对比度是什么?

电视系列:注水的对比度-器物与我
左边图像的对比度较佳,右边对比度较差,来源:cnet.com

对比度是什么?书面上定义和表述虽然多样,但意思大致相同:「最大亮度」和「最小亮度」之比。或者说显示「白色图像」的亮度与显示「黑色图像」亮度之比。
严格的讲,还要算上屏幕反射的「环境光线」。
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对比度 = 白色图像的亮度/黑色图像的亮度,来源:rtings.com

对比度越高,黑色越浓郁,黑白越分明;对比度不高,黑色可能会看起来像灰色。
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左边是对比度「955 : 1」的效果图,右边是「7143 : 1」,需要注意的是,原始图像经不同的摄像机和屏幕转换之后,或多或少会有不同,此图仅供参考,来源:rtings.com

亮度之比?听起来似乎很简单的样子,但仔细想想,就会发现问题,比如:
是一幅图像中最亮部分和最暗部分的亮度之比,还是两幅图像一幅全白、一幅全黑,两者亮度之比?
是在黑暗的房间中测试,还是明亮的房间内?
没错,测量的方法、环境和图像信号的不同,都能让同一产品的对比度千差万别。
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不同环境和测试方法得到的「对比度」数值,差别很大,来源:Contrast ratio explained – barcoTV

以测试方法为据,对比度可以划分为很多成对的类型,比方说:「暗场对比度」和「亮场对比度」、「全屏对比度」和「窗口对比度」、「原生对比度」(Native Contrast,或称静态对比度)和「动态对比度」(Dynamic Contrast)。
不过我们最常见到还是用全白图像和全黑图像测试的对比度,如「全开/全关对比度」(Full on/Full off);
以及用棋盘图像(Checkboard,或称黑白方格)测试的对比度,如「ANSI 对比度」(ANSI,美国国家标准学会)。

怎么测量对比度?

可以先把电视的各式参数调到特定的值,再让它显示全白的图像,测得一个亮度值。
再让它显示全黑的图像,测得另一个亮度值。
把两个亮度值相除,得到的便是「全白/全黑对比度」(或称「全开/全关对比度」)。
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一种「全白/全黑对比度」的示意图,来源:techbang.com

有没有意识到问题所在?
「全白/全黑对比度」描述的只是两幅画面或者说两种情况下的亮度差异,而影响我们观看体验却是同一幅图像上的明暗对比。
所以我们还可以用另一种测试方法:
先让电视显示「黑白方块」的图像,测量各个白色方块和黑色方块的亮度。
分别计算白色方块和黑色方块的亮度平均值,把两者相除,得到的便是「棋盘对比度」。
「ANSI 对比度」就采用此法。

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「ANSI 对比度」测量示意图,图中数字表示亮度,来源:avforums.com

实际的测试步骤要详细得多,上文只是简单的概括。
由于白色部分的亮度会影响黑色部分,所以用同一台机器的「棋盘对比度」要比「全白/全黑对比度」低得多。
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国标中测试「对比度」使用的图像信号和示意,来源:《SJ -11348-2006 数字电视平板显示器测量方法》 – 中华人民共和国电子行业标准

市面上的显示器是用什么办法呢?
很遗憾,各国及业界都没有统一的度量标准,日本有 JEITA(电子信息技术产业协会)的方法,美国有 ANSI 的方法,中国则有《SJ-11348-2006》标准,由于这些标准或方法多为建议而非强制,所以厂商基本上各行其是。
这样引发的后果便是,各个品牌标注的「对比度」没有太大的参考价值,也不能直接对比。

什么是「动态对比度」?

不客气地讲,「动态对比度」就是「忽悠对比度」。
如果说「对比度」没有明确的标准,那么「动态对比度」更是毫无章法可言。
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左边是「原生对比度」较高的显示效果,右边是「原生对比度」较低、但「动态对比度」较高的显示效果,来源:cnet.com

有的厂商用程序、驱动或专门的芯片,根据画面的明暗分布,降低或增强屏幕上各个区域的亮度,再把在某些特定情况下测得的对比度数值,称为「动态对比度」。
比如某个瞬间屏幕最亮和最暗处的亮度比值,或者逐一测试屏幕各个区域,找出的最大的对比度值。
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部分厂商也承认「动态对比度」并非真实对比度,来源:明基官网

有的厂商干脆不测,直接推算出最低亮度值,进而算出动态对比度。
故此,这种「对比度」毫无参考价值。

常见的对比度

中低端液晶电视的对比度通常在「几百比一」到「一千多比一」之间,比如在香港消委会的一项测试中,电视的对比度由 312:1 至 1065:1 不等。
高端液晶电视的对比度可以高至「数千比一」,比如在 Rtings 的评测中,高端液晶的对比度高至「六七千比一」。
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高端液晶的对比度,来源:rtings.com

严格的讲,这两个机构的评测数据不能直接对比,但它们评测方法类似,都是在黑暗环境下用「黑白方格」图案测试,所以拿出来作为简单的参考。
同样规格的显示屏,「最高亮度」的差异不会很大,对比度提升的关键就在于「最低亮度」,市面上之所以有「等离子电视对比度远超液晶电视」的声音,就是因为以往等离子的最低亮度低于大部分液晶电视。
不过目前高端液晶的「最低亮度」和「对比度」已经接近和赶超等离子电视。
Anyway,等离子已死,液晶当道,问将来谁是霸主?极可能是 OLED 电视,它们的对比度几乎可以到达极限。
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左边为对比度较低的液晶电视,右边为 OLED 电视,来源:rtings.com

结论

坐在电脑前的你,没事不用太在意「厂商标注的对比度」。
不同测试环境和方法得出的对比度,区别很大,比较的意义不大。
在各种测试方法中用,用 ANSI 的方法(或黑白方格)测出的对比度,相对而言比较可靠。

 

人眼对光线强度的感觉不是线性的,虽然有些电视的对比度数据看起来差距很大,但实际体验不一定差太多,例如对比度 600:1 感觉上只会比 300:1 轻微高出少许而已,不细心观察甚至会觉得没分别。

再加上日常使用时,很少有人在全黑的环境下观看电视,不论原本显示黑暗场景的能力多强,受现场环境照明影响,黑暗部分总会呈现少许亮度,以致对比度必然较低。

(来源:香港消委会《选择》449期,转为简体字,有增删)

 

一些中高端液晶电视的最低亮度和对比度,已经赶上或超过等离子电视。
如果看到普通液晶电视自称 10000:1 以上的对比度,多半是忽悠人的「动态对比度」。
网上的对比图只能作为辅助的参考,因为原始图像经不同的摄像机和屏幕转换之后,或多或少会有不同。
若你很在意对比度,建议亲身去卖场观看,用黑白格子图像对比。
也可以参考同一机构、同一标准下的测试结果,比方说专业的电视评测媒体的数据( 如:rtings.com) 和各国消费者组织的评测报告(如:香港消委会和大陆的消费明鉴)。
如果你对「对比度」确实有无法言说的狂热信仰,那么不要犹豫,拎上钱袋奔向 OLED 吧。

主要信息来源

互联网文章

Contrast Ratio of TVs
Contrast ratio (or how every TV manufacturer lies to you) – Geoffrey Morrison
Contrast Ratio Shoot-Out (Everyone Loses) – Noah Robischon
Contrast ratio explained – barcoTV
香港消委会《选择》449期
消费明鉴电视专题

电子文献及图书

《液晶与平板显示技术》 – 高鸿锦,董友梅
《新型显示技术》 – 高鸿锦,董友梅
《液晶电视选购锦囊》 – 台湾消基会
《SJ 11348 2006 数字电视平板显示器测量方法》 – 中华人民共和国电子行业标准
《SJT 11343-2006 电子电视液晶显示器通用规范》 – 中华人民共和国电子行业标准