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引言
本文分析了各种显示技术的相对强弱项，从而深入比较CRT、LCD、等离子和DLP显示技术，以下是文章的第四部分。在第一部分中，我们对黑色水平、色温、最高亮度、动态范围和对比度等显示技术主要规格进行了分析、对比。在第二部分，我们继续讨论了灰度、灰度系数、主要色度和色域，了解了它们是如何影响色彩和灰度精确性的。在第三部分，我们探讨了复杂的显示伪像以及如何影响图像质量的。在第四部分，我们将继续讨论仅适用于某一特定显示技术的特殊伪像，然后详尽地逐一分析各种显示技术。首先，我们将谈论一些特殊的显示技术问题，如显示老化、背景光、观看视角以及正面和背面投影；然后再讨论观看测试；最后将分类对各种技术进行评述。
在前面的文章中，我们探讨了不同显示技术的光度测定、比色法和伪像等问题。在这里，我们将讨论一下各种技术中普遍存在问题。
一 显示老化
显示老化已经演变为了销售问题中一个炙手可热的问题。对于每天运行24小时(而显示图像随时间的变化改变不大)的商用显示器来说，这是一个关键的问题，但对普通消费者使用的显示器来说，先是老化却不是主要问题。即使如此，公众对老化问题的认知却被不成比率的扩大了，对等离子显示器尤为如此，人们经常因为这个原因而害怕购买等离子显示器。所有的显示器都会老化，因此了解这个问题和相关的规范是非常重要的。显示器的老化主要由积累使用的总时数来决定。如果每天平均使用显示器4小时，一年累计为1,500小时，如果每天8小时，一年累计为3,000小时。
磷是CRT、LCD和等离子显示器中的光源。显示器老化问题主要是磷的老化。你可能听说过磷的燃烧，但现代显示器中使用的磷通常不会燃烧(实际上只是对磷的热损害，当关闭显示器时可以看到变色)。所有的磷都会根据累计使用时长损失亮度，这主要归于源于库仑老化(由于电子束流)或日晒(由于紫外辐射)。电子流或紫外辐射越强，老化的过程越快。老化的范围通常指强度降为起始强度的50%时使用的小时数，这被称之为寿命。
LCD中的背光源是由不同数目的具有磷覆盖层的荧光灯组成。大多数LCD显示器都具有亮度控制功能，可以用来改变影响老化率灯光亮度。LCD的寿命有一个很大的范围，通常从25,000到60,000小时不等。如果每天使用8小时，在亮度降到50%以前有8到20年的使用时间。虽然这样，但是在寿命中有一个关键但细微且模糊甚至不为人知因素:那就是特定寿命显示器背光源光强度的设置问题。通常，我们并不使用最大的强度，而是使用低一些的强度使得老化缓慢一些，因为使用最大强度时，寿命会变短，显示器老化会比预计的要快，所以一定要找到寿命规定使用的亮度值。对LCD来说，所有的灯都会均匀老化，在理论上，当灯变得昏暗时，可以将它替换掉。但是如果不是非常昂贵的显示器，替换灯就会得不偿失。
对CRT和等离子显示器，老化更为复杂。因为在整个屏幕上，磷的老化是不均匀的。对家庭影院的用户来说，最大的问题是变形宽银幕(在窄的显示器上观看宽的内容)和支柱框(在宽的屏幕上观看窄的内容)，变形宽银幕会导致荧屏的顶部和底部的老化减缓，而支柱框会导致荧屏的左部和右部的老化减缓。因此，一些显示器和信号源引入了灰度条来平衡这种类型的不均匀老化，但是这种方法是令人分心，而且有时并不必要。如果你开始注意到了非均匀老化问题，许多等离子显示器都提供了运行负图像来减轻非均匀老化。为了测试非均匀老化，可以在75%的信号强度下，显示白、红、绿和蓝色均匀全屏的测试图案，并在屏幕上寻找亮度的变化。
另一种形式的老化是由重复的内容，例如游戏或静态图案而引起的。这是图像残留的来源，也就是重复内容的残留图像叠加在屏幕现有的图像之上。许多等离子显示器对显示在屏幕上的图像引入非常低的轨道运动来解决这个潜在的问题。负图像也能够用来重新平衡老化。另一个问题主要决定于它们的物理性质和用户观看习惯，红、绿和蓝磷可能以不同的速率老化(如果你观看许多高尔夫，绿磷将会老化的快些)。在关键的校准图像应用中，这要求定期地更换显示器，但是对于大多数人，非均匀老化随着时间会逐渐得到平衡，并且它不是特别引人注目(注意由于在屏幕中电荷的积累，等离子显示器会显示暂时的隐约图像，但是它们在很短的时间内会消失，因此这不是一种老化)。
我们已经讲述了CRT和等离子老化的所有类型，现在我们来看一下老化到50%亮度的时间尺度。对CRT来说，变化可能大一些，但20,000小时是一个通常寿命值(这包括阴极的老化，即CRT中的“C”)。如果每天使用8小时，那是差不多7年的时间。对目前一代的等离子显示器，寿命是60,000小时，如果每天使用8小时，那是差不多20年的时间。但是，与LCD一样，在这个时间寿命中，仍有一个关键因素:即公认规格的平均图像水平(APL)。对计算机CRT来说，它通常是100% APL，但是对在视频应用中的等离子显示器，它是非常低的，只有15%到25% APL，这是大多数视频内容的平均值。所以如果你只是观看普通的视频，要20年的时间才能到达50%的亮度(但如果APL更高，时间会成比例缩小)。但是，你使用同一台显示器的时间不可能有那么长，因此，在你使用这台显示器的时间内，老化不太可能成为严重因素。
投影仪的老化最容易评估，它们有可更换的灯泡以及到达50%亮度的特定的时数(可能与替换时间不一样)。一些投影仪有高低不同的灯设置，也就有两个不同的寿命。在显示器和投影仪老化中，还有许多其他的细微因素，但是，通常只有在商业标牌应用中才会引起关注。
二 背景光
我们所讨论的通常是在完全黑暗的环境中观看显示器，但是大多数显示器都是在不同程度的背景光下工作的(通常在白天和黑夜之间有很大的差别)。在这些情况下，测量的荧屏黑色电平将会大幅度增加。由于这个因素，显示器的动态范围和对比度也会下降。但是，减少显示器反射的背景光技术却还未得到足够重视的问题。
事实上，所有的正投和背投显示屏都包含一层或多层屏幕结构，用来减少反射和炫光。最常用的方法是在屏幕上增加一层光吸收层(如只传输50%的光)。虽然这将双倍减弱显示器的亮度，但是如果背景光反射到观看者时，它将两次穿过吸收层，因此背景光反射减弱了四倍；另一方面，在屏幕内产生的光穿过吸收层只有一次。 如果背景光反射比显示器本身的黑色电平高(通常是这种情况)，动态范围将会得到两倍的提高。如果房间是黑暗的并且没有背景光，在这种情况下，由于峰值亮度和显示器自身的黑色电平被以同样的比率减弱了，动态范围将不会改变。在我们的例子中，峰值亮度被减弱了两倍，这看起来是似乎是巨大的浪费，但是我们也获得了更低的黑色电平，这个比峰值亮度更珍贵(注意正常的观看，峰值亮度过高，可以通过对比度控制来降低它，在这个过程中，黑色电平通常保持不变，因此动态范围会比制造商公布的范围要低。所以，找到一个合适峰值亮度且具备合适的吸收层的显示器对用户来讲，会更好一些)。
另一个通用的荧屏处理方法是在屏幕的前端加入一个不平滑平面层(例如加入一个玻璃荧屏)。这削弱了磨光荧屏表面所具有的镜面反射(由于额外的光散射，它也引起了少量的图像清晰度的损失)。另外，一个更有效却昂贵的方法是使用多层光学覆膜，就像那些使用在高质量的照相机镜头上的光学覆膜一样，当然这种方法很少用。
荧屏处理与显示装置总是独立开来的，因此它们随着型号的不同而有很大的不同。那就是为什么制造商总在一味地夸耀他们的抗反射和抗炫光处理以及对比度的提高。在不同的显示技术之间也有一些内在异同:用于CRT和等离子显示器中的磷具有高反射性，因此需要一个好的吸收层(CRT几乎总是有内建在面板中的吸收玻璃)，LCD具有自身的优势，因为它的偏光器和色彩过滤器自动降低了背景光反射，即便如此，为了进一步提高背景光对比度，许多LCD显示器仍提供了额外的50%光吸收层。对于背投式投影仪，这种处理是复杂而昂贵的多层荧屏中不可缺少的一部分。背投式投影仪的屏幕价格从50-1000美元不等，因此性能的差异，那主要还是取决于制造商的制造成本了(对前置投影仪，所有的背景光处理是投影仪荧屏的一部分)。
要比较不同显示器性能和处理背景光的显示技术，有一个很好的方法。把显示器和投影仪关闭，从几英尺外用明亮的手电筒照射荧屏，荧屏上看起来越黑，则质量越好。
对比度加强的吸收层具有一个副作用:它减低了显示器的视角范围，因为当光线从一个角度穿越吸层时，它比从正面方式穿越的方式穿越了更厚的吸收材料，因此它经历了更强的吸收。所以，随着视角加大，亮度(照明度)减弱了。下面我们来分析一下这个问题。
(1)视角
视角规格是一个充满困惑的话题。不同的技术使用了不同的标准，一些似乎是为了使公布的规格更接近理想的最大视角180度而设计的。
一个理想的漫射荧屏(称为Lambertian源)会把光分散，使得亮度与视角无关。这被认为是理论上理想的分布，并且正投CRT和等离子显示器几乎能够做到这一点。正如上面所讨论的，随着观看视角的增大，对比加强的吸收层逐渐稀薄，所以CRT和等离子显示器随着角度的不同，亮度也会变化，但却产生了在显示屏中才能看到的最宽的光线分布。等离子显示器规格中的视角指的是当亮度降低为正面亮度的33%时的角度。
Lambertian光线分布存在的一个问题是，在没有人观看的方位如天花板，许多光线被浪费了。因此几乎所有的直视和背投式投影仪的荧屏都有意识地把光线集中在可能有观众的方向。通过重新分布光线，图像比在均匀分布光线时的图像更亮，这称为荧屏增益，增益越高，光线分布越窄。对荧屏来说，视角是增益或亮度降低为峰值的50%时的角度，对垂直和水平方向，这个角度通常是不同的。注意这个定义和等离子显示器的定义不同，因此它们的视角不能进行比较。
在所有的显示技术中，LCD通常具有最窄的视角，而且其研发也在改进这个规格和提高反应时间上下了不少功夫。许多主要的制造商都有自己视觉方面的专利技术，因此你可能看到很多缩写词，如IPS(平面内转换，Hitachi和NEC)，MVA(多领域垂直对齐，Fujitsu)， PVA(图案垂直对齐，Samsung)和ASV(高级超视，Sharp)。问题是对这些技术很难比较真正的观看视角，因为对LCD而言，视角目前指的是当全开和全闭对比度降到10时的角度，这个数值是如此之低，对观看LCD它可能有一定意义，但对显示图像去完全毫无意义了。对计算机和视频正投LCD，你通常会看到视角规格在170o －178o窄的范围，这没有特别的用处，因为在那些角度不可能产生令人满意的图像。在这些情况下，最好是自己做一个视觉检查，显示一个具有很宽范围的强度和色彩的高质量静态图像，然后改变你的观看位置并确定是否为合适的观看角度。
庆幸的是，整个显示行业将会在不久的将来定义出一个统一、有用的视角概念。一种定义是当亮度或对比度降到最大值的50%时的角度；另一种定义是在45度角时，亮度或对比度与最大值的百分比。这两种定义都将是非常有用的。
(2)直接显示和背投的对比
对显示技术来说，直接显示和背投是一种重要而微妙的竞争形式。这是市场的主导力量，也是市场利润的所在之处。前投是一个非常小的高端市场，但是它和背投使用共同的技术，占有着重要的地位。CRT和LCD技术可以前、背投两种方式进行；而等离子仅限于前投，而DLP和LCOS只能和投影仪一起工作，因为它们使用的都是微芯片。
让我们来比较一下各种显示器的优势和弱势:对直接显示LCD和等离子显示器，主要优势是它们非常薄，只有3-5英寸厚，有更多的放置选择并且可以挂在墙上或方便地放在家具上面。另一方面，背面投影仪有13-25英寸厚，很难找到合适的位置摆放。光学系统为了能够从仪器的内部投射图像，要求这些额外的厚度。最近InFocus 已经开发出一个专利性的背面投影仪“光引擎”，它能够在只有6.5英寸厚的盒子中产生一个61英寸的屏幕尺寸，因此它的放置与LCD和等离子显示器相似。
在图像质量方面，因为象素是在荧屏上产生的，直接显示通常会更清晰一些。而在投影仪中，光学系统和荧屏降低了清晰度(在背面投影仪中更是如此，因为它们通常使用多层的透射荧屏而不是在前端投影仪中使用的反射荧屏)。另一方面，由于红、绿和蓝元素是并行地平铺在荧屏上，直接显示显示出更强的象素化，因此，如果只有一个主色是开着的，由于另外两个主色是黑色，填充因子就不会高于33%。这意味着Screen Door Effect对直接显示的影响比对前端或背面投影仪要大得多，这对直接显示CRT不适用，因为磷元素通常比象素尺寸要小得多。相似地，当屏幕分辨率增加时，Screen Door Effect的可见度下降了，因为在正常的观看距离，眼睛并不能够分辨象素结构。
三 观看测试
本文的目的是希望使用合适的先进仪器，在同样的情况和过程下，仔细地设置、测试并评价所有的显示技术。所有的显示器都在完全黑暗的实验室中并行排列设置，以便同时比较观看。这样我们就能发现显示器间发现细微差别。我们使用计算机和基于视频的测试图案，加上DVD，电视和计算机应用，包括选取的HD分辨率在1920×1080和1280×720的测试图案，这些图案是从我们的视窗多媒体版DisplayMate中选取的。
评估DVD和相片
我们选择的DVD主要是用作诊断工具的，以挑战和强调显示技术，并且不同于通常的评价标准。以下是对我们所使用的DVD的最重要的评估。我们需要一个真正的高质量的传统电影源，因此我们选择了Seabiscuit。它包括了在不同灯光条件下的许多内部，外部和景观场景。有许多丰富和彩色的场景，包括有许多细微的面部纹理的正面特写镜头。The Matrix包括对所有场景都存在的细微的绿色景观，它不是“真实世界”的一部分。我们在从非常黑暗到明朗的白天等不同的灯光条件下寻求这个精巧的特征(它对灰度系数尤其敏感)。The Matrix也有许多非常富有挑战性的暗的材料。其他的DVD主要是从以前的科幻电影中选取的，例如2001:a Space Odyssey, Alien 和 Blade Runner。它们包括许多黑暗的，高对比度的场景，一些有着非常显著的颗粒和噪音。太空船的场景通常包括在非常暗近似黑色的背景上的明亮物体。对静态相片，我们从1994到2002版的InfoComm Projection ShootOut中选取，它们起先是被用来测试投影仪图像质量的。使用这些材料的关键是同时观看和比较所有的显示器并和参考标准相比较，参考标准是一个直视专业高清晰度CRT演播室显示器。通过在显示器间同时比较相对的图像质量的退化，我们能够将显示器性能和伪像与图像源的质量，编码和压缩伪像区分开来。
四CRT评价
我们用做参考的CRT是Sony PVM-20L5，它是直接显示专业高清晰度演播室显示器，因为它具有完美的性能，所以被选择作为图像质量的参考标准。19英寸CRT是标准尺寸的演播室显示器，它被设计用来放入设备控制台和架子上。虽然它比其他的显示器要小得多，为了平衡尺寸的差异，我们从更近的距离来观看这个显示器。
CRT主要规格和度量:
型号 Sony PVM-20L5
自然分辨率 1080i、720p、480p、480i
屏幕对角线 19英寸
灰度系数 2.20(标准)
主要颜色 接近SMPTE C标准
黑色电平 0.01 cd/m2 等级1
峰值亮度 176 cd/m2 等级3或4
动态范围 17,600 等级1
4X4对比度 219 等级4
9X9对比度 75 等级4
(1)CRT 显著的变化:消费者直接显示彩色CRT对高宽比为4:3的荧屏，对角线长度达到40英寸，而对宽一些的高宽比为16:9的荧屏，对角线长度为36英寸。大多数消费者电视使用一些数字信号处理，那将会给模拟CRT加入数字伪像。
(2)CRT近期发展:一些CRT现在配备有数字DVI输入。由于几乎所有的模拟信号事实上都是从数字源产生的，使用DVI能够大幅度地提高CRT的模拟图像质量，因为数字到模拟信号D/A的转换发生在信号路径的末端，而不是在开始阶段的数字源内部(例如DVD播放机或计算机图形板)。因此，有很少的图像退化并且制造商能够按照显示器的性能特征微调D/A。
(3)CRT特殊问题: 直接显示彩色CRT具有荫罩板或荫栅。荫罩板管具有圆形磷点矩阵，能够更好地复制精细图像细节。荫栅管(例如Sony Trinitron)具有磷条，能够更好地复制照片图像。
● Moiré干涉图案是叠加在精细图像细节上的成束状的波浪形图案，它会降低直接显示彩色CRT的图像质量。Moiré是在屏幕磷元素和图像象素结构间的强度图案。它们通常只是在精细聚焦的高清晰度显示器上可见。
● 红、绿和蓝主要颜色象素在整个屏幕上精确地排列在彼此之上称为彩色重合或集中。对CRT来说，如果没有先进的调节电路，那是很难达到的，因为细小的磁场异常会以不同的方式影响每一根光线。糟糕的集中或重合会导致彩色边纹和清晰度的损失。
● 所有的CRT都容易受到磁场的干扰，并且由于地球的磁场，附近的CRT，变压器，扬声器，建筑钢材和家具的影响而导致变形。所有这些都会影响色彩重合，均匀性和纯净性，Moiré图案以及几何变形。
(4)CRT的优势: 在所有的显示技术中具有最好的黑色电平和动态范围；最高的色彩和灰度精确性；最精确的灰度系数；没有虚假轮廓，完美地光滑灰度；在灰度的暗端具有优异的精确性和低噪音；支持宽范围的分辨率；不需要进行图像尺度改变；没有运动伪像； 最宽的视角；在所有显示技术中最少的伪像；高斯光线轮廓产生光滑的图像。
(5)CRT的弱点:高斯光线轮廓降低图像清晰度；对精细文字和图片具有最低的对比度；在刷新率低于75Hz可能会产生图像闪烁，尤其是使用间隔式扫描，可能会导致一些人的视觉疲劳；最大的直接显示屏幕尺寸只有40英寸；模拟调节和校准比其他的显示技术更复杂；与其他显示技术相比，不仅在短期(小时)而且在长期(周)上，漂移的较多。对关键应用来说，定期地调节和校准是必须的；在所有的显示技术中具有最小的峰值亮度；在面板中具有较强的内反射；体积大并且重。
(6) 其他的CRT伪像:非完美的彩色重合降低清晰度并产生彩色边纹的伪像；对直视彩色显示器具有Moiré干扰图案；在红、绿和蓝频道中增益和频率反应的不同导致色彩伪像；容易受到几何图像变形的影响；非完美的聚焦降低清晰度；光栅结构尤其是在低分辨率下，可能是可见的；高电压屏幕调节问题会导致几何变形和灰度漂移(这个在Sony的高端型号中不明显)。
(7) CRT计算机应用观看测试:虽然这个型号不是用做计算机显示器的，但是当我们从在1920×1080i和1280×720p分辨率下运行视窗XP的ATI Radeon计算机图形板中输入成分视频信号时，它工作得很好。DisplayMate测试图案被很好地复制了。在1080i分辨率下，可以明显地看到一些图像和测试图案的闪烁。InfoComm ShootOut相片图片也被漂亮地显示了。
(8) CRT视频应用观看测试: 对视频来说，图片的质量是绝对令人惊异的。最小的黑色电平，最少的伪像，最低的图片噪声，最好的色彩和灰度使得CRT在图像质量方面成为明显的赢家(即使我们没有将它设置为参考标准，那也是真的)。非常亮和非常暗的场景也被完美地显示了。
(9)CRT未来的发展趋向: 高端市场对CRT直接显示显示器、前端投影仪和背面投影仪的选择会越来越少，就像真空管放大器一样，它们将会成为纯化论者和收藏家的收藏对象。高端直接显示和投影CRT从长远来看是能够生存下来的。屏幕尺寸和图像质量会持续提高，但不像价格那样快。背面投影CRT在图像质量上不能与背面投影LCD，DLP，LCOS技术相匹敌，因此一旦它们的价格优势不存在了，它们会首先消失。
关注CRT: 对于一个只使用移动象素来产生图像且具有75年历史的技术来说，这有着令人印象深刻的性能。如果整体图像和图片质量是你的首要需求，并且你也能够接受36英寸最大的宽屏，那么直接显示CRT，尤其是对视频来说，仍然是毫无争议的显示器之王。对计算机应用来说，它仍然是非常好的选择，但是它的清晰度和对比度不像工作在本身分辨率下的平板那样好。虽然有优异的特点，CRT仍然是濒危种类。虽然便宜的CRT显示器的出货在增加，高端显示器的销售额在迅速下跌，因为越来越少的人愿意付出一大笔钱来购买CRT。由于它们对平板的价格优势，留下来的是最便宜和性能最低的CRT。CRT将很快成为收藏家的收藏品。
五 LCD评估
我们选择的LCD是 LCD4000，它是世界上最大的直接显示LCD产品，作为商用电脑显示器销售，当它作为大屏幕LCD面板与合适的前端电子产品接口时，能够与视频很好地工作，具有最好的LCD性能。LCD技术正在快速发展，随着新一代产品的推出，尺寸、分辨率、亮度、对比度、视角和反应时间都在不断提高。到2005年早期，NEC-Mitsubishi预期推出55英寸以上，分辨率达到1920x1080p的显示器。
LCD主要规格和测量:
型号 NEC LCD4000
自然分辨率 1280×768p
屏幕对角线 40英寸
灰度系数 2.32(有一点高)
主要颜色 除了绿色，相对接近CRT标准
黑色电平 0.72 cd/m2 (最大背后照明) -等级4 0.27 cd/m2 (最小背后照明) - 等级3
峰值亮度 428 cd/m2 (最大背后照明) - 等级1 160 cd/m2 (最小背后照明) - 等级3或4
动态范围 595 等级3
4×4对比度 586 等级1
9×9对比度 577 等级1
(1)LCD显著的变化和最近的发展:目前市场上最大的LCD面板是46英寸，分辨率是1920×1080p(Samsung)；展出的LCD原型的最大尺寸是65英寸1920×1080p(Sharp)；目前可以获得的LCD面板的最高分辨率是3840×2400(一个22英寸的计算机显示器)；背面投影LCD显示器的荧屏尺寸可以高达70英寸。注意，投影LCD使用小的多硅LCD芯片而不是大的非晶硅面板。
(2)LCD特殊问题: 对LCD来说，本身的传输特性(应用到平板上的给定信号电压所对应的亮度或照明强度)是一个不规则的“S”形状。这意味着在灰度靠近黑光和峰值白光的两端时，亮度随强度的变化改变缓慢，而在灰度的中间段，它的改变却非常迅速(这个图形看起来像在靠近顶部和底部几乎是水平线的S形状)。信号处理设备将这个过程改装成直接的对数(指数法则)灰度关系，需要12个或更多的搜寻表比特以及数字到模拟信号转换器。许多显示器不能够作到这些要求，这将导致在明亮端和黑暗端的灰度压缩以及在黑暗端的其他不规则性。LCD中的每一个象素都在面板内部有控制电子设备以产生象素间的黑暗间隔。这突出了单个象素的显示并被称为Screen Door Effect。象素的光发射部分的填充因子或光圈比率依赖于特定的LCD技术和象素间距并且通常是在50%-70%。
(3)LCD的优势:直接显示LCD能产生非常清晰高对比度的图像，包括精细的文字和图形；是所有显示技术中最亮的；在所有的平板中具有最高的分辨率(但是LCD4000只有1280×768)；LCD面板强度由模拟信号控制，这使它能产生平滑的强度刻度，而无抖动噪声和伪像，尤其是在刻度的黑暗端(但由于没有足够的比特深度，最新的数字信号处理没有利用到这个特性)；由于象素反应时间缓慢，由低质量视频信号引起的图像噪声不是很明显； 由于面板的偏光器和色彩过滤器，背景光的反射很低；可得到最薄的显示器并且不是很重；对正常观看来说是非常安静的(但是对一些型号，在最亮背后照明设置时，电风扇会开启)。
(4)LCD的弱点:相对较亮的黑色电平；亮度和色彩饱和度通常随着视角的增加而减少。随着视角增大，一些效应产生的色调误差会增大；黑色电平通常随着视角的增大而增大；在所有显示器中具有最慢的反应时间，导致运动闪烁，图像模糊和伪像；最低的象素填充因子或光圈比率，由于象素间可见的间距，这将导致可见的象素化和Screen Door Effect。在更高的分辨率和更远的观看距离上不是那么明显；背后照明具有不均匀的光线分布；具有固定的内在分辨率，对其他的分辨率形式，需要重新改变尺寸。
(5)其他的LCD伪像:S形状的传输特性在峰值白光附近导致灰度压缩和饱和，在黑色光附近导致低质量灰度(但是在NEC LCD4000上没有观察到)；荧屏亮度和色彩均匀性的变化并有一个稍微班驳的背景；面板模拟信号反应的变化会导致色彩循迹误差；由于没有足够的信号处理比特深度，灰度的黑暗端具有不规则性。
(6)LCD计算机应用观察测试:对计算机应用来说，图像和图片质量是绝对令人满意的。图像非常清晰并且对精细的文字和图片具有最高的对比度。从正面观看时，InfoComm ShootOut相片图像被精确地显示。当视角增加时，亮度和色彩饱和度明显地降低了。但对商用图片和文字，这个效应不是那么明显。
(7)LCD视频应用观察测试:LCD4000不能很好地显示视频，这是因为这个特定的商用型号没有提供用户和校准控制。对视频信号分量，图像有一个很强的蓝色伪像，但是在S-video中，我们能够获得较好的图像，外置视频处理器会产生优异的视频图像质量，这和上面讨论的计算机应用结果相符合。
(8)LCD未来的发展趋势:对计算机应用来说，LCD是起支配作用的平板技术。现在正在推进LCD的发展以使它对视频信号也达到同样的目的，关键问题是荧屏尺寸对成本。与等离子显示器相比，LCD仍然是相当小和更昂贵，但是它们之间的差距正在缩小。许多分析家预测两者最后都会朝着有利于LCD的方向发展。这主要是因为对LCD制造，研究和发展，它具有更大的经济规模。为了占据视频端市场，LCD需要继续提高它们的黑色电平，反应时间，并减少它们的视角伪像。
五 LCD评估
我们选择的LCD是 LCD4000，它是世界上最大的直接显示LCD产品，作为商用电脑显示器销售，当它作为大屏幕LCD面板与合适的前端电子产品接口时，能够与视频很好地工作，具有最好的LCD性能。LCD技术正在快速发展，随着新一代产品的推出，尺寸、分辨率、亮度、对比度、视角和反应时间都在不断提高。到2005年早期，NEC-Mitsubishi预期推出55英寸以上，分辨率达到1920x1080p的显示器。
LCD主要规格和测量:
型号 NEC LCD4000
自然分辨率 1280×768p
屏幕对角线 40英寸
灰度系数 2.32(有一点高)
主要颜色 除了绿色，相对接近CRT标准
黑色电平 0.72 cd/m2 (最大背后照明) -等级4 0.27 cd/m2 (最小背后照明) - 等级3
峰值亮度 428 cd/m2 (最大背后照明) - 等级1 160 cd/m2 (最小背后照明) - 等级3或4
动态范围 595 等级3
4×4对比度 586 等级1
9×9对比度 577 等级1
(1)LCD显著的变化和最近的发展:目前市场上最大的LCD面板是46英寸，分辨率是1920×1080p(Samsung)；展出的LCD原型的最大尺寸是65英寸1920×1080p(Sharp)；目前可以获得的LCD面板的最高分辨率是3840×2400(一个22英寸的计算机显示器)；背面投影LCD显示器的荧屏尺寸可以高达70英寸。注意，投影LCD使用小的多硅LCD芯片而不是大的非晶硅面板。
(2)LCD特殊问题: 对LCD来说，本身的传输特性(应用到平板上的给定信号电压所对应的亮度或照明强度)是一个不规则的“S”形状。这意味着在灰度靠近黑光和峰值白光的两端时，亮度随强度的变化改变缓慢，而在灰度的中间段，它的改变却非常迅速(这个图形看起来像在靠近顶部和底部几乎是水平线的S形状)。信号处理设备将这个过程改装成直接的对数(指数法则)灰度关系，需要12个或更多的搜寻表比特以及数字到模拟信号转换器。许多显示器不能够作到这些要求，这将导致在明亮端和黑暗端的灰度压缩以及在黑暗端的其他不规则性。LCD中的每一个象素都在面板内部有控制电子设备以产生象素间的黑暗间隔。这突出了单个象素的显示并被称为Screen Door Effect。象素的光发射部分的填充因子或光圈比率依赖于特定的LCD技术和象素间距并且通常是在50%-70%。
(3)LCD的优势:直接显示LCD能产生非常清晰高对比度的图像，包括精细的文字和图形；是所有显示技术中最亮的；在所有的平板中具有最高的分辨率(但是LCD4000只有1280×768)；LCD面板强度由模拟信号控制，这使它能产生平滑的强度刻度，而无抖动噪声和伪像，尤其是在刻度的黑暗端(但由于没有足够的比特深度，最新的数字信号处理没有利用到这个特性)；由于象素反应时间缓慢，由低质量视频信号引起的图像噪声不是很明显； 由于面板的偏光器和色彩过滤器，背景光的反射很低；可得到最薄的显示器并且不是很重；对正常观看来说是非常安静的(但是对一些型号，在最亮背后照明设置时，电风扇会开启)。
(4)LCD的弱点:相对较亮的黑色电平；亮度和色彩饱和度通常随着视角的增加而减少。随着视角增大，一些效应产生的色调误差会增大；黑色电平通常随着视角的增大而增大；在所有显示器中具有最慢的反应时间，导致运动闪烁，图像模糊和伪像；最低的象素填充因子或光圈比率，由于象素间可见的间距，这将导致可见的象素化和Screen Door Effect。在更高的分辨率和更远的观看距离上不是那么明显；背后照明具有不均匀的光线分布；具有固定的内在分辨率，对其他的分辨率形式，需要重新改变尺寸。
(5)其他的LCD伪像:S形状的传输特性在峰值白光附近导致灰度压缩和饱和，在黑色光附近导致低质量灰度(但是在NEC LCD4000上没有观察到)；荧屏亮度和色彩均匀性的变化并有一个稍微班驳的背景；面板模拟信号反应的变化会导致色彩循迹误差；由于没有足够的信号处理比特深度，灰度的黑暗端具有不规则性。
(6)LCD计算机应用观察测试:对计算机应用来说，图像和图片质量是绝对令人满意的。图像非常清晰并且对精细的文字和图片具有最高的对比度。从正面观看时，InfoComm ShootOut相片图像被精确地显示。当视角增加时，亮度和色彩饱和度明显地降低了。但对商用图片和文字，这个效应不是那么明显。
(7)LCD视频应用观察测试:LCD4000不能很好地显示视频，这是因为这个特定的商用型号没有提供用户和校准控制。对视频信号分量，图像有一个很强的蓝色伪像，但是在S-video中，我们能够获得较好的图像，外置视频处理器会产生优异的视频图像质量，这和上面讨论的计算机应用结果相符合。
(8)LCD未来的发展趋势:对计算机应用来说，LCD是起支配作用的平板技术。现在正在推进LCD的发展以使它对视频信号也达到同样的目的，关键问题是荧屏尺寸对成本。与等离子显示器相比，LCD仍然是相当小和更昂贵，但是它们之间的差距正在缩小。许多分析家预测两者最后都会朝着有利于LCD的方向发展。这主要是因为对LCD制造，研究和发展，它具有更大的经济规模。为了占据视频端市场，LCD需要继续提高它们的黑色电平，反应时间，并减少它们的视角伪像。
七 DLP评估
我们选择的DLP是Optoma RD50，这是我们的众多选择中，唯一作为家庭影院显示器应用的显示器。 这款显示器是具有Texas Instruments的HD2 DMD 1280×720的具有6段色轮的芯片。自从那时，TI已经推出了HD2+芯片，它能够产生更暗的黑色电平，并能够与新的7段色轮一起工作。具有HD2+芯片和7段色轮的新的Optoma型号被称为RD50A，Optoma宣称它具有比RD50 还要高20%的对比度，还包含了我们推荐的2.20的灰度系数，这将进一步提高它本已以优异的图像质量。最近发布的Sovereign系列产品提供了更高性能的版本。
DLP主要规格和测量:
型号 Optoma RG50
内在分辨率 1280×720p
屏幕对角线 50英寸
灰度系数 2.09(有一点低)
主要颜色 相对接近CRT标准
黑色电平 0.26 cd/m2 等级2
峰值亮度 359 cd/m2 等级2
动态范围 1,381等级2
4X4对比度 332等级2或3
9X9对比度 274 等级2或3
(1)DLP近期显著变化:本文已经讨论了直接显示和背面投影显示器，但目前大多数的DLP事实上使用的都是前端投影仪，现在背面投影仪中的运用也在快速发展。DLP具有一个色轮的单芯片版本和3芯片版本。单芯片版本具有紧凑的特性，并且色彩重合完美，3芯片版本更昂贵一些，但亮度效果较好，动态范围和灰度比特更深度；TI的用于3芯片数字影院投影仪的DMD芯片的分辨率高达2048×1080； 色轮具有许多不同的分段:3(RGB)、4(RGB)和白色、最大化亮度、损失了一些色彩饱和度，仅适用于计算机应用，6(两套RGB)以及7(两套RGB和暗绿色)。色轮以7200(称为4×)、9600(称为5×)和10,800 RPM(称为6×)的速率旋转。色轮转得越快，分段的数值越大，越不容易出现彩虹伪像。
(2)DLP近期发展:TI最近推出了HD2 1280×720芯片的改进版本，称为HD2+，它主要通过减少镜子间的间距以及每个镜子连接到它的位置的凹坑来实现更暗的黑色电平。TI称之为改进的DarkChip2:一个新的7段色轮增加了一个暗绿段，它提高了灰度暗端的性能，并通过在暗端有效地提供10比特强度刻度而减少了轮廓和振动噪音；TI的SmoothPicture技术使用了随时间变化的镜子激励器，将图像移动半个象素以得到更平滑的图像；TI新的HD3芯片具有640×720矩阵的镜子，它和TI的SmoothPicture协同工作，以在屏幕上产生1280×720可寻址的象素。为了和SmoothPicture协同工作，以在不损失分辨率的情况下消除所有可见的象素结构，镜子在菱形结构中以45度角排列。由于尺寸更小，它的动态范围比HD2+的要小；TI也有一个新的1400×1050 DMD芯片，它具有4:3的高宽比，并主要用于计算机显示器领域。
(3)DLP的特殊问题:大多数DLP投影仪仅使用一个单独的DMD芯片和高速旋转的色轮以产生全彩色图片所须的主要颜色。1951年首次彩色电视播出和1971年从月球进行彩色电视播放也使用了相似的色轮概念。色轮有着许多的优势:较低的投影仪价格和尺寸以及完美的色彩重合。但色轮也有一些不利之处:光使用效率较低，因为在一个时间内，只有一个主色被使用，其他两个主色的光被浪费了；数字灰度水平被降低，这是由于脉冲宽度调制周期是被三个主色按时间共享的，其中一个效果是一些人偶尔看见了彩虹伪像。
彩虹的产生是因为红、绿和蓝主色是不同的时间顺次画出的。如果有快速眼部或头部运动，色彩顺序会出现在视网膜上稍微不同的地方。那将产生一个暂时非重合的三色图像，通常，大多数图像中不是很明显。即便如此，如果图像上黑暗背景上有明亮的白色紧凑物体，它将会显示为红，绿和蓝三色，看起来就像物体的菱镜或彩虹图像。
大多数的人不知道彩虹伪像的存在，但在上面描述的情况下，在完全黑暗的房间进距离观看荧屏时，就都会看到。因为在黑暗中没有可参考的视觉点，便加快了眼睛的移动。当我在黑暗中靠近屏幕显示测试图案时，经常能够看到彩虹，但是在昏暗的房间离屏幕九英尺观看正常的视频时，却很少能够看见它。在科幻电影(像2001: A Space Odyssey)中的太空船场景是确定你是否对彩虹敏感的最好测试。如果你对彩虹敏感，应使用具有高速色轮的DLP投影仪，目前的最高速度是10,800RPM。
(4)DLP的优势:在所有平板中具有最暗的黑色电平和最高的动态范围；与CRT灰度系数和主色的最相近的匹配；与具有色轮的仪器完美的彩色重合；90%的象素填充因子产生平滑和清晰的图像，不靠近屏幕，就看不见明显的象素化；由数字DMD芯片产生的象素强度精确、稳定并可复制；象素反应时间极为迅速，移动伪像较少；HD2芯片的内在ATSC模式1280×720，一些HD内容不需要改变尺寸并能产生1280×720的其他视频成分缩放；除灯光变暗，替换外，具有非常少的老化效应。
(5)DLP的弱势:在黑暗图像中产生一些噪声和虚假轮廓；色轮彩虹伪像；由于时间振动和彩虹伪像可能导致视觉疲劳。一些人觉得不舒适，但大多数人没有觉得受到影响；不支持直接显示，仅有投影显示；固定的内在分辨率，对其他的分辨率格式，需要重新改变尺寸；色轮和冷却风扇产生噪音。
(6)其他的DLP伪像:背面投影的光学系统和屏幕象素比直接显示显示器的象素要软；在信号处理中没有足够的比特深度，在灰度暗端具有不规则性和振动噪音；亮度随着背面投影荧屏产生的视角而变化，以便在正常观看视角上达到最大化的亮度。
(7)DLP计算机应用观察测试: 对计算机应用来说，有着优异的图像和图片效果。 能精确地显示DisplayMate的测试图案和InfoComm ShootOut的图像。由于背面投影的光学系统和屏幕象素比直视平板的象素软，对精细文字和图片，对比度也比直接显示平板的对比度低。扫描稍微过渡(图像比屏幕尺寸大)，就会导致每一边损失1%的图像象素，这可能会成为一个问题(注意Optoma的1%过扫描是在所有投影显示器中最小的)。
(8)DLP视频应用观察测试:对视频来说，图片质量较为卓越，与参照的CRT显示器匹配很好，但是它荧屏大得多。在暗屏时，偶尔有振动噪声。在新的精度更高的显示器上这些效果应该更不明显。像大多数背面投影仪一样，其亮度随着视角的变化而有很大的变化，这是为了在正常观看视角时将亮度最大化。但是动态范围、色调或饱和度并不随视角的变化而改变。
(9)DLP的未来趋势:新的DLP 1920×1080p 高清晰背面投影显示器使用了TI的新的xHD3芯片，它有960×1080矩阵的镜子，与TI的SmoothPicture移动镜子激励器协同工作，在屏幕上产生1920×1080可寻址象素。为了和SmoothPicture协同工作，以在不损失分辨率的情况下消除所有可见的象素结构，镜子在菱形结构中以45度角排列(xHD3 是上面提到的640×720 HD3芯片的更高清晰度的版本)。注意xHD3仅适用于背面投影仪，因为它们比前端投影仪占据了更大的市场，因此TI将它的系统工程和研发集中在背投市场上。希望不久将来，TI能够针对前端投影仪发布1920×1080p的产品:获得更快的7段和8段色轮；新的光学和电子配置将3芯片DLP投影仪价格空前低廉； TI即将推出的DynamicBlack技术将把黑色电平和动态范围(峰值全场对比度)提高5倍；由红、绿和蓝Archimedes螺旋组成的卷动色轮能够大幅度降低彩虹伪像，提高光线效率。这个技术早已出现，但还未真正运用到消费者产品中。
关注DLP:自它推出的8年来，DLP已经稳步发展成为在投影技术中对计算机和视频占有绝对优势的玩家。高清晰度电视是DLP的主要应用，并且1280×720芯片凭借杰出的图像质量而占据了主要的高端家庭影院市场。人们期待已久的DLP 1920×080显示器将在2005年早期出现在市场中。这是HD产品的最后的主要技术，这个更高的分辨率将有效地增加清晰度和细节度，同时降低了空间和时间振动伪像的可见性。即使如此，DLP存在的大问题是进一步降低黑色电平或伪像或3芯片配置的价格，将DLP进行包装，使它更接近直接显示LCD和等离子显示器。InFocus的光引擎是在此迈出了振奋人心的一步。
八 结束语
以上四部分，我们分析和比较了如今作为直接显示或背投而存在的主要显示技术。而这些技术间的竞争显得异常激烈，预计随着对高清晰度电视显示器的需求的不断扩大，竞争还将进一步激化。
我们检测的所有高端显示器均体现了各自绝佳的图像质量。结果是，竞争的胜利这并非唯一，因为这涉及诸多复杂的辅助设备，并且由于广泛的应用范围和个人喜好的不同而各有千秋。另外，价格也是一个主要因素，因为对于不同的显示技术其价格差别也很大。
如果大体积和40英寸或更小的荧屏尺寸对你来说不是问题，那么CRT是明显的图像质量胜利者。在薄型直接显示显示器方面，等离子显示器比较适合视频，但是对计算机应用来说，LCD(非游戏)则是更佳的选择(对计算机游戏，CRT仍然适用)。至于大屏幕图像质量，DLP目前具有最好的整体图像质量，但是JVC的HD-ILA和Sony的SXRD是其新的挑战者。LCD荧屏尺寸接近了60英寸，这对等离子技术是一个挑战。背投式显示器将尝试与直接显示LCD和等离子显示器一样向超薄化发展方向，这样它们就可以放在包括墙上任何地方。目前，较为引人注目的是Infocus的光引擎，虽然有6.5英寸厚，但整个屏幕可以达到61英寸，可以挂在墙上。直接显示和背投之间的战斗是所有主流发展中最激烈的。在高端市场，前投影仪自成一个体系，但是它和高容量的背面投影仪共享技术和前景。另一个大问题就是CRT前端投影仪是否能够随着时间的变化接受市场的竞争考验。
未来图像质量的提高将向以下三方面发展:(1)改正和提高显示参数，例如灰度系数和主要色度坐标以及色温等的设置，使它们和工业标准值更好匹配。这是到目前为提高显示器性能最容易，最快和最便宜的方法。许多制造商为了给产品设计一个特别的外观，已经开始定制它们的灰度系数曲线。我们已经指出，这仅仅是在亮度、对比度、色调和饱和度中产生的伪像和误差。类似地，许多制造商为了夸耀促销材料，而在SMPTE C 或ITU-R BT.709标准之上加大了显示色彩范围。不幸的是，这却增加了色彩复制的误差，因为原色与用来平衡色彩的专业显示器上发现的原色不同。我们也可以将这些非标准原色电子转换为标准值是，但却很少这样做，毕竟它同时也削弱了宽范围原色的目的(目前这项技术只在特殊用途使用)。
(2)提高显示器中的现有信号处理技术是另一个改进显示器性能，却相对简单和便宜的途径。通过改进的电子处理设备，会减少或消除许多伪像。例如上升到12比特的数字信号处理以及一套适当的功能控制和灰度系数检测表将会使图像质量上有很大差异，并且其研发费用与显示装置本身的研发成本相比相对较少。为使色彩和灰度精确度有显著的提高，在第二部分我们建议下一代的显示信号处理应该完全在亮度和色度坐标中实现。
(3)改进显示装置是研发以及基金投入的方向之一。因为那样使技术专利化，也决定了它的基本性能。研发是非常昂贵的并且耗时较长的过程。但真正重要的却是整个系统性能、信号处理、显示标准以及校准没有得到制造商们足够的注意。
目前看来，显示技术的复兴似乎能够继续持续下去。在过去几年中，已经有几个新的显示技术推出来，显示性能也在不断得到改善。例如，在2005年早期，所有的主要显示技术都将运行1920×1080分辨率下的显示器或投影仪，并且分辨率高达4096×2160的原型也露出水面。1920×1080是一个重要的基准，因为它是高质量的家庭影院的门槛。黑色电平、对比度比率、分辨率以及荧屏尺寸都在不断改进。事实上，这种速度比半导体的Moor定律还要快，也就是比每两年高一倍性能还要快。但是复兴不能够永远地持续下去:研发花费在快速上涨，能够对具有高图像质量的现存技术发起挑战的新显示技术受到了限制。
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投影机