一起聊聊電視那些事兒：關(guān)于屏幕刷新率

　

　　電視節(jié)目源制作

　　看電視當(dāng)然離不開(kāi)節(jié)目源制作，我們現(xiàn)在看到的節(jié)目源多數(shù)都是24Hz或者30Hz拍攝的，通常稱(chēng)為24P/30P，而傳統(tǒng)膠片電影是用24Hz的幀率拍攝的，隨著時(shí)代進(jìn)步，數(shù)字?jǐn)z影幾乎完全取代了傳統(tǒng)的膠片拍攝手段，但是絕大多數(shù)的數(shù)字電影拍攝幀率仍然是24Hz或者30Hz左右，到目前為止正式上市的影片中幀率最高的影片，其幀率其實(shí)也只有48Hz。而深受視頻發(fā)燒友喜歡的藍(lán)光電影碟片，其幀率也不過(guò)是24或30Hz而已。正因?yàn)榕臄z時(shí)的幀率原本就是 30Hz以下，因此我們平時(shí)可以獲得的絕大部份視頻文件的幀率也是不高于30Hz的。而傳統(tǒng)模擬電視廣播節(jié)目的幀率，也只有25Hz到30Hz。同樣的數(shù)字電視廣播節(jié)目其最高幀數(shù)也就相當(dāng)于幀率30Hz。

　　視頻輸入源

　　普通家庭的影像設(shè)備，如各類(lèi)機(jī)頂盒、高清影碟機(jī)(包括藍(lán)光播放機(jī))，其HDMI輸出口實(shí)際最高刷新頻率也只有60Hz。那些號(hào)稱(chēng)具備強(qiáng)大圖形能力的游戲機(jī)，無(wú)論是XBOX360，Wii,還是PS3乃至最新的PS4，其HDMI輸出的信號(hào)幀率其實(shí)最高也只有60Hz。

　　在智能電視的時(shí)代，除了來(lái)自外部的電視廣播和視頻輸入源，智能處理器本身也輸出視頻流，其中一部分是對(duì)來(lái)自網(wǎng)絡(luò)或本地的視頻文件的解碼，這部分實(shí)質(zhì)也依賴(lài)于上面談到的節(jié)目源制作;另外一個(gè)部分視頻來(lái)源是來(lái)自GPU，如OpenGL生成的UI界面以及2D/3D游戲畫(huà)面。OpenGL產(chǎn)生的畫(huà)面幀率嚴(yán)重依賴(lài)于畫(huà)面元素?cái)?shù)目以及處理器的GPU性能和內(nèi)存帶寬。

　　所謂TureMotion 120/240/800Hz的誤區(qū)

　　通常我們說(shuō)的LED電視中的顯示面板是由帶TFT陣列液晶的玻璃基板(也稱(chēng)為opencell)加上LED液晶背光組件構(gòu)成的，這兩個(gè)組件實(shí)際上是獨(dú)立的，TFT液晶本身是不會(huì)發(fā)光的，LED實(shí)際上是指背光源的發(fā)光器件采用LED。這里我們需要說(shuō)明什么是真正的120Hz電視，真正的120Hz刷新率必須是：每一秒鐘里，帶TFT陣列能接收120場(chǎng)獨(dú)立的1080P的有效圖像信號(hào)，并通過(guò)對(duì)液晶施加電場(chǎng)，改變液晶的透光率，將120場(chǎng)獨(dú)立圖像都完整準(zhǔn)確的刷新出來(lái)。顯而易見(jiàn)，要達(dá)到高刷新率，液晶的響應(yīng)時(shí)間必須足夠快，真正決定顯示面板的響應(yīng)速度特性的完全是由opencell 的灰到灰響應(yīng)時(shí)間(也被稱(chēng)為灰度響應(yīng)時(shí)間，即從液晶從一個(gè)灰階轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)灰階所需要的時(shí)間)所決定?；叶认鄳?yīng)時(shí)間越小，理論上面板可以做到的刷新率越高。但是同一個(gè)面板上，不同的灰度等級(jí)之間轉(zhuǎn)換的響應(yīng)時(shí)間差異很大，面板廠家一般是以響應(yīng)時(shí)間最短的兩個(gè)灰階之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間來(lái)標(biāo)識(shí)面板，于是市面上出現(xiàn)了一些標(biāo)稱(chēng)自己灰度響應(yīng)時(shí)間為5ms甚至是2ms的面板，實(shí)際上這些面板都未必能夠真正實(shí)現(xiàn)240Hz的刷新率。事實(shí)上目前世界上大多數(shù)液晶電視在2D模式下的刷新率都是60Hz。而真正在2D模式下刷新率為120Hz的在中端機(jī)基本上看不到。來(lái)自世界頂級(jí)面板廠商的信息表明，到目前為止，迄今為止，真正投入市場(chǎng)的量產(chǎn)電視的真正的最高刷新率也只有240Hz，而且真正的240Hz機(jī)種屬于非常高階的機(jī)種，普通人并不容易見(jiàn)到。那么市面上很多電視機(jī)標(biāo)榜自己采用的是120Hz，240Hz甚至800Hz的技術(shù)，另一個(gè)事實(shí)是目前量產(chǎn)的MEMC芯片能支持輸出240Hz的少而又少，這究竟是怎么回事呢?

　　MEMC技術(shù)

　　前面我們提到常見(jiàn)的影視節(jié)目多是以24Hz/30Hz拍攝的，那么它在播放器完成解碼后當(dāng)然也應(yīng)該是和原始幀率相同的，那么它是怎么適配到60Hz的刷新率上的呢?一個(gè)最簡(jiǎn)單的做法就是簡(jiǎn)單重復(fù)，30Hz的幀率可以簡(jiǎn)單的每幀復(fù)制成2幀就可以變成60Hz，而24Hz則是通過(guò)改變復(fù)制率實(shí)現(xiàn)的，即當(dāng)前幀復(fù)制成2幀，下一幀復(fù)制成3幀，其他幀率以此類(lèi)推，這種技術(shù)被稱(chēng)為pull-up/pull-down技術(shù)。由于這個(gè)過(guò)程并未增加新的畫(huà)面內(nèi)容，運(yùn)動(dòng)畫(huà)面的質(zhì)量得不到真正的改善。相反，某些幀率下復(fù)制比例的不均勻性反而會(huì)造成運(yùn)動(dòng)不平滑。多數(shù)影碟機(jī)，顯示器和60Hz電視機(jī)實(shí)際上都是采用pull- up/pull-down來(lái)實(shí)現(xiàn)幀率適配，而專(zhuān)門(mén)的MEMC(Motion Estimation Motion Compensation，運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償)芯片，來(lái)智能完成24/30Hz輸入節(jié)目到60Hz的轉(zhuǎn)換，它不是簡(jiǎn)單幀重復(fù)，而是根據(jù)對(duì)輸入視頻流進(jìn)行分析，根據(jù)前后畫(huà)面的差異，智能辨識(shí)出畫(huà)面中的運(yùn)動(dòng)元素，對(duì)其運(yùn)動(dòng)的軌跡做出判斷，然后生成在原始視頻流中所沒(méi)有的畫(huà)面幀，并插補(bǔ)到原始幀之間，完成幀率的變換。該技術(shù)甚至可以從已經(jīng)被pull-up/pull-down處理的視頻流中偵測(cè)出原始的畫(huà)面幀，然后再做插幀處理。這樣在播放視頻節(jié)目中的快速運(yùn)動(dòng)畫(huà)面時(shí)，其流暢性可以獲得明顯的提升，對(duì)拖影效應(yīng)同樣有改善作用。MEMC技術(shù)一般只在中高端機(jī)型上才會(huì)使用。

　　正如前面所談到的，各種輸入源甚至是CPU輸出顯示刷新率根本達(dá)不到120Hz，那么真正的120Hz刷新率必須采用MEMC芯片，將60Hz的輸入再提升到120Hz。通常在市面上所看到的超過(guò)120Hz的數(shù)值，其實(shí)不是真正的刷新率，這些Hz數(shù)前面一定冠以某種廠家自定義的技術(shù)名稱(chēng)，以掩蓋自己虛標(biāo)刷新率之實(shí)。這種技術(shù)實(shí)際是采用了背光掃描，也就是通過(guò)對(duì)背光進(jìn)行分區(qū)，在一定的時(shí)間內(nèi)，將目前正在進(jìn)行刷新的像素點(diǎn)通過(guò)關(guān)閉背光的辦法，遮蔽刷新過(guò)程中的過(guò)渡影像。采用兩個(gè)分區(qū)的背光掃描技術(shù)，一場(chǎng)畫(huà)面里背光閃爍2次，其標(biāo)稱(chēng)的Hz數(shù)就乘2，如果是4分區(qū)，其標(biāo)稱(chēng)的Hz數(shù)就乘4，以此類(lèi)推。盡管不同廠商冠以的技術(shù)名稱(chēng)不同，但是方法都類(lèi)似。因此市場(chǎng)上的120Hz/240Hz或者更高的數(shù)字就不足為奇了。

　　這種方式理論上是起減小拖影的作用，但實(shí)際上并不像MEMC那樣會(huì)引入新的圖像幀，對(duì)圖像質(zhì)量的改善非常有限，更不能稱(chēng)為真正的刷新率。傳統(tǒng)廠家更多是利用大家對(duì)數(shù)字的追捧來(lái)制造概念促銷(xiāo)而已。實(shí)際上，TM120引入背光掃瞄，會(huì)帶來(lái)亮度的下降，這反而降低了畫(huà)質(zhì)表現(xiàn)。

　　最后以一個(gè)顯而易見(jiàn)的事實(shí)來(lái)說(shuō)明問(wèn)題，目前主流和高端的電腦幾乎毫無(wú)例外的使用液晶顯示器作為顯示設(shè)備，而電腦顯示器絕大部分都是60Hz的刷新率，大家在這樣的電腦上玩魔獸/DOTA/極品飛車(chē)/CS這類(lèi)游戲時(shí)真的會(huì)感覺(jué)到畫(huà)面不流暢嗎?真的會(huì)覺(jué)得在60Hz液晶顯示器瀏覽網(wǎng)頁(yè)，觀看視頻有明顯的拖尾現(xiàn)象嗎?另外，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的電視機(jī)絕大都是60Hz的屏幕，大家更可以到賣(mài)場(chǎng)去仔細(xì)觀看實(shí)際的效果做驗(yàn)證。