引言
每种显示技术都有自身独特的优势以及弱点和局限性。尽管这些技术都在不停的发展和提高，但是最初的弱点和局限性往往都一直存在，并成为它们永远的梦魇。最典型的例子就是等离子显示技术，因为所谓的“烧屏”(其实就是不平均的老化)——这个在许多年前就已经在技术上克服了的问题，实际应用中却因为无动于衷，导致它到现在仍然还在威胁着这一优秀的显示技术。在这方面等离子显示器生产商要承担大部分责任，因为他们不是在市场中积极的解决这个问题，而是极力回避(就像鸵鸟一样不敢正视问题)。
LCD也有自己的大难题：有限的响应时间，这导致了运动模糊。和等离子显示器一样，这在许多年前就是LCD的一个严重问题，下面我们将论证它现在不再是一个难题了。
和等离子显示器不同的是，LCD厂商把它变成了市场策略中的一个亮点，提供了更多先进和强大的运动处理能力，以及高达120Hz和240Hz的屏幕刷新率来不断解决这一问题， 于是这就不再是一个问题了。
消费者(尤其是精通技术的)已经被厂商所描述的各种响应时间规格以及专利的运动增强技术所迷惑，陷入了不断追求更高规格的恶性循环。不幸的是，这一切都没有经过客观的科学测试。正如我们将在本文论证的，在移动测试图时的运动模糊性能比厂商规格中所提到的更为糟糕，而在许多高清电视上同时观看各种类型的实际视频内容以做观看测试时，我们惊讶地发现运动模糊性能比预期的好很多。在我们的测试中，所有中高档LCD显示器在播放实际视频时的运动模糊都不成问题。下面我们来逐一探讨：
LCD的响应时间和运动模糊
众所周知，运动模糊是LCD的一个问题。这是因为液晶这一LCD内部的有源元件本身在图像变化时改变方向和传输的速度不够快。由于标准视频刷新率为60帧/秒，那么一个像素就要能够在16.7毫秒(1秒分成60份)内完全改变透光性。如果比这个时间长的话，那么图像显示就有某种程度的滞后，对于图像中的运动物体，就表现为拖影或者模糊。它还影响了移动物体主要部分的可见度。
LCD的运动模糊一般通过一个行业标准规范来衡量，我们称之为响应时间。不幸的是，对于真实的图像模糊来说它不是一个特别良好的指标，因为它衡量的是一个像素从黑变成最亮然后再变回黑的总时间。不过，绝大多数图像变换的范围比较小，而且大部分都是细微的灰阶变换，这将花费更长的时间来完成。另一方面，如果是灰阶之间的变换，那么在视觉上是很难察觉模糊的，因为最初和最终的状态非常相似。但是实际情况要复杂的多，因为每个像素实际上是由独立的红、绿、蓝三种基本像素组成，它们也有自己单独的亮度、帧转换和时间。因此图像中某些运动的视觉模糊是相当复杂和模糊的现象。
响应时间和运动模糊取决于多种因素，包括液晶的粘度和厚度。人们采用多种不同的电子处理法来加速象素的转变。比较常用的一个方法是在转变时临时增大驱动电压，这被称为过驱动法。这有点像给液晶一个额外的冲击使它移动地更快。问题是很难为所有可能变化的液晶各自给出适量的冲击，这就导致了过冲、逆重影和图像闪烁的产生。另一种方法是用高频峰化来增强轮廓。还有一个被众多厂商所鼓吹的方法——把刷新率从60Hz增加到120Hz或更高来更频繁地刷新屏幕。我们将在下文中展示这几种方法。绝大多数情况下要么在图像中引入了有害的假象，要么只不过是个营销噱头。
因为公布的产品规格可能会对销售产生相当大的影响，所以对厂商来说当务之急是降低黑-白-黑的响应时间，而不是改进对视觉感受更重要的灰阶变化或是减少因为电子冲击产生的运动假象。因此，说明书上标有最快响应时间的LCD显示器并不一定具有最小的视觉模糊。我们的测试就是个例子。
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实际比较
图1 有灯光时的比较
图1显示了在DisplayMate技术公司演示实验室里的11台高清电视机。包括有8台液晶电视机、2台等离子电视机和1台索尼专业的高清特丽珑演播室CRT监视器，这一台是用作参考标准。这是一次深入的科学研究，我们做了精确的校准、全面的光谱测量并且邀请众多评判小组来观看测试图、测试图片以及大量高质量的高清视频素材。这个实际对比的工作量非常大，由DisplayMate技术公司(www.displaymate.com)和Insight Media公司(www.insightmedia.info)一起合作完成。不过所有的技术分析都是作者亲自完成的。这篇文章的Part I说明了LCD和等离子电视的图像质量、色彩和灰度的精度、色域、对比度以及可视角度。
这些高清电视机涵盖了各大品牌(按字母顺序排列)LG、三星、夏普和索尼的中高端产品。所有产品都是2008年出品的。2008年和2009年产品除了广告宣传基本上没有多大的区别。本文中，我们使用了三台旗舰级液晶电视机，分别是三星的LN-T5281F、夏普的LC-52D92U以及索尼的KDL-52XBR4。通过研究这些大品牌的旗舰级产品，我们可以确定各种显示技术和各个厂商。消费级的中端产品有LG的42LG50、三星的LN40A550P3F以及索尼的KDL-40V3000。还有两台液晶电视机也是消费级的高清电视，不过不是商用型号。
顶级的索尼XBR系列和夏普的产品都具有120Hz的屏幕刷新率，三星的旗舰产品采用了开关式LED背光照明，其他产品都是标准的60Hz屏幕刷新率。我们的目的是确定这些高级技术能够在多大程度上改善可视的运动模糊。
移动测试图
评测运动模糊的第一步是使用专门的移动测试图来清楚的检查和分析模糊以及相关的假象。在分析了这些结果后，我们将测试移动的照片，最后才是实际视频。要生成移动测试图和照片，我们使用了《DisplayMate Multimedia with Motion Bitmaps Edition》，这里面有25张专利的移动测试图和35张测试照片，可以以不同的方向和速度在屏幕上移动。这些数字视频信号同时送到所有高清电视机中，所有的电视机都在一起紧挨着进行了直接的对比，像图1中显示的那样。
我们使用尼康的D90数码单反相机拍摄移动测试图和测试照片。用1/160秒的快门速度拍摄屏幕显示，这个时间小于刷新时间。拍下的这些屏幕显示客观量度了LCD显示器自身硬件的模糊、假象和响应时间，并且和观测小组成员看到的情况是一致的。
8台液晶高清电视机之间的运动模糊差别并不大，只有一些细微的差别。因为可见的模糊远远大于60Hz的视频帧频，所以在视频变化期间，屏幕刷新率是60Hz还是120Hz，LED背光是不是开关根本无所谓。同样的，某些产品所提供的用于改善运动模糊的不同电子处理也没有多大用处，没有降低整体的运动模糊，反而带来了有害的轮廓、边缘和其他假象。另外，旗舰级产品(都具有120Hz刷新率或是LED开关)和中端产品(都具有标准的60Hz刷新率)在运动模糊上也没有什么明显的区别，而后者的价钱还不到前者的一半。
为了说明运动模糊的结果，我们拍摄了索尼XBR系列的屏幕显示，在Part I of the Shoot-Out中是图像质量和精度表现最好的LCD。它的运动模糊和假象也比其他产品要少，不过在此申明这种差别并不大。这台电视机厂商公布的响应时间为8毫秒。因为这是两次变化——从黑到白再变回黑——所以单边的响应时间(从黑到白或从白到黑)约为4毫秒。
下面显示的DisplayMate公司的测试图说明我们眼睛所能清楚的察觉模糊的时间远远大于60毫秒。屏幕显示并没有眼睛观察的那么灵敏。不过所有的屏幕显示上都可能辨认出至少8个单独的刷新周期，每个拖影之间大概相隔1/120秒(大约65毫秒)。因为无论对视觉还是仪器来说，拖影的衰减消除时间就是响应时间，特别是因为你选择了一个明确的临界亮度值。屏幕显示都用显示时间作了记号。把它们和厂商说明书上的单边响应时间4毫秒进行比较。为了把屏幕上拍到的模糊显示的尽可能清楚，我们采用了大约每秒1,000像素的运动速度。在这个速度下，横穿1,920×1,080的屏幕需要2秒。在实际的视频中，物体的移动常常比这还要快。
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图2a到图2f是DisplayMate公司测试图在不同速度和不同方向移动时的屏幕显示。在这些屏幕显示中，可以看出120Hz刷新率。在所有移动测试图上看到的白色物体的边缘和良好的细节都是假象，是因为用了降低响应时间的电子处理。屏幕显示上看到的黑色外边是由于周围的黑色背景(未显示)在转变到灰色背景时响应时间落后了。黑色痕迹看起来比白色痕迹更明显，因为LCD的响应是线性的，而人眼的视觉响应是基于亮度比的(非线性)，这种差异在看暗的内容时更为明显。
请注意最大移动速度的屏幕显示，就是每秒1,609像素的图2d，最新的帧(左右两个图像的最上方)很明显还在亮起过程中，并没有达到最大量度(上升响应时间)。其它屏幕显示也有这种效果，但没有这么明显。
图2中的测试图仅仅是在我们所调查的DisplayMate公司的整套测量图中选取了一小部分，另外还有许多不同的灰阶变化和色彩变化。
移动照片
测试图也是非常好的图片，原则上和其它用于显示的图像或图片内容没有什么区别。你在测试图上所看到的每个效果、假象和缺陷在其它图像或图片上也都有。不同的是测试图通常展现了最大可见的细节效果、假象和缺陷。这是先前使用DisplayMate公司移动测试图的明确目标，它们都被仔细地设计和优化以显示运动模糊和假象。
从另一方面来说，摄影作品通常是由非常复杂而多样的像素混合而成。照片上有这么多的像素，运动模糊很容易变得不明显甚至感觉不到。特别是因为这些照片没有像测试图那样使用一致的背景，就更不容易看出运动模糊了。不过，从测试图的亮到暗或黑到灰的转变或浓到淡的色彩变化中，我们可以更容易的发现运动模糊，
图3和图4是两张照片移动的屏幕显示，图3a和图4a是没有移动的屏幕显示。注意由于复杂的图像内容和不均匀的背景，有许多的模糊看起来不那么明显了。重要的是要知道这两张照片是我们从DisplayMate Multimedia with Motion的35张测试照中挑出来的，因为它们视觉上的运动模糊是最强烈的。其它的照片都没有这么明显。
在图3中有4个明显可见的拖影(33毫秒)和总共8个可以看见一部分的拖影(67毫秒)。在图4中有3个明显可见的拖影(25毫秒)和总共6个可以看见一部分的拖影(50毫秒)。它们的可见度取决于图像移动时亮度和色彩的转变以及相邻内容纹理交叠时的自然性。
图像的移动速度是每秒1,000像素，这相当于在2秒内横穿屏幕。减慢速度的话模糊的长度也会相应减小。因此对于这两张照片来说，在低于每秒500像素时是不会察觉到模糊的，相应的横穿屏幕时间就是4秒，实在是一个比较慢的速度。另一方面，其它大部分照片的模糊更不易察觉，因此可视的模糊完全取决于图像内容。
移动照片依然只是移动静态图像，这和实际视频完全不同，它的图像是一个复杂而多样的混合，不断混合在时间和位置上不断变化的图片。最接近于移动照片的是某些电视台的新闻和证券播报，以及大部分电影末尾垂直滚动的字幕。电视台调整了它们的播报机，使消费者电视机上的运动模糊和假象最小化，这些电视机中很大一部分都是LCD。
图3 NASA宇航员芭芭拉·摩根的照片
图4 劳伦·索内拉拍摄的近卫军照片
实际的视频
移动测试图和照片对于研究运动模糊和假象是非常有趣和有启发的，但消费者在他们的高清电视机上观看的是实际的视频。相对于移动静态照片或测试图，我们希望播放实际视频时屏幕上的运动模糊更加难以察觉。首先要考虑的是完全不存在典型的实际视频，因为内容是难以置信的多样化和差异性。幸运的是，通过移动测试图和照片，我们知道什么类型的图像内容最可能产生明显的运动模糊。当然也需要在屏幕上作大量的运动测试。
我们所选用的大部分视频内容都是体育，因为它里面有大量的运动，而且绝大部分都有鲜艳的制服和明亮的背景。我们把全带宽的ATSC广播电视节目录在一台全数字高清Tvio上。它直接记录了原始播出的没有经过处理或降级的MPEG数据流。请注意卫星电视和有线电视减小了信号带宽，这样在在图像中有运动时就需要额外进行压缩，这就增加了运动拖影。我们也没有采用任何的电影内容，因为它是用每秒24帧拍摄的，比每秒30帧的摄像机需要更多的内插和运动处理。[Page] 有好几个小时的足球、篮球、曲棍球、滑雪和高尔夫内容。绝大部分是在白天或是有较好照明的场所。对于比较暗的内容，我们采用了NASCAR汽车赛、室内体操和滑冰、电视剧《与星共舞》，还有《穿越美国》——这是一部完全从高速飞行的直升机上拍摄的蓝光视频。它具有90分钟连续的全屏运动，白天和晚上都有内容，里面有许多非常有挑战性的高速运动内容。这些精心挑选的视频非常适合我们的测试运动模糊。
实际运动视频的对比
与前面计算机生成的移动的照片和测试图相比，对于实际视频来说，一个重要的问题是它们是在不同的条件下用摄像机拍摄的，可能会有一些我们所不知道的视频处理。这会在视频素材上导致各种各样的假象。我们当然不希望因为素材的问题而影响到对LCD的评测。我们使用索尼特丽珑专业高清演播室监视器来仔细的监视视频素材的质量，这是一台CRT显示器，几乎没有任何可见的运动模糊或假象(只有在快速移动测试图时才会有几乎无法察觉的细微痕迹)。因此只要发现可疑的内容，我们就会在这台CRT监视器上仔细检查。
我们用好几个月来进行充分的对比，因此有许多事件来研究和比较所有的效果，在此之后，我们还邀请了好几十个人来实际观看并询问他们的感受，这些人包括业内专家、生产商、工程师、评论员以及ISF(影像科学基金会)教师，他们都是训练有素的观测人员。
用数字Tivo或蓝光播放机为所有的高清电视机送入上述内容列表中挑选出的同样的数字视频信号。像图1那样把所有电视机摆在一起进行直接对比。如果有观测者认为他们在某一台电视机上发现了运动模糊，我们就会重复按下Tivo上的8秒备份键，在所有电视机上反复查看这一片断(也包括CRT监视器)直到我们完全搞清楚每台电视机的具体表现。使用蓝光播放机时我们也是这么做的。
每个参与对比评测的人所得出的结论最终都是一致的，并且可能会让消费者相当惊讶：在播放我们所挑选播放的这些广泛的实际视频内容时，这些LCD高清电视机基本上没有可察觉的运动模糊。当人们认为他们看到运动模糊时，除了极少部分是确实有一些次要的模糊，其它要么是视频素材的问题，要么是反复观看问题片断时暂时性的视觉幻像。与移动测试图和移动照片不同，眼睛是无法发现实际视频中的模糊的，因为图像更为动态和复杂，这无疑和大脑从视觉图像中处理和分析基本信息的方法有关。结果所有LCD高清电视机的表现都一样，不管它们是60Hz还是120Hz刷新率，也不管是采用了开关式LED背光还是运动增强处理。
摘要和建议 响应时间在描述图片模糊上并不是一个非常科学准确或是有意义的指标，这一点是我们在Display Technology Shoot-Out系列文章中研究了绝大多数高清电视机指标后发现的。事实上，在我们的测试中，最短响应时间的LCD具有最大的运动模糊。你会发现公布的数值甚至低至2毫秒，但我们在旗舰级产品上在移动测试图时所测得的运动模糊都超过40毫秒，这比厂商公布的数值要大10倍多。
我们还发现绝大部分高清电视机所具有的运动增强处理专利技术只不过给图像带来了难看的运动假象，而不是减少整体视觉的运动模糊。把运动增强处理关到最小或者直接关掉得到的图片质量反而是最好。
通过移动测试图、照片和实际视频进行的广泛的客观测试，我们发现抛开它们的响应时间、开关式LED背光或者运动增强处理，当前的中高档LCD高清电视机的运动模糊性能在视觉上没有很明显的差别。在我们广泛的直接对比测试中，虽然在移动测试图时有相当大的运动模糊，但在播放实际视频内容时视觉上并没有多少可察觉的匀东模糊。对于极少数的例外情况，我们发现要么是视频素材的问题，要么是反复观看问题片断时暂时性的视觉幻像。这无疑是因为大脑从动态而复杂的运动图像中处理和分析基本信息的原因。[Page] 这些结果和结论会让很多痴迷于技术指标的消费者和视频发烧友们感到惊讶，因为我们周围有那么多关于响应时间和运动模糊的理论。就像等离子的“烧屏”那样，这是一个旧的信息和记忆。当前关于这一话题的许多“知识基础”不过是市场营销的反馈。当你在一台电视机上观看大量的快速动作时，我们可以很容易的发现这一点，但其实这里面绝大部分都是因为人类的视觉系统。它没有基于像我们这里描述的这样广泛科学直接的对比测试。
我们最重要最有意义的结论是LCD厂商终于解决了运动模糊这一难题。所以现在消费者和厂商都可以忘记这个困扰许久的响应时间，致力于更具生产性的更加好看的显示技术和营销问题，比如下一代的3D显示器。
因此我们最基本的建议是——如果你坚持使用知名品牌的中高档产品，你应该忽略响应时间这个指标，不用担心LCD的运动模糊，不用为120Hz或更高的刷新率、开关式LED背光或者先进的运动模糊处理而支付额外的费用。