【转】【宽屏玩老游戏必看】【科普】液晶时代的新话题：画面缩放
我们不得不感叹世界变化之快、科技发展之迅速。在数年前，一台15寸液晶显示器就可以称得上奢侈品。时至今日，19寸宽屏液晶显示器却已经仅仅是入门级。嗯，同时希望人类的科技进步能够更少的损害我们的地球。https://www.ocer.net/article/a_upload/200711/20071119-1.jpg
1399元的19寸宽屏LCD
尽管我们一不小心就进入了液晶时代，享受着大屏幕、零闪烁的美好生活，但是事实又一次证明了世界万物的对立统一规律。当一台台大屏幕液晶显示器走入千家万户的时候，一个新的问题又出现在我们面前。我们发现液晶显示器的分辨率设置并没有CRT显示器那么自如，当显示分辨率低于液晶显示器的最佳分辨率（最大分辨率）时，图像就会变得模糊。
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也许扁扁的猛犸坦克会更可爱，但画面模糊恐怕无人接受
这似乎是在逼迫我们购买在1440*900甚至更高分辨率下仍旧堪当大任的游戏显卡；似乎是在要求我们抛弃那些仅仅拥有低分辨率和4：3画面比例的经典游戏。或者，就只有老老实实忍受画面拉伸带来的模糊。不过万幸的是，一种称为画面缩放的技术正在尝试拯救现状。
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年度大片《拯救LCD缩放》的宣传海报
相信有很多朋友希望深入了解画面缩放技术，从而让自己的液晶显示器工作的更好。在本文中，我将会从技术原理的角度为大家介绍画面缩放以及该技术在ATI和NVIDIA显卡产品中的实际应用。 想要了解画面缩放技术的本质，就必须先知道显示器的工作原理。我们首先需要来了解一下CRT的工作原理，之后你会明白为什么CRT没有缩放的困扰，同时也能帮助你更好的理解LCD的困扰根源。
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CRT（cathode ray tube,阴极射线管）显示器的基本原理并不复杂，它通过电子枪将一束电子束打在镀有荧光粉（也叫磷光粉）的显像管上，从而使显像管上的那个点呈现所需要的像素图像。电子束会受到一个磁场的影响从而发生路径偏移，通过改变磁场方向和强度，我们就可以将电子束打在显像管的不同位置。通过控制电子束的电压，则可以使像素的明暗发生改变。这都一切由图象信号来控制。
相信各位都知道该电子束将会进行“行扫描”，通过调整磁场令电子束从右至左、由上而下一行一行完整的扫描整个屏幕，从而获得图像。因为电子束在同时进行水平方向和垂直方向的运动，所以实际的扫描线为斜线。扫描完整的画面需要一定时间，显示器呈现完整图像的速度被称为“垂直刷新率”，通常人们简称其为“刷新率”，以赫兹（Hz）为单位。
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接下来的事情似乎并没有那么顺利。工程师在设计电视机的时候，发现他们有一个必须要妥协的技术问题。由于早期荧光粉的品质并不令人满意，使得一帧画面尚未扫描完毕时，最初的几行荧光粉就开始变暗了，因此逐行扫描并不可行。为了解决这个问题，隔行扫描技术诞生了。隔行扫描技术将一帧图像通过交错技术分为两“场”来显示。电子束将首先扫描显像管的奇数行（1、3、5。。。），当奇数行扫描完毕后再开始偶数行（2、4、6。。。）的扫描。对奇/偶数行完成一次扫描，就被称为完成一次“场扫描”。隔行扫描利用人眼的视觉延迟攻克了荧光粉品质不佳的难关。在电视的制式中，NTSC制式的标准为每秒60场（30帧图像），而PAL制式则为每秒50场（25帧图像）。我们在电影院所看到的电影则通常为24帧。在这样的刷新率下，人眼不会感觉到画面的延迟。
而如今的CRT电脑显示器早已经不再需要隔行扫描了，荧光粉与各种电子器件的品质已经达到了人们所需要的水平。所以，CRT显示器早已抛弃了隔行扫描而采用逐行扫描模式。当然，它们仍然能够兼容隔行扫描信号，而一些电视机也主要是因电视信号的局限而仍旧采用隔行扫描，1080i一类的隔行扫描HDTV标准也仅仅是为了迎合当前的电视机而已。相信再过一些时间，隔行扫描就会完全成为历史。
说到这里，我们的画面还仍旧是黑白的，这自然是不能被人们所接受的。为了实现彩色图像的呈现，工程师为显示器配备了三支电子枪，然后用三种不同颜色的“荧光点”组合成每个像素（每个像素由三块组成）。每支电子枪负责控制一种颜色，当电子束打在一个像素的荧光粉上，通过调整不同电子束的强度而改变不同颜色的强度，而呈现所需要颜色配比。最后，人的大脑会对颜色进行整合，从而看到我们所需要的颜色。
众所周知，这里的三基色为红、绿、蓝，而并非三原色红、黄、蓝。据说这仅仅是因为当年实在找不到实现黄色的荧光粉，只好用绿色来代替。。。。。。就像人类对正电荷将错就错的定义一样，人类也将错就错得制定了RGB(Red Green Blue)色彩标准而不是原本顺理成章的RYB。何谓自然？习惯成自然。
OK，事物的又一次对立统一出现了。彩色CRT为我们带来了更棒的图像，但为了实现彩色，荧光点就需要增加为原来的三倍。这意味着在同样的分辨率和点距下，它们必须分布得更加紧密。于是，我们需要将电子枪的“口径”缩小并提供更精确的磁场控制。同时，由于电子束的粒子特性存在，我们还要应付电子束的散射。否则，若电子束不能精确的“命中目标”或者发生“错误射击”，图像就可能出现偏色或者一定程度的重影。电视信号不佳时产生的偏色和重影，正是因为电视准确的反映了信号的偏差。因为此时信号告诉电子枪：“你应该打偏”。
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为了解决这些问题，工程师们发明了一些技巧。其中一个办法就是在显像管内侧加装“荫罩”（Shadow Mask）。这个东西简单说就是一个布满小洞的薄金属板，上面的小洞对应着荧光点，这些电子束必须穿过这些小洞才能打在所对应的荧光点上，而电子束的杂散部分就会被荫罩屏蔽掉了。荫罩显示器的最小点距指的是两条相邻扫描线中，相同颜色荧光点的距离的余弦。不过也有些厂商会按照荫罩孔距来标称点距，由于荫罩距离荧光屏有一定距离，所以通常实际点距都会比荫罩孔距更大些。
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将荧光粉以点状涂于显像管内侧是比较费劲的工作，一些制造商想出了更方便的解决方案。他们将荧光粉以垂直线的形状涂在显像管内侧，并在其前方用细线做成荫栅来代替荫罩。这些荫栅可以和荫罩一样阻挡散射出的电子。荫栅显示器的最小点距（或者叫栅距、带距）指的是两条同色荧光带之间的距离。
荫栅由于其结构的原因，使得它很容易受到震动的影响。为了解决这个问题，采用荫栅的显像管通常都会配备两条阻尼线，用于加固荫栅。曾经一度流行的珑管显示器正是采用了荫栅显像管，由于阻尼线也会阻挡电子束，所以在珑管显示器屏幕上我们都能看到两条细微的黑色的阻尼线。
荫罩显像管和荫栅显像管应该说各有利弊。荫栅显像管的画面通常会更明亮，色彩也会更鲜艳；荫罩显像管的图像则会更锐利，更适合文本处理，同时不会有那两条阻尼线阴影。
点无定点
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至此，我们其实可以发现一个事实，那就是CRT显示器并不存在固定的物理像素点。它的一个像素点其实是以三条电子束的三个落点为定点而组成的三角形（一般不会是直线），这三个落点的位置是可以改变的，也就是说这个三角形的形状和大小也是能够变化的。当显示器需要改变分辨率时，我们只需要稍微改动一下偏转电压就能正确的调整像素的形状和大小，所以CRT显示器并不存在画面缩放的困扰。 讲解了CRT显示器的原理之后，现在轮到液晶显示器（Liquid Crystal Display）。液晶屏幕主要分为被动式矩阵液晶屏（如STN屏）和主动式矩阵液晶屏（如TFT屏）两种。被动式矩阵液晶屏各方面都不如主动式矩阵液晶屏，不过早年由于价格优势，它们曾被用于一些小型设备（如手机）上。现在主动式矩阵液晶屏已经相当便宜，表现不佳的被动式矩阵液晶屏早已退出历史舞台，我们已经可以主动遗忘掉被动式矩阵液晶屏了。
小贴士：被动/主动式矩阵液晶屏的概念和现在常说的TN、MVA、IPS等概念不属同一层面。现在的TN、MVA、IPS等屏幕都是主动式矩阵液晶屏。
主动式矩阵液晶屏所描述的是控制单元“极其主动”的去控制每个像素。其中最典型的要属TFT（Thin Film Transistor）屏幕，即薄膜式晶体管屏幕，我们现在所用的各种液晶屏幕基本上都是TFT屏幕。在此，我需要声明它与暴雪的TFT（The Frozen Throne，冰封王座）无任何血缘关系，唯一的关联是你可以在TFT上玩TFT。
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液晶显示器用荧光灯管作为背光源，屏幕则被分成一个个小格作为基本像点），每个像点都会有一扇小门来控制光线的通过。这些小门其实就是液晶，我们可以通过改变电场而改变液晶的分子结构，最终改变液晶的透光度，当然我们也可以令其完全不透光。接下来让我们基于TFT-TN屏来展现液晶结构变化带来的影响。
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Twisted Nematic TFT（扭曲向列TFT）屏幕也就是我们常说的TN屏。如上图所示，当液晶层没有施加任何电压时，液晶会把入射光扭转90度，此时光线能够顺利穿过整个结构。左右两侧的滤光片分别是纵向与横向滤光片。
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当液晶层通电之后，液晶的分子结构发生了转变，光线不再被扭转。此时，光线就会被右侧的横向滤光片所阻挡。
这里所描述的是两种极端情况，也就是最亮与最暗。通过对光线扭转角的控制，配合两个滤光片，我们就能实现各种不同的亮度。至于视角、对比度以及MVA等广角技术内容与本文关系不大，这里就不再介绍了。 https://www.ocer.net/article/a_upload/200711/20071120-10.jpg
我们将TFT液晶屏的一个像点放大到一定程度，就会呈现上图所示的构造，该图中一共有六个像点。每个像点都会有红、绿、蓝三个彩色滤光片，它们背后的小门（液晶）将会控制光在每个彩色滤光片内的通过量，从而使该像点呈现我们所需要的颜色和明暗，最后经过大脑的整合配色而结束整个过程。这让我想起小时候常玩的彩色塑料糖纸，当白色的阳光透过不同颜色的糖纸，就会转变为不同颜色的光线。这看似复杂的问题却像发现美洲新大陆那么简单。液晶面板的点距大小是一把双刃剑，较小的点距可以带来更细腻的画面效果，但会使一些文字显得过小；较大的点距虽然保证了文字不会过小，但是同样分辨率下的画面精细度就稍弱一些了。通常，应该在自己可以接受的范围内选择点距尽可能小的显示器。
毫无疑问，由于彩色滤光片等部件的大小固定，这样的结构使得液晶显示器拥有固定的物理像点。当一台液晶显示器的最大分辨率为1680*1050时，它就一定拥有1680*1050=1764000个像点。于是，我们又一次看到了对立统一规则的伟大：固定的物理像点虽然有图像几何精度极高、可以使用数字化信号等优点，但是却给画面缩放带来了困扰。
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由于液晶屏幕像点大小固定，当图像需要缩放时，分辨率的换算比率的大小将会直接影响成像效果，只有当缩放前后的分辨率恰为整数倍数关系时才能够实现完美缩放。例如上图中所展示的，一个以800*600为基准的字母“m”，当显示分辨率增加至1600*1200（恰好是基准的整数倍），此时会呈现精准美观的图像放大。当换算比率为非整数时，缩放就会复杂很多。液晶屏幕需要根据规则来决定哪些像素需要缩放，而哪些像素则保持原样。尽管一些显示器和显卡会利用智能差补来尽量减少非整数倍缩放带来的负面视觉影响，但最终的效果仍然不尽人意。
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当你在一台宽屏高分辨率液晶显示器上玩4：3的低分辨率游戏时，整个画面就会被拉伸，所有物体都会变扁，文字和图像也会有一定程度的模糊。在即时战略游戏中，这个拉伸甚至会因为画面和人们的习惯差异，导致在一些时候难以选到自己所需要的单位，尤其是在混战当中。
为了让人们更加自由的使用液晶显示器，显示器与显卡工程师们想出了一系列解决方案。由于受一些硬性条件所限，并没有哪个方案是完美的，但至少为使用者提供了更大的选择空间和自由度。
液晶显示器的画面缩放功能主要分为两大类，一类借助显示器来实现，另一类则由显卡实现。由于液晶点阵是固定不变的，所以全屏完美缩放是不可能实现的，画质无损的缩放必须产生“黑边”。
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借助显示器的画面缩放，一般都是通过改变画面起始像素点（0，0）和终结像素点的坐标位置定义而实现的。上图中是一个标准的1680*1050液晶面板，当显示器将原本的（140，0）重新定义为（0，0）像素，并调整终结像素的位置后，就能够正确显示1400*1050的画面了。显示器上被弃用的像点都会保持为黑色，也就形成了所谓的“黑边”。
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画面缩放后，1680*1050面板下以1400*1050分辨率进行游戏的效果
这种方式需要显示器增加额外的控制电路，相对来说比较复杂，也会直接增加物理成本。但是它也有一个极大的优点，可以支持模拟信号图像缩放，所以也就成了液晶电视的必备功能。当液晶显示器使用模拟信号时，液晶点阵会模拟电子束扫描，此时的成像也是以“扫描”形式实现的，若想通过信号源（例如显卡）来控制缩放是很不现实的。显示器种类繁多、五花八门，使得信号源极难通过调整信号本身来实现模拟信号的精确画面缩放。所以目前的显卡都无法对模拟信号输出进行画面缩放处理，此时就必须依赖于显示器自身的缩放功能。
目前常见的液晶显示器中，自带画面缩放功能的型号并不多。因为，随着以DVI为首的一系列数字输出方案在各种显卡上大范围普及，以及数字液晶显示器逐渐成为主流之后，显示器自带的画面缩放功能显得十分鸡肋。我们可以通过调整显卡设置而实现低成本的数字画面缩放。
正如前面所说，显卡的画面缩放功能必须基于数字信号。这是因为通过数字信号我们可以比较容易的通过软件方式实现对显示器每个像点进行控制，而不是只能控制一行或者一帧。条件允许的情况下，我们甚至可以控制单个像点的刷新与开关。由于可以精确到像点级别的控制，画面缩放的实现就简单得多了，我们可以从通过显卡驱动控制显示器上的像点，重新定义每个像点的坐标并关闭弃用的像点，这样就成功实现了画面完美缩放。当然，黑边仍然是不可避免的。
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NVIDIA GeForce显卡可以在显卡驱动的控制面板中调整缩放设置，该选项必须在接有数字显示器时才会出现。NVIDIA的缩放控制选项可能令人不大习惯，因为对“缩放”的定义角度不同，我们所需要的无损缩放被命名为“不要缩放”，我想即使叫“不要拉伸”也会更符合人们的习惯。
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GeForce显卡的缩放功能应该说相当完美，即使是在20寸的显示器上显示800*600的分辨率，缩放功能也能够正确履行使命。不过进行如此大比例缩放之后，画面自然显得小了些，尽管成功缩放可能也并不实用。用户还是需要保证一定的显卡能力才能够比较好的在高分辨率液晶显示器上进行游戏，若显卡仅能在很低的分辨率流畅运行游戏，那你就必须忍受画面过小或者画面模糊的痛苦。
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当连接数字显示器时，NVIDIA所给出的分辨率选项着实少得可怜（使用模拟信号则分辨率选项较完美但无法缩放）。对于一台1680*1050分辨率的显示器，却没有给出1400*1050、1440*900等相当有用的分辨率，仅仅拥有800*600、1024*768、1280*1024和1680*1050四个分辨率，这就带来了很多问题。比如我现在想玩孤岛危机，但是我的显卡无法在1680*1050分辨率下流畅的运行它，由于不能使用1440*900等分辨率，此时我就必须放弃宽屏分辨率而去选择1280*1024或者1024*768。尽管NVIDIA提供了自定义分辨率功能，但是这个功能并不太好用，而且无法增加游戏选项中的分辨率选择，更重要的是无法实现无损缩放功能，因为此处没有“不要缩放”提供。 在了解了GeForce显卡的缩放功能之后，我们再来看看Radeon显卡的表现。
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同样的，我们只有在使用数字显示器时，才能看到这些选项。和GeForce类似，Radeon显卡也通过将画面居中显示而实现缩放功能。
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Radeon显卡为数字显示器所提供的分辨率种类非常多，步进相当细腻，可以满足绝大多数需要。例如1280像素宽度就拥有720、768、800、960、1024共五种像素高度搭配。但是，Radeon显卡的缩放兼容范围并没有GeForce那样广泛。当画面宽度低至一定程度时（目前设定为低于1360像素宽度），图像仍然会发生横向拉伸，但比较奇妙的是纵向缩放始终正常。上图中的1280*800分辨率图像，纵向却是正确的800像素，而横向却被拉甚至1680像素。或许是催化剂驱动原本就如此设计，也可能是驱动程序自身的bug。无论如何，这都令人不太满意。
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这种奇怪的缩放方式，使得冰封王座变成了冰封矮墩
一定要为这种奇特的缩放规则找个理由的话，或许是因为制作催化剂的工程师认为在缩放比例达到这个程度之后，若保持正常缩放，画面会显得过小（例如我们之前看到的20寸显示器上的800*600画面）。如果是为了这个目的，我认为催化剂应该将选择权交给用户，让催化剂再给出一个控制选项，让用户按照自己的需要来选择缩放模式。而现在的情况下，Radeon显卡用户只能在一定范围的分辨率内进行画面缩放。以1680*1050分辨率的液晶显示器为例，若想实现正常缩放，那么所设置的分辨率宽度就不能低于1360像素。 关于画面缩放的相关知识，我已经向大家讲述完毕了，希望本文能够给各位带来一定帮助。我们可以看到目前NVIDIA和AMD的显卡驱动在应对数字液晶显示器方面都存在一定的不足之处，很巧合的是他们恰恰优劣互补，希望在他们在今后的驱动更新中取长补短，完善各自的产品功能。
画面缩放终究是一种不得已的手段。然而，同时拥有高几何精度且像点可变的数字显示面板始终没有出现。或许这就叫做缺陷的美？也许未来的3D全息显示器能弥补这个缺憾。 3D全息显示器？是真有这个计划还是作者的一个玩笑？ 1年多前CCTV新闻里看到过，日本已经造出来了，夏普？索尼？东芝？忘了，反正应该是这里面的一家。一个圆柱形的显示器，好像是360度可视的。只是离民用还有很长的路，记得报道里说大概还要5-8年才有可能进入民用市场。 现在看来，显示器还是日本领先啊。液晶时代也是他们称霸 好复杂，看不懂 日立日前表示已经把早前的静态360度影像技术成功突破到实现全息动态影像，日立这次开发出的便携式全息显示器不需要特殊眼镜，即可观赏到360度立体影像。日立曾经在2004年发布过一款名为“Transpost”的大型全息显示器，但缺乏便携性，仅能用于特别展示和娱乐用途；这次成功研制出了小型化的产品。
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日立把多块液晶组成多棱结构，通过事先拍摄的多角度影像合成在1个液晶面板上，再通过棱镜会聚到中轴上实现全息效果，影像将漂浮在显示器的上方。而影像的大小则取决于液晶面板的尺寸，日立已经设计、规划了相关的摄影系统来作为映像来源。
记错了，是日立。之前CCTV里看到的应该就是文中所指的transpost 在看个德国的。不过和日本的方向不同。不知哪个最后能成功，普及。
听起来好像是科幻小说，不过近日，IO2 Technology真的推出了世界首款交互式3D显示器。由于这项技术推出的时间不长，这家公司只生产出了一款产品，并称将在近日内限量发售。
https://notebook.yesky.com/imagelist/05/08/88wn6ew7j0tt.jpg 这款称为HelioDisplay的现实其能够通过激光在空气中进行3D图像显示，其可接受的视频输入来源可以从电脑、电视和DVD等设备。用户还能通过手指与这款显示器达到交互应用控制。
https://notebook.yesky.com/imagelist/05/08/w3153j1ux6w3.jpg
https://notebook.yesky.com/imagelist/05/08/b9186sr1vhe4.jpg 上面我们看到的就是这款显示器在空气中进行3D显示的效果，还有更精彩的视频内容，请点击下面的连接下载：
[*]Interactive Product Advertising [*]Interactive Product Advertising [*]Medical Advertising Simulation [*]Military Defense Applications 突然发现，又是德国和日本。这两个民族，其实真的很可怕。
虽然20世纪是美国出尽风头，无可置疑的老大。但站在人类的历史长河上看，尤其是科学史，20世纪没有美国其实并无多大影响，但没有德国将不可想象。 犹太人。
二战之前的美国还比较老土，那些大学根本不能和欧洲的比。二战过后，看看那些世界大学排名，前面的基本都被美国包揽了。
希特勒造的孽啊，逼着犹太亡命美洲 工业时代还是德日的天下。
英国是起了个头，美国则或许已经进入信息时代了吧。。。。。。 对了，美国有爱迪生，那真是个天才。没有爱迪生，我们现在的生活也无法想象
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