Содержание
Введение
1. Создание жидкокристаллического дисплея
2. Характеристики ЖК мониторов
2.1 Виды ЖК мониторов
2.2 Разрешение монитора
2.3 Интерфейс монитора
2.4 Тип ЖК матрицы
2.5 Классификация TFT-LCD дисплеев
2.5.1 TN-матрица
2.5.2 IPS-матрицы
2.5.3 MVA-матрицы
2.5.4 Особенности различных ЖК матриц
2.6 Яркость
2.7 Контрастность
2.8 Угол обзора
2.9 Время реакции пикселя
2.10 Количество отображаемых цветов
Заключение
Список литературы
Введение
Тот факт, что в сегментепользовательских мониторов сегодня доминируют жидкокристаллические модели, невызывает сомнений. Что таит в себе загадочное, фантастическое название LCD? Еще сравнительно совсем недавномало кто знал что-либо, кроме случайно услышанного окруженного тайнами названияЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ МОНИТОР! Однако прогресс не стоит на месте, и положение вэтой области весьма существенно изменилось.
Еще года 4 назадпользователи ПК и не думали о таком шикарном приобретении. И сколько бы ниспорили о том, какие мониторы лучше – ЖК или ЭЛТ (электронно-лучевые), – выборау пользователя практически не осталось. Производители перестроились на выпускименно ЖК-мониторов и предлагают пользователям широкий ассортимент продукции.Как правило, чтобы привлечь потребителей к своей продукции, производителимониторов уделяют немало внимания дизайну мониторов.
Впрочем, и техническиехарактеристики мониторов постоянно улучшаются. Но стоимость этих устройствнеуклонно падала, и за довольно небольшой промежуток времени ЖК-мониторы сталидоступны широкому кругу покупателей. Но все, же многие до сих пор весьма безответственноподходят к выбору такого «чуда», точнее, не придают большого значения егопараметрам. После чего, как правило, весьма страдают, потому, что на практикехарактеристики, указанные в паспорте и красочно расхваленные продавцами, неудовлетворяют требованию покупателя. А дело в том, каким образом определяютсяэти характеристики теми или иными лицами. Некоторые параметры и вообщерекомендуется проверять лично визуально, не довольствуясь безликими цифрамитехпаспорта.
Таким образом, чтобыприобрести более или менее качественный монитор LCD (Liquid CrystalDisplay для особо любопытных) желательнопредварительно хотя бы в общих чертах изучить его устройство и соответственнознать, как проверить тот или иной параметр в соответствии с его физическимисвойствами.
1. Созданиежидкокристаллического дисплея
жидкокристаллический дисплей монитор матрица
Первыйрабочий жидкокристаллический дисплей был создан Фергесоном (Fergason)в 1970 году. До этого жидкокристаллические устройства потребляли слишком многоэнергии, срок их службы был ограничен, а контраст изображения был удручающим.
Насуд общественности новый ЖК-дисплей был представлен в 1971 году и тогда онполучил горячее одобрение.
Жидкиекристаллы (LiquidCrystal) – это органическиевещества, способные под напряжением изменять величину пропускаемого света.Жидкокристаллический монитор представляет собой две стеклянных или пластиковыхпластины, между которыми находится суспензия. Кристаллы в этой суспензиирасположены параллельно по отношению друг к другу, тем самым они позволяютсвету проникать через панель. При подаче электрического тока расположениекристаллов изменяется, и они начинают препятствовать прохождению света.
ЖКтехнология получила широкое распространение в компьютерах и в проекционномоборудовании. Первые жидкие кристаллы отличались своей нестабильностью и былимало пригодными к массовому производству. Реальное развитие ЖК технологииначалось с изобретением английскими учеными стабильного жидкого кристалла – бифенила(Biphenyl). Жидкокристаллическиедисплеи первого поколения можно наблюдать в калькуляторах, электронных играх ив часах.
СовременныеЖК мониторы также называют плоскими панелями, активными матрицами двойногосканирования, тонкопленочными транзисторами.
ИдеяЖК мониторов витала в воздухе более 30 лет, но проводившиеся исследования неприводили к приемлемому результату, поэтому ЖК мониторы не завоевали репутацииустройств, обеспечивающих хорошее качество изображения. Сейчас они становятсяпопулярными – всем нравится их изящный вид, тонкий стан, компактность,экономичность (15-30 ватт), кроме того, считается, что только обеспеченные исерьезные люди могут позволить себе такую роскошь. [1]
2. Характеристики ЖК мониторов
2.1Виды ЖК мониторов
Существуетдва вида ЖК мониторов: DSTN(dual-scantwisted nematic–кристаллические экраны с двойным сканированием) и TFT(thin filmtransistor –на тонкопленочных транзисторах), также их называют соответственно пассивными иактивными матрицами. Такие мониторы состоят из следующих слоев: поляризующегофильтра, стеклянного слоя, электрода, слоя управления, жидких кристаллов, ещёодного слоя управления, электрода, слоя стекла и поляризующего фильтра (рис. 1).
/>
Рис.1. − Составные слои монитора
Впервых компьютерах использовались восьмидюймовые (по диагонали) пассивныечерно-белые матрицы. С переходом на технологию активных матриц, размер экранавырос. Практически все современные ЖК мониторы используют панели натонкопленочных транзисторах, обеспечивающих яркое, четкое изображениезначительно большего размера. [1]
2.2 Разрешениемонитора
От размера мониторазависят и занимаемое им рабочее пространство, и, что немаловажно, его цена.Несмотря на устоявшуюся классификацию ЖК-мониторов в зависимости от размераэкрана по диагонали (15-, 17-, 19-дюймовые), более корректной являетсяклассификация по рабочему разрешению. Дело в том, что, в отличие от мониторовна основе ЭЛТ, разрешение которых можно менять достаточно гибко, ЖК-дисплеиимеют фиксированный набор физических пикселей. Именно поэтому они рассчитаны наработу только с одним разрешением, называемым рабочим. Косвенно это разрешениеопределяет и размер диагонали матрицы, однако мониторы с одинаковым рабочимразрешением могут иметь разную по размерам матрицу. Например, мониторы сдиагональю от 15 до 16 дюймов в основном имеют рабочее разрешение 1024Ѕ768, аэто означает, что у данного монитора действительно физически содержится 1024 пикселяпо горизонтали и 768 пикселей по вертикали.
Рабочее разрешениемонитора определяет размер иконок и шрифтов, которые будут отображаться наэкране. К примеру, 15-дюймовый монитор может иметь рабочее разрешение и1024Ѕ768, и 1400Ѕ1050 пикселей. В последнем случае физические размеры самихпикселей будут меньшими, а поскольку при формировании стандартной иконки вобоих случаях используется одно и то же количество пикселей, то при разрешении1400Ѕ1050 пикселей иконка по своим физическим размерам окажется меньше. Длянекоторых пользователей слишком маленькие размеры иконок при высоком разрешениимонитора могут оказаться неприемлемыми, поэтому при покупке монитора нужносразу обращать внимание на рабочее разрешение.
Конечно же, мониторспособен выводить изображение и в другом, отличном от рабочего разрешении.Такой режим работы монитора называют интерполяцией. В случае интерполяциикачество изображения оставляет желать лучшего. Режим интерполяции заметносказывается на качестве отображения экранных шрифтов.
2.3Интерфейс монитора
ЖК-мониторы по своейприроде являются цифровыми устройствами, поэтому «родным» интерфейсом для нихсчитается цифровой интерфейс DVI,который может обладать двумя видами конвекторов: DVI-I,совмещающим цифровой и аналоговый сигналы, и DVI-D,передающим только цифровой сигнал. Считается, что для соединения ЖК-монитора скомпьютером более предпочтителен интерфейс DVI, хотя допускается подключение и через стандартныйD-Sub-разъем. В пользу DVI-интерфейса говорит и то, что в случае аналоговогоинтерфейса происходит двойное преобразование видеосигнала: сначала цифровойсигнал преобразуется в аналоговый в видеокарте (ЦАП-преобразование), которыйзатем трансформируется в цифровой электронным блоком самого ЖК-монитора(АЦП-преобразование), вследствие чего возрастает риск различных искаженийсигнала.
Многие современныеЖК-мониторы обладают как D-Sub-, так и DVI-коннекторами, чтопозволяет одновременно подключать к монитору два системных блока. Также можнонайти модели, имеющие два цифровых разъема. В недорогих офисных моделях восновном присутствует только стандартный D-Sub-разъем. [2]
2.4 Тип ЖК матрицы
Базовым компонентомЖК-матрицы являются жидкие кристаллы. Существует три основных типа жидкихкристаллов: смектические, нематические и холестерические.
По электрическимсвойствам все жидкие кристаллы делятся на две основные группы: к первойотносятся жидкие кристаллы с положительной диэлектрической анизотропией, ковторой – с отрицательной диэлектрической анизотропией. Разница заключается втом, как эти молекулы реагируют на внешнее электрическое поле. Молекулы сположительной диэлектрической анизотропией ориентируются вдоль силовых линийполя, а молекулы с отрицательной диэлектрической анизотропией – перпендикулярносиловым линиям. Нематические жидкие кристаллы обладают положительнойдиэлектрической анизотропией, а смектические, наоборот, – отрицательной.
Другое замечательноесвойство ЖК-молекул заключается в их оптической анизотропии. В частности, еслиориентация молекул совпадает с направлением распространенияплоскополяризованного света, то молекулы не оказывают никакого воздействия наплоскость поляризации света. Если же ориентация молекул перпендикулярнанаправлению распространения света, то плоскость поляризации поворачиваетсятаким образом, чтобы быть параллельной направлению ориентации молекул.
Диэлектрическая иоптическая анизотропия ЖК-молекул дает возможность использовать их в качествесвоеобразных модуляторов света, позволяющих формировать требуемое изображениена экране. Принцип действия такого модулятора довольно прост и основан наизменении плоскости поляризации проходящего через ЖК-ячейку света. ЖК-ячейкарасполагается между двумя поляризаторами, оси поляризации которых взаимноперпендикулярны. Первый поляризатор вырезает плоскополяризованное излучение изпроходящего от лампы подсветки света. Если бы не было ЖК-ячейки, то такойплоскополяризованный свет полностью поглотился бы вторым поляризатором. ЖК-ячейка,размещенная на пути проходящего плоскополяризованного света, может поворачиватьплоскость поляризации проходящего света. В таком случае часть света проходитчерез второй поляризатор, то есть ячейка становится прозрачной (полностью иличастично).
В зависимости от того,каким образом осуществляется управление поворотом плоскости поляризации вЖК-ячейке, различают несколько типов ЖК-матриц.
Итак, ЖК-ячейка,помещаемая между двумя скрещенными поляризаторами, позволяет модулироватьпроходящее излучение, создавая градации черно-белого цвета. Для полученияцветного изображения необходимо применение трех цветных фильтров: красного (R),зеленого (G) и голубого (B), которые, будучи установленными на пути распространениябелого цвета, позволят получить три базовых цвета в нужных пропорциях. Итак,каждый пиксель ЖК-монитора состоит из трех отдельных субпикселов: красного,зеленого и голубого, представляющих собой управляемые ЖК-ячейки и различающихсятолько используемыми фильтрами, установленными между верхней стекляннойпластиной и выходным поляризующим фильтром (рис. 2).
/>
Рис. 2
2.5Классификация TFT-LCDдисплеев
Наибольшеераспространение получили TN-,IPS- и MVA-матрицы./>
2.5.1TN-матрица
Жидкокристаллическаяматрица TN-типа (TwistedNematic) представляет собоймногослойную структуру, состоящую из двух поляризующих фильтров, двухпрозрачных электродов и двух стеклянных пластинок, между которыми располагаетсясобственно жидкокристаллическое вещество нематического типа с положительнойдиэлектрической анизотропией. На поверхность стеклянных пластин наносятсяспециальные бороздки, что позволяет создать первоначально одинаковую ориентациювсех молекул жидких кристаллов вдоль пластины. Бороздки на обеих пластинахвзаимно перпендикулярны, поэтому слой молекул жидких кристаллов междупластинами изменяет свою ориентацию на 90°. Получается, что ЖК-молекулыобразуют скрученную по спирали структуру (рис. 3), из-за чего такие матрицы иполучили название TwistedNematic.
/>
Рис. 3. − СтруктураTN-ячейки
Стеклянные пластины сбороздками располагаются между двух поляризационных фильтров, причем осьполяризации в каждом фильтре совпадает с направлением бороздок на пластине.
В обычном состоянииЖК-ячейка является открытой, поскольку жидкие кристаллы поворачивают плоскостьполяризации проходящего через них света. Поэтому плоскополяризованноеизлучение, образующееся после прохождения первого поляризатора, пройдет и черезвторой поляризатор, так как ось его поляризации будет параллельна направлениюполяризации падающего излучения.
Под воздействиемэлектрического поля, создаваемого прозрачными электродами, молекулыжидкокристаллического слоя меняют свою пространственную ориентацию,выстраиваясь вдоль направления силовых линий поля. В этом случаежидкокристаллический слой теряет способность поворачивать плоскость поляризациипадающего света, и система становится оптически непрозрачной, так как весь светпоглощается выходным поляризующим фильтром. В зависимости от приложенногонапряжения между управляющими электродами можно менять ориентацию молекул вдольпо полю не полностью, а лишь частично, то есть регулировать степеньскрученности ЖК-молекул. Это, в свою очередь, позволяет менять интенсивностьсвета, проходящего через ЖК-ячейку. Таким образом, установив лампу подсветкипозади ЖК-матрицы и меняя напряжение между электродами, можно варьироватьстепень прозрачность одной ЖК-ячейки.
TN-матрицы являютсянаиболее распространенными и дешевыми. Им свойственны определенные недостатки:не очень большие углы обзора, невысокая контрастность и невозможность получитьидеальный черный цвет. Дело в том, что даже при приложении максимальногонапряжения к ячейке невозможно до конца раскрутить ЖК-молекулы и сориентироватьих вдоль силовых линий поля. Поэтому такие матрицы даже при полностью выключенномпикселе остаются слегка прозрачными.
Второй недостаток связанс небольшими углами обзора. Для частичного его устранения на поверхностьмонитора наносится специальная рассеивающая пленка, что позволяет увеличитьугол обзора. Данная технология получила название TN+Film, чтоуказывает на наличие этой пленки.
Узнать, какой именно типматрицы применяется в мониторе, не так-то просто. Однако если на монитореимеется «битый» пиксель, возникший вследствие выхода из строя управляющегоЖК-ячейкой транзистора, то в TN-матрицах он всегда будет ярко гореть (красным,зеленым или синим цветом), поскольку для TN-матрицы открытый пиксельсоответствует отсутствию напряжения на ячейке.
Распознать TN-матрицуможно и посмотрев на черный цвет при максимальной яркости – если он скореесерый, чем черный, то это, вероятно, именно TN-матрица.
2.5.2 IPS-матрицы
Мониторы с IPS-матрицейназывают также SuperTFT-мониторами. Отличительной особенностью IPS-матриц является то, чтоуправляющие электроды расположены в них в одной плоскости на нижней сторонеЖК-ячейки.
При отсутствии напряжениямежду электродами ЖК-молекулы расположены параллельно друг другу, электродам инаправлению поляризации нижнего поляризующего фильтра. В этом состоянии они невлияют на угол поляризации проходящего света, и свет полностью поглощаетсявыходным поляризующим фильтром, поскольку направления поляризации фильтровперпендикулярны друг другу.
При подаче напряжения науправляющие электроды создаваемое электрическое поле поворачивает ЖК-молекулына 90° так, что они ориентируются вдоль силовых линий поля. Если через такуюячейку пропустить свет, то за счет поворота плоскости поляризации верхнийполяризующий фильтр пропустит свет без помех, то есть ячейка окажется воткрытом состоянии (рис. 4). Варьируя напряжение между электродами, можнозаставлять ЖК-молекулы поворачиваться на любой угол, меняя тем самымпрозрачность ячейки.
/>
Рис. 4. − СтруктураIPS-ячейки
Во всем остальномIPS-ячейки подобны TN-матрицам: цветное изображение также формируется за счетиспользования трех цветовых фильтров.
IPS-матрицы имеют какпреимущества, так и недостатки по сравнению с TN-матрицами. Преимуществомявляется тот факт, что в данном случае получается идеально черный цвет, а несерый, как в TN-матрицах. Другим неоспоримым преимуществом данной технологииявляются большие углы обзора.
К недостаткам IPS-матрицстоит отнести большее, чем для TN-матриц, время реакции пикселя. Впрочем, квопросу о времени реакции пикселя мы еще вернемся. В заключение отметим, чтосуществуют различные модификации IPS-матриц (Super IPS, Dual Domain IPS), позволяющие улучшить иххарактеристики.
2.5.3/>MVA-матрицы
MVA является развитием технологии VA, то есть технологии с вертикальнымупорядочиванием молекул. В отличие от TN- и IPS-матриц, в данном случае используются жидкие кристаллы сотрицательной диэлектрической анизотропией, которые ориентируютсяперпендикулярно к направлению линий электрического поля.
В отсутствие напряжениямежду обкладками ЖК-ячейки все жидкокристаллические молекулы ориентированывертикально и не оказывают никакого влияния на плоскость поляризациипроходящего света. Поскольку свет проходит через два скрещенных поляризатора,он полностью поглощается вторым поляризатором и ячейка оказывается в закрытомсостоянии, при этом, в отличие от TN-матрицы, возможно получение идеальночерного цвета.
Если к электродам,расположенным сверху и снизу, прикладывается напряжение, молекулыповорачиваются на 90°, ориентируясь перпендикулярно к линиям электрическогополя. При прохождении плоскополяризованного света через такую структуруплоскость поляризации поворачивается на 90° и свет свободно походит черезвыходной поляризатор, то есть ЖК-ячейка оказывается в открытом состоянии.
Достоинствами систем свертикальным упорядочиванием молекул являются возможность получения идеальночерного цвета (что, в свою очередь, сказывается на возможности получениявысококонтрастных изображений) и малое время реакции пикселя.
С целью увеличения угловобзора в системах с вертикальным упорядочиванием молекул используетсямультидоменная структура, что и приводит к созданию матриц типа MVA (рис. 5). Смысл этой технологиизаключается в том, что каждый субпиксел разбивается на несколько зон (доменов)с использованием специальных выступов, которые несколько меняют ориентациюмолекул, заставляя их выравниваться по поверхности выступа. Это приводит ктому, что каждый такой домен светит в своем направлении (в пределах некотороготелесного угла), а совокупность всех направлений расширяет угол обзорамонитора.
/>
Рис. 5. − Доменнаяструктура MVA-ячейки
К достоинствам MVA-матрицследует отнести высокую контрастность (благодаря возможности получения идеальночерного цвета) и большие углы обзора (вплоть до 170°). В настоящее времясуществует несколько разновидностей технологии MVA, например PVA (Patterned Vertical Alignment) компании Samsung, MVA-Premium и др., которые в еще большей степениповышают характеристики MVA-матриц.
2.5.4 Особенности различных ЖК матриц
В заключение обзораприведем таблицу 1, в которой сведены все особенности различных типовЖК-матриц.
Таблица 1. − Особенностиразличных ЖК-матрицХарактеристики \ тип ЖК-матрицы TN+Film S-IPS MVA PVA Время реакции Отлично Хорошо Плохо Хорошо Углы обзора Плохо Хорошо Отлично Отлично Контраст Плохо Хорошо Отлично Отлично Цветопередача Нормально Хорошо Отлично Отлично
Исходя из особенностейЖК-матриц различного типа, можно сделать один важный вывод по поводу выбораЖК-мониторов. Так, если монитор построен на матрице типа TN+Film, то благодаряхорошей скорости реакции пикселя он прекрасно подойдет для офисной работы, атакже в качестве игрового монитора.
Мониторы на матрице S-IPSявляются универсальными мониторами. Они прекрасно подойдут и для офиснойработы, и для просмотра видео, и для игр, и даже (с некоторой натяжкой) дляработы с цветом.
Мониторы на основеMVA-матриц можно рекомендовать для работы с цветом, а вот в качестве игровыхмониторов из-за не очень хорошей динамики их лучше не использовать.
Мониторы на основеPVA-матриц производства компании Samsungуниверсальны и их можно смело рекомендовать для любых приложений.
2.6 Яркость
Сегодня в ЖК-мониторахмаксимальная яркость, заявляемая в технической документации, составляет от 250до 500 кд/м2. И если яркость монитора достаточна высока, то этообязательно указывается в рекламных буклетах и преподносится как одно изосновных преимуществ монитора. Впрочем, как раз в этом кроется один изподводных камней. Парадокс заключается в том, что ориентироваться на цифры,указанные в технической документации, нельзя. Это касается не только яркости,но и контраста, углов обзора и времени реакции пикселя.
Мало того, что они могутвовсе не соответствовать реально наблюдаемым значениям, иногда вообще труднопонять, что означают эти цифры. Прежде всего, существуют разные методикиизмерения, описанные в различных стандартах; соответственно измерения,проводимые по разным методикам, дают различные результаты, причем вы вряд лисможете выяснить, по какой именно методике и как проводились измерения. Вотодин простой пример. Измеряемая яркость зависит от цветовой температуры, нокогда говорят, что яркость монитора составляет 300 кд/м2, товозникает вопрос: при какой цветовой температуре достигается эта самаямаксимальная яркость? Более того, производители указывают яркость не длямонитора, а для ЖК-матрицы, что совсем не одно и то же.
Для измерения яркостииспользуются специальные эталонные сигналы генераторов с точно заданнойцветовой температурой, поэтому характеристики самого монитора как конечногоизделия могут существенно отличаться от заявленных в технической документации.А ведь для пользователя первостепенное значение имеют характеристики собственномонитора, а не матрицы.
Яркость является дляЖК-монитора действительно важной характеристикой. К примеру, при недостаточнойяркости вы вряд ли сможете играть в различные игры или просматриватьDVD-фильмы. Кроме того, окажется некомфортной работа за монитором в условияхдневного освещения (внешней засветки).
Однако делать на этомосновании вывод, что монитор с заявленной яркостью 450 кд/м2 чем-толучше монитора с яркостью 350 кд/м2, было бы преждевременно.Во-первых, как уже отмечалось, заявленная и реальная яркость – это не одно и тоже, а во-вторых, вполне достаточно, чтобы ЖК-монитор имел яркость 200-250 кд/м2(но не заявленную, а реально наблюдаемую). Кроме того, немаловажное значениеимеет и тот факт, каким образом регулируется яркость монитора.
С точки зрения физикирегулировка яркости может производиться путем изменения яркости ламп подсветки.Это достигается либо за счет регулировки тока разряда в лампе (в мониторах вкачестве ламп подсветки используются лампы дневного света с холодным катодом Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL),либо за счет так называемой широтно-импульсной модуляции питания лампы. Приширотно-импульсной модуляции напряжение на лампу подсветки подается импульсамиопределенной длительности. В результате лампа подсветки светится не постоянно,а только в периодически повторяющиеся интервалы времени, но за счет инертностизрения создается впечатление, что лампа горит постоянно (частота следованияимпульсов составляет более 200 Гц).
Очевидно, что, меняяширину подаваемых импульсов напряжения, можно регулировать среднюю яркостьсвечения лампы подсветки. На рис. 6 показан пример широтно-импульсной модуляциилампы подсветки, наблюдаемой при различных значениях установленного уровняяркости монитора.
/>
Рис. 6. − Регулированиеяркости монитора методом широтно-
импульсной модуляции
Кроме регулированияяркости монитора за счет лампы подсветки, иногда это регулировка осуществляетсясамой матрицей. Фактически, к управляющему напряжению на электродах ЖК-ячейкидобавляется постоянная составляющая. Это позволяет полностью открыватьЖК-ячейку, но не позволяет полностью ее закрывать. В этом случае при увеличениияркости черный цвет перестает быть черным (матрица становится частичнопрозрачной даже при закрытой ЖК-ячейке). [5]
2.7 Контрастность
Неменее важной характеристикой ЖК-монитора является его контрастность, котораяопределяется как отношение яркости белого фона к яркости черного фона:
/>.
Теоретическиконтрастность монитора не должна зависеть от установленного на мониторе уровняяркости, то есть при любом уровне яркости измеренный контраст должен иметь однои то же значение. Действительно, яркость белого фона пропорциональна яркостилампы подсветки B иравна
/>,
где/>– коэффициент пропускания света ЖК-ячейкой в открытом состоянии.
Аналогично,яркость черного фона можно выразить по формуле:
/>
–коэффициент пропускания света ЖК-ячейкой в закрытом состоянии. Тогда контрастможно выразить по формуле:
/>.
Видеальном случае отношение коэффициентов пропускания света ЖК-ячейкой воткрытом и закрытом состоянии является характеристикой самой ЖК-ячейки, однакона практике это отношение может зависеть и от установленной цветовойтемпературы, и от установленного уровня яркости монитора.
Запоследнее время контрастность изображения на цифровых мониторах заметновыросла, и сейчас этот показатель нередко достигает значения 500:1. Но и здесьвсе не так просто. Дело в том, что контраст может указываться не для монитора,а для матрицы. Впрочем, как показывает опыт, если в паспорте указываетсяконтраст более 350:1, то этого вполне достаточно для нормальной работы.
2.8 Угол обзора
Максимальный угол обзора (какпо вертикали, так и по горизонтали) определяется как угол, при обзоре скоторого контрастность изображения в центре составляет не менее 10:1. Некоторыепроизводители матриц при определении углов обзора используют контрастность не10:1, а 5:1, что также вносит некоторую путаницу в технические характеристики.Формальное определение углов обзора довольно туманно и, что самое главное, неимеет прямого отношения к правильности цветопередачи при просмотре изображенияпод углом.
На самом деле дляпользователей куда более важным обстоятельством является тот факт, что припросмотре изображения под углом к поверхности монитора происходит не падениеконтрастности, а цветовые искажения. К примеру, красный цвет превращается вжелтый, а зеленый – в синий. Причем подобные искажения у разных моделейпроявляются по-разному: у некоторых они становятся заметными уже принезначительном угле, много меньшем угла обзора. Поэтому сравнивать мониторы поуглам обзора в принципе неправильно. Сравнить-то можно, но вот практическогозначения такое сравнение не имеет. [3]
2.9 Время реакции пикселя
Время реакции, или времяотклика пикселя, как правило, указывается в технической документации на монитори считается одной из важнейших характеристик монитора (что не совсем верно).
В ЖК-мониторах времяреакции пикселя, которое зависит от типа матрицы, измеряется десяткамимиллисекунд (в новых TN+Film-матрицах время реакции пикселя составляет 12 мс),а это приводит к смазанности меняющейся картинки и может быть заметно на глаз.
Различают время включенияи время выключения пикселя. Под временем включения пикселя понимаетсяпромежуток времени, необходимый для открытия ЖК-ячейки, а под временемвыключения – промежуток времени, необходимый для ее закрытия. Когда же говорято времени реакции пикселя, то понимают суммарное время включения и выключения пикселя.
Время включения пикселя ивремя его выключения могут существенно различаться.
На рис. 7 показанытипичные временные диаграммы включения (рис. 7а) и выключения (рис. 7б) пикселядля TN+Film-матрицы. В приведенном примере время включения пикселя составляет20 мс, а выключения – 6 мс. Суммарное же время реакции пикселя равно 26 мс.
Когда говорят о времениреакции пикселя, указываемом в технической документации на монитор, то имеют ввиду время реакции именно матрицы, а не монитора. Кроме того, время реакциипикселя, указываемое в технической документации, различными производителямиматриц трактуется по-разному. К примеру, один из вариантов трактовки временивключения (выключения) пикселя заключается в том, что это время измененияяркости пикселя от 10 до 90% (от 90 до 10%).
/>
/>
Рис. 7. − Типичныевременные диаграммы включения/выключения
пикселя дляTN+Film-матрицы: а – включения; б – выключения.
До сих пор, говоря обизмерении времени реакции пикселя, подразумевается, что речь идет опереключениях между черным и белым цветами. Если с черным цветом вопросов невозникает (пиксель просто закрыт), то выбор белого цвета не очевиден. Как будетменяться время реакции пикселя, если измерять его при переключении междуразличными полутонами? Этот вопрос имеет огромное практическое значение. Дело втом, что переключение с черного фона на белый или, наоборот, в реальныхприложениях встречается сравнительно редко. В большинстве приложений реализуются,как правило, переходы между полутонами. И если время переключения между черными белым цветами окажется меньше, чем время переключения между градациямисерого, то никакого практического значения время реакции пикселя иметь не будети ориентироваться на эту характеристику монитора нельзя. Какой же вывод можносделать из вышеизложенного? Все очень просто: заявляемое производителем времяреакции пикселя не позволяет однозначно судить о динамической характеристикемонитора. Более правильно в этом смысле говорить не о времени переключения пикселямежду белым и черным цветами, а о среднем времени переключения пикселя междуполутонами.
/>2.10Количествоотображаемых цветов
Все мониторы по своейприроде являются RGB-устройствами, то есть цвет в них получается за счетсмешения в различных пропорциях трех базовых цветов: красного, зеленого исинего. Таким образом, каждый ЖК-пиксель состоит из трех цветных субпикселов.Кроме полностью закрытого или полностью открытого состояния ЖК-ячейки, возможныи промежуточные состояния, когда ЖК-ячейка частично открыта. Это позволяетформировать цветовой оттенок и смешивать цветовые оттенки базовых цветов внужных пропорциях. При этом количество воспроизводимых монитором цветов теоретическизависит от того, сколько цветовых оттенков можно сформировать в каждом цветовомканале. Частичное открытие ЖК-ячейки достигается за счет подачи требуемогоуровня напряжения на управляющие электроды. Поэтому количество воспроизводимыхцветовых оттенков в каждом цветовом канале зависит от того, сколько различныхуровней напряжений можно подавать на ЖК-ячейку.
Для формированияпроизвольного уровня напряжения потребуется использование схем ЦАП с большойразрядностью, что крайне дорого. Поэтому в современных ЖК-мониторах чаще всегоприменяют 18-битные ЦАП и реже – 24-битные. При использовании 18-битной ЦАП накаждый цветовой канал приходится по 6 бит. Это позволяет сформировать 64(26=64) различных уровня напряжения и соответственно получить 64 цветовыхоттенка в одном цветовом канале. Всего же за счет смешения цветовых оттенковразных каналов возможно создание 262 144 цветовых оттенков.
При использовании24-битной матрицы (24-битная схема ЦАП) на каждый канал приходится по 8 бит,что позволяет сформировать уже 256 (28=256) цветовых оттенков в каждом канале,а всего такая матрица воспроизводит 16 777 216 цветовых оттенков.
В то же время для многих18-битных матриц в паспорте указывается, что они воспроизводят 16,2 млн.цветовых оттенков. В чем же тут дело и возможно ли такое? Оказывается, что в18-битных матрицах за счет всяческих ухищрений можно приблизить количествоцветовых оттенков к тому, что воспроизводится настоящими 24-битными матрицами.Для экстраполяции цветовых оттенков в 18-битных матрицах используются дветехнологии (и их комбинации): dithering (дизеринг) и FRC (Frame Rate Control).
Суть технологии дизерингазаключается в том, что недостающие цветовые оттенки получают за счет смешенияближайших цветовых оттенков соседних пикселей. Рассмотрим простой пример.Предположим, что пиксель может находиться только в двух состояниях: открытом изакрытом, причем закрытое состояние пикселя формирует черный цвет, а открытое –красный. Если вместо одного пикселя рассмотреть группу из двух пикселей, то,кроме черного и красного, можно получить еще и промежуточный цвет, осуществивтем самым экстраполяцию от двухцветного режима к трехцветному. В результатеесли первоначально такой монитор мог генерировать шесть цветов (по два накаждый канал), то после такого дизеринга он будет воспроизводить уже 27 цветов.
Схема дизеринга имеетодин существенный недостаток: увеличение цветовых оттенков достигается за счетуменьшения разрешения. Фактически при этом увеличивается размер пикселя, чтоможет негативно сказаться при прорисовке деталей изображения.
Суть технологии FRC заключается в манипуляции яркостьюотдельных субпикселов с помощью их дополнительного включения/выключения. Как ив предыдущем примере, считается, что пиксель может быть либо черным (выключен),либо красным (включен). Каждый субпиксел получает команду на включение счастотой кадровой развертки, то есть при частоте кадровой развертки 60 Гцкаждый субпиксел получает команду на включение 60 раз в секунду. Это позволяетгенерировать красный цвет. Если же принудительно заставлять включаться пиксельне 60 раз в секунду, а только 50 (на каждом 12-м такте производить невключение, а выключение пикселя), то в результате яркость пикселя составит 83%от максимальной, что позволит сформировать промежуточный цветовой оттеноккрасного.
Оба рассмотренных методаэкстраполяции цвета имеют свои недостатки. В первом случае – это возможноемерцание экрана и некоторое увеличение времени реакции, а во втором –вероятность потери деталей изображения.
Отличить на глаз18-битную матрицу с экстраполяцией цвета от истинной 24-битной довольно сложно.При этом стоимость 24-битной матрицы значительно выше.
Заключение
ЭЛТ-мониторы ещё в течение несколькихлет будут оставаться хорошим выбором для точной работы с цветом, хардкорныхгеймеров и желающих сэкономить покупателей, но век этой технологии подходит кконцу. Всё дело в больших габаритах и архаичной концепции формированияизображения методом строчной развёртки. В наш век экспоненциального ростакачественных характеристик компьютерной техники невозможно опираться на древнююконструкцию, основой которой является аналоговая электронная лампа огромныхразмеров (кинескоп). Прошли времена, когда компьютерная техника была доступнамалому проценту энтузиастов, которые могли позволить себе долго выбиратьподходящий ЭЛТ-монитор, а потом долго настраивать его для получениякачественного изображения. Сейчас всё труднее найти хороший ЭЛТ-монитор, сидеально отъюстированной ОС, с кинескопом нового поколения. Характеристики ЭЛТ-трубок,по большому счёту, не улучшаются вот уже два-три года – производители не хотятвкладывать инвестиции в морально устаревшую технологию.
Рынок дисплеев уже сделал свой выбор впользу компактных цифровых матриц с персональным управлением каждого пикселя итехнология TFT-LCD находится на переднем крае этого направления.
Список литературы
1. Чеканов Д., Мильчаков С. Технологияжидкокристаллических мониторов (LCD). −3DNews.
2. Пахомов С. СовременныеЖК-мониторы. // КомпьютерПресс. – 2004.
3. Петроченков А.В. Hardware – компьютер и периферия. – 106 с. ил.
4. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. – 67 с.
5. HARD 'n' SOFT (компьютерный журнал для широкогокруга пользователей). − 2003. − №6.