液晶显示器为什么能用很少的排线去控制几百万的像素独立工作(生成图像的数据是无数个16进制的数字信号的方队组成的)
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(生成图像的数据是无数个16进制的数字信号的方队组成的)
https://m.toutiao.com/is/dwqJHpy/?=液晶显示器为什么能用很少的排线去控制几百万的像素独立工作
如果你看了别人的解释更懵了，可以看看我这个通俗一点的解释。首先并不是你们想的那样分辨率为1920*1080的显示器＝2073600，就需要两百多万根排线！绝对不是，但是理论上需要至少1920＋1080＝3000根排线。可实际上却是少于3000根排线的，怎么做到的？往下看。
先说说以前的CRT大屁股电视，实际只有三束光（黑白的只有一束）在屏幕上来回的扫就能呈现各种图像，也就是说加上地线只需四根线连接三个通道基本足矣，但是这三个根排线里的电压却是在高速变化的，我们看到完整的画面实际上是因为视觉残留，如果没有视觉残留我们在静止的时间里看到的只是荧光屏上的一个像素点。而整个电视接收来的信息仅有一根信号线，一个高速不断变化的信号最终就成为了精彩的视频节目。
是不是还是有点懵？要想知道为什么液晶用很少的排线就能控制几百万像素工作之前先得引入“时间”这个概念，你认为的一瞬间，液晶的屏幕可以干太多的事了，人类要搞出一面墙需要一块砖一块砖的垒，垒完一行再垒下一行，垒出一面墙需要很久，但是电视却可以很快的显示一副画面。电视好比是一台高速的打印机，一行一行的打印图像，但是进入打印机的信号线却仅仅是一根USB线材。为什么一根信号线能做到这些？先从编程的角度来说说，生成图像的数据是无数个16进制的数字信号的方队组成的，最终这些数字信号通过转换器变成的是一个个模拟信号组成的庞大方队，每一个数字只为生成一个微弱的模拟电压，用以控制屏幕上一个像素的亮度，而这些还要额外加一个“快”字！快到无法想象！
干货来了，因为快，在我们的眨眼之间图像的数据就已经在很少的排线中被传输完成了，接着数据会在存储器，处理器和解码器中被解码和排序，这个处理和解码的过程类似一个排队功能，就像小学生去电影院，电影院的进口只有一个，但是小学生会在老师的指挥下逐渐一排一排的坐满影院里的座位，这个好理解吧！进去的小学生是一排，但座位上的小学生却是很多排，横排竖排组成方阵。处理器就是干这个活的组织委员，让他们能有序的对号入坐。而解码器负责按接收的数据计算和转换出模拟量，负责给每一个小学生发放一盏不同亮度和颜色的灯。这样就组成完整的图像了。但是液晶屏幕和CRT一样，并不是屏幕上所有的像素同时点亮的，而是实进行扫描的，所以还得说一个叫“矩阵”的玩意，通俗点说就是屏幕上的像素的排列方式，每一个像素即对应横排的一个电极，也对应竖排的一个电极，就好像地球的经纬度，说出经纬度就可以找到地球上面的位置，液晶屏也一样，点亮某一个点虽说是从几百万个像素往下数的，但并不是从1数到几百万，而是像地球仪经纬度那样，横排和竖排的第几根线形成回路就可以精确的点亮某个像素或者发光二极管。也就是说1920*1080像素并非从1数到2073600，而是这样数：第一排，：1-1920。第二排：1-1920。……第1080排：1-1920……于是电视机就可以这样工作：老师（处理器）手指第一排座位，小学生（数据信号）顺序往里走，发灯人（解码器）发灯，红的，绿的，篮的，白的，黄的，黑的……第一排坐满后老师让后面的学生进入第二排坐位，小学生拿好灯顺第二拍座位往里走，然后三排四排………………1080排。所以1920*1080需要老师数到1920个同学通知下一个同学换行，但只让同学坐满座位还不行，实际上使用1920加1080＝3000根信号线也太多了，还得想办法继续简化。根据CRT的原理我们可以进行扫描处理，这里再引入一个概念：“时钟”，有了这个时钟概念我们可以让同学们进行“击鼓传花”，时钟相当于鼓点，每敲一下鼓同学就把花传给下一位同学，也就是液晶电视点亮下一个像素，因为每个像素小同学已经拿到了各自颜色的灯，所以只需随着鼓点报数就可以依次点亮像素，像击鼓传花那样进行，所以也简化了很多排线，只需听到鼓点小同学就会自觉的把花往下传递，老师这边只要敲1920下鼓就可以让花传到下一行，这样就又少了很多排线。同理，老师每数到1920就在心里加1一直加到1080就数完了所有的学生，这样高速的运行再加上视觉残留，我们就看到了完整的画面。
实际上液晶电视要想完美的显示还需要有一些精密的算法，这些算法可以进一步减少排线和压缩视频信号的容量，比如从1数到1920需要1920根排线，就可以让这1920个同学每10个人抱成团，在每个时钟信号内想办法让小同学自动跳转10次，这样1920根排线就又省略到192＋10。说的再通俗一点，为了优化排线和算法还会另外想一些办法，已经不再是逐个像素的扫描，分区块的扫描可以进一步节省排线，就是我说的10个小朋友（像素）组成一个区块，然后再逐块进行扫描就可以省更多排线。可以这样演算，原本200多万个像素理论上需要200多万根排线，但是利用横纵矩阵就可以将1920X1080缩减成1920＋1080＝3000根排线，再来一次分解，192X10X1080分解成192＋10＋1080几百万像素的控制就可以简化到更少根排线上进行工作。（最后这个算法跟电子表原理差不多，你以为四个数字是同时显示的，实际上四个数字是按时段轮流显示的）当然，液晶电视的设计者会根据实际情况进一步优化电视线路的排列。
说到这里你们应该明白了把，只所以液晶显示器用很少的排线控制很多的像素主要的原因就是“液晶显示器并非所有像素都是同时工作的”，它们会像小学生一样，在处理器的安排下陆续工作，液晶屏幕上的排线在不同的时间里只点亮一个像素绰绰有余！只不过电的速度太快了，快到我们完全感觉不到小学生入坐的速度。最终就呈现出了视频画面。最后也感谢那些液晶的研发者们，感谢他们为世界带来美好！