显示器响应时间 显示器响应时间有什么意义 会影响显示器的什么方面

栏目:科技 2021-09-29 01:54:24
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如果你在各大电商平台搜索过游戏显示器,应该会在搜索到的显示器标题上看到刷新率、分辨率、尺寸或面板类型等数据。这些参数会根据搜索显示器的不同情况而变化,但有一个参数是游戏显示器几千年来基本不变,也就是标题中的1毫秒。

可能有许多显示器的标题显示为1毫秒。这个数字是什么意思?事实上,这里表示的一般是显示器的响应时间。响应时间是多少,显示的哪些方面会受到影响?为什么每个显示器都说1毫秒,也就是1毫秒的响应时间?

简介

TLDR版:响应时间一般指灰度响应时间,其速度会影响显示器的拖尾。刷新率越高,响应时间越短,用户自己可以通过对显示器加压来进一步缩短响应时间,但加压越多,出现反转残影的可能性越大。1ms的响应时间可能不是假的,但大部分都是以图片为代价购买的。

什么是响应时间?

要解释这一点,首先要讲一下什么是响应时间。显示器的响应时间是指显示器从一种颜色变为另一种颜色所需的时间,这个时间一般用毫秒表示。目前所有显示器都有响应时间,即使是以不拖影著称的CRT显示器,但CRT的响应时间非常非常低,不值一提。以我们常见的LCD显示器为例,IPS、VA或TN面板的LCD显示器的透光原理是对液晶分子施加电压使其旋转或位移,改变液晶分子位置的时间属于响应时间。

图片来源:顶部显示

响应时间越快,显示器切换颜色的时间越快,我们玩家察觉显示器正在切换颜色的可能性就越小。如果切换颜色的过程不够快,就会产生我们经常从别人那里听到的“拖影”。

黑白响应时间

响应时间最初是基于黑白测量的,这也是最标准的测量方法。它测量图片从全黑到全白再到全黑所需的所有时间。以液晶显示器为例,通过黑白响应时间测试,我们可以知道液晶分子在显示器中完全改变位置所需的大致时间。

然而,虽然这是最标准的测量方法,但有两个问题。第一,这个测试只测量黑白的响应时间,不代表显示器的整体平均响应时间;第二,在实际游戏中,需要从黑到白快速切换的场景非常少,即使是以快节奏著称的FPS或者MOBA游戏也很少有这样的场景。而且10到20毫秒的黑白响应时间很容易印在显示器包装上,可能会让消费者觉得这个显示器太垃圾了。

灰色到灰色

因此,显示器制造商提出了一种更符合显示器实际响应时间性能的测试方法,即灰度响应时间。灰度响应时间与黑白响应时间类似,只是除了传统的黑白之外,还会测试显示器在不同灰度过渡下的响应时间。通常,您在显示搜索结果或其外包装上看到的1毫秒也是指这个灰度响应时间。

优派VX2778-2K-PRO GTG响应时间

众所周知,灰度一般分为256级,对应的灰度从0,0,0到255,255,255。但是要测试,一次测试所有灰度是不现实的。256个灰度级总共需要65,526个跃迁,每个跃迁必须至少测量10次。因此,灰度响应时间一般以20%的区间来衡量,如0%白、20%白、40%白等。此外,测量时间范围是从灰度亮度变化高于10%的时间到达到目标灰度的90%,这也是显示器制造商实际测量响应时间的方法。

MPRT响应时间

然而,除了灰度响应时间之外,一些制造商还会使用称为MPRT响应时间的东西。这个事情和上面两个响应时间没有关系,但是既然很多显示器都会宣传,那作者也会写进去供大家参考。

MPRT的全称是运动/运动画面响应时间,意思是动态画面响应时间,意思是显示画面在人眼中停留的时间。在不打开显示器的任何附加功能的情况下,MPRT响应时间与显示器本身的帧间隔时间相同,也就是说,刷新率为60Hz的显示器的MPRT响应时间为1000毫秒/60Hz=16.67毫秒。

更通俗地说,MPRT是画面动态模糊的时候。关于显示器的动态模糊,作者之前在《超级课堂:什么是显示器的动态模糊,如何降低动态模糊?这篇文章已经详细解释过了。

简单来说就是显示屏逐帧播放,每帧之间会有一个静态时间,也就是帧间隔时间。当这一帧中应该移动的物体还停留在同一位置,等待下一帧刷新时,人眼实际上已经看了下一刻这个物体应该出现的地方,但由于这个物体静止不动,这一帧会让人的眼睛产生动态模糊的感觉。这就是采样保持效应。

MPRT响应时间是指这个帧会在人前停留多长时间,MPRT响应时间1毫秒自然意味着这个帧会停留1毫秒。为了达到这种效果,当前显示器会插入黑色帧,然后在每一帧生成后插入一个全黑色帧来替换原始帧,从而缩短了人眼看到原始帧的时间。

图片来源:TFT中央

以上是LG CX电视开启黑框插入前后的对比。可以很明显的看到,黑框没有打开的时候,整个飞碟没有任何的涂抹,但是看起来比较模糊。但打开黑色边框后,整个飞碟清晰多了,模糊感也少了很多。

响应时间越接近或低于帧间隔时间,拖尾越少

很多朋友买显示器的时候,其中一个标准就是涂片严重不严重。一般来说,大多数显示器的拖尾程度是TN小于IPS小于VA,TN拖尾最少,VA拖尾最多,IPS介于两者之间。无独有偶,显示器的响应时间也是这样安排的,TN一般最快,VA一般最慢,IPS一般居中。为什么会这样?其实响应时间越快,色彩转换就越能跟上帧间的转换速度,响应时间越接近帧间隔时间,画面中的拖尾就会越少。

上图显示了从40%到80%再到40%的两个完整的灰度过渡,我们重点关注第一个。红色部分由暗变亮,绿色部分由亮变暗。144Hz显示的帧间隔时间为1000ms/144Hz=6.94ms,40%-80%和80%-40%一次的响应时间为5.78ms和7.96 ms。

在这种情况下,如果显示器需要从40%白切换到80%白,屏幕上就不会有拖尾,因为显示器可以在切换到下一帧之前完成颜色切换,下一帧可以完全呈现给用户,没有任何拖尾。

但是如果显示器需要从80%白景切换到40%白景,这个阶段7.96ms的响应时间高于显示器6.96ms的帧间隔时间,显示器播放的下一帧的颜色还没有完全切换,所以画面中会显示未完成的颜色转换过程。而这就是曳影的由来。

让我们以另一台显示器为例。当响应时间非常接近帧间隔时间时,如果您在Testufo上使用重影/追踪相机进行测试,显示器几乎看不到或非常难以看到。基本上在小UFO旁边只有一个模糊的涂抹。

没有拖影是什么感觉?我们以TFT Central的LG CX测试为例。LG CX电视在120Hz刷新率下的平均响应时间为0.47毫秒,比120Hz的帧间隔快得多。在同一次Testufo的涂抹测试中,LG CX的图片没有涂抹,整个小飞碟的轮廓都能清晰显示出来,包括飞碟的黑边。这是因为响应时间低于帧间隔时间,拖尾可以完全消失,可以清楚地看到屏幕上的运动物体,

如何缩短响应时间:超速档

要减少响应时间,其实最重要的是依靠面板厂商对面板的设计和显示器厂商对成本的调整。那么,作为终端用户,在购买显示器之后,有没有办法调整显示器的响应时间呢?其实有,就是Overdrive。开发Overdrive技术是为了使显示器获得更快的响应时间,减少拖尾。它的作用是通过施加电压使液晶旋转得更快,所以被称为“加压”。

你可以把响应时间想象成一个人开门的时间。普通人开门可能需要一秒钟,但如果用力踹门,可能不到0.5秒就能打开,这就是增压的效果。一般的监护仪对加压有不同的叫法。Overdrive是最常见的名称,但有些品牌通过Tracefree或直接通过响应时间来显示。

监视器一般有3到5级加压选项,玩家可以自行选择想要的加压等级。开启加压后,显示器的响应时间会有所改善,改善幅度取决于所选择的加压水平。需要注意的一点是,每种显示器的出厂压力调节都是不同的。在A型显示器中,第二压力可能是最好的,但是在B型显示器中,第一压力可能是最好的。

但是!加压还有一个潜在的负面影响,就是如果加压过高,显示器上反而会出现反向残影。这是因为如果施加太大的压力,液晶分子的位置转换会超过要求的值,所以需要将位置调回来,最后会在画面的运动图像后面留下一圈淡白色或黑色的光晕,也就是我们常说的逆余像。通常这种现象表明增压脉冲过大,即“超调”,或其增压控制不好。

我们以之前测试的华硕XG27UQ显示器为例。上图左图为无逆余像图,右图为逆余像图。可以看到右侧小飞碟左侧有一圈深蓝色和浅蓝色的虚影,是逆残像的具体表现。在实际的游戏场景中,余像反转的图像会给人一种物体在晃动的感觉,尤其是那些有很多线或者条状物体的场景。

1毫秒响应时间是真还是假?

最后,我想说一个大家可能感兴趣的问题:“显示屏是否显示1ms的响应时间真的低至1 ms?”其实可以说是也可以说不是。

首先,我们来谈谈那些标有1毫秒灰度响应时间的显示器。一般来说,显示器的标题或包装上的1毫秒响应时间实际上是指显示器的最快响应时间。对于一般显示器来说,TN面板显示器更容易达到1毫秒的响应时间,而IPS、VA面板等其他显示器也并非不可能达到这1毫秒的灰阶响应时间,但只能在特定的设置和灰阶切换场景下才能达到,而且只有1毫秒的响应时间,也就是1毫秒到1.99毫秒可以视为1毫秒的响应时间。

最常见的方式是最大化显示器的Overdrive,只有很少的灰度过渡才能真正达到1.99 ms以内的响应时间,更何况1ms响应时间的画面基本看不到,因为逆余像极其严重。

上图左侧的突出部分是过冲余像,非常严重

图片来源:TFT中央

其中最知名的显示器是LG的GL850。这款显示器号称能够达到1毫秒的灰阶响应时间,但后来测量到它处于最高增压模式“更快”。虽然响应时间确实在1ms以内,但是画面逆余像非常严重,不建议直接使用。

因此,显示器厂商所宣称的1ms响应时间严格来说并不是真假,而是误导。是的,显示器确实可以达到1毫秒的响应时间,但是画面很糟糕,根本无法正常观看。

摘要

如果你读完整篇文章,你会发现它没有说响应时间必须是多少毫秒。这是因为只要响应时间不太高,对一般玩家不会有太大影响。只要响应时间小于等于帧间隔时间,就不太可能看到显示器的拖尾,比如144Hz的显示器,响应时间小于等于6.94 ms,而且如果你认为显示器的动态画面即使没有拖尾也不够清晰,可以打开黑框来减少动态模糊。

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