1、量子點究竟改變了什么
2015注定是不平凡的一年,因為2014還在一邊倒的鼓吹OLED將會取代LCD成為未來技術,如今卻演變成二者相爭的局面。從本質上說,還是由于LCD技術的大幅進步,改進了LCD的固有缺陷,也拉低了和OLED的距離。
電視歸根結底還是畫質的比拼。說白了,誰更清晰,誰更有市場。附加功能有,當然也會加分,這和手機屏幕的提升有些類似,從720P到1080P,再從1080P到2K,甚至IFA2015中索尼祭出了黑科技——4K的Z5 Premium,其實電視屏幕的提升速度一點不比手機屏幕慢,五年前1080P的高清效果,跳過2K直接到4K,甚至不乏8K的產品。
從1080P到4K,分辨率的提升雖然帶來更精細的畫面,但總體效果卻沒有想象中的飛躍,其實無論廣告吹噓的如何,畫質仍然是避免的話題。
而衡量畫質的兩個重要因素是對比度和色彩精度,如果兩臺電視放在一起進行對比,其中一臺擁有更好的對比度和色彩精度,另一臺則擁有更高的分辨率,那么幾乎所有人都會認為前者的畫質更棒。盡管分辨率更低,但更高的對比度和色彩精度會讓畫面看起來更真實、更自然。
隨著HDR、量子點等新技術不斷商用,LCD終于在畫質上有和OLED一較高低的實力,那么HDR、量子點究竟是什么呢?
最早的量子點電視是TCL率先提出,LG和三星也緊隨其后,展示了類似技術的產品。
TCL率先提出量子點電視
很多朋友會誤解,認為“量子點電視”是類似等離子電視的全新事物,實際上量子點電視還屬于LCD電視,和傳統LCD電視最大的區別是背光技術,也是憑借這項技術使畫質得到了顯著提升。
我們知道,LCD電視雖然是最主流的產品,但顯示效果差的問題一直存在,表現在對比度低(黑色不夠深沉)、色域低(顏色不夠艷麗)、響應時間長(看球賽有拖影)。量子點技術則是主要解決了色域低的問題,并一舉超越了OLED電視。
LCD電視大多使用白光LED背光源,主要的原因是性價比高,但LED產生的白光中,紅光和綠光的純度低,導致色域不太理想(NTSC色域覆蓋率CIE1931數值越大越好,LCD電視是68-72%,OLED電視是85%)。量子點技術則是用藍光LED替換白光LED,藍光通過含鎘介質時會和其中極細微的納米粒子發生反應,從而發出非常純正的紅光和綠光。而這種極細粒子被稱為量子點,其實叫納米點才準確。
納米粒子
用上述方法將三原色湊齊了,調配成純正的白光作為LCD電視的背光源,這樣的量子點電視色域非常理想(量子點電視是110%)。說到這里大家也許會恍然大悟,量子點技術其實是一種背光技術。
普通LCD和量子點LCD結構對比
不過含鎘材料做成什么樣子,則有兩種不同的方案。其一是做成薄膜,覆蓋在LCD后,可成本會隨屏幕尺寸的增大而大幅提高,所以適用于手機、平板等小屏幕設備上;其二是QD Vision開發的Color IQ技術,將含鎘材料做成細管,遮擋在LED前,成本上有一定優勢,也是多數量子點電視采用的方案。
量子點電視的優勢
值不值得買,對量子點電視來說,算不上一個問題。量子點技術大幅改進了背光源結構,并使用了新型材料,明顯改善了顯示效果。如果從顯示效果這一點來看的話,量子點技術在已是瓶頸的LCD上實現了飛躍性的提升,當然是值得買的。
2、HDR如何增強畫質
HDR概念的提出似乎比量子點電視稍晚了點,導致消費者對HDR的認知比量子點還陌生。嚴格來說,HDR和量子點不同,并不是LCD的專屬技術,同樣可以搭載OLED中,只是在LCD中發揮的作用更大一些。
HDR全稱High-Dynamic Range(高動態范圍)。HDR不是新鮮詞,在拍照中,由于相機的動態范圍(寬容度)有限,畫面中同時包含明暗對比強烈的的場景時,如天空和地面,相機只可以傾向測量其中一個場景的曝光,結果是獲得的畫面要么過曝要么過暗。
而相機HDR會通過不同的曝光值快速拍攝多張照片,合為一張。相比普通圖像,HDR圖像可以提供更多的動態范圍和圖像細節,根據不同的曝光時間的LDR(Low-Dynamic Range)圖像,利用每個曝光時間相對應最佳細節的LDR圖像來合成最終HDR圖像。既保留了亮度適中的明處,也展現了細節清晰的暗處。對比度高、明暗清晰、色彩鮮明,最大程度使照片的觀感符合拍照時的效果。
而今次我們要說的,電視HDR和相機HDR有共通地方,卻又不盡相同。嚴格的說,相機HDR并不是真正的高動態范圍,也無法真正實現HDR。照片HDR的動態范圍實際上并未改變,只不過額外的曝光帶來了額外的信息。
電視HDR則是一種截然不同的技術,區別在它對畫面的改變方式上。這要從LCD的原理上說起,LCD需要背光才可以呈現內容,而負責亮度調節的LCD做不到100%遮擋光線(當然,如果光線都被遮擋住,我們也看不到圖像了)。所以在顯示黑色的場景時,仍會有一定的光線漏出,使得黑色不純,也是我們常說的漏光。
這樣的限制導致LCD無法在對比度、色域上媲美OLED,而HDR恰好是針對這兩項問題進行改善。
最初廠商想實現LCD高動態范圍,說難也不難,既然LCD做不到100%遮擋光線,那直接關閉背光就可以了,這也是區域控光的由來。不過LCD的每個像素并不像OLED是獨立的光源,一個背光燈要覆蓋一個區域的所有像素背光。
區域控光則是可以自動識別圖像中的黑色區域,關閉或降低這部分背光燈的亮度,來實現真正的黑色,增強畫面的對比度。
而電視HDR最重要的就是增加亮度,從普通電視的400nits增加到1000nits,甚至更高,亮度的提升可以使畫面更真實,尤其是戶外場景。
電視HDR大幅度的提升對比度和色彩精度的同時,畫面中明亮的部分會更清晰,暗處的部分會更有深度,看上去層次分明。而色彩精度的提升則會讓顏色都看起來更純粹和明亮。從而獲得了更純粹的顯示效果、更豐富的冷暖交替和更廣泛的色彩范圍。
此外,WCG(廣色域)也會隨HDR一同到來,這會極大拓展電視呈現出來的色彩,從而呈現更真實的效果。同時,電視HDR并不像照片HDR看著有些異樣,而只會提升畫質表現。
當然,提升亮度和色彩精度是要成本的,HDR電視的畫質也是有高低的區別。所以,并不可以簡單的認為,支持HDR的電視顯示效果一定比普通電視好。HDR唯一的含義是,可以播放HDR設備錄制的視頻。
然而,由于沒有統一標準,不同品牌的HDR電視可能存在亮度差異。比如,LG擁有“超高亮度”,三星標榜“峰值照明”,松下突出“動態范圍的重塑”,索尼提供兩種方案,夏普則選擇了Dobly的HDR技術。
HDR電視需要HDR內容才能夠凸顯自身的價值
當然,HDR電視需要HDR內容才能夠凸顯自身的價值。到目前為止,只有亞馬遜的串流服務有一些HDR資源,不過,Netflix對HDR的態度非常積極,2014年推出的《馬可波羅》是首部在HDR下重置的劇集。此外,今年推出的60部自制劇中有10部可以支持HDR。Netflix則會針對旗下部分流媒體內容進行HDR重制。
3、自主畫質芯片的意義
2015電視領域的創新技術不在少數,如果說有一項值得國人驕傲的,那么非“海信自主研發SOC級畫質芯片Hi-View Pro”莫屬了。我們知道,影響電視畫質的因素有很多,但有大有小,對比度、色域是占比較大的,另一個占比較大的應該就是畫質芯片了。
一般來說,高端電視由主芯片+TCOM芯片組成,而隨著4K、8K片源的普及和流媒體視頻的推廣,電視通過主芯片、TCOM芯片和畫質芯片相互配合,將會大幅度提高運算性能。
據透露,海信Hi-View Pro畫質芯片使用龍芯中科為視頻處理深度定制開發的CPU,這是國產自主CPU在超高清視頻處理領域的首次成功應用。
海信信芯董事長黃衛平博士表示:”將LCD做到極致是海信的“戰略”,畫質芯片的推出會進一步增強此前海信ULED的核心競爭力,預計第一年量產100萬片。海信的圖謀將不僅僅局限于民用,也將大踏步進軍繪圖、醫療、影視等專業領域。“
海信芯片研發負責人鐘聲介紹:“Hi-View Pro畫質芯片大幅改善LCD的動態對比度、動態范圍、清晰度、色域等關鍵因素,是國家‘核高基’高端芯片產業化的成果。”
據悉,Hi-View Pro畫質芯片第一年將量產100萬片,用于海信電視的中高端ULED產品線并同步行業共享。
海信推出自主芯片的意義遠不止一項技術這么簡單,長久以來,全世界范圍內也只有三星、三星等屈指可數的幾家巨頭有研發畫質引擎芯片的實力,海信是首個可以生產同類產品的國內廠商,作為中國企業,海信第一個進入“三組芯”時代,并且海信自主的畫質芯片成本遠遠低于國外同類產品,很有競爭力。
海信Hi-View Pro畫質芯片使國產電視不用完全依賴進口,掌握真正的核心科技,帶動行業更多關注技術迭代,擺脫“唯性價比”論,加速差異化;同時也會拉低畫質芯片的市場價格,打下大范圍普及的基礎;并且會讓消費者對高畫質的需求更明確,形成供需互促的良性循環。
4、OLED最致命的缺陷已攻克
OLED全稱是Organic Light-Emitting Diode(有機發光二極管),和LCD不同的是,OLED的特性是自發光,無需背光支持,并且對比度高、亮度均勻、色域和視角廣。
OLED的特性是自發光,無需背光支持,并且對比度高、亮度均勻、色域和視角廣
其次OLED電壓需求低,有反應快、厚度薄、結構簡單、效率高、重量輕等特點。可以不像LCD固定在玻璃面板中,理論上來講,只要用可以彎曲的基板材料,如裝在塑料或金屬箔片等柔性材料上,OLED屏幕的呈現形態即可改變。
過去OLED最致命的問題是壽命,因為OLED需要R、G、B三種材料受電流刺激來主動發光,而三種材料的老化程度不同,用了一段時間后,衰減快的材料亮度下降也快,屏幕便會產生偏色。
原因是技術上還無法解決B材料(甚至是R材料)的和壽命和穩定性的問題,所以“取巧”的借用容易獲取的G材料(因為它最可靠、最耐用)和R、B材料進行2:1來混合使用,G像素作為主像素,用更大的電流驅動,產生更高的亮度;將R、B像素相對減少,可以間接把R、B材料的壽命和穩定性的問題回避。
并且OLED的R、G、B三種材料的波長不盡相同,把它們一起放進面板中,如果使用相同發光層,波長短的G、B發光層,為遷就波長最長的R材料,會造成G、B發光層厚度過大,導致光波中摻進無數不必要的“雜質成分”,嚴重影響光線純度,顏色精度難以提高。
尤其是波長最短的B材料,由于發射層過長,它所摻進的“雜質成分”也最多,導致純度最差,嚴重影響光效。
這時B材料若要達到和G、R材料相同亮度,必須用更大電流驅動,然后又會導致發熱和功耗的迅速提高,陷入惡性循環。這也是影響B材料壽命和穩定性的重要原因之一(另外B材料本身比較難提取)。
廠商的做法是將人眼最敏感的G飽和度調高,使屏幕偏向“艷麗”,這樣可以掩蓋R、B純度的問題,雖然明亮、艷麗,很討好眼球,但帶來的卻是色彩偏移、色域低、拖影等問題(過去我們總是調侃三星的“綠屏”,其實并不是三星不懂較色,而是為了延長使用壽命采取的折中方案)。
如今,隨著材料的進步,這個問題已經解決。臺工研院研發“OLED表面電漿耦合增益技術”,可以將G頻譜轉換為B光譜,突破有機B材料壽命短的瓶頸。
臺工研院的解決方案是不使用任何B材料,而是以技術手段將G頻譜轉換為B頻譜,從而開發出OLED表面電漿耦合增益技術PCOLED 。利用DML結構產生平面型電漿耦合效應,可以將G材料的頻譜轉換為B頻譜,白光OLED可以利用G材料取代B材料,不但解決了壽命太短的問題,甚至比傳統OLED延長達20多倍。
目前臺工研院在大陸、臺灣、德國和美國申請專利,并進一步掌握OLED關鍵材料和及制程技術,向產業化邁進。
總結:從目前的市場來看,我們依然無法明確指明LCD、OLED誰更有前途。LCD通過HDR、量子點等技術,獲得了長足的進步,尤其是納米材料作為背光源的量子點技術,使LCD的效果可以接近、甚至超越OLED,而成本較低,壽命卻更久。
OLED擁有LG和一眾國產廠商的支持,綜合體驗還是是如今最出色的。同時隨著技術的不斷成熟,尺寸、分辨率和壽命都有所提升,唯一的問題便是成本,還需要更多時間來被消費市場所接受。
可以肯定的是,LCD和OLED屏幕在很長時間內還會共存于市場中,也各具優勢,激烈的競爭有望讓消費者以更低的價格獲得更好的顯示效果,對于電視、電腦、顯示器等領域的影響都是積極的。
LCD、OLED的競爭和CRT時代,普通顯像管和特麗瓏、鉆石瓏的競爭如出一轍。普通顯像管的效果一般,但有價格優勢;而索尼的特麗瓏、三菱的鉆石瓏由于使用單槍三束、三槍三束的技術,效果非常出色,遠超普通顯像管,但價格也要貴出數倍。
但在CRT時代中,即使特麗瓏、鉆石瓏的畫質優勢處在絕對領先的位置,卻并沒有取代普通顯像管。特麗瓏、鉆石瓏占據高端市場,普通顯像管占據低端市場,它們互有優勢,這種優勢的唯一性也使得市場處于并存的態勢。
從如今OLED技術來說,雖然最難攻克的壽命瓶頸已經解決,但只要OLED成本無法降到LCD水平,兩者長期并存則是常態,LCD和OLED的競爭也會是當年普通顯像管和特麗瓏、鉆石瓏如出一轍。