建構理想的螢幕觀測環境
發表於2008.10.16 23:31

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建構理想的螢幕觀測環境

一個想從CRT換到LCD的朋友告訴我,老是覺得LCD過亮,,讓他對於LCD有點怯步。
LCD確實是比較亮的,透過調整螢幕的方式,也是可以讓LCD與CRT有相同的亮度,減低眼睛負擔,並且與過去使用CRT的經驗能夠銜接。
但是LCD可以調整的亮度範圍是有限的,因為組成背光模組的CCFL驅動原理的關係, 以調節驅動電流的方式約能調整到最大亮度的70%左右。如果要讓背光源達到更低的可調整值,一般來說有兩種方法:
  1. 改變CCFL的驅動為PWM (脈衝寬度調製, Pulse Width Modulation)
  2. 改變Code的對應,將較亮的Code對應到較暗的Code,例如255對應到245,254對應到更小的Code,餘類推。

第一種方式改變CCFL的驅動方式為PWM,成本較高需要另外一顆IC控制CCFL的驅動,且螢幕規格上是不會標示是否採用PWM驅動,所以很難從規格去確認,一般而言,採用PWM是比較理想的。

第二種方式以Code的對應來調整亮度,可能會造對比以及可顯示顏色的減少,這個狀況特別在於只有8bit(甚至不足8bit)顯色能力的螢幕會發生;訊 號端(顯示卡)送出的訊號端為8bit,顯示端的顯示能力也是8bit,兩者是一對一的關係,但是當作了Code對應後,會變成多對一的關係,可顯示色就 減少了,也就是常看到的斷階(或稱色階)的情況。如果是10bit或12bit顯色能力的螢幕,採用Code的對應較不會有上述提及的問題;但是一般來說 這類螢幕通常定位較高階,PWM驅動通常也會具備,反而就不會採用Code的對應去調整亮度了。

也因此」改變Code的對應」成本雖較低,但是會造成影像品質大幅下降,所以較高階的產品是看不到這一類調整方式;但部分中低階的產品除了調節驅動電流這 種基礎的方法外,還會搭配」改變Code的對應」去調整亮度,不過在高品質影像的前提下,就算具備這樣的調整方式也不建議使用;以最原始調整驅動電流的方 式,螢幕最大亮度的70%,應該是最起碼可達到的調整值。採用PWM驅動的話,約可調整到最大亮度的10∼20%。

 

以筆者所用的Dell 2407WFP-HC來說,最大亮度為526nits,實測」可調整」的最低亮度約為353nits,的確是落在70%左右的最低可調整值。
(註:"可調整"的定義為, 在不影響對比及產生色階的前提下,可以達到的亮度最大調整程度。詳細的界定方式請參考」螢幕設定概念分享 」;如前面所提到,中低階螢幕調整亮度的方式部分採用 」調節驅動電流」+」改變Code的對應」 兩者搭配使用;但是廠商也知道」改變Code的對應」會造成畫質的衰減,所以在螢幕調整亮度的範圍還不是太大的時候,還是儘量以」調節驅動電流」的方式為 主,除非調整到較低亮度時,才會採用」改變Code的對應」這種方法。所以」可調整」就是找到」調節驅動電流」的臨界值)。

353nits是否還是過亮呢?以照明的人體工學來看,螢幕 : 螢幕外圍 : 環境  三個部份的照度比例在5:2:1為最佳;10:3:1是最大可允許的比例,超過這個比例對於眼睛的舒適度會下降。同樣的比例改以亮度來計算也是可以的,因 此以筆者的螢幕而言,理想的亮度比例為 353:141:71(nits),最大允許比例 353:106:35(nits)。 該如何測量出螢幕、螢幕外圍以及環境的亮度呢?

利用相機或者測光表,可以簡易的量測出亮度值,作為環境建置的參考。如果測光表有EV則相當方便,以下公式:

L = 2EV − 3

即可簡單的換算出亮度值,L即為亮度值,單位為cd/m2(或nits)。如果只有相機無法量出EV值,透過在ISO 100下的光圈以及快門也可以換算成EV:
          EV = TV + AV,
          TV = − log2(t)
          AV = 2log2(N)

t 是快門時間,N為光圈。然而對螢幕測光的時候,由於CCFL閃爍的特性,會造成每次測光結果不同,差異甚至大到1EV,這時候以測光時能測到的最大EV當 作螢幕的實際亮度即可。至於螢幕外圍,只要測量螢幕外框所延伸出去的牆面即可。環境亮度的測量,先將螢幕以及檯燈關掉(如果有的話),保留室內的一般照明 開著,擺一張白紙在螢幕上,對白紙測量則約略為環境亮度。



以筆者的2407測光結果為1/280 f/2.8,帶入公式可得TV=8.1、AV=3.0,EV=11.1,得到亮度L=274.4(nits)。當然相機的測光結果與校色器還是會存在誤 差,因此只能把測光結果用來比較相對差異。以螢幕274nits的理想亮度比例為 274:110:55(nits),換算為EV分別為11.1 : 9.8 : 8.8,各自相差約一個EV,LCD外圍的光線強度最好是不要跟螢幕亮度差太多。最大允許比例為274:82:27(nits),換算為EV為11.1 : 9.4 : 7.8,各自相差約1.5個EV。

如果懶的做計算,可以 點這裡去換算EV點這裡去換算EV與亮度 ;當然,未必需要轉換成EV值才能比較,只要差一檔光圈或一檔快門,即是差一個EV。大家可以用這個思維去調整螢幕亮度以及建構你的照明環境。



如果環境不符合要求,該怎麼處理呢?以筆者的例子為例,僅僅打開室內照明時,螢幕:螢幕外圍:環境 亮度的比例約為 11.1 : 5.3 : 7.6 ,是的,螢幕外圍的亮度甚至比環境光還低,因為螢幕外圍都被層板把光線遮住了。基本上這是很不理想的環境;儘管可以把螢幕的亮度降低舒適度,但如上面所提 到的,調整過低的亮度會造成畫質下降,因此並不建議這樣的處理方法。

 


在螢幕上方加上一盞檯燈之後,亮度比例變為 11.1 : 10.29 : 7.6 ,但是因為擺放位置的限制,檯燈僅能照射到螢幕外圍上半部的部分,所以下半部還是顯得過暗,光線均勻度還是不夠的,螢幕外圍的上下亮度比例為 10.29 : 6.3,只好祭出秘密武器:



T5 8W層板燈,相當小巧只有30cm長,用來作為補充照明是很理想的選擇。T8 10W燈管也是不錯的選擇方案,但是體積較大較佔空間,個人認為不是那麼理想。



由於重量相當輕,用雙面膠就可以作固定。



可以固定在螢幕後方,或者放置在牆角,看個人喜好以及照明的實際狀況作調整。



點亮之後~由於筆者錯買燈管為3000k,所以是黃光Orz
建議還是採用4000~6500k的燈管較好,較不會產生色彩適應的問題



這是點起來的樣子。因為拍攝的關係,所以反差顯得較大,但現場以肉眼看起來柔和很多。


跟尚未處理的狀況比起來,真的是舒適許多。

最後結論是:
  • 螢幕 : 螢幕外圍 : 環境  三個部份的照度比例在5:2:1為最佳。
  • 照度比例在 10 : 3 : 1 是最大可允許的比例,超過對眼睛不適。
  • 如果以相機來測量亮度,三個部份的EV值建議各自相差約一個EV。
  • 三個部份各自相差約1.5個EV,是最大可允許的比例,超過對眼睛不適。
  • T5燈管用做補充照明,是不錯的選擇。
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回應

Izard  於2008.10.20 17:39  

感謝板主分享如此有用的資訊..
我現在對付LCD亮度問題是用檯燈+白色板子遮光.並且能夠反射光源..讓底部亮度也能夠均勻一些..

版主回應︰ 於 2008.10.21 20:13

Izard也可以分享一下你所採用的方式啊:)

丁滿  於2010.10.21 13:45  

這幾天也參考小壁虎兄的做法,跑去買了Philips的T5 28W
不過我直接是放在螢幕背後的腳架上,省去了黏貼的步驟

將T5燈管改放成朝向牆壁,完成之後上下照明都很足夠,效果的確很棒喔^^y

sonadora  於2014.03.04 17:19  

板主您好,本文相當具有參考價值,
但圖片連結已經失效,不知道是否能夠修復。
另外5:2:1的根據是從何而來,是否可以介紹相關書籍作為參考,謝謝。

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