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标题: 也说画质：从成像原理谈起 [打印本页]

作者: Vendicare 时间: 2013-1-15 09:52
标题: 也说画质：从成像原理谈起
看了网友最近的一篇帖子《媒体都不敢做的测试一个大侠用专业测试仪器证明了A卡色彩完胜N卡》一文。我不想说这篇文章的结论对否，以免无辜介入A/N之争。这里我只想做两件事：1、号召大家不要做标题党，某些测试严肃媒体不是不敢做，而是不能乱说一气；2、科普一下显卡成像的基本知识，让大家对于显卡、线缆、显示器有一个基本的了解，避免被误导。

电脑连接显示器的方式如果如数家珍的说起来的话，其实多如牛毛。但是常用的无非VGA、DVI（专业领域的DMS乃是对其的封装）、HDMI（DP与其原理相近）三种，了解了这三种的成像原理大家就基本上能对“低通影响画质”等高论有些客观的认识了。显卡、显示器到底如何影响画质请听我慢慢道来：

作者: Vendicare 时间: 2013-1-15 09:52
本帖最后由 Vendicare 于 2013-1-15 11:26 编辑

显示卡的主要作用是对图形函数进行加速。早期的电脑，CPU和标准的EGA或VGA显示卡以及帧缓存(用于存储图象)，可以对大多数图象进行处理，但是它们只是起一种传递作用，我们所看到的就是CPU所提供的。这对老的操作系统象DOS，以及文本文件的显示是足够的，但是这种组合对复杂的图形和高质量的图象的处理就显得力不从心了，特别是当用户使用Windows操作系统后，CPU已经无法对众多的图形函数进行处理，而最根本的解决方法就是图形加速卡。图形加速卡拥有自己的图形函数加速器和显存，这些都是专门用来执行图形加速任务，因此就可以大大减少CPU所必须处理的图形函数。

当代计算机显示系统的图像处理逻辑一般是：GPU解算每一帧的最终画面---〉输入帧缓冲（frame buffer aka. frame cache）----〉输出转换设备------〉线缆信号传输--------〉显示器显示。在算法相同的情况下，同样的图形程序在不同的机器上运行，其图形数据的结果是必然相同的。GPU和帧缓冲如果有问题的话会影响画质么？答案是肯定的，他们都将影响画质。但是，如果图像在这两者身上出现问题的话，其表现是图像撕裂以及画面混乱。而非色彩上的区别。

扩展阅读：帧缓冲简史（很快补上）

作者: Vendicare 时间: 2013-1-15 09:53
标题: VGA及画面影响因素
本帖最后由 Vendicare 于 2013-1-15 13:10 编辑

首先学究一下，VGA事实上在国内的IT网站上经常被误读、误解。VGA 是Video Graphics Array的缩写。它是IBM在1987年随PS/2机一起推出的一种视频是IBM在1987年随PS/2机一起推出的一种视频传输标准。而我们常说的VGA接口实际上是对HD15 D型头的一个历史误称。vga标准特指的是横向最多720线、纵向480线（24 MHz 带宽），沿用cga色轮的一种显示标准。而承载其传输的HD15线缆则可以传输更高清晰度（QXGA 388MHz）的图像。

名称上不多做纠结。VGA的输出原理如下：
[attach]2148297[/attach]

计算机内部以数字方式生成的显示图像信息保存在帧缓冲中，帧缓冲中的每帧图像被显卡中的RAMDAC电路转变为 R、G、Ｂ三原色信号和行、场同步信号，信号通过电缆传输到显示设备中。对于模拟显示设备，比如说模拟 CRT 显示器，信号被直接送到相应的处理电路，驱动控制显像管生成图像；而对于 LCD、DLP 等数字显示设备，显示设备中需配置相应的Ａ/Ｄ（模拟/数字）转换器，将模拟信号转变为数字信号。

VGA输出由于采用模拟输出方式，其信号易受干扰，最直观的体会就是当年大家把手机放在显示器旁边时，电话还没响你的显示器画面已经扭曲了。正由于模拟信号传输易受干扰的特点，VGA传输中的RAMDAC就成为了整个成像环节中最薄弱、最关键的一点。

早期显卡的RAMDAC是8bit的。在8bit的RAMDAC中，VGA信号中红绿蓝（以下称RGB）每个色彩通道占8位，例如在红色彩通道中，色彩由浓到淡分为2的8次方，也即256个级别。8bit的RAMDAC的显卡最高支持24位真彩色，可显示的颜色数为16.7M种。我们常见的32位色，是24位真彩色加8位Alpha值，Alpha值表示颜色的透明度，比如表现有颜色的玻璃、水、雾之后的物体颜色，就要载入Alpha值。
当代显卡的RAMDAC是10bit的，RGB每个色彩通道占10位，例如在红色彩通道中，色彩由浓到淡分为2的10次方，也即1024个级别，30位色可显示的颜色数为1024的3次方，即超过10亿种。只要操作系统支持，未来装备16bit的RAMDAC的显卡是能显示64位色的。
色深的增多向好的方向看，增加了颜色的表现力，让画面更加真实，但是向坏的方向看让模拟信号在传输中更加容易受到干扰。

在RAMDAC中，数字表达的RGB色彩通道由数模转换器转换为VGA驱动电压，VGA驱动电压传送到CRT后经放大转换为电子枪高速电子流，电子流轰击屏幕荧光粉发光而显示图象。由于RAMDAC集成于显示芯片内部，各厂家显示芯片设计不同，所以显示效果也有差异。对显示效果影响很重要的一部分是RAMDAC的颜色-电压对应表，比如红色彩通道中最浓的颜色对应该通道最高电压，最淡的颜色代表该通道最低电压，最高电压与最低电压的差值决定了颜色范围。

VGA与低通滤波电路低通滤波电路就是只允许一定频率以下的信号通过的电路，通常视频信号的带宽在几兆赫兹到十兆赫兹左右，一般我们只要让有用的信号通过就可以了，更高或更低频率的信号不是我们想要的，可以理解为是噪声，低通滤波电路就是要去掉这些没有用的信号，不然会使2D显示质量下降。低通滤波电路通常位于VGA插头附近的电路板上，由三极管放大电路和电容/电阻滤波电路组成，三极管放大电路作用是放大VGA信号以抵消电容/电阻滤波电路造成的信号衰减。
低通滤波电路须知低通滤波电路并非元件越多越好，很多人认为元件越多做工越好，那是错误的想法，组成低通滤波电路的三极管、电容、电阻是有质量差异的，比如贴片电容，就算是同厂同批的，个体之间的电容值都会有0.2%以下的差异，太多电容串联，造成的误差会叠加，其误差会造成VGA信号失真。同样道理，在声卡中太多电容串联组成的滤波电路会减低声音的解析度，造成声音含混不清。

作者: Vendicare 时间: 2013-1-15 09:54
标题: dvi的种类及影响因素
本帖最后由 Vendicare 于 2013-1-15 13:38 编辑

DVI（Digital Video Interface）由1998年9月，在Intel开发者论坛上成立的数字显示工作小组（Digital Display Working Group简称DDWG）发明的一种高速传输数字信号的技术，有DVI-A、DVI-D和DVI-I三种不同的接口形式。DVI-A是模拟接口，DVI-D只有数字接口，DVI-I有数字和模拟接口，目前应用主要以DVI-I为主，而DVI-A早已淘汰。

DVI是基于TMDS(Transition Minimized Differential Signaling)，转换最小差分信号)技术来传输数字信号，TMDS运用先进的编码算法把8bit数据(R、G、B中的每路基色信号)通过最小转换编码为10bit数据(包含行场同步信息、时钟信息、数据DE、纠错等)，经过DC平衡后，采用差分信号传输数据，它和LVDS、TTL相比有较好的电磁兼容性能，可以用低成本的专用电缆实现长距离、高质量的数字信号传输。TMDS技术的连接传输结构如图1所示。数字视频接口（DVI）是一种国际开放的接口标准，在PC、DVD、高清晰电视（HDTV）、高清晰投影仪等设备上有广泛的应用。

原则上讲，DVI没有VGA传输时的数模转换环节。因此只要电路质量合格就不存在画质区别。在经过校色的DVI显示器上能够看出画质区别来的无非两种情况：1、心理作用；2、买到了国产“山寨”显示器虽然使用DVI-I接口，但实际上传输的还是VGA信号。

当然在遇到严重干扰源或者电路质量不合格的情况下DVI传输也会受到影响。但实DVI显示器受到影响的表现不是画面发虚、颜色暗淡。其表现为图像撕裂，马赛克等。

附：3种DVI
[attach]2148388[/attach]

作者: Vendicare 时间: 2013-1-15 09:54
标题: HDMI与DP
本帖最后由 Vendicare 于 2013-1-15 13:58 编辑

高清晰度多媒体接口（英语：High Definition Multimedia Interface，简称HDMI）是一种全数字化图像和声音传送接口，可以传送无压缩的音频信号及视频信号。HDMI可用于机顶盒、DVD播放机、个人电脑、电视游乐器、综合扩大机、数字音响与电视机。HDMI可以同时传送音频和影音信号，由于音频和视频信号采用同一条电缆，大大简化了系统的安装。

HDMI是被设计来取代较旧的模拟影音传送接口如SCART或RCA等端子的。它支持各类电视与电脑图像格式，包括SDTV、HDTV视频画面，再加上多声道数字音频。在传送时，各种视频数据将被HDMI收发芯片以“Transition Minimized Differential Signaling”（TMDS）技术编码成数据分组。规格初制订时其最大像素传输率为165Mpx/sec，足以支持1080p画质每秒60张画面，或者UXGA分辨率（1600x1200）；后来在HDMI 1.3规格中扩增为340Mpx/sec，以符合未来可能的需求。

HDMI也支持非压缩的8声道数字音频传送（采样率192kHz，数据长度24bits/sample），以及任何压缩音频流如Dolby Digital或DTS，亦支持SACD所使用的8声道的1bit DSD信号。在HDMI 1.3规格中，又追加了超高数据量的非压缩音频流如Dolby TrueHD与DTS-HD的支持。

标准的Type A HDMI接头有19个脚位，另有一种支持更高分辨率的Type B接头被定义出来，但目前仍无任何厂商使用Type B接头。Type B接头有29个脚位，容许其传送扩张的视频通道以应付未来的高画质需求，如WQSXGA（3200x2048）。

Type A HDMI可向下兼容于现今多数显示屏与显卡所使用的Single-link DVI-D或DVI-I接口（但不支持DVI-A），这表示采用DVI-D接口的信号来源可以通过转换线驱动HDMI屏幕，但是此种转换方案并不支持音频传送与遥控机能。此外，如无HDCP认证的DVI屏幕也将不能收看从HDMI所输出带有HDCP加密保护的视频数据。（所有HDMI屏幕皆支持HDCP，但大多数DVI接口的显示屏不支持HDCP。）Type B HDMI接头也将向下兼容于Dual-link DVI接口。

总体来说，HDMI和DVI的工作原理是基本相同的。只是HDMI支持了数字版权保护和声音输出，剔除了原有的模拟信号部分，从而使得线缆更细，更轻巧。

DisplayPort也是一种高清数字显示接口标准，可以连接电脑和显示器。同HDMI合DVI一样，他们都是数字信号传输。换言之他们显示的图像都将忠实于FrameBuffer中存储的图像。但同HDMI不同的是，DP采取了微封包架构传输数据，取代了TMDS以串流方式传输数据的方法。理论上微封包架构可以具有更低的时钟敏感度，传输更远的距离，不过目前并未体现出来。

作者: Vendicare 时间: 2013-1-15 09:55
标题: 显卡对画质到底有多大影响？
本帖最后由 Vendicare 于 2013-1-15 14:12 编辑

必须承认显卡是会影响到画质的，这点无需否认。首先，显卡生产厂商的驱动设置有所区别，在默认设置下几种显卡的默认图像风格不同。其次，各家显卡的数模转换电路也不尽相同，工艺较差的显卡以VGA方式输出显示信号的时候会出现颜色暗淡、画面不锐利等问题。最后，各家显卡的显示输出标准的支持力度也不同支持,支持48bit色深的HDMI1.3显卡肯定比支持24Bit色深的HDMI1.1显卡最终图像要细腻得多。

但是，当画质变成玄学，就没有意思了。对于那些用着DVI接口甚至HDMI接口连接着液晶显示器的用户，不要奢望一块显卡能够改变你显示器的画质。觉得画面不好，调整一下你的色深，如果依旧不满意，可以考虑换显示器了。

绝大多数情况下，你所看出来的画质差异并非显卡的问题，而是你的主观意念在作祟。

作者: zxl7288436 时间: 2013-1-15 10:19
插不上了····

作者: clawhammer 时间: 2013-1-15 10:25

搬凳子上课

作者: s4e 时间: 2013-1-15 10:30
DP和HDMI是完全不同的东西，和历史上其它接口都不一样，怎么变成和HDMI相近的了。VGA用DAC，DVI和HDMI类似用TMDS来来调整信号，都是传输裸信号。DP就是发送数据包，和网络，USB等等数据传输比较类似。

作者: qsxyz 时间: 2013-1-15 11:16
MARK，等LZ填坑

作者: qwased 时间: 2013-1-15 13:57

显示器很快也会成为一门和耳机一样的玄学的

作者: 不喝孟婆汤 时间: 2013-1-15 14:18
。。。。太长了。没什么耐心看。直接看结论去了。

作者: goldman948 时间: 2013-1-15 14:19
什麽显卡玩game的锐利度根本是笑话,不过是软件的设置而已.
sweetfx要调多锐利都行,颜色要浓到噁心随你开心,hdr可以亮瞎你的眼

作者: stefxia 时间: 2013-1-15 14:22
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作者: boltblade 时间: 2013-1-15 14:41

qwased 发表于 2013-1-15 13:57
[sweatingbullets>显示器很快也会成为一门和耳机一样的玄学的

显示效果唯心论啊，可怜我的氪金狗眼，看不出来A/N/I的区别。

作者: xiaxin222a 时间: 2013-1-15 15:14
本帖最后由 xiaxin222a 于 2013-1-15 15:14 编辑

boltblade 发表于 2013-1-15 14:41
显示效果唯心论啊，可怜我的氪金狗眼，看不出来A/N/I的区别。

看I能看的我眼疼，这是我看出来的区别..

作者: 骨刺 时间: 2013-1-15 15:14
AMD感觉党会一直存在下去

作者: terryhux 时间: 2013-1-15 16:53
据说用雪山的融水发出来的水电玩电脑，画质是最好的

作者: yixinck6970 时间: 2013-1-15 17:23
半桶水响叮当，同一张卡去BIOS里打开关闭Spread Spectrum，你自己看画面有没区别

作者: Vendicare 时间: 2013-1-15 18:12
本帖最后由 Vendicare 于 2013-1-15 18:20 编辑

yixinck6970 发表于 2013-1-15 17:23
半桶水响叮当，同一张卡去BIOS里打开关闭Spread Spectrum，你自己看画面有没区别

知道展频是干什么用的吗？搞明白再来装高深吧。

DVI的传输基础是TMDS，所有的颜色信息都是数字模式传输的。如果受到干扰要么画面撕裂，要么就正常显示。不存在受干扰时某颜色通道的色值从4变成8的情况

作者: yixinck6970 时间: 2013-1-15 18:17
你敢去做实验吗？你敢吗？？？

作者: Vendicare 时间: 2013-1-15 18:22
本帖最后由 Vendicare 于 2013-1-15 18:25 编辑

yixinck6970 发表于 2013-1-15 18:17
你敢去做实验吗？你敢吗？？？

你主张，我举证？

我现在在出差中，笔记本电脑不带展频设置。但你就算让一万个人试，开关展频都不会对DVI显示信号产生任何影响。除非你的DVI-I接口上传输的实际上是VGA信号（纵使这样，也不会有明显的区别）。

作者: loverlong 时间: 2013-1-15 18:31

yixinck6970 发表于 2013-1-15 18:17
你敢去做实验吗？你敢吗？？？

那你做实验了么？转了人家一篇博文就来卖乖了？

人家博主的结论是各有差异，到你嘴里就成完胜了。现在的水军可真没节操啊。

作者: Heitai 时间: 2013-1-15 19:24
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作者: px002 时间: 2013-1-15 19:38
DP和HDMI 原理差别巨大，楼主说它们原理基本一样，，可见半桶水。

HDMI可以简单理解为带音频的单通道DVI 。所以上不了高分辨率。

作者: vista@xp 时间: 2013-1-15 19:51
我是来学习的，谢谢楼主

作者: Vendicare 时间: 2013-1-15 20:09

px002 发表于 2013-1-15 19:38
DP和HDMI 原理差别巨大，楼主说它们原理基本一样，，可见半桶水。

HDMI可以简单理解为带音频的单通道 ...

看好了我要说的什么，本文探讨的是成像原理而非传输原理。

HDMI传输带宽可以达到10.2G并不比DP小一丁点。而且HDMI代替DVI的主要目的也不是音频，而且是版权。

作者: Vendicare 时间: 2013-1-15 20:24

Heitai 发表于 2013-1-15 19:24
提醒一下，TMDS是有误码的。4变成8也是有可能的。
如果画面撕裂那就是行同步HS和场同步VS也存在较大误码

如果你不用长线驱动的话，依规DVI-D的误码率在10的负九次方。

而且DVI-D的干扰误码画面和VGA是完全不一样的，回头我给你拍一张。

作者: yixinck6970 时间: 2013-1-15 20:25
http://blog.sina.com.cn/s/blog_6a8080cd0100k4mj.html
楼主自己去看BULL大侠的文章

作者: 我说的是事实 时间: 2013-1-15 20:28

Vendicare 发表于 2013-1-15 20:09
看好了我要说的什么，本文探讨的是成像原理而非传输原理。

HDMI传输带宽可以达到10.2G并不比DP小一丁点 ...

你是指HDCP么？这个DVI也能够做到啊。

作者: Vendicare 时间: 2013-1-15 20:38

yixinck6970 发表于 2013-1-15 20:25
http://blog.sina.com.cn/s/blog_6a8080cd0100k4mj.html
楼主自己去看BULL大侠的文章[titter>

what's your point?

作者: s4e 时间: 2013-1-15 21:08
VGA DVI HDMI 理论上并没有质的变化，都是把framebuffer的数据逐行同步发送到显示器（就是所谓的扫描），只是传输格式不同。DP才是真正意义上的同步frambuffer数据，不但支持一对多发送，而且在framebuffer没有更新时还可以不发送数据（玩电脑的都知道数据没有改变上传啥数据啊）。

作者: D65 时间: 2013-1-15 21:43
像我这样真正专业学色彩学的人，从来不说话的，辨色力测试完美级。。
倒是伪专家满天飞，拿着一个分光光度计，就以为自己是专家。

作者: FontainebleauV 时间: 2013-1-16 00:52
提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

作者: ksk0000k 时间: 2013-1-16 01:17
这年头难得有这样的技术文了，lz辛苦了

作者: NORAWITHMYCALL 时间: 2013-1-16 12:42
真正专业的显示器都以DVI-D为标准接口并且配备2个，如果是视频处理（以广播级为例）则是HD-SDI。

作者: nxd1999 时间: 2013-1-16 22:53
可是为啥连我老妈都能看出A卡和N卡颜色有差别呢，反正A卡的颜色在默认设置下更讨人眼睛喜欢

作者: Vendicare 时间: 2013-1-16 23:05

nxd1999 发表于 2013-1-16 22:53
可是为啥连我老妈都能看出A卡和N卡颜色有差别呢，反正A卡的颜色在默认设置下更讨人眼睛喜欢

A\N画质相同的大前提就是经过调色，默认下两者颜色表现的取向是不同的。

作者: nxd1999 时间: 2013-1-16 23:19

Vendicare 发表于 2013-1-16 23:05
A\N画质相同的大前提就是经过调色，默认下两者颜色表现的取向是不同的。

那就真心希望N卡把颜色调艳一点，至少把HTPC用的刀卡调艳点，家用毕竟不似专业，好看比真实更重要

作者: Xenomorph 时间: 2013-1-20 21:41
要考试，来晚了~在下对成像原理不甚了解，感谢科普~这周和下周还有2篇，加油了~话说Grey还要来一次赌博吗？

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