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100/120Hz技术发展 渐成未来大屏幕液晶电视主流

日期:2007-8-16   来源:新浪

    100/120Hz是LCD TV最新的技术,今年一线大厂包括Sony, Sharp, Samsung, LG, JVC与Hitachi等电视厂商分别对自己的最高端机种配备这项功能,今年六月的台北显示器展(Display 2007),各家面板厂商也都以120Hz展示自己的技术能力。究竟100/120Hz是否为必须规格呢,消费者是否看的出来?而现有的数字内容是否真能因为100/120Hz显示器达到很好效果呢?

    面板与视频处理都要达到100/120Hz

    100/120Hz TV需要两个部分都达到,100/120Hz液晶面板,与100/120Hz信号处理能力,二者缺一不可。如果只有100/120Hz面板,而信号处理能力仅达50/60Hz,则电视节目看起来可能像是2倍的快速播放,如同我们在目前NTSC/PAL电视欣赏黑白电影,会感觉到电影中的人物移动的比正常速度还快。

    另一个可能是信号以50/60Hz输出后,面板以每个Frame播放两次来处理,则此与采用60Hz面板显示效果相当,甚至造成更多闪烁。相反的,如果面板只能显示50/60Hz,即使信号处理能力可达到100/120Hz,但要传送到面板前仍需要,转为50/60Hz,面板才能显示。

    从黑插入到ME/MC

    早期120Hz面板推出时,主要藉由在60fps内容中,在每个frame插入一个黑色画面,藉此可降低人眼所看到的残影,不过插入黑画面会造成亮度减少,所以后来又改将黑画面改为灰画面。

    真正100/120Hz,需采用ME/MC(motion estimation/compensation)方式来达到画面流畅,也就是通过补偿与预测,使60fps内容成为120fps内容。

    目前100/120Hz LCD TV只有一线大厂推出,但1080p LCD TV则除了Sony, Sharp、Samsung等外,二线品牌包括Olevia、Westinghouse等也同样推出。由此可知1080p势必比100/120Hz将更早成为LCD TV主流规格。

    主流1080i只提供每秒25/30 frame

    以目前广播信号而言,DVB-T或ATSC的HD信号,主流的1080i广播信号,实际frame rate只有25/30Hz(50/60 field/second)。信号处理器将50/60个field de-interlaced成50/60个frame后,再以一般50/60Hz TV显示。同样情形若是交由100/120Hz TV显示,则再将50/60 frame再变成100/120 frame/second,再由显示器显示。如此等于原本30 frame source变成4x的120 frame,换句话说,也就是每1个frame需演算出3个虚拟frame,是否画面可真实呈现?

    另外一种内容是蓝光光盘,相较于广播电视,蓝光光盘除了提供720p与1080i外,还提供1080p信号,也就是可达到60 frame的内容。1080p内容再通过信号ME/MC处理,即可让视频呈现120Hz format。

    不过由于一般电影仍是以24 frame制作,以配合全世界电影院播放格式,目前美国四大广播网的HDTV电视影集,虽主要用以广播,但仍是以电影24 frame拍摄,再制作成1080i或720p信号。因此蓝光储存媒体1080p格式也是由24 frame的电影格式转成。而且为了兼容一般电视格式,蓝光光盘仍改变成一般电视50/60Hz广播信号格式。

    以欧规广播的50Hz而言,处理方法是直接将每秒钟24转换成48 field 播放,也就是每个电影的film,转换成为2个field,不需进行特别影像处理。播放速度会因此增加4%。加快4%播放除造成对象移动速度加快外,声音也会提高半个音阶。对象加快被认为不会被观众察觉,而声音提高可被听出,但透过软件可解决。这个方法从过去一直被沿用,包括通过广播电视播放的电影,或DVD影片,都是先转成48 field。因此在欧洲使用100Hz LCD TV,则最容易的方法就是将de-interlaced后的每秒50 frame信号进行ME/MC。不过电影内容仍由24 frame变成96 frame,同样是一个frame演算出3个虚拟frame。

    若是以美规视频标准来看,由于refresh rate为60Hz,因此double frame rate面板在美规系统将使用120Hz,原则上电影的24 frame/s与120Hz呈现5倍的关系,也就是每张电影的film转换要演算出4个新的frame,则120Hz才能真正达到所谓流畅的画面。不过,值得注意的是,为了兼容于现有多数的60Hz 电视机,电影要透过3:2 pull down来转换为60Hz refresh rate,也就是电影的每4张film要转换成5个frame(10个field)(check是否直接转为10个frame而不再进行deinterlacing),其中单数的film将转换成2个field,而双数film将转换成3个field。总和得到60个field,再将之以de-interlace为60个frame。因此在60Hz TV情形下,每秒的第1~2个frame,其实是呈现相同的影像,每秒的第3~5 frame,也是相同影像。

    在此情形下,以120Hz LCD TV播放美规Blu-ray或HD DVD,在经过3:2 pull down后,ME/MC可能不起作用,因为转换后的60Hz,其第一个到第二个frame是显示相同影像。除非信号处理器再将60Hz转回原始24 frame,但这就代表每个frame再补偿4个frame。

    

    
    兼容性影响技术发展

    有一种说法,最先进的航天飞机推进器宽度,是由两匹马的屁股大小所决定,其原因在于马的屁股决定了罗马时代的轮轨,而这又决定了日后火车铁轨的宽度,铁轨宽度限制了火车隧道的宽度,隧道的宽度又限制了由火车拉动的航天飞机推进器。新兴的数字显示器产业LCD TV出现不到10年,虽然技术不断精进,不过仍要顾虑到兼容性,与前端历史源由所产生的拍摄格式配合。

    电影发明百年,而每秒24 frame标准已采用数十年,历经电视、计算机、internet的出现,电影产业依旧屹立,足见24 frame标准仍有其价值,且日后也将继续沿用,并影响着TV显示技术的发展。


    
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