当前位置：文档之家 › CRT与LCD技术的视觉刺激显示性能评价-液晶与显示

CRT与LCD技术的视觉刺激显示性能评价-液晶与显示

  • 格式：pdf
  • 大小：3.66 MB
  • 文档页数：9

第３２卷　第１１期２０１７年１１月

液晶与显示

ChineseJournalofLiquidCrystalsandDisplays

Vol．３２　No．１１

　Nov．２０１７

收稿日期:２０１７Ｇ０３Ｇ２８;修订日期:２０１７Ｇ０７Ｇ１３． 基金项目:国家自然科学基金(No．６１２７１１５４,No．６１１７２０３３)

SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．６１２７１１５４,No．６１１７２０３３) ∗通信联系人,EＧmail:cznelab＠smu．edu．cn

文章编号:１００７Ｇ２７８０(２０１７)１１Ｇ０９３４Ｇ０９CRT与LCD技术的视觉刺激显示性能评价

罗　粟,詹长安∗(南方医科大学生物医学工程学院,广东广州５１０５１５)

摘要:为了定量评价两种技术在视觉研究实验中的适用性,本文根据文献分析和视觉研究需求设计了显示器性能测试系统与测试流程,对一台阴极射线管(CRT)显示器和两台通用液晶显示器作为视觉刺激显示设备的关键性能进行测试.

结合心理物理学理论,特别是韦伯定律,详细地分析和比较了各项测试结果.实验结果显示所有的显示器有不同的Gamma特性,需要进行相应的Gamma校正之后才能线性呈现图像的灰度级;CRT显示器在响应时间上具有绝对优势,

但屏幕空间均匀性和独立性较差;相比于CRT显示器,LCD显示器具有较高的亮度和较好的空间均匀性和独立性,但是响应时间偏慢,而且相邻两帧图像之间独立性较差.这些测试结果表明,CRT显示器仍然是高动态特性视觉刺激显示的首选,而LCD显示器可以用于呈现对空间亮度一致性和空间的独立性要求高,但对响应速度要求不高的视觉刺激.关　键　词:液晶显示器;阴极射线管显示器;韦伯定律;视觉刺激器;性能测试中图分类号:TP３０２．７ 文献标识码:A doi:１０．３７８８/YJYXS２０１７３２１１．０９３４

AssessmentofCRTandLCDtechnologiesforthepresentationofvisualstimuli

LUOSu,ZHANChangＧan∗

(SchoolofBiomedicalEngineering,SouthernMedicalUniversity,Guangzhou５１０５１５,China)Abstract:ToquantitativelyevaluatethesuitabilityofLCDforvisionresearchexperiments,thisstudy

developedadisplayperformancetestingsystemandprocessinspiredbyrelevantliteraturewithconsidＧerationofvisualresearchrequirements,andmeasuredthekeyperformanceofacathoderaytube(CRT)displayandtwogeneralＧpurposeliquidcrystaldisplays(LCDs)．Wecomparedthesedisplaysin

performancemeasurementsandanalyzedthedataregardingpsychophysicaltheories,theWeber＇sLawinparticular．ExperimentalresultsdemonstratedthatthesedisplaysshowdifferentGammaproperties,requiredGammaＧcorrectiontolinearizethegraylevelsforvisualstimuluspresentation．TheCRTdisplayhadtheabsoluteadvantageintermsofresponsetimeandtemporalindependence,

butitwasinferiortotheLCDsinspatialuniformityandspatialindependence．Incontrast,theLCDmonitorshadhigherbrightnessandbetterspatialuniformityandspatialindependence,buttheirreＧsponsetimewaslongerandtheiradjacentframeswereshortofindependence．ThesefindingssuggestthatCRTmonitorsstillbethepreferredoptionforpresentingdynamicstimuli,whereastheLCDmoＧnitorsbestbeusedforpresentingstaticstimulidemandingspatialindependenceandspatialuniformity．Keywords:liquidcrystaldisplay;cathoderaytube;weber’slaw;visualstimulator;performanceeＧ

valuation

１　引 言

基于计算机编程和阴极射线管(CathodeRay

Tube,CRT)显示器的视觉刺激器被广泛运用于

现代心理物理及电生理实验.随着科学技术的发展,新型显示设备,特别是液晶显示器(Liquid

CrystalDisplay,LCD)以其体积小、厚度薄、重

量轻、耗能少、无闪烁、几何失真小、抗干扰等诸多优点获得广泛的商业应用.CRT显示器在体积、重量、功耗、环保等方面的劣势逐渐凸显,在商用显示器市场中逐渐被淡化.但是在视觉研究中,CRT显示器因具有可视角度大、响应时间极短等优点,被认为是当前最适合的视觉刺激器.CRT显示器的制造商早在１０多年前就已经开始减少并最终停止了CRT显示器的生产,目前市场上的CRT显示器已是凤毛麟角,大多数的视觉研究只能依赖于旧的、越来越不稳定的CRT显示器[１Ｇ２].为了克服这一矛盾,一些从事视觉研究相关的技术人员着手研究LCD等新型显示技术的适用性[１Ｇ８].过去的研究发现少数高端LCD[５Ｇ８]和OLED[９]显示器无论在空间还是时间特性上都可以与CRT显示器相媲美,甚至优于CRT显示器.但是这些显示器价格高昂,另一方面,普通LCD的标称性能参数也获得了很大的提升,部分研究也提示普通LCD较CRT显示器还存在一些优势,包括亮度高、显示画面连续,稳定无闪烁、相邻像素独立等[６,１０].客观而系统地定量评价LCD与CRT显示器的特性是甄别它们是否满足视觉刺激显示性能的基本需求.为了满足这一需要,本文参考已有文献和视觉刺激特征设计了显示器测试系统与测试流程,并对常见的普通LCD和一台旧的但使用正常的CRT显示器的各项关键性能进行测试和量化比较.这些性能包括屏幕亮度响应线性、稳定性,亮度空间分布均匀性及独立性,亮度时间响应等特征.结果表明普通LCD和CRT显示器分别在不同指标方面存在优势,提示在不同的视觉研究中可以选择不同的显示技术,分别发挥它们的性能优势.本研究对量化分析显示系统性能,科学选择显示设备进行视觉心理物理和电生理等研究具有一定指导意义.２　方 法２．１　显示器选择及参数设置本文主要目的是比较CRT显示器与通用LCD显示器的视觉刺激显示性能,以探索LCD

显示器是否适用于视觉研究相关实验.选用一台旧的但使用正常的专业CRT显示器(EIZO

FLEXSCANT９６２)和２台普通的LCD显示器

(SamsungS２７B３７０H,DellE２４１４H)进行比较.

显示器的出厂标称参数如表１所示,本实验中屏幕刷新率和分辨率,均采用推荐值.２．２　性能参数定义

作为视觉刺激显示设备,关键性能包括屏幕亮度响应线性度,稳定性、亮度的空间均匀性,独立性、亮度变化的时间响应及亮度转换响应时间等[７Ｇ８].

(１)亮度响应线性度:计算机程序通过向显卡

发送不同灰度值的图像改变显卡的输出电压从而控制显示器屏幕的亮度.屏幕亮度响应描述的是显示器屏幕输出亮度与计算机程序发送图像的灰度值之间的关系,根据广泛的实测经验数据,这一关系常用Gamma曲线表示[１１].Gamma曲线通常是一个乘幂函数,y＝a(x＋e)γ,(１)

其中:y为屏幕输出的亮度,x为输入的灰度值,a和e分别是拟合系数和补偿系数,乘幂值γ为Gamma值.亮度响应线性度可用Gamma值表

示,当Gamma值等于１的时候,曲线为与坐标轴成一条直线,这个时候表示输入和输出密度相同.高于１的Gamma值将会造成输出亮化,低于１

的Gamma值将会造成输出暗化.Gamma值越接近１显示器的性能越好,细节表现更充分.(２)亮度响应的稳定性:显示器的亮度可能随

着点亮后的时间长短发生缓慢变化,例如CRT

５３９第１１期

　罗　粟,等:CRT与LCD

技术的视觉刺激显示性能评价显示器需要预热半小时以上才能进入比较稳定的工作状态[１２Ｇ１３].即使预热过显示器,特别是使用时间过长的旧CRT显示器,亦可能存在亮度稳定性问题.为了检验这一指标,本文通过多次重复测量并计算变异系数来衡量屏幕的稳定性,变异系数的定义如式(２).Coef_variation＝(std(L))/mean(L),(２)其中:std(L)和mean(L)表示６次重复测量的方差和均值.(３)亮度的空间均匀性:理想情况下,计算

机生成的同一灰度图像,在显示器的不同区域显示的亮度一致.实际上,几乎所有的显示器在屏幕的不同区域都会存在亮度差异,当这种差异超过人眼视觉对亮度差异感知阈值时,采用这样的显示器作为视觉刺激器将会影响实验结果.

表１　显示器标称参数Tab．１　Monitorsspecificationparameters

显示器型号视角(水平/垂直)/(°)屏幕刷新率/Hz屏幕分辨率/pixel最大亮度/(cd􀅰m－２)响应时间/msEizoT９６２１８０/１８０８５１０２４×７６８１５０＜１SamsungS２７B３７０H１６０/１７０６０１９２０×１０８０３００２DellE２４１４H１６０/１７０６０１９２０×１０８０２５０５

因此显示器亮度在空间上的均匀性是其作为视觉刺激器的另一重要指标.本文将屏幕划分为３×３共９个大小相同的矩形区域,以正中央的区域为参考,亮度均匀性用各个区域与中央区域的亮度差异的百分比表示,最大亮度差异用MichelＧson对比度表示,如式(３).Michelsoncontract＝Imax－IminImax＋Imin,(３)式中:Imax和Imin分别为同等刺激下９个区域的最大和最小亮度.(４)亮度的空间独立性:显示器屏幕某一区域的亮度受周围区域的亮度影响的程度.理想情况下,屏幕上某一区域的亮度只与所给的刺激强度有关,而与周围的亮度变化无关.实际中,屏幕上任何一个区域的亮度都可能会随着周围亮度的变化引起不同的变化,特别是CRT显示器.当一个区域的亮度在周围区域亮度变化下发生变化的程度大于人眼最小可觉差(JustNoticeableDifference,JND)时将影响视觉有关的实验结果.本文分别测试屏幕左上角与正中央两个区域在黑、灰、白三种状态下的亮度的空间依赖性.由于周围区域的亮度变化引起测试区域的亮度变化的严重程度用Weber对比度[１４Ｇ１５]的最大值表示.Weber对比度定义如下.Webercontrast＝ΔL/L,(４)其中:L为参考亮度,ΔL为相对亮度变化.(５)亮度变化时间响应:当给予屏幕一定的

合集下载

LCD显示器的六个技术指标

LCD显示器的六个技术指标

LCD显示器的六个技术指标LCD显示器的六个技术指标1．分辨率LCD显示器的分辨率是指最佳分辨率，是能达到最好显示效果的一个分辨率。

LCD显示器的面板是由液晶做成的，液晶的特性决定了LCD显示器在其他分辨率下的显示效果会变得很差。

LCD显示器在出厂时，它的分辨率就已经固定了，只有在这个分辨率状态下才能达到最佳显示效果。

2．亮度亮度是LCD显示器重要的性能指标之一。

亮度越高决定画面显示的层次也就越丰富，从而提高画面的显示质量。

理论上显示器的`亮度是越高越好，不过太高的亮度对眼睛的刺激也比较强，因此没有特殊需求的用户最好不要过于追求高亮度。

普通LCD显示器的亮度为250cd/m2，这个亮度已经能满足普通用户的需求了。

3．对比度LCD显示器的对比度越高，图像的锐利程度就越高，显示的效果也越好。

人眼可以接受的对比度一般在250：1左右，低于这个对比度就会感觉模糊或有灰蒙蒙的感觉。

通常液晶显示器的对比度为300：1，做文档处理和办公应用已经足够了，但玩游戏和看影片时为了得到更好的效果就需要更高的对比度。

4．响应时间响应时间是LCD显示器的一个重要性能指标，它以ms（毫秒）为单位，是指一个亮点转换为暗点的速度。

响应时间过长，则用户会看到显示屏有拖尾的现象，从而影响整个画面的效果。

在响应时间不大于16ms时，一般的多媒体娱乐就不容易感觉到拖尾现象了。

5．可视角度所谓可视角度是指站在位于屏幕边某个角度时，仍可清晰看见屏幕影像的最大角度。

可视角度分为水平可视角度和垂直可视角度。

由于LCD显示器的特性，当人眼与显示屏之间的角度稍大一点儿时，就无法看清显示的内容。

因此在选购LCD显示器时，要尽量选择可视角度大的产品。

6．坏点数坏点数是衡量LCD显示器液晶面板质量好坏的一个重要指标。

所谓坏点是指颜色不发生任何变化的点。

坏点可分为亮点和暗点两类，检测坏点时，可以让显示屏显示全白或全黑的图像。

当在全白的图像上出现了黑点，表明该坏点是暗点，如在全黑的图像上有白点，则表明该坏点为亮点。

液晶显示技术的专业评估和应用探索

液晶显示技术的专业评估和应用探索

液晶显示技术的专业评估和应用探索液晶显示技术是许多现代电子产品的重要组成部分，如智能手机、平板电脑、电视等。

随着科技的飞速发展，液晶显示技术也在不断进化和升级。

本文将对液晶显示技术进行专业评估并探索其应用前景。

一、液晶显示技术概述液晶显示技术（LCD）是一种将液体晶体材料用作光学偏振器的技术，通过改变它们的电场来控制光的通量。

液晶显示器通常有一个液晶层，由许多像素组成，并可以通过控制像素中的液晶向量来控制光的透过和阻挡。

二、优势和缺陷尽管液晶显示技术被广泛用于现代电子产品中，但它仍然有一些优势和缺陷。

其中液晶显示器广泛采用的优势有以下几个方面：1. 显示效果好：液晶显示器能够以高分辨率向用户展示图像，具有高亮度和高对比度，颜色也非常鲜艳生动。

2. 低功耗：与CRT（阴极射线管）相比，液晶显示器功耗更低，因此更节能。

3. 便携性好：液晶显示器具有薄型和轻型的特点，因此非常适合携带。

液晶显示器的缺陷也很明显：1. 视角受限：液晶显示屏的显示效果会受到用户视角的限制，因此如果用户的视角改变，显示的效果也会变化。

2. 非真正黑色：由于液晶显示器无法完全关闭光线，因此即使显示器显示的颜色是黑色，它也不是真正的黑色，所以无法完全呈现真正的黑色。

3. 像素较低：液晶显示器所需的像素较高，因此比其他显示器更昂贵。

三、应用领域随着液晶显示技术的不断进步和升级，它已经广泛应用于各种领域。

以下是液晶显示技术的几个典型应用示例：1. 智能手机和平板电脑：现在几乎所有类型的智能手机和平板电脑都采用液晶显示技术，这种技术提供了高分辨率和亮度，因此更适合于日常使用。

2. 电视和显示器：液晶显示技术在电视和显示器领域得到了广泛应用，它为用户提供了更广阔的视角和更准确的颜色。

3. 汽车显示器：许多现代汽车配备了液晶显示器，以向驾驶员提供关于车速、油耗以及后视摄像头等信息。

四、未来发展前景尽管液晶显示技术已经发展了几十年，但它仍然有许多提升的空间。

液晶显示器的主要技术指标

液晶显示器的主要技术指标

液晶显示器的主要技术指标1、分辨率LCD是通过液晶象素实现显示的，但由于液晶象素的数目和位置都是固定不变的，所以液晶只有在标准分辨率下才能实现最佳显示效果，而在非标准的分辨率下则是由LCD内部的ic通过插值算法计算而得，应此画面会变得模糊不清，然而LCD显示器的真实分辨率根据LCD的面板尺寸定，15英寸的真实分辨率为1024×768，17英寸为1280×1024。

2、LCD的点距LCD显示器的像素间距(pixel pitch)的意义类似于CRT的点距(dot pitch)。

不过前者对于产品性能的重要性却没有后者那么高。

CRT的点距会因为遮罩或光栅的设计、视频卡的种类、垂直或水平扫描频率的不同而有所改变。

LCD显示器的像素数量则是固定的。

因此，只要在尺寸与分辨率都相同的情况下，所有产品的像素间距都应该是相同的。

例如，分辨率为1024×768的15英寸LCD显示器，其像素间距皆为0.297mm(亦有某些产品标示为0.30mm)。

3、波纹波纹(亦称作水波纹Moire)，也是和相位一样是看不出来的，水波纹会在画面上显示出像水波涟漪一般的呈相结果，在一般的情况下相当难看得出来，但是您也可以用全白的画面来检测，虽然不是很容易察觉，但是站的稍微和显示器有一些距离，仔细瞧一瞧就可以发现，水波纹也是可以调整的。

4、响应时间响应时间是LCD显示器的一个重要指标，它是指各像素点对输入讯号反应的速度，即像素由暗转亮或由亮转暗的速度，其单位是毫秒(ms)，响应时间是越小越好，如果响应时间过长，在显示动态影像(特别是在看看DVD、玩游戏)时，就会产生较严重的"拖尾"现象。

目前大多数LCD显示器的响应速度都在25ms左右，如明基、三星等一些高端产品反应速度以达到16ms甚至现在出现了12ms的液晶。

5、可视角度可视角度也是LCD显示器非常重要的一个参数。

由于LCD显示器必须在一定的观赏角度范围内，才能够获得最佳的视觉效果，如果从其它角度看，则画面的亮度会变暗(亮度减退)、颜色改变、甚至某些产品会由正像变为负像。

CRT显示器的技术指标

CRT显示器的技术指标

CRT显示器的技术指标关于CRT显示器的技术指标1．显示器的尺寸显示器的尺寸是指显像管的尺寸，具体表现是显像管的对角线长度，单位为英寸，如21英寸、17英寸、15英寸等。

显示器的尺寸越大，屏幕可容纳的内容就越多。

市场的主流是17英寸的显示器，但是对显示器有更高需求的用户可以选择21英寸的显示器。

2．点距点距是指显像管水平方向上相邻同色荧光粉像素间的距离。

点距越小，显示屏上的图像就越细腻。

这就要求显像管的会聚性能良好，才可以达到最佳的效果。

现在主流的显示器的点距都在0.24mm以下，也有的专业显示器可以达到更小的点距。

3．带宽带宽是指1秒钟内显示器的`电子枪扫描过的总像素数，这决定了显示器所能达到的最高工作频率。

理论上，带宽=水平像素×垂直像素×刷新频率，但在实际应用中，为了避免图像边缘的信号衰减，保持图像与四周清晰，电子枪的扫描范围略大，水平方向大于25%，垂直方向大于8%，过程扫描系数为8%，所以，真正的带宽应该再乘以1.5。

4．分辨率分辨率是屏幕上可以容纳像素点的总和。

分辨率越高，屏幕上的像素点就越多，图像就越精细，单位面积所能显示的内容也越多。

一般来说，只要显示器的带宽大于某分辨率可接受的带宽，它就能达到这个分辨率。

分辨率分为最高分辨率和最佳分辨率，最高分辨率是显示器支持的最高显示分辨率，当显示器设为最高分辨率时，显示器的刷新频率会降为65Hz甚至更低，这样易造成眼睛的疲惫，而最佳分辨率多是指该显示器在工作时最合适的分辨率，同时显示器的刷新频率应在75Hz及以上。

5．刷新频率CRT显示器的荧光屏中的电子打到屏幕上以自左到右、自上而下的顺序进行扫描，在扫描完整个屏幕后为一次刷新。

而一秒钟内所能达到的刷新次数则称为显示器的刷新频率。

刷新频率的高低对人的眼睛有很大影响，显示器的刷新频率越高，图像闪烁和抖动就越不明显，这样有助于保护眼睛。

CRT显示器要求刷新频率应该在85Hz及以上，如果显示器的刷新频率低于75Hz，人就会觉得屏幕在闪烁，时间一长眼睛就会感觉很不舒服。