ISO 13406-2标准将像素完成由纯黑到纯白再回到纯黑这一渐变过程的总时间作为显示器的响应时间，这只在有限的程度上反映了显示器的真实性能，而且容易误导用户。今天我们在这里揭开响应时间参数的秘密，并就三星和优派的7款显示器讨论影响动态图像质量的响应时间补偿。

     ISO 13406-2的问题在于，测量获得的响应时间既不是最大值也不是平均值，而显示器所能达到的最快响应速度。在实际使用中，除非将对比度设到最大，否则用户根本不会在纯白背景上处理黑色文本，然而只有最大亮度才被面板认定为纯白，因此所谓的白色背景应该认为是灰色而不是白色。换句话说，我们通常所面对的是像素从黑到浅灰、浅灰到浅灰变化的情况，所以形式上测得的面板响应时间实际意义并不大。

     需要说明的是，此处提到的“灰”并不是用户在显示器屏幕上所见到的灰颜色，而是红绿蓝三原色子像素的任意中间状态。LCD显示器需要使用彩色滤光片才能显示子像素的必要颜色，滤光片显然对响应时间没有影响，任何颜色的子像素也是如此，所以无需指定子像素的颜色，故“白”意味着子像素的最大亮度状态，“黑”为最小亮度状态，“灰”则是子像素亮度亮度的中间状态。

     所以我们通常面对的是像素状态从黑到灰，或者从灰到灰的变化。从物理层面来看，液晶单元在电场作用下改变排列方向，其中两个极端位置对应黑和白，其余的则对应灰。由于转动的角度较小，从黑到灰的过渡似乎应该比从黑到白需时更少，但事实上电场不仅决定液晶材料的方向，还决定其转动速度。作用于液晶单元的力与电场的面积成正比，此外，液晶材料受驱使其转向自然排序的力影响（在没有电场作用的情况下，液晶单元按序排列并依面板的类型不同显示出纯白或纯黑的颜色外观），这些力取决于液晶材料的当前方向，并与电场力的方向相反。

     面板类型不同，这些力之间交互作用的结果也各不相同，TN+Film面板、S-IPS面板、MAV面板或PVA面板的表现都不是十分理想。就目前市面上的显示器而言，在两级灰度之间切换要比黑-白-黑的切换需要更长的时间，这个的差异从S-IPS面板的两三倍到MAV和PVA面板的十倍。由黑到深灰的过渡尤其慢，需要100ms或者更长时间，而由黑到白的过渡仅需12-14ms。

     LCD面板的设计者发现通过标准的“黑-白-黑”方式可以获得相当低的响应时间，所谓的“快速”TN+Film面板的额定响应时间为16毫秒，12甚至8毫秒，由于中间灰度的响应时间实际上保持不变，所以相对于其他老型号的25ms液晶面板而言，其响应速度并没有快到2-3倍，而仅为25%到30%。故不用特别工具的话，仅凭肉眼很难区分12ms和16ms面板之间的差异。

     如前所述，响应时间的主要问题存在于影响液晶材料排列方向的电场电压，而响应时间补偿(RTC)技术能够有效补偿液晶显示器的光学反应对电子指令的时延。

     上图所示实线表示普通液晶单元的反应，红线表示电压，蓝线表示亮度。显示器电子线路向面板输出V0电压并改变液晶单元的角度，而且电压将保持恒定直到再一次改变液晶单元的亮度。由于输出的电压远低于可能的最大值，液晶材料转速很慢，经过较长的时间才能达到目标亮度。

     上图虚线也显示了同样的结果。显示器电路板输出一定电压，液晶单元达到下一个帧周期开始的位置，在新的帧周期内电压降至V0以保持这个既得位置，因此显示器可以将任意中间灰度之间的过渡精确到帧。需要说明的是，显示器面板的帧频并不一定要依赖于计算机显卡的帧频设定，所以一帧可以持续的时间少于16.7ms(液晶显示器的标准刷新率为60Hz)。

     此图为由较浅的灰度转向较深的灰度。

     在显示器生产厂商和IT杂志期刊的共同努力下，用户已对响应时间补偿有所了解，而且其概念以overdrive液晶驱动加速技术为基准，这实际上是一种用词不当，因为“overdrive”本身仅指提高阳极电压，如果电压是阴极的，则不是加速而是减速，所以响应时间补偿应该含有加速和减速两层含义。不幸的是，经常会看到人们被“overdrive”这个词误导，认为液晶显示器仅仅通过增加阳极电压完成向较浅灰度的过渡，而事实并非如此，所有具备响应时间补偿能力的显示器均包括了以上两种类型的补偿。

     加压值仅取决于液晶单元的当前位置和目标位置，所有用户可调设置必须先于RTC模块完成，否则RTC就要根据用户定义的参数（对比度、色温等）校正补偿值，这在技术上是很复杂的，却非必需的。

     所以RTC机制完全基于显示器本身，而与显卡、驱动程序、操作系统以及其他外部因素没有任何关系。如果一台显示器采用了RTC技术，即便该显示器与一块Tseng Labs ET-4000显卡相连，运行于MS-DOS 5.0系统之上，RTC也将一直保持工作状态。如果一款显示器没有采用RTC，那么它很难用显卡模拟完成响应时间补偿，这是因为显示器的用户可调设置的任何改变都将改变模拟算法。假定取对比度100级和每一种原色100级，gamma值5，获得的变量为100*100*100*100*5=5亿！显然不可能为每一个变量调整RTC模拟算法。

     自从ATI和NVIDIA的移动图形核心涉及RTC技术，基于显卡驱动程序的RTC软件模拟就被提到日程上来，而桌面型和笔记本显示器之间存在明显区别，笔记本电脑的液晶显示器没有自己的设置，其补偿完全依赖显卡子系统，必须通过图形芯片才能完成图像设置。所以“所有用户可调设置必须先于RTC模块完成”与“RTC模块存在于图形芯片当中”的要求并不矛盾。而桌面型液晶显示器通常都有自己的不能通过显卡控制的设置，即便这些模块通过软件控制，比如三星的SyncMaster 173P。

     很显然，像素的初始及最终亮度与响应时间之间存在着非线性和非单调的依赖关系，这就需要显示器根据像素的当前和最终状态分别选择补偿值。要完成这一步骤，RTC模块需要用帧缓冲以存放先前帧，后一帧到达时与缓冲区的内容进行比较，亮度发生改变的像素的补偿值因此而被选定。

     电容是影响响应时间补偿的另一个因素，LCD面板的液晶单元并不总是处于通电状态，每一个液晶单元就相当于一个容电器，指定的电压按照刷频率短暂作用于这些电容器，然而这种电容器的电容并不是一成不变的，而是随液晶单元的位置变化而改变。假定一个液晶单元最初的电压为U0，一个新帧的到来将电压变为U1，液晶单元电容器的带电量为Q=U1*C1，其中C1为此时的电容，液晶单元开始偏转，电容在下一帧到达时变为C2，由于带电量保持不变，电压就必须随电容改变，用公式表示就是U1*C1=U2*C2。此时电压通过阻止液晶单元的偏转完成自己的改变，当下一帧到达时液晶单元的电压又被设定为U1，液晶单元的偏转速度也发生改变，这个过程可以通过下表体现出来：

     上表的结果基于明基BenQ FP737s-D显示器，长长的水平延长线到下一帧到达时才结束，这种延伸并不算严重，但在某些情况下可能引起移动物体后面的拖影，此时响应时间补偿又发挥了作用，作为液晶单元电容变化的结果，液晶单元在第一帧开始时获得一定的电压并在帧末尾自动达到需要的亮度。

     显示器厂商在追求高品质的同时还需兼顾成品的成本问题，如果新型号的价格高于老产品的两三倍，恐怕就没有什么竞争力了。由于需要将采用RTC技术的新产品维持合理的成本水平，在一定程度上限制了其功能性，尤其是补偿电压的精确性。

     这里有两种可能的情况，即补偿电压过低或者过高，前一种情况引起的重像效果比较明显，但仍要弱于基于同样面板的非RTC显示器。

     第二种情况如上图所示，实线表示补偿响应，虚线代表过渡补偿响应。很明显，像素的亮度不仅达到要求的水平，还在第一帧的末尾，也就是补偿电压移除时超过了这一水平。电压移除后亮度将视面板的惯性维持一段时间，然后才降至需要的数值。

     这种情形的重要性在于带来了一种新的、在未采用RTC的显示器上无法见到的视觉失真现象，表现为一条比移动物体和背景都要亮的色带。下面二图显示了黑色文字在灰色背景上从右向左移动的情况，第一张快照取自采用普通PVA面板的三星SyncMaster 194T显示器（未采用RTC技术），由于PVA技术的特性，在这里我们看到了非常明显的重像，文字模糊，几乎不可分辨。

     第二张快照则是基于采用TN+Film面板的三星SyncMaster 930BF显示器，该显示器采用了RTC技术。在这里可以看到行进于灰色背景之上的黑色文字后面的浅色拖尾。

     有人可能会因此轻易得出结论，认为RTC的工作原理就是先将面板调到比预定目标更浅的灰度，然后再调回到目标灰度，实际并非如此。的确，如果时间够长，面板在电压的作用会转向较浅的灰度，甚至是纯白，但电压在像素超过必要的亮度之前就被移除。我们可能看到的所有的“浅色阴影”仅仅是不精确的补偿电压造成的，正常情况下并不会发生这种情况。

     实际上现在采用RTC技术的显示器不同程度上都存在这个问题，RTC错误可能是几个甚至几十个百分点。所以在测试支持RTC的显示器时，测试者不应该仅仅测量响应时间，还应该注意其达到了多高的速度，否则一款显示器很容易就凭发送过高的加速电压获得最低的响应时间而赢得所有的测试。

      这也是为什么我们在测试液晶显示器的响应时间补偿时要提供另外一张图表，看起来与相对传统的黑-灰-黑过渡的响应时间图表很相似。新图表按百分比显示了RTC错误，如果在黑（0级）到灰（100级）的过渡过程中像素亮度的级别从未超过100，此时的RTC错误为零。如果在这个过程中亮度达到了最高值150，则RTC错误为50%。下图即是现实中RTC配置较差的显示器像素切换的示波图，图表底部的灰线表示像素的最初亮度，上面的灰线表示像素最终亮度，粉线则表示因过高驱动电压引起的波动起伏。

     当然，如果RTC错误很明显，甚至用肉眼就能很容易察觉到图像失真，这款显示器是否还能被认定为响应速度很快？我们认为除了合适的响应时间，还应考虑另一个参数，也就是像素获得不超过目标亮度10%所需要的时间，这个时间要比额定的响应时间长得多。

     谈到速度，显卡厂商通常把响应时间描述为一个像素的颜色完成从“黑-白-黑”的过渡所需要的总时间。但是采用了RTC技术的显示器问世之后这个标准就发生了改变。如果你在数字的后面看到“gray-to-gray”，“g-t-g” 或者“midtone”这样的标注，这个特定的数字就表示两个灰度画面之间过渡需要的平均时间，换言之，厂商们测得所有中间灰度之间的渐变时间，然后取其平均值。他们通常将响应时间指定为像素从黑到白再到黑渐变所需要的全部时间，然而新标准将响应时间定义为像素单向渐变的时间。

     这种衡量标准的变化有其市场原因，RTC的真正含义是指黑到白的变化过程不能被加速，如果依旧根据ISO 13406-2标准衡量，RTC丝毫也不能影响显示器的响应时间。就响应速度而言，新型显示器显然要比老型号更快，所以有必要将RTC这个术语进行详细讲解，并把新型显示器能够受益的衡量响应时间的新标准介绍给消费者，并让消费者全面而真实地了解显示器的实际性能，尽管这要受到市场规律的支配，但从技术观点来看仍然是符合逻辑的。

     新标准的微妙之处在于“平均”这个词，一台显示器完成全部的过渡需要15ms，另一台完成一半需要27.5ms，还有一台用了2.5ms就完成一半的过渡（当然，这些只是纯理论性的假设），这几台显示器的响应时间将完全相同！也就是说，取平均值并不能说明中间灰度渐变的响应时间的变化情况。现在看来，采用粗略的响应时间图表对于分析显示器所有渐变过程的响应时间有帮助，但在不远的将来却未必也是如此。

     下面的柱状图显示了优派ViewSonic VG712s显示器（17英寸，TN+Film面板，未采用RTC）的测试结果。垂直轴线代表以毫秒为单位的时间，左侧水平轴线代表像素开始过渡时的灰度水平（0-255，一个梯度为32），右侧水平轴线代表最终的灰度水平。举例来说，如果从纯黑（0）到浅灰（192）的变化对应最远端的浅蓝色方柱，柱状图对角线的值都是零，同时最浅灰度之间的变化（224-255）也存在零值，这是因为该显示器的测试是基于最大亮度和最大对比度设置，实际上造成某些最浅的灰度彼此无法区分，或者它们之间的差异太小，无法精确测量。

     毫无疑问，这款TN+Film面板的响应时间并不能够令人满意，较快的向纯白的过渡完全被较慢的中间灰度过渡对应的方柱遮住（超过20ms，甚至30ms），而柱状图左侧对应灰到黑变化的最短的方柱并不能扭转整体局面，可见TN+Film面板的实际响应速度相当之慢。

     由于采用了RTC技术，同样基于TN+Film面板的ViewSonic VX724显示器测试结果却大不相同。从图表上看，各方柱高度大为缩短，最大响应时间为13.8ms，而最小响应时间仅为2ms！

     可惜的是，并非所有支持RTC的显示器都能像优派这样作出如此漂亮的图表。下图是同样采用了TN+Film面板的三星SyncMaster 760BF显示器响应时间的图表，尽管有些灰度的变化仍然需时较长，甚至可以达到30ms，但是760BF的平均响应时间要远低于未采用RTC的普通TN+Film面板。

     接下来的是采用PVA面板技术的三星SyncMaster 194T显示器（不支持RTC），PVA面板从黑到深灰的变化通常都很慢，甚至可能超过100ms，这就使得这类面板不适合动态游戏。没错，这款显示器由灰到白，或由灰到黑的过渡速度的确很快，但是平均速度让人不敢恭维。

     这是同一块PVA面板，但是支持响应时间补偿，二者之间的差异让人有些瞠目，最大峰值几乎保持不变，右侧的第二峰值则低得多，其余变化的响应时间保持在相同的水平（大约为12ms，或者更低一些）。此外，我们还没有发现哪一款支持RTC的MVA面板能与PVA相提并论。

     最后登场的是采用了S-IPS技术的LG Flatron M173WA显示器，尽管该显示器宣称具有12ms的灰阶响应时间，其面板并不支持RTC。25ms的S-IPS面板并不比更快的TN+Film差很多，但是无法与支持RTC的新型TN+Film面板竞争。如果你喜欢S-IPS显示器可能就比较麻烦了，因为市场上还没有支持响应时间补偿的S-IPS产品。

     事实上3D图表并没有带来比2D图表更多的信息，所以从3D图表得出的结论同样也能从2D图表得出（TN+Film面板额定的响应速度和实际相差很大；PVA面板在某些灰度变化上反应很慢；S-IPS和TN+Film面板的响应速度大致相同）。然而很难根据3D图表将不同显示器之间进行对比，所以我们仍将提供反映从黑到灰再到黑这一变化过程的2D图表，而用3D图表说明某些特殊情况。

     就显示器实际的响应时间补偿而言，RTC机制只是对活动目标有作用，对静止图像则没有影响，即色彩再现、视角和对比度等。所以抛开响应时间不讲，基于相同面板的支持RTC和不支持RTC的显示器并没有什么不同。

     TN+Film和PVA面板目前基本用于17"和19"显示器，所以很多厂商都是成双地推出支持RTC的显示器，这一对显示器除了屏幕尺寸之外，其他指标基本相同。至于MVA技术，MVA面板厂商友达光电(AU Optronics)仅把眼光放在了19"甚至更大的显示器上。