switching,晶体始终水平于玻璃基板,通过控制电压,让晶体水平旋转,从而改变光线强度。这种设计要求正负电极在玻璃基板同一侧。IPS色彩艳丽,可视角度大,而且最多能达到144Hz。

<center>IPS屏幕</center>
IPS屏幕

除了以上三种,还有量子点屏幕。我们最常听到的 QLED,就是量子屏,是三星提出的概念。它基于VA面板,在背光层前又加了一层量子材料的滤光层,利用量子分子吸收和发射光的特性,使LCD屏幕更加鲜艳明亮。

OLED

LCD通过背光照射滤光层发出颜色。而 OLED 是每个像素自发光,有机发光二极管两端的电压越高,亮度越高。使用单层玻璃或塑料面板,OLED 屏幕可以做到很薄。因为像素可以关闭,黑色是纯黑,理论上对比度是无限的。

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OLED屏幕缺点也很明显,屏幕亮度不高,制造材料昂贵且无法回收,导致高昂的售价。有机发光二极管会随时间降解,容易老化。如果屏幕长时间在静止画面,会发生烧屏或留下残影。很多游戏会对此进行优化,比如隐藏血条栏、菜单栏的固定图标。屏幕本身会内置一些程序,移动固定不变的像素。

目前使用OLED屏幕的显示器非常少,DELL 曾推出过一款30寸的显示器,不过早已下架。因为价格已经高过同是OLED面板的电视了。所以目前能买到的显示设备还是以50寸以上的电视为主。

MicrolLED

那么有没有能达到OLED效果却没有它的缺点的材料呢?MicroLED 或许是一个方向。可以将它当做无机的 OLED,它们的工作原理相同。因为是无机物,MicroLED不会老化和烧屏,而且比OLED产生更高亮度。只不过距离这一技术投入市场还有很长的路要走。

色域

色域是一块屏幕能显示的色彩范围,不同色域适用不同场景并无优劣之分。不论什么色域,我们都能看见是它是显示在 CIE 1931 色度图中的三角范围。色度图是对人眼能感知到的色彩的量化。

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sRGB: 这是微软联合其他品牌在1996年引入的标准,目前互联网内容绝大数都沿用这一标准。

AdobeRGB: Adobe 公司引入的标准,它覆盖 CIE 1931 色彩空间的 53.1%,是对sRGB色彩范围的增强补充,而且方便转换为CMYK色彩空间。适用于专业人员,因为目前大多数硬件和软件还是sRGB标准。想要处理和观看 Adobe RGB 图片和内容,要软件支持,网站支持,显示器和浏览器支持。

NTSC: 1953年美国国家电视委员会制定的颜色标准。在1976年,欧洲广播联盟进行了调整,并命名为72%NTSC,它成为现代电视色彩的标准。

DCI-P3: DCI 是一众电影制作公司成立的组织,他们推出的DCI-P3 涵盖了电影院的色彩范围,色彩空间比sRGB多25%,比NTSC 少4%。随着手机,平板画质的提高,人们更愿意在小设备上看电影,诸如苹果,Sony的制造商就把DCI-P3标准引入了这些设备。

除了色域,色准ΔE也需要关注。它指显示设备的显示效果与标准色彩之间的差距。ΔE 小于 3.2 ,人眼就分辨不出差异了,对于图像处理,一般要求ΔE<3。对于普通用户,不超过5就行。

分辨率

分辨率是屏幕能显示的像素数量,单看这一项其实没有意义,它还与屏幕尺寸,观看距离有关。屏幕越大,需要的分辨率就越高,观看距离越远,所需分辨率就越低。

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所以我们需要另一个指标综合衡量显示器的分辨率和尺寸,也就是像素密度 PPI,它是两者的比值。同样是1080p分辨的显示器。24寸的 PPI 是91,27寸的是 81。同样距离,前者看上去会更清晰。一般来说,110PPI 就能提供清晰的画面,同时又不需要缩放图像,应该是最合适的选择。过高的分辨率会给显卡造成负担,而且还需要缩放100%~200%,显示空间其实并没有增大。如果某些应用软件对缩放没有良好支持,还会造成模糊的情况。推荐这个网站「sven.de/dpi 」,输入显示器大小和分辨率,可以计算PPI,还能看到一些常用设备的PPI。

苹果声称的”Retina”,是最佳观看距离与像素密度的比值。也就是在这个距离下,人眼分辨不出像素块。24寸的1080p 屏幕,在94cm的观看距离下对人眼来说就是视网膜屏。这里推荐这个「https://www.designcompaniesranked.com/resources/is-this-retina/」,可以计算屏幕 PPI 和最佳观测距离。

HDR

HDR即高动态范围。图片的动态范围实际上是最亮区域与最暗区域的比值,本质上就是对比度。范围越大,屏幕就能在极端对比度下显示更多细节,画面就会越逼真。

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经常看电影的同学会知道 Dolby Vision 标准,它就是一种HDR,只不过标准极高,需要显示设备不低于4000 nit 的峰值亮度和12bit 的色深。同时,观看的内容也要达到这个标准。也就是从内容制作,到终端的观看都要遵循这一标准。

标准的HDR 是10 bit,所以我们经常看到 HDR10。电视HDR标准是亮度不低于 1000nit,而显示器使用的是VESA 制定的标准 DisplayHDR,如下表所示。其中带有 True Black 的是OLED显示器标准。可以发现入门级的400其实很鸡肋,只是亮度变高了而已,色域和对比度都没变,而且还是整体调光。值得注意的是,HDR也需要内容做适配才能达到更好的效果。

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亮度和对比度

对比度是显示器产生最暗和最亮部分的比值。对比度越高,屏幕能在阴影和高光显示更多细节。对比度是个非常容易做文章的术语,很多人也不在乎对比度,多一个零少一个零已经无所谓了,有的显示器标注一百万比一,有的只有一千比一。

这是因为对比度分为动态和静态,凡是看到 LCD 屏幕标注几万比一的对比度都是动态的,这个数据没什么参考价值。要看静态对比度。大多数 IPS和 TN 显示器的静态对比度是 1000:1,VA屏 2000:1,高端显示器能达到 3000:1。

选择屏幕时我们经常被炫酷的名词搞得云里雾里,QLED、Nano-IPS、超高动态对比度、HDR10+、HDR400 … 其实多花些时间搞清楚营销词背后的技术原理,会发现没那么复杂,搞清原理的同时,也是理清自己需求的过程。