灰階

一個影像可被定義是一個二維的函式 f(x,y)，其中x和y是空間平面坐標,在任意一對坐標軸(x,y),f的大小稱為這幅影像在該點的強度(instensity)或灰階(gray level).也即，灰階是指地物電磁波輻射強度表現在黑白影像上的色調深淺的等級，是劃分地物波譜特徵的尺度。

一般性定義

所謂灰階，是將最亮與最暗之間的亮度變化，區分為若干份。以便於進行信號輸入相對應的螢幕亮度管控。每張數字影像都是由許多點所組合而成的,這些點又稱為像素(pixels)，通常每一個像素可以呈現出許多不同的顏色，它是由紅、綠、藍（RGB）三個子像素組成的。每一個子像素，其背後的光源都可以顯現出不同的亮度級別。而灰階代表了由最暗到最亮之間不同亮度的層次級別。這中間層級越多，所能夠呈現的畫面效果也就越細膩。以8bit panel為例，能表現2的8次方，等於256個亮度層次，我們就稱之為256灰階。LCD螢幕上每個像素，均由不同亮度層次的紅、綠、藍組合起來，最終形成不同的色彩點。也就是說，螢幕上每一個點的色彩變化，其實都是由構成這個點的三個RGB子像素的灰階變化所帶來的。

遙感範疇的灰階

遙感範疇的灰階（grey scale）又稱灰標、灰度楔（尺）。即若干大小不同並按順序排列的一系列灰度組合。是遙感影像目視判讀的一種工具，用來幫助人眼辨別影像的灰度變化。如陸地衛星影像的像片產品均在影像下方附有一條灰階，概略表示衛星影像的灰度等級，並給出影像灰度水準與使原始影像曝光的電子束強度之間的關係。這條灰階是在電子束記錄器中，隨著影像產生在每幀影像上同時曝光生成的。對於陸地衛星多波段掃描（MSS）影像和專題製圖儀（TM）影像，均為15級。第一級相當於各通道最大亮度，在正片上為白色；第十五級相應於零亮度，正片上為黑色。亮度隨灰階透過率呈線性變化，各級之間的差值相應於最大亮度的1/14。灰階是一種大尺度灰度等級標準，不能可靠地用於小尺度的輻射測量。但能為同一地物在不同波段上灰度差異的比較提供定量指標。

灰階的等級

由於不同物質的電磁輻射（反射或發射）強度不同，因此在感光材料上感光的程度亦不相同，形成黑白之間的色調變化，構成了灰階的等級。一般在目視判讀時，其灰階可粗略地劃分成七級，即白、灰白、淺灰、灰、深灰、淺黑、與黑。灰階是像片判讀中的重要判讀標誌和基礎。

顯示器色彩及灰階測試圖

顯示器色彩及灰階的調整：

1、CONTRAST: 始終最大。可最大的利用顯示器的動態範圍。
2、BRIGHTNESS: 將底設成全黑（RGB=0,0,0), 中間放一方塊（RGB=20,20,20),調亮度，剛好看到方塊即可。

以下是一張測試的圖，如果亮度和灰度校正調得不好，中間可看到色塊。

32位與256位灰階測試

灰階是指一指顯示器最暗的黑到最亮的白之間的亮度層級關係。明暗對比和黑白顏色過渡方面的表現，圖像越清晰，過渡越自然則越好。在灰階上面，這裡主要採用32級灰階和256級灰階的表現進行測試。

在32級灰階實拍測試，幾乎全部能夠區分出不同級之間的顏色深淺的區別，可視度優秀。

在256級灰階測試中，色彩還原能力有了更明顯的對比，左上角僅有少數灰階不能夠清晰分辨，色彩漸變過度範圍較廣，黑白對比度十分令人滿意。

灰階回響時間

由於液晶分子的轉動，LCD螢幕上每個點由前一種色彩過渡到後一種色彩的變化，會有一個時間過程，也就是我們通常所說的回響時間。因為每一個像素點不同灰階之間的轉換過程，是長短不一、非常複雜的，很難用一個客觀的尺度來進行表示。

因此，業內現有關於液晶回響時間的定義，試圖以液晶分子由全黑到全白之間的轉換速度作為面板整體回響時間的縮影，來代表液晶面板的快慢程度，通 常又可稱之為“On/Off”回響時間。由於液晶分子由黑到白和由白到黑的轉換速度並不是完全一致的，為了能夠儘量有意義的標示出液晶面板的反應速度，現 又針對回響時間的定義，基本以“黑→白→黑”全程回響時間為標準。

事實上，液晶分子轉換速度及扭轉角度由施加電壓的大小來決定。從全黑到全白液晶分子面臨最大的扭轉角度，需施以較大的電壓，此時液晶分子扭轉速 度較快;而介於全黑、全白間的較小幅度灰階變化，需施加較小電壓來進行準確而精細的角度控制，因此液晶分子扭轉速度反而要慢一些。通常來講，液晶面板黑白間的回響時間最快，而其它灰階之間也是構成絕大多數不同色彩變化的回響時間，要比黑白間的回響時間慢得多。這樣看來，傳統的On/Off用黑白轉換時間來表示LCD回響時間，以偏概全，無法精確地表示LCD面板的整體回響時間。

在傳統回響時間計算方式下，液晶顯示器雖然可擁有16ms、12ms或8ms的回響時間，然而其灰階回響速度卻可能超過40ms甚至60ms。所以，以黑白黑為回響時間標準無法全面表現LCD真實的反應速度。 於是，灰階回響時間(GTG，gray to gray)概念在被忽視了很長時間之後再一次被提出。希望以灰階回響時間的概念，全方位體現LCD在彩色切換(即灰階變化)上的真實速度，並徹底顛覆傳統 回響時間計算方式，以對回響時間進行更準確的表述，力求符合消費者實際使用上的需求，並為消費者帶來更大的價值。

因為在日常套用中，無論看電影、遊戲或瀏覽網頁，多數螢幕內容不會只是黑白間的轉換，而是五顏六色的多彩畫面，或深淺不同的層次變化，這些都是灰階間的轉換。一般消費者使用顯示器時畫面全黑或全白的比例極低，所以儘可能縮短彩色間的轉換時間才會更有意義。

要分析影響回響時間的因素，先從回響時間方程式說起。回響時間的方程式如下所示:

γ1:(液晶材料的)粘滯係數

d:(液晶單元盒)間隙

V:(液晶單元盒)驅動電壓

Δε:(液晶材料的)介電係數

所以，要縮小回響時間，需要從四個方面進行努力：

1、 減小液晶材料的粘滯係數

2、 減小液晶單元盒間隙

3、 增大增大液晶單元盒驅動電壓

4、 增大液晶材料的介電係數