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对比度Contrast

时间:2013-02-03来源:http://shixinhua.com石鑫华视觉 作者:石鑫华 点击: 999999次

对比度Contrast

对比度概述

对比度(Contrast)指的是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量,差异范围越大代表对比越大,差异范围越小代表对比越小,好的对比率120:1就可容易地显示生动、丰富的色彩,当对比率高达300:1时,便可支持各阶的颜色。但对比率遭受和亮度相同的困境,现今尚无一套有效又公正的标准来衡量对比率,所以最好的辨识方式还是依靠使用者眼睛。
在暗室中,白色画面(最亮时)下的亮度除以黑色画面(最暗时)下的亮度。更精准地说,对比度就是把白色信号在100%和0%的饱和度相减,再除以用Lux(光照度,即勒克斯,每平方米的流明值)为计量单位下0%的白色值(0%的白色信号实际上就是黑色),所得到的数值。对比度是最白与最黑亮度单位的相除值。因此白色越亮、黑色越暗,对比度就越高。对比度严格来讲我们指的对比度是屏幕上同一点最亮时(白色)与最暗时(黑色)的亮度的比值,不过通常产品的对比度指标是就整个屏幕而言的,例如一个屏幕在全白屏状态时候亮度为500cd/m2,全黑屏状态亮度为0.5cd/m2,这样屏幕的对比度就是1000:1。
对比度
对比度

对比度对视觉效果的影响

对比度对视觉效果的影响非常关键,一般来说对比度越大,图像越清晰醒目,色彩也越鲜明艳丽;而对比度小,则会让整个画面都灰蒙蒙的。高对比度对于图像的清晰度、细节表现、灰度层次表现都有很大帮助。在一些黑白反差较大的文本显示、CAD显示和黑白照片显示等方面,高对比度产品在黑白反差、清晰度、完整性等方面都具有优势。相对而言,在色彩层次方面,高对比度对图像的影响并不明显。对比度对于动态视频显示效果影响要更大一些,由于动态图像中明暗转换比较快,对比度越高,人的眼睛越容易分辨出这样的转换过程。对比度高的产品调节
不同对比度效果
不同对比度效果
有两种提高对比度的方法:
1.提高白色画面的亮度。
2.让黑色更黑,降低最低亮度,这个也许有些不好理解,首先,需要知道控制液晶显示器光线的明暗变化,是不可能通过发光灯管开、关来实现的,而液晶又是不能做到100%不漏光的,所以即使调整至纯黑画面,液晶显示器还是会有一些亮度的。这是个分母、分子的问题,分子小了对比度自然就高了。
提高亮度增加对比度的方法相对简单,不过受到灯管寿命、液晶漏光等问题,亮度不能无限量提高。第二种方法是很多高端液晶厂家的发展方向,这也是为什么亮度不高的液晶能够达到高对比度的原因。在购买液晶显示器时,应该注意挑选显示器画面有没有因高亮而色彩失真,因为那样的高对比度是没有参考价值的。更重要的是,虚高的亮度并不会带来更好的显示效果,它只会使浅色图像变成茫茫一片,而对暗部表现却毫无帮助。
在对比度调节方面,各产品的处理方式也存在着很大的差异,有些产品的对比度调节范围非常小,而且调节过程中更多地偏向于改变图像亮度(增大高亮区域的。

投影机的对比度

在投影机行业有2种对比度测试方法,一种是全开/全关对比度测试方式,即测试投影机输出的全白屏幕与全黑屏幕亮度比值。另一种是ANSI对比度,它采用ANSI标准测试方法测试对比度,ANSI对比度测试方法采用16点黑白相间色块,8个白色区域亮度平均值和8个黑色区域亮度平均值之间的比值即为ANSI对比度。这两种测量方法得到的对比度值差异非常大,这也是不同厂商的产品在标称对比度上差异大的一个重要原因。对比度的实现与投影机的成像器件和光路设计密切相关,对于液晶投影机来说,首当其冲的因素就是液晶板的像素透光率与阻光率,这个差值越大,投影机的对比度也越大。目前大多数LCD投影机产品的标称对比度都在400:1(ANSI)左右,而大多数DLP投影机的标称对比度都在1500:1(全白/全黑)以上。对比度越高的投影机价格越高,如果仅仅用投影机演示文字和黑白图片则对比度在400:1左右的投影机就可以满足需要,如果用来演示色彩丰富的照片和播放视频动画则最好选择1000:1以上的高对度投影机。

液晶显示器的对比度

对比度参数
此外,厂商在宣传单上标注的对比度参数分两种,一种是典型值,就是在同一画面下的对比度,另一种是最大值,就是整个显示器在亮度不一定的状态下所取的最大、最小亮度所比的对比度,例如某款液晶最大对比度为550:1,而典型值为500:1。那么其中的最大值也就不具备参考性,典型值才是真正的对比度,最大对比度实际上也就是厂商所玩的数字游戏。
动态对比度
所谓动态对比度,指的是液晶显示器在某些特定情况下测得的对比度数值,例如逐一测试屏幕的每一个区域,将对比度最大的区域的对比度值,作为该产品的对比度参数。不同厂商对于动态对比度的测量方法可能也不尽相同,但其本质也万变不离其宗。动态对比度与真正的对比度是两个不同的概念,一般同一台液晶显示器的动态对比度是实际对比度的3-5倍。所以,动态对比度也不过就是厂商所玩的数字游戏,并没有实际意义。通常液晶电视的对比度也会比液晶显示器的指标要高,在600:1到1500:1之间不等。不过我们有时会看到某些产品在宣传的时候会标榜出超高动态对比度10000:1之类的参数,让消费者误以为产品的技术要比其他的同类高出几个档次,这就是一个玩弄概念文字的地方了。这个概念误区在于“动态”这个字眼上面,动态对比度指的是液晶电视在某些特定情况下测得的对比度数值,例如逐一测试屏幕的每一个区域,将对比度最大的区域的对比度值,作为该产品的对比度参数。不同厂商对于动态对比度的测量方法也不尽相同,通常同一个产品的动态对比度在数值上是对比度的3-5倍,甚至更高。因此一台号称超高“动态”对比度的电视实际的对比度并不一定就比其他产品的要高,而液晶电视的对比度目前在1500:1左右就已经是极限了。如果在选机的时候如果消费者碰到超过这个范围内对比度值的产品时候就要留心了,千万不要被宣传的花招给混淆蒙骗了。
DFC技术
全称为Digital Fine Contrast,锐比(DFC)技术是一种专门针对对比度的优化技术。该技术主要由三部分组成,分别是ACR(Auto Contents Recognition,即自动识别),DCE(Digital Contrast Enhancer,即数字增强对比度)和DCM(Digital Contrast Mapper,即数字对比映射)。ACR能够自动检测从PC主机输入的显示信号的各项参数,进而调节和优化液晶显示器的对比度;DCE可大幅降低最黑亮度,并有效调节中间色阶的鲜艳程度,从而达到优化显示的效果;DCM则可判断对比度是否达到最优化并进行画面综合调整与显示。也就是说,锐比(DFC)技术需要三个步骤来对对比度进行优化调节。
现状
目前主流液晶显示器的对比度大多集中在400:1至600:1的水平上。国内一线显示器品牌如华硕、三星、LG等主流液晶显示器产品则能够达到1000:1这一水平上,部分产品可能还要更高,面板使用的不同在一定程度上也影响了液晶显示器的对比度问题。而加拿大公司Brightside推出的采用LED背光技术的DR-37P超高动态范围液晶显示器居然号称拥有200000:1的超高对比度,真是令人有点瞠目结舌了。

图像对比度

硬件设备要表征图像,则通过调整硬件的参数进行对比度调节,而图像本身,也可以进行对比度的调整,这个可以通过改变其对比度的值进行调节。使其看起来更能满足用户的需求。下面图为NI Vision Assistant中的调整对比度Contrast函数的效果:
对比度为45与20的图像对比
对比度为45与20的图像对比
对比度为45与70图像对比
对比度为45与70图像对比
从中可以看到,当对比度为45时,比较均衡,而当对比度为20时,图像发灰不艳丽,而对比度为70时,则表现的非常艳丽且不真实。在图像处理中,不时为了增强目标的特征,是需要调整对比度的,一般来讲,是加大对比度,这样可以更利于将特征表现出来,当然在这个过程中干扰也会被同时加强,所以需要先滤除干扰信号。
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