显示器

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分辨率

  • FHD: 1920*1080 (16:9)
  • 2K: 2560*1440 (16:9)
  • 4K: 3840*2160 (16:9)

不同分辨率显示器带宽需求计算方式:

基本公式是 4K@60Hz = 3840 * 2160 * 3 * 8 * 60 = 11.94Gbps (注意以下所有带宽数据按照 1K=1000, 1M=1000K, 1G=1000M 计算,如果按照 1K=1024 则结果数值有不同)。其中:

  • 3 : RGB 三原色
  • 8 : 屏幕色深 (bits per color, bpc, 8 bpc = 24 bit/px)。主流 8bit 色深屏幕支持1670万色。10 bit 色深屏幕支持 10.7亿色。
  • 60 : 屏幕刷新率

由于显示数据在传输时需要保留一定的"空白"(blanking intervals)以在信号输出端和输入端之前同步时序,最终所需要的"实际带宽"比上面计算出来的值更大。例如 4K@60Hz 实际(CVT-R2标准)需要 12.54 Gbps 带宽(11.94 / 12.54 = 0.95, 即传输效率为 95%)。

常见显示器分辨率(实际)带宽需求(无特别说明均为RGB色彩模式, 8bit色深):

  • 1080P@60Hz: 标准: 3.2 Gbps / HDR: 4 Gbps
  • 2K@60Hz: 标准: 5.63 Gbps / HDR: 7.04 Gbps
  • 2K@144Hz: 标准: 14.08 Gbps / HDR: 17.60 Gbps
  • 4K@60Hz: 标准: 12.54 Gbps / HDR: 15.68 Gbps
  • 4K@144Hz: 标准: 31.35 Gbps / HDR: 39.19 Gbps

说明:

  • HDR (标准 RGB 4:4:4 / 8bit 模式) 会增加 25% 的带宽需求。

色域

100% DCI-P3 ≈ 96% NTSC >> 93% DCI-P3 ≈ 100% sRGB ≈ 72% NTSC >> 65% sRGB ≈ 45%NTSC

注:以上关系中 ≈ 仅为理论上近似。NTSC 是最古老的标准。市场上存在大量标称72%NTSC色域、实际sRGB覆盖率不到90%的屏幕。所以实际上 93% DCI-P3 >= 100% sRGB >= 72% NTSC。

常见尺寸屏幕显示面积

尺寸 (英寸) 长宽比 长(cm) 宽(cm) 显示面积 (cm*cm) 常见分辨率 常见设备 备注
7.9 4:3 16.05 12.04 193.27 2048*1536 (PPI 326) iPad mini
9.7 4:3 19.71 14.78 291.37 2048*1536 (PPI 264) ipad <=2019
10.5 4:3 21.34 16.00 341.42 2160*1620 (PPI 264) iPad 2020
10.6 16:9 23.47 13.20 309.75 1920*1080 (PPI 208) 早期 Surface
10.9 3:2 22.74 15.80 359.20 2360*1640 (PPI 264) iPad Air 4th 实际比例 59:41
12.3 3:2 25.99 17.33 450.49 2736*1824 (PPI 267) Surface Pro
12.9 4:3 26.21 19.66 515.33 2732*2048 (PPI 264) iPad pro 4th
13.3 16:10 28.65 17.90 512.91 2560*1600 (PPI 227) macbook air, 小新Pro 13
13.5 3:2 28.53 19.02 542.68 2256*1504 (PPI 201) Surface Laptop 系列
14 16:9 30.99 17.43 540.33 1920*1080 (PPI 157) 标准 14寸笔记本
14 16:10 30.15 18.85 568.32 2240*1400 (PPI 189)
2560*1600 (PPI 216)
2880*1800 (PPI 243)
小新 Pro 14
RedmiBook Pro 14
联想 yoga 14s
15.6 16:9 34.54 19.43 670.89 1920*1080 (PPI 141)
2560*1440 (PPI 188)
标准15.6寸笔记本
天选Air
15.6 16:10 33.60 21.00 705.65 3200*2000 (PPI 242)
3456*2160 (PPI 261)
RedmiBook Pro 15
小米笔记本Pro 15
16.1 16:9 35.64 20.05 714.58 1920*1080 (PPI 137) 普通16.1笔记本
16 16:10 34.46 21.54 742.30 2560*1600 (PPI 189) 小新 pro 16, r9000p拯救者
23 16:9 50.92 28.64 1458.33 1920*1080(PPI 96) 23寸 显示器
23.8 16:9 52.69 29.64 1561.54 1920*1080(PPI 93) 23.8寸 显示器
27 16:9 59.77 33.62 2009.68 2560*1440 (PPI 109)
3840*2160 (PPI 163)
27寸 显示器
55 16:9 121.76 68.49 8339.22 3840*2160 (PPI 80) 55寸电视
65 16:9 143.90 80.94 11647.34 3840*2160 (PPI 68) 65寸电视
75 16:9 166.04 93.39 15506.81 3840*2160 (PPI 59) 75寸电视
85 16:9 188.17 105.85 19917.64 3840*2160 (PPI 52) 85寸电视

接口 / 协议

所有带宽数据为(除去编码损耗后的)实际提供的有效的视频数据传输带宽。

  • HDMI: 标准接口大小 13.9 mm × 4.45 mm

  • DisplayPort: 标准接口大小 16.10 mm × 4.76 mm × 8.88 mm (width x height x depth)

  • HDMI 1.3 : 8.16 Gbps 带宽。支持 2K@60Hz / 1080P@120Hz。增加对10 / 12 / 16 bpc 支持。
    • HDMI 1.3a : 支持 HDCP 1.2
  • HDMI 1.4 : 8.16 Gbps 带宽。支持 4K@30Hz / 2K@60Hz / 1080P@120Hz。增加 3D 显示器支持。(HDMI1.4 的带宽理论上支持 1080P144Hz,但实测很多时候 HDMI1.4 连接显示器时只能达到 1080P120Hz)
    • HDMI 1.3-1.4b 视频带宽相同。实际上最大支持 2K@83.3333hz。
  • HDMI 2.0 (2.0a) : 14.4 Gbps 带宽。支持 HDR10。支持 4K@60Hz。增强了 CEC 功能。支持 HDCP 2.2。(注意由于带宽限制,HDMI 2.0 的 HDR 支持并不完美,详见下文)
    • HDMI 2.0b : 次要的更新
  • HDMI 2.1 : 42.6 Gbps 带宽。支持 HDR10+。支持 4K@144Hz, 8K@60Hz。

  • DP 1.0 : 初始版本。支持 6 - 16 bpc。支持 DPCP 1.0。带宽:6.48 Gpbs (RBR) / 10.8Gbps (HBR)。

  • DP 1.1 : 支持 HDCP 1.3。支持 3D。兼容 HDMP 1.2。

  • DP 1.2 : 17.28 Gbps 带宽(HBR2)。兼容 HDMI 1.4。

  • DP 1.3 : 25.92 Gbps 带宽(HBR3)。支持 HDCP 2.2。兼容 HDMI 2.0。

  • DP 1.4 : 带宽同 DP 1.3。增加 HDR 支持。增加(可选的) DSC 模式。
    • DSC: 压缩模式传输视频信号。能够大幅降低视频信号所需带宽到原来的最大 1/3。需要显卡和显示器双方都支持。在 DSC 模式下,DP 1.4 支持 4K@144Hz。
  • DP 2.0 : 38.69 Gbps 带宽(UHBR 10)。支持菊花链扩展多屏(Panel replay)。
    • DP 2.0 标准还定义了 UHBR 13.5 / UHBR 20 等模式,带宽更高,但需要线缆支持。通常所说的 "DP 2.0 线" 指的是(至少能)支持 UHBR 10 的线。
  • eDP (embedded Display Port) : 笔记本电脑屏幕使用的接口
    • eDP 1.4 : 基于 DP 1.2

备注:

  • CEC : 允许设备通过 HDMI 向显示器发送控制信号。比如可以实现设备开机 / 关机时同时打开 / 关闭电视电源。大部分实际使用的设备 / 显示器 CEC 功能需要 HDMI 2.0。
  • DP 的 HDMI 兼容:即 Dual-mode (DP++),从 DP 接口的显示输出设备连接到 HDMI 接口的显示输入设备(显示器)。需要转接头(被动,无需单独供电)。注意反向则不行,从 HDMI 输出设备连接 DP 输入设备需要专门的转换芯片。另外,usb-c 的 DP 不支持 Dual-mode。
  • 所有版本的 HDMI / DP 均支持至少 192kHz / 24 bits / 8 channels 的音频传输能力。
  • HDMI 协议需要终端设备、线缆和显示器3者都支持。高版本协议向下兼容。
  • DP 协议需要终端设备、显示器2者都支持。高版本协议向下兼容。但 DP 线没有版本区别(仅有支持的带宽级别区别: RBR, HBR, HBR2(DP1.2+), HBR3(DP1.3+),UHBR 10(DP2.0+))通常叫做的 "DP X.X 数据线" 是根据其支持的最高编码级别而称呼的,例如:
    • DP 1.2 数据线:指最高支持 HBR2 带宽视频数据传输的 DP 线。
    • DP 1.4 数据线:指最高支持 HBR3 带宽视频数据传输的 DP 线。
    • DP 2.0 数据线:指最高支持 UHBR 10 带宽视频数据传输的 DP 线。
      任何 DP 线都可以支持所有版本协议的 DP 功能(只要带宽足够)。例如 "DP 1.2 数据线"也能支持 4K@60Hz HDR 输出。
  • DP 1.4+ 的 DSC 是可选的,需要显卡和显示器都支持才能开启。支持 DSC 的显示器会贵很多。

包含显示输出功能的 type-c (以及雷电3 / 4) 接口均支持 DP 1.2 (或更高版本)协议。但显示输出使用 usb-c 标准规范里 DP Alt Mode 功能,usb-c 接口的 DP 通道会借用数据传输通道的一部分引脚。因此,某些笔记本电脑的 usb-c 接口的 4K@60Hz 输出和 usb 3.0 数据传输只能二选一,如果用 usb 3.0 则最多只能输出 4K@30Hz,如果想要输出 4K@60Hz 则数据传输只能使用 usb 2.0。可以在 BIOS 里切换,默认好像一般都是 usb3.0 + 4K@30Hz 模式。如果开启 HDR 或使用 DSC,情况又有所不同。详细信息参考:USB-C

显卡接口

常见消费级显卡的显示接口标准支持:

  • HDMI 2.0: N卡 GeForce 900 (见备注)系列+ / A 卡 RX 400系列+ / Intel 酷睿10代(10nm)+
  • HDMI 2.1: N卡 GeForce 30系列(3000系) /A卡 6000系列。
  • DP 1.4
    • (w/o DSC): N卡 GeForce 10系列(1000系)+ / A 卡 RX 400系列+
    • (with DSC) : N卡 GeForce 20系列(2000系)+ / A 卡 RX 5000系列+ / Intel 酷睿10代(10nm)+
  • DP 2.0: 目前(2021-10)还没有消费级显卡支持 DP 2.0。

注意

  • N 卡 GeForce 900 系列虽然支持 HDMI 2.0,但只有 GTX 960 才支持 HDCP 2.2。GTX 980/970/Titan X 都只支持 HDCP 1.3。播放某些 DRM 保护的视频(比如 Netflix 的 4K 视频)时需要 HDCP 2.2。
  • intel 的 10 代只有 10nm 的 Ice Lake 的核显才支持 HDMI 2.0。14nm 的 10 代 (Comet Lake)仍然是 HDMI 1.4。

HDR

HDR 需要额外的 2 个 bit 传输每个颜色数据。即对于标准 8 bit 色深,需要 10 bit,即增加了 25% 的带宽需求(如果是原生 10bit 色深,则需要 12bit,增加了 20% 的带宽需求)。

标准 4K 分辨率的 "完整 HDR" (4k@60Hz, RGB 4:4:4, HDR) 需要 15.68 Gbps 带宽。而 HDMI 2.0 仅提供 14.4 Gbps 带宽,所以 HDMI 2.0 只能在4K分辨率、60帧、RGB 色彩模式(4:4:4)、HDR10中四选三。

通常而言,多数 HDMI 2.0b的设备是选择将RGB 4:4:4的色度分辨率降低至 YCrCb (4:2:2)来实现4K HDR信号传输(即所谓的 4K@60Hz 422 HDR),这样做的原因有两个,一个是所有的蓝光光盘色度分辨率都是YCrCb 4:2:2,提高到RGB 4:4:4并没有什么意义,还有一个从人眼的感知上来讲,相比其他选项,降低色度分辨率是影响最小选项。

但是RGB4:4:4并不是没有意义,至少从目前的内容上来讲,所有支持HDR的游戏都可以开到RGB4:4:4。

DP1.4 / HDMI2.1接口可以支持 4K@60Hz RGB HDR 的 "完整 HDR" 模式。(注意 DP 1.2 的 HBR2 传输带宽已经满足需求,但 DP 1.4 标准才开始支持 HDR)。

AMD rx400 / rx500 系列显卡支持 DP 1.4 / HDMI 2.0。通过 DP 接口输出时支持完整 HDR。通过 HDMI 2.0 接口输出时支持通过 YCrCb 4:2:2 模式开启 HDR(注意早期驱动直接不支持 HDMI 开启 HDR)。

屏幕材质类型

LCD

LCD屏幕也会老化,但LCD屏的老化周期远远长于OLED。多数条件下,首先LCD的液晶材料受光线(紫外线)长期照射的影响会促使液晶颜色(分子排列)发生(异常)变化,从而致使屏幕出现不均匀斑迹、坏点,画面色彩会变的发黄、暗淡,其次是液晶材料本身的正常老化。但这个周期很漫长,背光板的光线含的紫外线量微乎其微以致可以直接忽略,所以除非是连着用了一二十年或更久,又或者是屏幕的良品率实在太低、用的液晶材料太差劲,否则一般都是背光组件会比液晶材料先老化、报废。手机的LCD屏幕用几年后发现画面颜色暗淡,大多都是因为背光组件老化。只有极少数产品会出现你的这种情况,总结就是屏幕质量的问题。

液晶(LCD)使用的LED背光灯寿命通常很长(>=30000小时)。


Last update: 2021-10-28 12:13:42 UTC