 |
Быстрый поиск
Характеристики матриц ЖК мониторов
В этой статье речь пойдет об основных характеристиках матриц ЖК мониторов, на которые стоит обратить внимание при покупке монитора. Не пугайтесь, здесь не будет сложных формул и заумных речей.
Каждый пиксел ЖК-матрицы состоит из слоя молекул между двумя прозрачными электродами, и двух поляризационных фильтров, плоскости поляризации которых перпендикулярны.
При отсутствии напряжения молекулы жидкого кристалла скручены в спираль, свет от ламп подсветки (до недавнего времени это были галогеновые лампы, но уже появились мониторы с LED-подсветкой), прошедший через первый фильтр, проходя сквозь кристалл меняет свою поляризацию на 90 градусов и беспрепятственно проходит через второй фильтр – пиксель светится. При подаче напряжения на электроды, молекулы кристалла стремятся выстроится в одну плоскость, смены поляризации в проходящем через кристалл свете не происходит, и он не может пройти через второй фильтр – пиксель погашен. При снятии напряжения силы упругости возвращают молекулы кристалла в исходное состояние, они снова скручиваются в спираль, пиксель опять светится.
Вот и весь принцип работы матрицы на ЖК кристаллах. Для того чтобы пиксель мог отображать цвета, он состоит из трех кристаллов, перед каждым из которых ставится светофильтр: красный, синий, зеленый.
Под временем отклика матрицы понимается время, за которое пиксель может сменить свой цвет с одного на дугой (чем меньше – тем лучше), т.е. как быстро жидкий кристалл сменит свой угол поворота. А делает он это, к сожалению, не мгновенно. Принято измерять время переключения пикселя из черного в белое и обратно.
Но это время вам мало скажет о реальной скорости матрицы. Дело в том, что скорость переключения кристалла зависит от величины поданного на него напряжения. Чтобы переключить кристалл из белого в черный цвет на него можно подать довольно большое напряжения - угол поворота дойдет до своего максимального значения и остановится. Другое дело, если надо отобразить какие-то промежуточные цвета (градации серого), напряжение должно быть строго определенной величины (меньшей, чем для переключения в черный), что бы кристалл повернулся на нужный угол. Это можно сравнить с закрытием двери: чтобы захлопнуть дверь, можно сильно ее толкнуть, но чтобы прикрыть дверь на нужный угол придется рассчитать силу. Поэтому матрицы с одинаковым паспортным временем отклика в реальной работе могут показать разные результаты.
Более того, у разных типов матриц различается время гашения и время зажигания пикселя. У TN матриц время зажигания много больше времени гашения, у MVA матриц – они одинаковые. В работе этот эффект проявится, например, в прокрутке текста. Для TN матриц буквы станут тонкими и едва различимыми, для MVA матриц цвет букв просто поблекнет (например черные буквы станут серыми).
Как можно измерить скорость матрицы? Достоверно – никак. Популярный тест, когда по темному экрану бегает белый квадрат, как вы уже поняли из вышесказанного, покажет вам скорость переключения из черного в белый и обратно. Причем, смотреть надо не на длину шлейфа, который оставляет за собой квадрат, а на четкость границ самого квадрата. Чем больше они размыты, тем хуже время отклика. Лучшее тестирование «на глаз» - это запустить какой-нибудь 3D шутер (лучше в темный тонах) и, покрутив виртуальной головой, посмотреть как сильно смажется окружающий пейзаж. Обратите внимание на перекрестье прицела, на медленных мониторах оно может вообще исчезнуть.
Так как матрица сама по себе не излучает свет, то под яркостью понимается яркость белого цвета – кристалл открыт и полностью пропускает свет ламп подсветки. Контрастность – отношение уровня белого цвета к уровню черного (кристалл закрыт). В теории она должна быть бесконечной, т.е. уровень черного ноль, но жидкий кристалл не может полностью перекрыть свет ламп, и какая-то часть его проходит сквозь него. Поэтому на ЖК мониторе очень трудно добиться реального черного цвета, особенно это становится видно в темноте – экран монитора полностью залитый черным цветом все равно светиться темно-серым. Общие рекомендации при выборе монитора: контрастность как можно больше, максимальная яркость – меньше. Почему меньше? Максимальная яркость – это яркость лампы подсветки лишь слегка уменьшенная открытым кристаллом (открытый кристалл все равно не абсолютно прозрачен), и светить она вам будет прямо в лицо с расстояния 40-70 см. Вряд ли вам понравится долго сидеть со светящим в глаза прожектором.
Несколько лет назад был введен такой термин, как «динамическая контрастность». Все дело в том, как наш глаз воспринимает изображение на экране в целом. Если оно светлое, то уровень темного особого значения не имеет, и наоборот. Поэтому в светлых сценах яркость можно прибавить (с ущербом для темных участков, благо их немного), а в темных наоборот – приглушить.
Уровень белого измеряется при максимальной яркости в светлых сценах, уровень черного – при минимальной яркости в темных сценах. Их отношение и есть динамическая контрастность. Величина получается большой, такую не грех и на коробке большими буквами написать, для чего, собственно, все и затевалось. Ясно, что реальная контрастность монитора остается неизменной. По большому счету, это грязный маркетинговых ход, используемый производителями матриц, которые (матрицы) в силу ограничений технологии не могут дотянуться по параметру контрастность до более сильных конкурентов. Отсюда вывод: на характеристику «динамическая контрастность» вообще не стоит обращать внимание. Если на коробке монитора большими буквами написано «Dynamic contrast» и далее число с большим количеством нулей, это значит, что монитору больше гордиться нечем, и рассматривать его в качестве покупки не стоит.
Считается, что это слабое место ЖК мониторов. Как «слабое», скажете вы, если на всех спецификациях мониторов уже давно написано чуть ли не 180 градусов? Ну, так это опять зависит, как измерено и кто меряет. Принято, что угол обзора - это угол к пенпедикуляру к поверхности монитора при котором контрастность падает до 10:1. Ну, во-первых, что касается контрастности, то возможно, что и так, но искажения цветов, особенно у TN матриц, начинаются при гораздо меньших углах обзора. Во-вторых, некоторые производители уменьшили требования к падению контрастности и измеряют угол обзора, когда контрастность падает до 5:1, вот вам и желанные 178 градусов обзора (89 градусов в обе стороны). Такие трюки характерны для производителей TN матриц.
На самом деле, как показывает опыт, малые углы обзора не являются такой уж большой проблемой, если только вы не смотрите на мониторе кино в большой компании. Тогда да, сидящим по краям зрителям и наблюдающим монитор под большим углом будет не комфортно (другую ситуацию группового использования монитора мы придумать не смогли).
Характеристика, которую невозможно описать одним параметром.
Начнем с количества отображаемых цветов. В спецификациях мониторов обычно пишут два значения: 16,2 млн. или 16,7 млн. Первое значение явно указывает на 18-битню матрицу (по 6 бит на цвет) – на сегодняшний момент это все TN мониторы, второе значение – 24 бита. Хотя верить надписям на коробке не стоит, как вы уже поняли из предыдущих абзацев, производители в наше время особо не стесняются, и запросто могут написать 16,7 млн. цветов для монитора с 18-битной матрицей.
Чем плохи мониторы с 18-битными матрицами. Те цвета, которые они не могут отобразить, они эмулируют с помощью всяких технических трюков. Допустим, есть цвет, который матрица не может отобразить, зато есть два соседних слева и справа цвета, пригодных для отображения. Тогда с каждым обновлением матрицы (обычно 60Гц – 60 раз в секунду) пиксель будет переключаться между этими двумя соседними цветами. Например, чтобы отобразить неудобный зеленый, пиксель будет переключаться между синим и желтым. Человеческий глаз не способен заметить такое быстрое переключение, ему будет казаться, что пиксель светится зеленым цветом. Это в теории. На практике можно получить (и получают) не хилое мерцание монитора, особенно если неудобный цвет преобладает на экране. Другой прием- зажигание двух соседних пикселей соседними с нужным цветом цветами. Эффект тот же – светящиеся рядом желтый и синий пиксели с расстояния будут казаться зеленой точкой. В этом случае изображение будет казаться нечетким, размазанным.
Следующая проблема цветопередачи - гамма-компенсация. Если грубо и не вдаваясь в подробности, то это функция, которой обрабатывается сигнал перед выводом на ЭЛТ монитор (заметьте – на ЭЛТ!). Дело в том, что ЭЛТ мониторы искажают полученный сигнал (цвет) по определенному закону (функции). Так вот чтобы правильно отобразить цвета на ЭЛТ мониторе сигнал, если так можно выразится, искажают в обратную сторону. Почему именно для ЭЛТ мониторов? Просто они появились раньше, на них и был рассчитан стандарт.
Проблема в том, что у ЖК мониторов функция компенсации другая! Т.е. в мониторе должна быть таблица соответствий, приводящая входную зависимость к исходной. Такая таблица есть в прошивке каждого монитора. Но калибровать каждый монитор не представляется возможным по экономическим причинам – слишком долго. Обычно калибруют первый изготовленный монитор в начале выпуска новой модели, дальше прошивку клонируют на все последующие выпускаемые мониторы. Но, во-первых, характеристики матриц в разных партиях могут различаться, во-вторых сама калибровка может быть не точной, а неточность калибровки ведет к искажению цвета. Для TN-матриц неточность калибровки усугубляется тем фактом, что они в принципе не могут отображать весь спектр цветов.
Принцип действия матрицы на жидких кристаллах
Каждый пиксел ЖК-матрицы состоит из слоя молекул между двумя прозрачными электродами, и двух поляризационных фильтров, плоскости поляризации которых перпендикулярны.
При отсутствии напряжения молекулы жидкого кристалла скручены в спираль, свет от ламп подсветки (до недавнего времени это были галогеновые лампы, но уже появились мониторы с LED-подсветкой), прошедший через первый фильтр, проходя сквозь кристалл меняет свою поляризацию на 90 градусов и беспрепятственно проходит через второй фильтр – пиксель светится. При подаче напряжения на электроды, молекулы кристалла стремятся выстроится в одну плоскость, смены поляризации в проходящем через кристалл свете не происходит, и он не может пройти через второй фильтр – пиксель погашен. При снятии напряжения силы упругости возвращают молекулы кристалла в исходное состояние, они снова скручиваются в спираль, пиксель опять светится.
Вот и весь принцип работы матрицы на ЖК кристаллах. Для того чтобы пиксель мог отображать цвета, он состоит из трех кристаллов, перед каждым из которых ставится светофильтр: красный, синий, зеленый.
Время отклика матрицы, быстродействие
Под временем отклика матрицы понимается время, за которое пиксель может сменить свой цвет с одного на дугой (чем меньше – тем лучше), т.е. как быстро жидкий кристалл сменит свой угол поворота. А делает он это, к сожалению, не мгновенно. Принято измерять время переключения пикселя из черного в белое и обратно.
Но это время вам мало скажет о реальной скорости матрицы. Дело в том, что скорость переключения кристалла зависит от величины поданного на него напряжения. Чтобы переключить кристалл из белого в черный цвет на него можно подать довольно большое напряжения - угол поворота дойдет до своего максимального значения и остановится. Другое дело, если надо отобразить какие-то промежуточные цвета (градации серого), напряжение должно быть строго определенной величины (меньшей, чем для переключения в черный), что бы кристалл повернулся на нужный угол. Это можно сравнить с закрытием двери: чтобы захлопнуть дверь, можно сильно ее толкнуть, но чтобы прикрыть дверь на нужный угол придется рассчитать силу. Поэтому матрицы с одинаковым паспортным временем отклика в реальной работе могут показать разные результаты.
Более того, у разных типов матриц различается время гашения и время зажигания пикселя. У TN матриц время зажигания много больше времени гашения, у MVA матриц – они одинаковые. В работе этот эффект проявится, например, в прокрутке текста. Для TN матриц буквы станут тонкими и едва различимыми, для MVA матриц цвет букв просто поблекнет (например черные буквы станут серыми).
Как можно измерить скорость матрицы? Достоверно – никак. Популярный тест, когда по темному экрану бегает белый квадрат, как вы уже поняли из вышесказанного, покажет вам скорость переключения из черного в белый и обратно. Причем, смотреть надо не на длину шлейфа, который оставляет за собой квадрат, а на четкость границ самого квадрата. Чем больше они размыты, тем хуже время отклика. Лучшее тестирование «на глаз» - это запустить какой-нибудь 3D шутер (лучше в темный тонах) и, покрутив виртуальной головой, посмотреть как сильно смажется окружающий пейзаж. Обратите внимание на перекрестье прицела, на медленных мониторах оно может вообще исчезнуть.
Яркость, контрастность
Так как матрица сама по себе не излучает свет, то под яркостью понимается яркость белого цвета – кристалл открыт и полностью пропускает свет ламп подсветки. Контрастность – отношение уровня белого цвета к уровню черного (кристалл закрыт). В теории она должна быть бесконечной, т.е. уровень черного ноль, но жидкий кристалл не может полностью перекрыть свет ламп, и какая-то часть его проходит сквозь него. Поэтому на ЖК мониторе очень трудно добиться реального черного цвета, особенно это становится видно в темноте – экран монитора полностью залитый черным цветом все равно светиться темно-серым. Общие рекомендации при выборе монитора: контрастность как можно больше, максимальная яркость – меньше. Почему меньше? Максимальная яркость – это яркость лампы подсветки лишь слегка уменьшенная открытым кристаллом (открытый кристалл все равно не абсолютно прозрачен), и светить она вам будет прямо в лицо с расстояния 40-70 см. Вряд ли вам понравится долго сидеть со светящим в глаза прожектором.
Несколько лет назад был введен такой термин, как «динамическая контрастность». Все дело в том, как наш глаз воспринимает изображение на экране в целом. Если оно светлое, то уровень темного особого значения не имеет, и наоборот. Поэтому в светлых сценах яркость можно прибавить (с ущербом для темных участков, благо их немного), а в темных наоборот – приглушить.
Уровень белого измеряется при максимальной яркости в светлых сценах, уровень черного – при минимальной яркости в темных сценах. Их отношение и есть динамическая контрастность. Величина получается большой, такую не грех и на коробке большими буквами написать, для чего, собственно, все и затевалось. Ясно, что реальная контрастность монитора остается неизменной. По большому счету, это грязный маркетинговых ход, используемый производителями матриц, которые (матрицы) в силу ограничений технологии не могут дотянуться по параметру контрастность до более сильных конкурентов. Отсюда вывод: на характеристику «динамическая контрастность» вообще не стоит обращать внимание. Если на коробке монитора большими буквами написано «Dynamic contrast» и далее число с большим количеством нулей, это значит, что монитору больше гордиться нечем, и рассматривать его в качестве покупки не стоит.
Углы обзора
Считается, что это слабое место ЖК мониторов. Как «слабое», скажете вы, если на всех спецификациях мониторов уже давно написано чуть ли не 180 градусов? Ну, так это опять зависит, как измерено и кто меряет. Принято, что угол обзора - это угол к пенпедикуляру к поверхности монитора при котором контрастность падает до 10:1. Ну, во-первых, что касается контрастности, то возможно, что и так, но искажения цветов, особенно у TN матриц, начинаются при гораздо меньших углах обзора. Во-вторых, некоторые производители уменьшили требования к падению контрастности и измеряют угол обзора, когда контрастность падает до 5:1, вот вам и желанные 178 градусов обзора (89 градусов в обе стороны). Такие трюки характерны для производителей TN матриц.
На самом деле, как показывает опыт, малые углы обзора не являются такой уж большой проблемой, если только вы не смотрите на мониторе кино в большой компании. Тогда да, сидящим по краям зрителям и наблюдающим монитор под большим углом будет не комфортно (другую ситуацию группового использования монитора мы придумать не смогли).
Цветопередача
Характеристика, которую невозможно описать одним параметром.
Начнем с количества отображаемых цветов. В спецификациях мониторов обычно пишут два значения: 16,2 млн. или 16,7 млн. Первое значение явно указывает на 18-битню матрицу (по 6 бит на цвет) – на сегодняшний момент это все TN мониторы, второе значение – 24 бита. Хотя верить надписям на коробке не стоит, как вы уже поняли из предыдущих абзацев, производители в наше время особо не стесняются, и запросто могут написать 16,7 млн. цветов для монитора с 18-битной матрицей.
Чем плохи мониторы с 18-битными матрицами. Те цвета, которые они не могут отобразить, они эмулируют с помощью всяких технических трюков. Допустим, есть цвет, который матрица не может отобразить, зато есть два соседних слева и справа цвета, пригодных для отображения. Тогда с каждым обновлением матрицы (обычно 60Гц – 60 раз в секунду) пиксель будет переключаться между этими двумя соседними цветами. Например, чтобы отобразить неудобный зеленый, пиксель будет переключаться между синим и желтым. Человеческий глаз не способен заметить такое быстрое переключение, ему будет казаться, что пиксель светится зеленым цветом. Это в теории. На практике можно получить (и получают) не хилое мерцание монитора, особенно если неудобный цвет преобладает на экране. Другой прием- зажигание двух соседних пикселей соседними с нужным цветом цветами. Эффект тот же – светящиеся рядом желтый и синий пиксели с расстояния будут казаться зеленой точкой. В этом случае изображение будет казаться нечетким, размазанным.
Следующая проблема цветопередачи - гамма-компенсация. Если грубо и не вдаваясь в подробности, то это функция, которой обрабатывается сигнал перед выводом на ЭЛТ монитор (заметьте – на ЭЛТ!). Дело в том, что ЭЛТ мониторы искажают полученный сигнал (цвет) по определенному закону (функции). Так вот чтобы правильно отобразить цвета на ЭЛТ мониторе сигнал, если так можно выразится, искажают в обратную сторону. Почему именно для ЭЛТ мониторов? Просто они появились раньше, на них и был рассчитан стандарт.
Проблема в том, что у ЖК мониторов функция компенсации другая! Т.е. в мониторе должна быть таблица соответствий, приводящая входную зависимость к исходной. Такая таблица есть в прошивке каждого монитора. Но калибровать каждый монитор не представляется возможным по экономическим причинам – слишком долго. Обычно калибруют первый изготовленный монитор в начале выпуска новой модели, дальше прошивку клонируют на все последующие выпускаемые мониторы. Но, во-первых, характеристики матриц в разных партиях могут различаться, во-вторых сама калибровка может быть не точной, а неточность калибровки ведет к искажению цвета. Для TN-матриц неточность калибровки усугубляется тем фактом, что они в принципе не могут отображать весь спектр цветов.
|
|
© TFT Monitors, 2010 г.
|