超能課堂(226):顯示器動態模糊是什麼,可以怎樣減少?

想必很多玩家在打遊戲的時候都遇到過這樣的情況:“哎,怎麼畫面這麼模糊的呢?啊看不不清楚敵人啊!啊打不中敵人啊!啊我死了!”這種情況其實是由一個叫“動態模糊(Motion Blur)”的東西導致的。簡單來説,動態模糊是當視角在轉動時,眼前的影像或者物體看上去很模糊的現象,實際看到的效果與失焦有點相似的。由於是在影像移動時才會發生的現象,因此也就稱為“動態模糊”或者“運動模糊”。


圖中為遊戲內開啟動態模糊效果

簡介

那麼,動態模糊是怎樣產生的呢?對於LCD的顯示器來説,動態模糊最主要是因為顯示器響應時間過高所導致的。響應時間是指單個像素從一種顏色切換至另一種顏色所需的時間。響應時間愈慢,幀與幀之間完成轉換的時間更長了,那麼物體就會顯得愈模糊。因此,理論上來説,更高的刷新率以及響應時間是可以有助減少動態模糊。


圖片來源: Microsoft

看到這可能會有人問:“那麼響應時間號稱0.1ms什至更低的OLED屏幕和顯示器不就沒有動態模糊嗎?”嗯,理論上來説是的,但是實際上在OLED屏幕上仍然會有影像模糊的現象出現,不過這個現象不是由響應時間導致,而是由採樣保持(Sample and Hold)效應造成的。

簡單來説,顯示器所顯示的物體移動,並不是一直移動的,而是一幀一幀地展示,每幀都是靜止地維持到下一幀出現為止。但是人的眼睛看的位置是會一直移動的,而不是像顯示器那樣一點一點地移動。

當一幀畫面裏面那個應該要移動的物體,仍然停留在同一個位置等待刷新下一幀時,人的眼睛已經看向了這個物體下一刻「應該」要出現在的地方,因此這幀畫面會讓人的眼睛出現模糊的感覺。

很多OLED屏幕的響應時間雖然的確很低,但是實際上並沒有縮短到每幀畫面展示在眼睛前的時間,因此也就會出現像動態模糊的效果了。

當然,遊戲開發商以及電影電視劇製作商等為了讓畫面看起來過渡得更自然,也會加入“動態模糊”這元素在他們的作品裏,但是這與顯示器產生的動態模糊是不同的,前者是人為加入的,而後者則為硬件限制所產生的。

那麼動態模糊在什麼情況下會顯得很礙事呢?最主要是在文首提及過的,在玩快節奏遊戲如大部分射擊遊戲以及MOBA類遊戲時。這類遊戲大多都要玩家在很短時間內進行目標辨別、攻擊或走位等一系列操作。

這種情況下如果有動態模糊的話,那麼在玩家眼中,敵人的身影就會顯得有點模糊,開槍的話可能會打不中,就會出現“哎我明明瞄着他的身子打的呀,為什麼沒打中?”這種摸不着頭的情況。其實這就是因為,玩家看見的以及下意識瞄準的不是敵人本體,而是敵人的殘影,因而打中的也是敵人的殘影。

聽完這個描述,可能會有朋友覺得,這跟拖影不就是一樣的東西嗎?其實的確是差不多的東西,因為動態模糊和拖影都是涉及到物體移動時從用視角看上去會看不清,但是動態模糊是物體本身會模糊,而拖影則是在物體後面多出來一串虛影。而在一般情況下,兩者都是會同時存在的,所以有時候還真的會分不清楚它們兩的區別。

那麼,普通用户在遇到動態模糊的時間,可以採取什麼樣的措施去儘量減少動態模糊呢?最主要是有兩種,一個就是提升顯示器的響應時間,另外一個就是在幀與幀之間插入黑幀。

降低每幀畫面之間切換時間:減少響應時間

上文提到,LCD顯示器上的動態模糊最主要是由於響應時間不夠快而造成的,那麼,提高響應時間,縮短下一幀完整顯示所需要的時間可以説是最簡單直接的方法。

目前TN、IPS以及VA這三種面板當中,TN面板的響應時間仍然是最快的,因此其出現動態模糊的機會也會比起後兩者要少,不是説沒有,但是客觀上來説應該是要比較少的。因此如果想一上來就儘可能地減少看見動態模糊的話,選擇TN面板的顯示器會是比較好的。

不過其他面板的顯示器也不是完全沒救,因為大部分顯示器裏面,都有一個叫做響應時間或者加壓(Overdrive/Response Time Compensation)的選項。這個功能的作為就是使顯示器獲得更快的響應時間以及減少拖影而生的,其作用是透過向液晶施加電壓來讓他們轉動得更快。

通常這個功能都有幾個不同的級別可供選擇,要不就是1至4級,要不就是畫質優先/平衡/速度優先等等,用户可以藉此來降低響應時間。不過要注意的是,如果加壓太多,雖然響應時間快了動態模糊沒有了,但是因為液晶分子因加壓太多而超出了最終轉換的範圍,像素需要調整回原來所需的顏色值,因此會在影像後方留下一圈淡白或者黑色的光暈,也就是所謂逆殘影了。


左邊為XG27UQ默認加壓,右邊為加壓至最大5級

所以用户在調整響應時間時也要注意,在避免太高的響應時間之餘也要避免加壓太多所帶來的另一個極端。

降低每幀畫面的呈現時間:插黑幀

不過,只是降低了響應時間還是不夠的,每幀畫面出現得太久也會導致模糊的效果。因此,減少每一幀停留在人眼前的時間也是不可忽略的。這對於響應時間本來就已經很低的OLED屏幕,或者是TN面板來説都是至關重要的。


圖片來源: cnet

而插黑幀,就是為此而生的技術。插黑幀在顯示器上一般的名字都是叫做“目標穩定器”、“瞄準穩定器” 、“ELMB” “ULMB”、“減少運動模糊”等。

插黑幀最廣泛的應用是在每幀畫面生成之後再插入一幀幾乎全黑的畫面,透過取代原本的畫面來縮短原本那幀畫面被人眼看到的時間。

這樣的話,人眼在移動過程中對於畫面處於靜止的狀態不會有太多留意,顯示器可以成功“騙過”人眼的觀察而使其產生一種「這個物體是在移動的」錯覺。

其實這就是模仿CRT顯示器的一種方法。CRT顯示器之所以會讓人覺得畫面非常清晰,除高刷率之外就是因為其熒光點受到電子束照射時會顯示出相應的顏色,而電子束移開後則會慢慢暗淡下去,使得每幀畫面的停留時間相比現在的LCD什至OLED都要大大減少。

不過,以插入全黑畫面來取代原有畫面這種插幀方法用OLED、IPS以及TN面板上還可以,但是如果用在VA面板上就不行了。因為顯示器尺寸的VA面板一般響應時間都較慢,因此如果插入一幀全黑的畫面其效果是不會太好的。

因此,廠家還有另一種插黑幀的方法,那就是更加直接地,關掉顯示器背光來形成一個真正的純黑畫面。透過極快速地開關背光,顯示器可以同樣達到插入黑色畫面的效果,這對於VA面板的顯示器來説是很好的辦法。


左邊為不開啟插黑幀,右邊為開啟

不過顯示器在使用插黑幀時一般都是有限制的,例如不能在插黑幀時同時啟用動態刷新率(Adaptive-Sync、G-Sync)、最高屏幕刷新率只能降低至120Hz什至100Hz等。但是要説最大的限制,那就肯定是隨之而來的降低亮度了。


左圖為VG279QM開啟ELMB,右圖為沒有開啟ELMB

在開啟插黑幀後,因為幀與幀中間有黑色畫面的關係,所以畫面一般都會比較暗。電視上的插黑幀技術一般都做得比較好,有的什至亮度不會有多少改變,但是在顯示器上則仍然是會有亮度方面的下降,不過有的面板可以下降得較少,就例如之前測試過的華碩VG279QM一樣,亮度從240 nits降至180 nits,依然處於可以長期開啟且可以正常使用的亮度水平。

另一點是,插黑幀其實與頻閃是差不多的,因此有的用户可能會覺得很難受。

總結

顯示器上出現動態模糊其實是腦補的鍋。人眼看到移動的物體就會腦補出其下一個會出現的位置,但是實際上畫面中的物體卻是靠着每幀畫面來進行變位的,因此會造成模糊的感覺。

而顯示器雖然本身不可以避開動態模糊,但是卻可以靠着減少響應時間以及插黑幀這兩項功能來「強行」暪過人眼。當然,一個硬幣也有兩面,這些功能也有其限制,如果運用不當還會帶來副作用,並且它們的實際的效果也是見仁見智。