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「科普」解析响应时间、输入延迟与运动模糊

开头声明 ， 本篇搬运了@洋芋PooooootatoNE的微博文章《把百叶窗打开 ， 让阳光洒进卧室——解析响应时间、输入延迟与运动模糊》 ， 我基本上就是一个搬运工 ， 把一些自己的想法写进去以及把一些话术做中文翻译而已 ， 已和洋芋大佬获得授权 ， 然后目前的前几篇文章我都是直接找洋芋大佬要的授权 ， 毕竟别人写好的东西 ， 我也没必要浪费时间再从头写 。 等把洋芋大佬的文章搬运完 ， 我再自己从头写 。
*全文所指的输入延迟指的都是显示器的输入延迟 ， 不包含其他外设带来的输入延迟
什么是响应时间？什么是输入延迟？两者的区别是什么？响应时间(RespondTime)：
响应时间指的是液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度 ， 即像素从一种颜色变为另一种颜色所需的时间 ， 其原理是通过在液晶分子内施加电压 ， 从而使液晶分子扭转与回复 。 不同亮度之间变化所需的时间也不尽相同 ， 液晶显示器由灰到灰的响应时间快 ， 而黑到白的响应时间慢 。 由于没有太多场景在黑白之间来回切换 ， 相较之下中间的渐变色会更为普遍 ， 再加上灰到灰的响应时间会来的快得多 ， 所以厂商所宣传的“低至4ms”的响应速度实际上指的是是灰到灰的转换中的最快速度 。
输入延迟(InputLag):
输入延迟指的是显示器视频信号进入显示器与图像出现在显示器上之间的延迟 ， 也就是显示器处理显卡输出的信号所需的时间 。 CRT显示器的都可以输入延迟可以小到忽略不计 ， 而液晶显示器的输入延迟与显示器使用的面板和驱动板的性能有关 。
两者的区别应该很直观：
把输入延迟和响应时间比成人的行为 ， 就像是你的朋友在远处大喊你的名字：从声波传入你的耳朵到你的大脑做出反应的过程就像是输入延迟 ， 而响应时间就像是你知道了朋友在叫你之后迈步跑过去的速度 。 对输入延迟影响更大的是逻辑板和驱动板的性能和对信号的处理方案 ， 而响应时间则和面板直接挂钩 。
对于消费者而言 ， 我们更应该注重的是什么？
因为现在显示器的输入延迟普遍较低 ， 甚至于“输入延迟”这个概念已经逐渐在成为一个毫无意义的参数：全班都是99分的屑试卷 ， 还有什么考的必要吗？无论是IPS ， VA还是TN的显示器都可以搭配高性能的逻辑板和驱动板来做出无限趋近于0的输入延迟 ， 别说是肉眼了 ， 部分游戏显示器的输入延迟就连示波仪都读不出来....
而电视的输入延迟普遍较高则是取舍的问题：因为电视旨在通过复杂的信号处理来提供更好视觉效果 。 甚至于高端电视在打开“游戏模式”后的输入延迟也可以做的非常低 。
哪怕是低价位速度几十ms的大拖影廉价VA也照样可以做到趋近于0的完美输入延迟 ， 因为输入延迟和响应时间完全就是两个不同也不相关的参数——输入延迟是由逻辑板、驱动板和信号处理方案决定的 。
所以毫无疑问 ， 是响应时间 。
因为响应时间才是决定观感的那个参数——也是不同分子排列的面板拉开差距的参数 。
上图可以很直观的体现不同排列的面板之间的平均G2G响应差异：TN远强于IPS ， 而IPS远强于VA 。 但是上图也有一个问题：由于展示的是平均GarytoGary的响应差异 ， 没有最快和最慢导致VA在实际使用中的劣势无法体现 。
【「科普」解析响应时间、输入延迟与运动模糊】事实上随着技术的进步 ， 近年有一种名为快速液晶的新技术——他可以用在TN/IPS/VA任何一种排列的面板上来提高响应时间 ， 这项技术对响应时间的提升非常之大 ， 用上了快速液晶技术的最快的IPS面板可以摸到传统的没用上快速液晶技术的较慢的低刷TN面板的屁股了（笑）
关于响应时间的一些误区：只有FPS需要更快的响应时间？
我又不打FPS ， 真的需要快的响应时间吗？5ms、4ms、3ms、2ms、1ms——甚至0.3ms ， 也就打FPS的有点意义
......吗？
首先 ， 想要再现精美的静止图像和清晰的视频质量所需的性能是不同的 ， 具有快速响应时间的面板会具有更好的视频显示质量 。 因为屏幕的色彩变化迅速 ， 所以可以清晰地显示快速移动的图像 。 而缓慢的颜色变化导致的缓慢响应时间会导致运动模糊 ， 在屏幕上移动的对象甚至会在轮廓上留下残像 ， 这会让视频质量大打折扣——所以Eizo也推出过TN面板的监视器 ， 就是为了通过比IPS更快的响应时间来获得更好的视频质量 。
实际上更快的响应时间带来的低运动模糊远不止游戏或视频能带来收益 ， 或者说你在显示器上进行的一切动态的操作都能从更快的响应时间中获取提升 ， 哪怕是刷刷微博看看网页 ， 因为特别慢的响应的显示器下刷网页的体验是这样的：
怎样改善运动模糊？
要谈“怎样改善”运动模糊的前提是我们得先理解“为什么会存在”运动模糊 。 大家都知道运动模糊是慢的响应时间造成的
——那么为什么慢的响应时间会造成运动模糊？
因为LCD显示器原理上是保持型(HoldType)的 ， 和CRT的冲击型(ImpulseType)不同 ， 在显示出下一帧的内容时上一帧还没有完成分子扭转 ， 所以在同一帧内实际上LCD显示的是多帧的内容 ， 人眼的观感上就是“模糊” 。
因为分子扭转速度慢导致运动模糊 ， 那加快分子扭转的速度不就没有运动模糊了吗？这就是我要讲的第一种改善运动模糊的类型：
我把TFT-LCD改善运动模糊的手段大体上分成了两种类型 ， 第一种就是依靠加快像素本身的分子扭转速度来从原理上解决运动模糊 ， 还记得上文提到的“快速液晶技术”吗？
快速液晶技术就属于此列 ， 本质上讲快速液晶技术就是对液晶工艺的升级 ， 首先我们需要理解一点：一切微观上的改进都会反映到宏观上 。
从微观上看 ， 像素的从一种颜色转换成另一种颜色的过程就是分子在进行扭转与回复的动作 ， 而响应时间就是分子做这个动作的速度；快速液晶技术干的事情很简单：改变液体的黏性来降低分子扭转收到的阻力 ， 同时通过改变晶体之间的结构来调整分子之间的间隙 ， 从而给足分子更大的运动空间 。 这样一来分子的扭转回复速度加快 ， 响应时间提升 ， 运动模糊自然降低了 。
难道在快速液晶技术问世之前 ， LCD显示器就没有改善运动模糊的手段了吗？
当然不是 ， 下面要讲的是适用于任何HoldType显示器的一项技术：OverDrive
OD(OverDrive)的主要原理可以概括成当屏幕上的颜色发生变化（分子开始扭转）时 ， 通过向分子施加更高的电压来加速颜色的变化 。 不论是TN/IPS还是VA都可以通过OD大幅加快响应时间 ， OD已然成为现代显示器加速响应的主要手段 ， 甚至于面板的开发书上标称的响应速度就是在OD驱动下的响应速度 。 但是OD也存在一个问题：显示器在不同的帧数下所需的电压是不一致的 ， 而当施加的电压超过分子在当前帧数下所能接受的合理电压后就会产生一个严重的副作用——过冲（OverShot）
上图的右边就是分子在被施加了过载的电压的状态 ， 而左边则是合理没有过冲的OD ， 可以很直观的看出过冲产生的错误带来的鬼影 。
这也是为什么Apple和Asus在做动态OD：通过测量不同灰阶、不同帧数下所需的OD电压来保证无论在任何状态下施加的永远是合理的电压 ， 来保证在大幅提升响应的同时避免过冲的问题 。
有第一种改善运动模糊的手段类型 ， 当然有第二种 。
我归类的第二种就是类型就是不靠提升分子扭转速度本身来解决运动模糊 ， 而是依靠别的方式来“弯道超车”：那就是BFI（BlackFrameInsertion）
BFI类的技术有很多 ， 其中最知名的莫过于Zowie的Dyac 。
CRT这种ImpulseType的显示器不存在运动模糊是因为前一帧在生成之后直接消失 ， 在下一帧生成之前就已经彻底结束了前一帧 ， 而BFI技术的目的就是用LCD来模拟ImpulseType的特性——在一帧刷新之后直接将背光关闭 ， 下一帧生成时再打开 。
BFI类的技术 ， 虽然没有加速液晶的分子扭转但确实是对运动模糊的问题有很大的改善 。 但同样也存在一定的副作用：关闭背光打开背光...听起来怎么这么耳熟呢？因为要插入黑帧 ， 所以不可避免地会造成低频闪烁 ， 同时降低亮度 。
以上这两类三种技术就是目前LCD显示器主要解决运动模糊问题的手段 。
尾巴——把百叶窗打开 ， 让阳光洒进卧室 。
从原理上看 ， LCD面板就像是一扇卧室墙上的百叶窗 ， 而背光是窗外的阳光 。 背光的光由百叶窗调节 ， 控制光的强度以显示各种颜色 。 所以颜色转换必然是需要时间的 ， 而OLED以及MicrOLED之类的自发光就像是把太阳藏进了屋子里 ， 直接调整太阳的亮度和颜色当然比拉百叶窗快得多——所以同样是HoldType ， OLED显示器的响应时间非常快 ， 甚至能做到全程小于1ms的夸张速度 。
同样的 ， 我也希望一些前辈可以把那扇百叶窗打开 ， 让阳光洒进卧室 ， 接受现实 ， 授人以正确的知识 ， 而不是把“营销”披上“科普”的外壳 ， 为了带货不断造谣、传谣以误导消费者 。


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