100/120Hz是LCD TV最新的技術,今年一線大廠包括Sony, Sharp, Samsung, LG, JVC與Hitachi等電視廠商分別對自己的最高端機種配備這項功能,今年六月的臺北顯示器展(Display 2007),各家面板廠商也都以120Hz展示自己的技術能力。究竟100/120Hz是否為必須規格呢,消費者是否看的出來?而現有的數字內容是否真能因為100/120Hz顯示器達到很好效果呢?
100/120Hz TV需要兩個部分都達到,100/120Hz液晶面板,與100/120Hz信號處理能力,二者缺一不可。如果只有100/120Hz面板,而信號處理能力僅達50/60Hz,則電視節目看起來可能像是2倍的快速播放,如同我們在目前NTSC/PAL電視欣賞黑白電影,會感覺到電影中的人物移動的比正常速度還快。
另一個可能是信號以50/60Hz輸出后,面板以每個Frame播放兩次來處理,則此與采用60Hz面板顯示效果相當,甚至造成更多閃爍。相反的,如果面板只能顯示50/60Hz,即使信號處理能力可達到100/120Hz,但要傳送到面板前仍需要,轉為50/60Hz,面板才能顯示。
從黑插入到ME/MC
早期120Hz面板推出時,主要藉由在60fps內容中,在每個frame插入一個黑色畫面,藉此可降低人眼所看到的殘影,不過插入黑畫面會造成亮度減少,所以后來又改將黑畫面改為灰畫面。
真正100/120Hz,需采用ME/MC(motion estimation/compensation)方式來達到畫面流暢,也就是通過補償與預測,使60fps內容成為120fps內容。
目前100/120Hz LCD TV只有一線大廠推出,但1080p LCD TV則除了Sony, Sharp、Samsung等外,二線品牌包括Olevia、Westinghouse等也同樣推出。由此可知1080p勢必比100/120Hz將更早成為LCD TV主流規格。
主流1080i只提供每秒25/30 frame
以目前廣播信號而言,DVB-T或ATSC的HD信號,主流的1080i廣播信號,實際frame rate只有25/30Hz(50/60 field/second)。信號處理器將50/60個field de-interlaced成50/60個frame后,再以一般50/60Hz TV顯示。同樣情形若是交由100/120Hz TV顯示,則再將50/60 frame再變成100/120 frame/second,再由顯示器顯示。如此等于原本30 frame source變成4x的120 frame,換句話說,也就是每1個frame需演算出3個虛擬frame,是否畫面可真實呈現?
另外一種內容是藍光光盤,相較于廣播電視,藍光光盤除了提供720p與1080i外,還提供1080p信號,也就是可達到60 frame的內容。1080p內容再通過信號ME/MC處理,即可讓視頻呈現120Hz format。
不過由于一般電影仍是以24 frame制作,以配合全世界電影院播放格式,目前美國四大廣播網的HDTV電視影集,雖主要用以廣播,但仍是以電影24 frame拍攝,再制作成1080i或720p信號。因此藍光儲存媒體1080p格式也是由24 frame的電影格式轉成。而且為了兼容一般電視格式,藍光光盤仍改變成一般電視50/60Hz廣播信號格式。
以歐規廣播的50Hz而言,處理方法是直接將每秒鐘24轉換成48 field 播放,也就是每個電影的film,轉換成為2個field,不需進行特別影像處理。播放速度會因此增加4%。加快4%播放除造成對象移動速度加快外,聲音也會提高半個音階。對象加快被認為不會被觀眾察覺,而聲音提高可被聽出,但透過軟件可解決。這個方法從過去一直被沿用,包括通過廣播電視播放的電影,或DVD影片,都是先轉成48 field。因此在歐洲使用100Hz LCD TV,則最容易的方法就是將de-interlaced后的每秒50 frame信號進行ME/MC。不過電影內容仍由24 frame變成96 frame,同樣是一個frame演算出3個虛擬frame。
若是以美規視頻標準來看,由于refresh rate為60Hz,因此double frame rate面板在美規系統將使用120Hz,原則上電影的24 frame/s與120Hz呈現5倍的關系,也就是每張電影的film轉換要演算出4個新的frame,則120Hz才能真正達到所謂流暢的畫面。不過,值得注意的是,為了兼容于現有多數的60Hz 電視機,電影要透過3:2 pull down來轉換為60Hz refresh rate,也就是電影的每4張film要轉換成5個frame(10個field)(check是否直接轉為10個frame而不再進行deinterlacing),其中單數的film將轉換成2個field,而雙數film將轉換成3個field。總和得到60個field,再將之以de-interlace為60個frame。因此在60Hz TV情形下,每秒的第1~2個frame,其實是呈現相同的影像,每秒的第3~5 frame,也是相同影像。
在此情形下,以120Hz LCD TV播放美規Blu-ray或HD DVD,在經過3:2 pull down后,ME/MC可能不起作用,因為轉換后的60Hz,其第一個到第二個frame是顯示相同影像。除非信號處理器再將60Hz轉回原始24 frame,但這就代表每個frame再補償4個frame。
兼容性影響技術發展
有一種說法,最先進的航天飛機推進器寬度,是由兩匹馬的屁股大小所決定,其原因在于馬的屁股決定了羅馬時代的輪軌,而這又決定了日后火車鐵軌的寬度,鐵軌寬度限制了火車隧道的寬度,隧道的寬度又限制了由火車拉動的航天飛機推進器。新興的數字顯示器產業LCD TV出現不到10年,雖然技術不斷精進,不過仍要顧慮到兼容性,與前端歷史源由所產生的拍攝格式配合。
電影發明百年,而每秒24 frame標準已采用數十年,歷經電視、計算機、internet的出現,電影產業依舊屹立,足見24 frame標準仍有其價值,且日后也將繼續沿用,并影響著TV顯示技術的發展