隨著BenQ第二代疾彩引擎(AMA Z)的發(fā)布，“插黑”等液晶顯示抗拖影技術(shù)引起了人們的廣泛關(guān)注(前期報(bào)道請參考本刊7月上的技術(shù)廣角：專家講堂欄目)。在顯示高速運(yùn)動物體的動態(tài)圖像時，運(yùn)動物體的拖影或殘影現(xiàn)象所造成的運(yùn)動模糊(Motion Blur)，一直是液晶顯示技術(shù)中一個比較突出的問題。 　　與傳統(tǒng)的陰極射線管(CRT)顯示技術(shù)相比，液晶顯示器(LCD)在顯示基本沒有變化的靜態(tài)圖像時，其所具有的無閃爍等優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，但在顯示高速變化的動態(tài)圖像時則會出現(xiàn)比較嚴(yán)重的拖影問題。這使得液晶顯示技術(shù)在數(shù)字電視、視頻播放及游戲等方面的應(yīng)用受到了很大的局限，而如何利用各種抗運(yùn)動拖影技術(shù)消除拖影現(xiàn)象，獲得更為完美、流暢的動態(tài)圖像顯示效果，成為新一代液晶顯示技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。 　　原因分析：液晶顯示器拖影現(xiàn)象的成因
　　事實(shí)上，人們對于液晶顯示抗拖影技術(shù)的研究已經(jīng)持續(xù)了相當(dāng)長的一段時間。過去人們曾寄希望于通過提高響應(yīng)速度來消除或減少運(yùn)動拖影現(xiàn)象，于是各種提高響應(yīng)速度的技術(shù)如雨后春筍般涌現(xiàn)出來?，F(xiàn)在液晶顯示器的響應(yīng)速度已經(jīng)有了明顯的改善，但人們發(fā)現(xiàn)單純依靠這種方法雖然能夠降低拖影的嚴(yán)重程度，卻不能直接改善運(yùn)動圖像的顯示質(zhì)量，而且并不能徹底消除液晶顯示器/電視機(jī)在顯示動態(tài)圖像時的拖影。
　　實(shí)驗(yàn)表明液晶顯示器的運(yùn)動拖影既有顯示器本身固有顯示機(jī)制的因素，又和人眼的視覺特性有著莫大的關(guān)聯(lián)。換句話說，液晶顯示器的運(yùn)動拖影問題實(shí)際上是由液晶顯示器的顯示特性與人眼的視覺特性聯(lián)合作用所產(chǎn)生的一種結(jié)果。

可以想象，當(dāng)你在聚精會神地欣賞體育類節(jié)目時，如果屏幕出現(xiàn)拖影會是何等掃興的一件事。 　　1．人類視覺系統(tǒng)的視覺暫留特性
　　我們的視覺系統(tǒng)具有十分復(fù)雜的感知特性，而視覺惰性就是其中非常重要的特性之一。也就是說，視覺系統(tǒng)所感知的主觀亮度總是滯后于作用到人眼的光信號。如圖2所示，當(dāng)外部光信號作用于人眼時，視覺系統(tǒng)并不能立即產(chǎn)生相應(yīng)的亮度感覺，而是需要經(jīng)歷一個逐漸由小到大、最終達(dá)到穩(wěn)定的亮度感覺過程。

人眼的結(jié)構(gòu)與視覺惰性曲線 　　同樣，當(dāng)作用到人眼的光信號消失后，視覺系統(tǒng)原有的主觀亮度感覺也不會立即消失，而是有一個逐漸衰減、直至最后消失的延遲過程(圖2中的t1～t2)，這種現(xiàn)象就叫做視覺暫留特性(有時也叫做視覺殘留特性)，人類視覺系統(tǒng)的平均視覺暫留時間大約在0.1秒左右，而且會因刺激光線的顏色不同持續(xù)時間略有差異。
　　當(dāng)人眼受到亮度周期性變化的光脈沖信號作用時，若信號變化的頻率較低(光信號作用的間歇時間大于人眼的視覺暫留時間)就會使人會產(chǎn)生閃爍感；反之，頻率足夠高的光脈沖信號，作用間歇時間小于人眼的視覺暫留時間，人眼就會認(rèn)為看到的是連續(xù)的、無閃爍的信號。不會使人眼產(chǎn)生閃爍感的最低頻率就稱為臨界閃爍頻率，現(xiàn)在業(yè)界認(rèn)為臨界閃爍頻率一般在20Hz左右；但實(shí)際應(yīng)用中要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于這個數(shù)值，如電影格式為24幀/s(換算成頻率就是24Hz)，我國使用的PAL制式電視廣播25幀/s，國外的NTSC制式多為30幀/s，LCD顯示器的幀率60Hz，而CRT高達(dá)85Hz。
　　理論上講，只要動態(tài)圖像顯示的頻率(幀率)高于這個數(shù)值(20幀/s)，人眼感覺到的就應(yīng)該是連續(xù)的、穩(wěn)定的圖像，但為什么我們?nèi)匀粫谝壕э@示器上看到明顯的拖影呢？這是因?yàn)椤巴嫌啊焙艽蟪潭壬线€取決于人的主觀感覺，只有讓各種顯示設(shè)備盡可能地符合我們的視覺特性，才能最終獲得自然、舒暢的視覺效果。
　　2．液晶顯示的原理及其視覺暫留特性
　　液晶顯示技術(shù)與CRT顯示技術(shù)在發(fā)光和顯示機(jī)制方面有著明顯的區(qū)別。CRT顯示的原理是通過加熱顯像管的陰極來發(fā)射電子束，經(jīng)過加速電場和偏轉(zhuǎn)磁場后撞擊熒光屏的一個熒光像素點(diǎn)，使其被激發(fā)而釋放出光子。CRT的掃描電路就這樣控制電子束在熒光屏上不斷地高速掃描，只要掃描速度足夠快，就可以利用人眼的視覺暫留特性呈現(xiàn)出完整的圖像。

CRT顯示器的結(jié)構(gòu) 　　熒光屏上的每個像素點(diǎn)都只在被電子束撞擊的瞬間發(fā)光，撞擊結(jié)束后其發(fā)光強(qiáng)度會迅速衰減，這就是CRT顯示所具有的脈沖型(Impulse Type)驅(qū)動和光輸出機(jī)制(參見后文中的圖5)。這種脈沖型驅(qū)動和光輸出機(jī)制所帶來的不利影響是容易導(dǎo)致視覺上的閃爍感，為了減小閃爍就只有盡可能地提高掃描頻率，例如現(xiàn)在CRT顯示器公認(rèn)的無閃爍頻率是85Hz，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于20Hz的臨界頻率。但是在顯示含有運(yùn)動場景的動態(tài)圖像時，這種脈沖型驅(qū)動和光輸出機(jī)制則具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，它能非常及時地響應(yīng)驅(qū)動信號，實(shí)現(xiàn)實(shí)時、快速的圖像顯示刷新，從而獲得令人滿意的動態(tài)圖像顯示效果。
　　與CRT顯示相比，液晶顯示則是通過像素矩陣進(jìn)行光輸出切換來顯示圖像的，不同于CRT那種掃描成像的方式，液晶顯示不會產(chǎn)生閃爍感；其次，液晶顯示器的像素點(diǎn)不具備主動發(fā)光的能力，需要由背光系統(tǒng)提供高效、均勻的光源透射實(shí)現(xiàn)光輸出。

LCD顯示器的顯示原理 　　在外加驅(qū)動電壓的作用下，液晶分子會發(fā)生扭轉(zhuǎn)而變成有序排列—此時光線可以順利通過，停止加電后液晶分子重新復(fù)原為其固有的無序排列狀態(tài)—這樣又能阻止光線通過。在實(shí)際應(yīng)用中，液晶顯示面板包含有兩個偏振方向互相垂直的偏振濾光片，液晶材料就夾在這兩個偏振濾光片之間，與這兩個偏振濾光片一起控制光輸出的通路。
　　由于液晶分子扭轉(zhuǎn)、復(fù)原過程都需要一定的時間，當(dāng)控制電路收到“變成最亮”的驅(qū)動信號后，并不能立刻產(chǎn)生相應(yīng)的高亮度(白)，而是需要經(jīng)過一個逐漸提升直至穩(wěn)定亮度的過程，這一過程所需的時間Tr稱為上升時間(Rising Time)；同樣，當(dāng)控制電路收到“變成最暗”的命令后，也不會立刻轉(zhuǎn)變成低亮度(黑)，這也需要經(jīng)過一個逐漸下降直至無亮度的過程，所需的時間Tf稱為下降時間(Falling Time)。上升時間與下降時間之和稱為黑白響應(yīng)時間(Response Time)，用來表示液晶面板對于驅(qū)動信號的響應(yīng)速度；另外，現(xiàn)在還有一種表示響應(yīng)速度的方式—灰階響應(yīng)時間(Grey To Grey，GTG)，它表示的是從任一灰階(度)變換到目標(biāo)灰階所需要的時間，如果液晶面板使用了過驅(qū)動技術(shù)(Over Drive)，通常就會使用灰階來表示它的響應(yīng)速度。

CRT顯示器與LCD顯示器光輸出特性的對比 　　從上面的過程中，我 們可以發(fā)現(xiàn)液晶顯示技術(shù)的成像原理依賴于液晶分子在驅(qū)動信號作用下的扭轉(zhuǎn)、復(fù)原過程，而這兩個過程都需要較長的響應(yīng)時間，從而導(dǎo)致像素的亮度改變總是明顯滯后于驅(qū)動信號的變化；另一方面，液晶顯示器的驅(qū)動方式也使得屏幕在較長時間內(nèi)維持一幀畫面的顯示狀態(tài)，直到加載了下一幀畫面時屏幕上的內(nèi)容才稍有變化，這種長時間不改變的情況，加重了人眼視覺暫留的效果。液晶顯示器這種“Hold Type(保持型)”的驅(qū)動和光輸出模式，正是導(dǎo)致嚴(yán)重拖影的原因。
　　3．對癥下藥，如何來解決運(yùn)動圖像拖影的問題？
　　液晶顯示技術(shù)特有的延遲和保持特性，導(dǎo)致了光輸出(顯示畫面)在一定時間內(nèi)持續(xù)作用于具有暫留特性的視覺系統(tǒng)，加之人在觀看運(yùn)動圖像時眼睛會不由自主地跟隨畫面中的運(yùn)動目標(biāo)，從而明顯延長了主觀畫面在腦海中存在的時間。也就是說，當(dāng)原來的一幀畫面尚在視覺系統(tǒng)中“揮之不去”時，后面的各幀畫面就“接踵而至”，最終這些主觀畫面相互疊加，就會使人感覺到嚴(yán)重的拖影現(xiàn)象。