第II部分：灰色色標與彩色精確度

    引言
    這是一篇包括四個部分的對CRT、LCD、等離子及DLP顯示器技術進行深入的比較，以分析每種技術的相對優勢和弱點之系列文章的第II部分。在第I部分里，我們測量、分析并比較了每種顯示器技術的主要技術參數，如黑電平、色溫、峰值亮度、動態范圍和顯示器對比度等。在第II部分里，我們將繼續考察灰色色標、灰度系數、基色色度和彩色色域等，看看這些參數如何影響彩色和灰色色標的精確度。
    我們利用本公司自己的《2004年DisplayMate最佳視頻硬件指導書》(2004 DisplayMate Best Video Hardware Guide)選取了每種顯示器技術中的佼佼者。被選中的產品包括：一臺40英寸直視式LCD顯示器(NEC公司的LCD4000)、一臺61英寸等離子顯示器(NEC公司的61XM2)、一臺50英寸DLP背投式顯示器(Optoma公司的RD-50)、以及一臺小得多的19英寸CRT專業高清演播室用監視器(索尼公司的PVM-20L5)，后者被用作彩色和灰色色標精確度的參考標準。需要強調指出的是，本文的創作目的是對四種不同的顯示器技術進行比較，而不是對上述幾款型號做編輯部評論。通過對每種技術中性能最佳之產品進行比較，我們可以有效地考察這種技術的現狀。我們將考察基本圖像和圖像質量等性能參數，而不考察任何一款具體型號的詳細實現方法或其特異性。

    測試方法
    本文的中心思想是：利用合適的高級測試儀表，在相同的時間、相同的條件下，按照相同的程序，細致地設置、測試和評估所有的顯示器技術。所有的顯示器均被并排放置，以便在一間完全黑暗的實驗室里，同時對它們進行比較性觀看。同時觀看使我們能夠看出這些顯示器之間存在的細微差別。我們使用了各種基于計算機和視頻的測試圖形，此外還使用了DVD、電視和計算機應用程序，包括從我公司自己的DisplayMate for Windows多媒體版本(見網址：www.displaymate.com)中選取的多種測試圖形。所有的光度學和色度學測量都是利用一臺柯尼卡美能達(Konica Minolta)公司的CS-1000進行的，后者是一款高端實驗室用分光光度計，對顯示器發出的光線具有1度的狹窄受光角。這種高級儀器對不同顯示器技術之間的精確比較來說是至關重要的。參看第I部分中關于測試方法和所使用的測試儀表的詳細討論。

    灰色色標
    在第I部分中，我們測量了顯示器亮度的兩個極值：黑電平和峰值光強白電平。這里我們將詳細地考察介于兩個極值之間的所有光強，我們稱之為顯示器的灰色色標(技術上稱之為傳遞函數)。這是顯示器的本質特征，它決定了顯示器自身特有的外觀和性能特征。盡管每種顯示器技術都有其自己的本機灰色色標(我們稱之為顯示設備的傳遞特性)，但顯示器內部的電子信號處理電路將修正這一特性，生成我們實際看到(和測量)的灰色色標。有兩個理由可以說明這種修正是必要的。第一，大多數顯示器技術的本機灰色色標對精確的圖像再現來說要么是不適用，要么是非最佳的；第二，我們需要一個標準的灰色色標，以便使圖像在任何顯示器或顯示器技術上都能被精確地再現。被人們所接受的標準是CRT顯示器的本機灰色色標。CRT顯示器之所以成為標準，有兩個原因：第一，它是直到不久前唯一獨領風騷的顯示器技術，所以新技術要想為人們所接受，必須效仿它的行為；第二，事實證明，CRT顯示器的本機灰色色標實際上非常接近于理論上的理想色標(參看下文)。我們實在是太幸運了，因為CRT顯示器最早出現，并且作為一種成像設備很好地為我們服務了超過75年的時間。
    事實證明，“灰色色標”是一個不合適的用詞，因為這種關系實際上描述的是所有顏色的亮度標度，而不僅僅是作為白色之陰影的灰色(參看下面的圖2)。這是因為，同一個函數形式必須應用于紅、綠、藍三種顯示器基色中的每一種，以便使顯示器的色平衡不會隨亮度的改變而改變。由于所有的顏色都是三基色的混合體，所以必須將同一種亮度關系應用于所有的顏色而不僅僅是灰色/白色。(每種顏色都有其自己獨特的峰值亮度值，但亮度變化關系必須全都相同。)正如我們很快就會看到的那樣，灰色色標的形狀不僅在很大程度上影響圖像的亮度和對比度，而且影響其色調和色飽和度。
    在進一步討論之前，我們必須首先規定，灰色色標的含義究竟是什么。它就是顯示器在特定的輸入信號電平下生成的亮度，即可見光的數量(光度學術語為照度，參看第I部分)。(這一定義適用于圖像中的每個像素。)例如，最大信號生成峰值白色，而零信號則生成最接近于顯示器所能生成的黑色。我們利用一組本公司自己的DisplayMate fo