Современные ЖК-мониторы

Сергей Пахомов

Характеристики ЖК-мониторов

   Разрешение монитора

   Интерфейс монитора

   Тип ЖК-матрицы

      TN-матрица

      IPS-матрицы

      MVA-матрицы

   Яркость

   Контрастность

   Углы обзора

   Время реакции пиксела

   Количество отображаемых цветов

Настройка ЖК-монитора

Выводы

 

Тот факт, что в сегменте пользовательских мониторов сегодня доминируют жидкокристаллические модели, не вызывает сомнений. И сколько бы мы ни спорили о том, какие мониторы лучше — ЖК или ЭЛТ (электронно-лучевые), — выбора у пользователя практически не осталось. Производители перестроились на выпуск именно ЖК-мониторов и предлагают пользователям широкий ассортимент продукции. Как правило, чтобы привлечь потребителей к своей продукции, производители мониторов уделяют немало внимания дизайну мониторов. Впрочем, и технические характеристики мониторов постоянно улучшаются. Нередко, дабы убедить пользователя в том, что один монитор лучше другого, PR-менеджеры «козыряют» такими характеристиками, как яркость, контраст, углы обзора и, конечно же, время реакции пиксела монитора. Как ни странно, но на доверчивых покупателей эти слова действуют как магическое заклинание, и, даже если пользователь ровным счетом ничего не понимает в том, что ему говорят, он все равно «ведется» на излюбленный рекламный трюк. А зря…

В этой статье мы разоблачим некоторые уловки рекламного характера и рассмотрим основные характеристики современных ЖК-мониторов. Забегая вперед, осмелимся заявить, что такие указываемые в документации на ЖК-монитор технические характеристики, как яркость, контраст, углы обзора и время реакции пиксела, не имеют никакого отношения к реальности и потому абсолютно бесполезны для пользователя, не позволяя корректно сравнивать два разных монитора.

Итак, разберемся с основными характеристиками ЖК-мониторов.

Характеристики ЖК-мониторов

К основным характеристикам ЖК-мониторов принято относить:

  • рабочее разрешение;
  • интерфейс;
  • тип матрицы;
  • яркость;
  • контраст;
  • углы обзора;
  • время реакции пиксела;
  • количество отображаемых цветов.

Разрешение монитора

Большинство конечных пользователей, прежде чем выбрать конкретную модель монитора, определяются с его размерами. От размера монитора зависят и занимаемое им рабочее пространство, и, что немаловажно, его цена. Заметим, что, несмотря на устоявшуюся классификацию ЖК-мониторов в зависимости от размера экрана по диагонали (15-, 17-, 19-дюймовые), более корректной является классификация по рабочему разрешению. Дело в том, что, в отличие от мониторов на основе ЭЛТ, разрешение которых можно менять достаточно гибко, ЖК-дисплеи имеют фиксированный набор физических пикселов. Именно поэтому они рассчитаны на работу только с одним разрешением, называемым рабочим. Косвенно это разрешение определяет и размер диагонали матрицы, однако мониторы с одинаковым рабочим разрешением могут иметь разную по размерам матрицу. Например, мониторы с диагональю от 15 до 16 дюймов в основном имеют рабочее разрешение 1024Ѕ768, а это означает, что у данного монитора действительно физически содержится 1024 пиксела по горизонтали и 768 пикселов по вертикали.

Рабочее разрешение монитора определяет размер иконок и шрифтов, которые будут отображаться на экране. К примеру, 15-дюймовый монитор может иметь рабочее разрешение и 1024Ѕ768, и 1400Ѕ1050 пикселов. В последнем случае физические размеры самих пикселов будут меньшими, а поскольку при формировании стандартной иконки в обоих случаях используется одно и то же количество пикселов, то при разрешении 1400Ѕ1050 пикселов иконка по своим физическим размерам окажется меньше. Для некоторых пользователей слишком маленькие размеры иконок при высоком разрешении монитора могут оказаться неприемлемыми, поэтому при покупке монитора нужно сразу обращать внимание на рабочее разрешение.

Конечно же, монитор способен выводить изображение и в другом, отличном от рабочего разрешении. Такой режим работы монитора называют интерполяцией. Заметим, что в случае интерполяции качество изображения оставляет желать лучшего. Режим интерполяции заметно сказывается на качестве отображения экранных шрифтов.

Интерфейс монитора

ЖК-мониторы по своей природе являются цифровыми устройствами, поэтому «родным» интерфейсом для них считается цифровой интерфейс DVI, который может обладать двумя видами коннекторов: DVI-I, совмещающим цифровой и аналоговый сигналы, и DVI-D, передающим только цифровой сигнал. Считается, что для соединения ЖК-монитора с компьютером более предпочтителен интерфейс DVI, хотя допускается подключение и через стандартный D-Sub-разъем. В пользу DVI-интерфейса говорит и то, что в случае аналогового интерфейса происходит двойное преобразование видеосигнала: сначала цифровой сигнал преобразуется в аналоговый в видеокарте (ЦАП-преобразование), который затем трансформируется в цифровой электронным блоком самого ЖК-монитора (АЦП-преобразование), вследствие чего возрастает риск различных искажений сигнала.

Многие современные ЖК-мониторы обладают как D-Sub-, так и DVI-коннекторами, что позволяет одновременно подключать к монитору два системных блока. Также можно найти модели, имеющие два цифровых разъема. В недорогих офисных моделях в основном присутствует только стандартный D-Sub-разъем.

Тип ЖК-матрицы

Если интерфейс монитора и его рабочее разрешение никак не связаны с типом используемой ЖК-матрицы, то все остальные характеристики монитора так или иначе зависят от этого фактора. Именно поэтому, прежде чем переходить к обсуждению таких характеристик, как яркость, контрастность, углы обзора и время реакции пиксела, остановимся более детально на теоретических аспектах функционирования ЖК-мониторов и рассмотрим основные различия и особенности разных типов ЖК-матриц.

Базовым компонентом ЖК-матрицы являются жидкие кристаллы. Существует три основных типа жидких кристаллов: смектические, нематические и холестерические.

По электрическим свойствам все жидкие кристаллы делятся на две основные группы: к первой относятся жидкие кристаллы с положительной диэлектрической анизотропией, ко второй — с отрицательной диэлектрической анизотропией. Не вникая в подробности этих терминов, отметим, что разница заключается в том, как эти молекулы реагируют на внешнее электрическое поле. Молекулы с положительной диэлектрической анизотропией ориентируются вдоль силовых линий поля, а молекулы с отрицательной диэлектрической анизотропией — перпендикулярно силовым линиям. Нематические жидкие кристаллы обладают положительной диэлектрической анизотропией, а смектические, наоборот,  — отрицательной.

Другое замечательное свойство ЖК-молекул заключается в их оптической анизотропии. В частности, если ориентация молекул совпадает с направлением распространения плоскополяризованного света, то молекулы не оказывают никакого воздействия на плоскость поляризации света. Если же ориентация молекул перпендикулярна направлению распространения света, то плоскость поляризации поворачивается таким образом, чтобы быть параллельной направлению ориентации молекул.

Диэлектрическая и оптическая анизотропия ЖК-молекул дает возможность использовать их в качестве своеобразных модуляторов света, позволяющих формировать требуемое изображение на экране. Принцип действия такого модулятора довольно прост и основан на изменении плоскости поляризации проходящего через ЖК-ячейку света. ЖК-ячейка располагается между двумя поляризаторами, оси поляризации которых взаимно перпендикулярны. Первый поляризатор вырезает плоскополяризованное излучение из проходящего от лампы подсветки света. Если бы не было ЖК-ячейки, то такой плоскополяризованный свет полностью поглотился бы вторым поляризатором. ЖК-ячейка, размещенная на пути проходящего плоскополяризованного света, может поворачивать плоскость поляризации проходящего света (рис. 1). В таком случае часть света проходит через второй поляризатор, то есть ячейка становится прозрачной (полностью или частично).

 

Рис. 1. Принцип действия ЖК-ячейки

Рис. 1. Принцип действия ЖК-ячейки

В зависимости от того, каким образом осуществляется управление поворотом плоскости поляризации в ЖК-ячейке, различают несколько типов ЖК-матриц.

Итак, ЖК-ячейка, помещаемая между двумя скрещенными поляризаторами, позволяет модулировать проходящее излучение, создавая градации черно-белого цвета. Для получения цветного изображения необходимо применение трех цветных фильтров: красного (R), зеленого (G) и голубого (B), которые, будучи установленными на пути распространения белого цвета, позволят получить три базовых цвета в нужных пропорциях. Итак, каждый пиксел ЖК-монитора состоит из трех отдельных субпикселов: красного, зеленого и голубого, представляющих собой управляемые ЖК-ячейки и различающихся только используемыми фильтрами, установленными между верхней стеклянной пластиной и выходным поляризующим фильтром.

Наибольшее распространение получили TN-, IPS- и MVA-матрицы. Рассмотрим каждую из них более подробно.

TN-матрица

Жидкокристаллическая матрица TN-типа (Twisted Nematic) представляет собой многослойную структуру, состоящую из двух поляризующих фильтров, двух прозрачных электродов и двух стеклянных пластинок, между которыми располагается собственно жидкокристаллическое вещество нематического типа с положительной диэлектрической анизотропией.

На поверхность стеклянных пластин наносятся специальные бороздки, что позволяет создать первоначально одинаковую ориентацию всех молекул жидких кристаллов вдоль пластины. Бороздки на обеих пластинах взаимно перпендикулярны, поэтому слой молекул жидких кристаллов между пластинами изменяет свою ориентацию на 90°. Получается, что ЖК-молекулы образуют скрученную по спирали структуру (рис. 2), из-за чего такие матрицы и получили название Twisted Nematic.

 

Рис. 2. Структура TN-ячейки

Рис. 2. Структура TN-ячейки

Стеклянные пластины с бороздками располагаются между двух поляризационных фильтров, причем ось поляризации в каждом фильтре совпадает с направлением бороздок на пластине.

В обычном состоянии ЖК-ячейка является открытой, поскольку жидкие кристаллы поворачивают плоскость поляризации проходящего через них света. Поэтому плоскополяризованное излучение, образующееся после прохождения первого поляризатора, пройдет и через второй поляризатор, так как ось его поляризации будет параллельна направлению поляризации падающего излучения.

Под воздействием электрического поля, создаваемого прозрачными электродами, молекулы жидкокристаллического слоя меняют свою пространственную ориентацию, выстраиваясь вдоль направления силовых линий поля. В этом случае жидкокристаллический слой теряет способность поворачивать плоскость поляризации падающего света и система становится оптически непрозрачной, так как весь свет поглощается выходным поляризующим фильтром. В зависимости от приложенного напряжения между управляющими электродами можно менять ориентацию молекул вдоль по полю не полностью, а лишь частично, то есть регулировать степень скрученности ЖК-молекул. Это, в свою очередь, позволяет менять интенсивность света, проходящего через ЖК-ячейку. Таким образом, установив лампу подсветки позади ЖК-матрицы и меняя напряжение между электродами, можно варьировать степень прозрачность одной ЖК-ячейки.

TN-матрицы являются наиболее распространенными и дешевыми. Им свойственны определенные недостатки: не очень большие углы обзора, невысокая контрастность и невозможность получить идеальный черный цвет. Дело в том, что даже при приложении максимального напряжения к ячейке невозможно до конца раскрутить ЖК-молекулы и сориентировать их вдоль силовых линий поля. Поэтому такие матрицы даже при полностью выключенном пикселе остаются слегка прозрачными.

Второй недостаток связан с небольшими углами обзора. Для частичного его устранения на поверхность монитора наносится специальная рассеивающая пленка, что позволяет увеличить угол обзора. Данная технология получила название TN+Film, что указывает на наличие этой пленки.

Узнать, какой именно тип матрицы применяется в мониторе, не так-то просто. Однако если на мониторе имеется «битый» пиксел, возникший вследствие выхода из строя управляющего ЖК-ячейкой транзистора, то в TN-матрицах он всегда будет ярко гореть (красным, зеленым или синим цветом), поскольку для TN-матрицы открытый пиксел соответствует отсутствию напряжения на ячейке.

Распознать TN-матрицу можно и посмотрев на черный цвет при максимальной яркости  — если он скорее серый, чем черный, то это, вероятно, именно TN-матрица.

IPS-матрицы

Мониторы с IPS-матрицей называют также Super TFT-мониторами. Отличительной особенностью IPS-матриц является то, что управляющие электроды расположены в них в одной плоскости на нижней стороне ЖК-ячейки.

При отсутствии напряжения между электродами ЖК-молекулы расположены параллельно друг другу, электродам и направлению поляризации нижнего поляризующего фильтра. В этом состоянии они не влияют на угол поляризации проходящего света, и свет полностью поглощается выходным поляризующим фильтром, поскольку направления поляризации фильтров перпендикулярны друг другу.

При подаче напряжения на управляющие электроды создаваемое электрическое поле поворачивает ЖК-молекулы на 90° так, что они ориентируются вдоль силовых линий поля. Если через такую ячейку пропустить свет, то за счет поворота плоскости поляризации верхний поляризующий фильтр пропустит свет без помех, то есть ячейка окажется в открытом состоянии (рис. 3). Варьируя напряжение между электродами, можно заставлять ЖК-молекулы поворачиваться на любой угол, меняя тем самым прозрачность ячейки.

 

Рис. 3. Структура IPS-ячейки

Рис. 3. Структура IPS-ячейки

Во всем остальном IPS-ячейки подобны TN-матрицам: цветное изображение также формируется за счет использования трех цветовых фильтров.

IPS-матрицы имеют как преимущества, так и недостатки по сравнению с TN-матрицами. Преимуществом является тот факт, что в данном случае получается идеально черный цвет, а не серый, как в TN-матрицах. Другим неоспоримым преимуществом данной технологии являются большие углы обзора.

К недостаткам IPS-матриц стоит отнести большее, чем для TN-матриц, время реакции пиксела. Впрочем, к вопросу о времени реакции пиксела мы еще вернемся. В заключение отметим, что существуют различные модификации IPS-матриц (Super IPS, Dual Domain IPS), позволяющие улучшить их характеристики.

MVA-матрицы

Еще один тип матриц, разработанный компанией Fujitsu, — это MVA (Multi-Domain Vertical Alignment). MVA является развитием технологии VA, то есть технологии с вертикальным упорядочиванием молекул. В отличие от TN- и IPS-матриц, в данном случае используются жидкие кристаллы с отрицательной диэлектрической анизотропией, которые ориентируются перпендикулярно к направлению линий электрического поля.

В отсутствие напряжения между обкладками ЖК-ячейки все жидкокристаллические молекулы ориентированы вертикально и не оказывают никакого влияния на плоскость поляризации проходящего света. Поскольку свет проходит через два скрещенных поляризатора, он полностью поглощается вторым поляризатором и ячейка оказывается в закрытом состоянии, при этом, в отличие от TN-матрицы, возможно получение идеально черного цвета.

Если к электродам, расположенным сверху и снизу, прикладывается напряжение, молекулы поворачиваются на 90°, ориентируясь перпендикулярно к линиям электрического поля. При прохождении плоскополяризованного света через такую структуру плоскость поляризации поворачивается на 90° и свет свободно походит через выходной поляризатор, то есть ЖК-ячейка оказывается в открытом состоянии.

Достоинствами систем с вертикальным упорядочиванием молекул являются возможность получения идеально черного цвета (что, в свою очередь, сказывается на возможности получения высококонтрастных изображений) и малое время реакции пиксела.

С целью увеличения углов обзора в системах с вертикальным упорядочиванием молекул используется мультидоменная структура, что и приводит к созданию матриц типа MVA (рис. 4). Смысл этой технологии заключается в том, что каждый субпиксел разбивается на несколько зон (доменов) с использованием специальных выступов, которые несколько меняют ориентацию молекул, заставляя их выравниваться по поверхности выступа. Это приводит к тому, что каждый такой домен светит в своем направлении (в пределах некоторого телесного угла), а совокупность всех направлений расширяет угол обзора монитора.

 

Рис. 4. Доменная структура MVA-ячейки

Рис. 4. Доменная структура MVA-ячейки

К достоинствам MVA-матриц следует отнести высокую контрастность (благодаря возможности получения идеально черного цвета) и большие углы обзора (вплоть до 170°). Однако у данной технологии есть и свои минусы, о которых мы поговорим при обсуждении времени реакции пиксела.

В настоящее время существует несколько разновидностей технологии MVA, например PVA (Patterned Vertical Alignment) компании Samsung, MVA-Premium и др., которые в еще большей степени повышают характеристики MVA-матриц.

В заключение обзора приведем таблицу, в которой сведены все особенности различных типов ЖК-матриц.

 

Особенности различных ЖК-матриц

Особенности различных ЖК-матриц

Исходя из особенностей ЖК-матриц различного типа, можно сделать один важный вывод по поводу выбора ЖК-мониторов. Так, если монитор построен на матрице типа TN+Film, то благодаря хорошей скорости реакции пиксела он прекрасно подойдет для офисной работы, а также в качестве игрового монитора.

Мониторы на матрице S-IPS являются универсальными мониторами. Они прекрасно подойдут и для офисной работы, и для просмотра видео, и для игр, и даже (с некоторой натяжкой) для работы с цветом.

Мониторы на основе MVA-матриц можно рекомендовать для работы с цветом, а вот в качестве игровых мониторов из-за не очень хорошей динамики их лучше не использовать.

Мониторы на основе PVA-матриц производства компании Samsung универсальны и их можно смело рекомендовать для любых приложений.

Яркость

Если тип используемой матрицы подчас невозможно узнать из технической документации на монитор, то такую характеристику, как яркость, указывают все производители. Сегодня в ЖК-мониторах максимальная яркость, заявляемая в технической документации, составляет от 250 до 500 кд/м2. И если яркость монитора достаточна высока, то это обязательно указывается в рекламных буклетах и преподносится как одно из основных преимуществ монитора. Впрочем, как раз в этом кроется один из подводных 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 пиксела. Мало того, что они могут вовсе не соответствовать реально наблюдаемым значениям, иногда вообще трудно понять, что означают эти цифры. Прежде всего, существуют разные методики измерения, описанные в различных стандартах; соответственно измерения, проводимые по разным методикам, дают различные результаты, причем вы вряд ли сможете выяснить, по какой именно методике и как проводились измерения. Вот один простой пример. Измеряемая яркость зависит от цветовой температуры, но когда говорят, что яркость монитора составляет 300 кд/м2, то возникает вопрос: при какой цветовой температуре достигается эта самая максимальная яркость? Более того, производители указывают яркость не для монитора, а для ЖК-матрицы, что совсем не одно и то же. Для измерения яркости используются специальные эталонные сигналы генераторов с точно заданной цветовой температурой, поэтому характеристики самого монитора как конечного изделия могут существенно отличаться от заявленных в технической документации. А ведь для пользователя первостепенное значение имеют характеристики собственно монитора, а не матрицы.

Яркость является для ЖК-монитора действительно важной характеристикой. К примеру, при недостаточной яркости вы вряд ли сможете играть в различные игры или просматривать DVD-фильмы. Кроме того, окажется некомфортной работа за монитором в условиях дневного освещения (внешней засветки).

Однако делать на этом основании вывод, что монитор с заявленной яркостью 450 кд/м2 чем-то лучше монитора с яркостью 350 кд/м2, было бы преждевременно. Во-первых, как уже отмечалось, заявленная и реальная яркость — это не одно и то же, а во-вторых, вполне достаточно, чтобы ЖК-монитор имел яркость 200-250 кд/м2 (но не заявленную, а реально наблюдаемую). Кроме того, немаловажное значение имеет и тот факт, каким образом регулируется яркость монитора.

С точки зрения физики регулировка яркости может производиться путем изменения яркости ламп подсветки. Это достигается либо за счет регулировки тока разряда в лампе (в мониторах в качестве ламп подсветки используются лампы дневного света с холодным катодом (Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL), либо за счет так называемой широтно-импульсной модуляции питания лампы. При широтно-импульсной модуляции напряжение на лампу подсветки подается импульсами определенной длительности. В результате лампа подсветки светится не постоянно, а только в периодически повторяющиеся интервалы времени, но за счет инертности зрения создается впечатление, что лампа горит постоянно (частота следования импульсов составляет более 200 Гц). Очевидно, что, меняя ширину подаваемых импульсов напряжения, можно регулировать среднюю яркость свечения лампы подсветки. На рис. 5 показан пример широтно-импульсной модуляции лампы подсветки, наблюдаемой при различных значениях установленного уровня яркости монитора.

 

Рис. 5. Регулирование яркости монитора методом широтно-импульсной модуляции

Рис. 5. Регулирование яркости монитора методом широтно-импульсной модуляции

Кроме регулирования яркости монитора за счет лампы подсветки, иногда это регулировка осуществляется самой матрицей. Фактически, к управляющему напряжению на электродах ЖК-ячейки добавляется постоянная составляющая. Это позволяет полностью открывать ЖК-ячейку, но не позволяет полностью ее закрывать. В этом случае при увеличении яркости черный цвет перестает быть черным (матрица становится частично прозрачной даже при закрытой ЖК-ячейке).

Контрастность

Не менее важной характеристикой ЖК-монитора является его контрастность, которая определяется как отношение яркости белого фона к яркости черного фона:

.

Теоретически контрастность монитора не должна зависеть от установленного на мониторе уровня яркости, то есть при любом уровне яркости измеренный контраст должен иметь одно и то же значение. Действительно, яркость белого фона пропорциональна яркости лампы подсветки B и равна , 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 контраст можно выразить по формуле:

.

В идеальном случае отношение коэффициентов пропускания света ЖК-ячейкой в открытом и закрытом состоянии является характеристикой самой ЖК-ячейки, однако на практике это отношение может зависеть и от установленной цветовой температуры, и от установленного уровня яркости монитора.

За последнее время контрастность изображения на цифровых мониторах заметно выросла, и сейчас этот показатель нередко достигает значения 500:1. Но и здесь все не так просто. Дело в том, что контраст может указываться не для монитора, а для матрицы. Впрочем, как показывает опыт, если в паспорте указывается контраст более 350:1, то этого вполне достаточно для нормальной работы.

Углы обзора

Несмотря на кажущуюся интуитивную понятность данного термина, необходимо четко представлять, что именно подразумевает производитель матрицы под углом обзора. Максимальный угол обзора (как по вертикали, так и по горизонтали) определяется как угол, при обзоре с которого контрастность изображения в центре составляет не менее 10:1. При этом вспомним, что под контрастом изображения понимается отношение максимальной яркости на белом фоне к минимальной яркости на черном фоне. Некоторые производители матриц при определении углов обзора используют контрастность не 10:1, а 5:1, что также вносит некоторую путаницу в технические характеристики. Как видим, формальное определение углов обзора довольно туманно и, что самое главное, не имеет прямого отношения к правильности цветопередачи при просмотре изображения под углом.

На самом деле для пользователей куда более важным обстоятельством является тот факт, что при просмотре изображения под углом к поверхности монитора происходит не падение контрастности, а цветовые искажения. К примеру, красный цвет превращается в желтый, а зеленый — в синий. Причем подобные искажения у разных моделей проявляются по-разному: у некоторых они становятся заметными уже при незначительном угле, много меньшем угла обзора. Поэтому сравнивать мониторы по углам обзора в принципе неправильно. Сравнить-то можно, но вот практического значения такое сравнение не имеет.

Время реакции пиксела

Время реакции, или время отклика пиксела, как правило, указывается в технической документации на монитор и считается одной из важнейших характеристик монитора (что не совсем верно). В ЖК-мониторах время реакции пиксела, которое зависит от типа матрицы, измеряется десятками миллисекунд (в новых TN+Film-матрицах время реакции пиксела составляет 12 мс), а это приводит к смазанности меняющейся картинки и может быть заметно на глаз.

Различают время включения и время выключения пиксела. Под временем включения пиксела понимается промежуток времени, необходимый для открытия ЖК-ячейки, а под временем выключения — промежуток времени, необходимый для ее закрытия. Когда же говорят о времени реакции пиксела, то понимают суммарное время включения и выключения пиксела.

Время включения пиксела и время его выключения могут существенно различаться.

На рис. 6 показаны типичные временные диаграммы включения (рис. 6а) и выключения (рис. 6б) пиксела для TN+Film-матрицы. В приведенном примере время включения пиксела составляет 20 мс, а выключения — 6 мс. Суммарное же время реакции пиксела равно 26 мс.

 

Рис. 6. Типичные временные диаграммы включения/выключения пиксела для TN+Film-матрицы: а — включения; б — выключения

Рис. 6. Типичные временные диаграммы включения/выключения пиксела для TN+Film-матрицы: а — включения; б — выключения

Рис. 6. Типичные временные диаграммы включения/выключения пиксела для TN+Film-матрицы: а — включения; б — выключения

Когда говорят о времени реакции пиксела, указываемом в технической документации на монитор, то имеют в виду время реакции именно матрицы, а не монитора. Кроме того, время реакции пиксела, указываемое в технической документации, различными производителями матриц трактуется по-разному. К примеру, один из вариантов трактовки времени включения (выключения) пиксела заключается в том, что это время изменения яркости пиксела от 10 до 90% (от 90 до 10%).

До сих пор, говоря об измерении времени реакции пиксела, мы подразумевали, что речь идет о переключениях между черным и белым цветами. Если с черным цветом вопросов не возникает (пиксел просто закрыт), то выбор белого цвета не очевиден. Как будет меняться время реакции пиксела, если измерять его при переключении между различными полутонами? Этот вопрос имеет огромное практическое значение. Дело в том, что переключение с черного фона на белый или наоборот в реальных приложениях встречается сравнительно редко. В большинстве приложений реализуются, как правило, переходы между полутонами. И если время переключения между черным и белым цветами окажется меньше, чем время переключения между градациями серого, то никакого практического значения время реакции пиксела иметь не будет и ориентироваться на эту характеристику монитора нельзя. Какой же вывод можно сделать из вышеизложенного? Все очень просто: заявляемое производителем время реакции пиксела не позволяет однозначно судить о динамической характеристике монитора. Более правильно в этом смысле говорить не о времени переключения пиксела между белым и черным цветами, а о среднем времени переключения пиксела между полутонами.

Количество отображаемых цветов

Все мониторы по своей природе являются RGB-устройствами, то есть цвет в них получается за счет смешения в различных пропорциях трех базовых цветов: красного, зеленого и синего. Таким образом, каждый ЖК-пиксел состоит из трех цветных субпикселов. Кроме полностью закрытого или полностью открытого состояния ЖК-ячейки, возможны и промежуточные состояния, когда ЖК-ячейка частично открыта. Это позволяет формировать цветовой оттенок и смешивать цветовые оттенки базовых цветов в нужных пропорциях. При этом количество воспроизводимых монитором цветов теоретически зависит от того, сколько цветовых оттенков можно сформировать в каждом цветовом канале. Частичное открытие ЖК-ячейки достигается за счет подачи требуемого уровня напряжения на управляющие электроды (см. далее). Поэтому количество воспроизводимых цветовых оттенков в каждом цветовом канале зависит от того, сколько различных уровней напряжений можно подавать на ЖК-ячейку.

Для формирования произвольного уровня напряжения потребуется использование схем ЦАП с большой разрядностью, что крайне дорого. Поэтому в современных ЖК-мониторах чаще всего применяют 18-битные ЦАП и реже — 24-битные. При использовании 18-битной ЦАП на каждый цветовой канал приходится по 6 бит. Это позволяет сформировать 64 (26=64) различных уровня напряжения и соответственно получить 64 цветовых оттенка в одном цветовом канале. Всего же за счет смешения цветовых оттенков разных каналов возможно создание 262 144 цветовых оттенков.

При использовании 24-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 многих 18-битных матриц в паспорте указывается, что они воспроизводят 16,2 млн. цветовых оттенков. В чем же тут дело и возможно ли такое? Оказывается, что в 18-битных матрицах за счет всяческих ухищрений можно приблизить количество цветовых оттенков к тому, что воспроизводится настоящими 24-битными матрицами. Для экстраполяции цветовых оттенков в 18-битных матрицах используются две технологии (и их комбинации): dithering (дизеринг) и FRC (Frame Rate Control).

Суть технологии дизеринга заключается в том, что недостающие цветовые оттенки получают за счет смешения ближайших цветовых оттенков соседних пикселов. Рассмотрим простой пример. Предположим, что пиксел может находиться только в двух состояниях: открытом и закрытом, причем закрытое состояние пиксела формирует черный цвет, а открытое — красный. Если вместо одного пиксела рассмотреть группу из двух пикселов, то, кроме черного и красного, можно получить еще и промежуточный цвет, осуществив тем самым экстраполяцию от двухцветного режима к трехцветному. В результате если первоначально такой монитор мог генерировать шесть цветов (по два на каждый канал), то после такого дизеринга он будет воспроизводить уже 27 цветов.

Схема дизеринга имеет один существенный недостаток: увеличение цветовых оттенков достигается за счет уменьшения разрешения. Фактически при этом увеличивается размер пиксела, что может негативно сказаться при прорисовке деталей изображения.

Суть технологии FRC заключается в манипуляции яркостью отдельных субпикселов с помощью их дополнительного включения/выключения. Как и в предыдущем примере, будем считать, что пиксел может быть либо черным (выключен), либо красным (включен). Каждый субпиксел получает команду на включение с частотой кадровой развертки, то есть при частоте кадровой развертки 60 Гц каждый субпиксел получает команду на включение 60 раз в секунду. Это позволяет генерировать красный цвет. Если же принудительно заставлять включаться пиксел не 60 раз в секунду, а только 50 (на каждом 12-м такте производить не включение, а выключение пиксела), то в результате яркость пиксела составит 83% от максимальной, что позволит сформировать промежуточный цветовой оттенок красного.

Оба рассмотренных метода экстраполяции цвета имеют свои недостатки. В первом случае — это возможное мерцание экрана и некоторое увеличение времени реакции, а во втором — вероятность потери деталей изображения.

Справедливости ради отметим, что отличить на глаз 18-битную матрицу с экстраполяцией цвета от истинной 24-битной довольно сложно. При этом стоимость 24-битной матрицы значительно выше.

В начало В начало

Настройка ЖК-монитора

Конечно, такие параметры, как яркость, контраст, количество отображаемых цветов, углы обзора и среднее время реакции пиксела, — это важные характеристики монитора, влияющие на его качество. Однако не менее важна правильная настройка самого монитора. Если очень хороший монитор настроить неудачно, то он будет выглядеть довольно бледно даже на фоне дешевого офисного ЖК-монитора. Верно и обратное: дешевенький монитор с весьма средними характеристиками можно настроить таким образом, что он будет смотреться весьма эффектно на фоне дорогих, но ненастроенных моделей. Итак, что имеется в виду под настройкой ЖК-монитора?

Любой ЖК-монитор имеет различные функции по настройке. Настройке подлежат яркость, контраст изображения, регулировка фазы (как правило, речь идет об автоматической регулировке фазы). Кроме того, возможно устанавливать цветовую температуру монитора. Естественно, что в различных моделях мониторов предусмотрены разные возможности по настройке.

Конечно, для правильной настройки монитора необходимо прибегать к аппаратным средствам — к специализированным калибраторам мониторов. Однако было бы в корне неверно говорить о калибраторах мониторов в статье, ориентированной на обычного пользователя. Ведь такое устройство стоит не меньше, а иногда и в несколько раз больше самого ЖК-монитора. Так стоит ли вообще рекомендовать такие решения для домашнего использования? Поэтому о подобных профессиональных средствах мы в дальнейшем упоминать не будем.

В подавляющем большинстве ЖК-мониторов предусмотрены настройки по умолчанию (так называемые заводские настройки). Активизация таких настроек автоматически устанавливает определенный уровень яркости и контраста, задает цветовую температуру и активизирует «прошитый» профиль монитора. Для большинства ЖК-мониторов по умолчанию устанавливается цветовая температура 6500 К, однако встречаются модели и с установленной температурой 9300 К. Собственно, если заводские настройки присутствуют в мониторе, то никакой дополнительной настройки, скорее всего, не потребуется. Если же таких настроек нет, то первое, с чего стоит начинать,  — это выбор цветовой температуры.

Рекомендовать здесь что-либо трудно. Все зависит от личных предпочтений (если, конечно, речь идет о пользовательском мониторе), но в подавляющем большинстве случаев речь идет о выборе температуры 6500 или 9300 К. Фактически, выбор цветовой температуры определяет, каким будет белый цвет на экране монитора. Чем ниже цветовая температура, тем цвет ближе к красному, чем выше — тем ближе к синему. Так, температура 9300 K примерно соответствует дневному цвету неба при слабой облачности, а температура 6500 K — люминесцентной лампе излучения. Для работы с цветом (например, при просмотре на мониторе фотографий) рекомендуется использовать цветовую температуру 6500 К.

После выбора цветовой температуры необходимо настроить яркость и контраст монитора. Пожалуй, это самая сложная процедура, причем настройку контраста и яркости приходится осуществлять на глаз даже при аппаратной калибровке монитора.

Для корректной настройки яркости и контраста можно воспользоваться специальными утилитами (бесплатными) для калибровки монитора (на нашем CD-ROM вы сможете найти подборку полезных утилит для настройки мониторов). Смысл настройки заключается в том, чтобы путем регулировки яркости и контраста добиться едва заметного различия между близкими цветовыми полями. Например, если одно поле имеет цветовые координаты RGB 0-0-0 (черный цвет), а другое — 10-10-10, то нужно добиться, чтобы эти поля были едва различимы на глаз.

Кроме утилит для настройки яркости и контраста монитора, имеются утилиты, позволяющие регулировать цветовой баланс и создавать соответствующие профили. Одной из таких бесплатных утилит является Monitor Calibration Wizard 1.0 (www.hex2bit.com), при помощи которой можно добиться весьма неплохих результатов.

Конечно, описанный способ калибровки монитора на глаз вряд ли можно использовать для серьезной работы с цветом, однако для большинства пользователей этого будет вполне достаточно. Главное, что такой способ настройки гарантирует, что вы сможете различать на выводимых изображениях едва уловимые полутона и цветовые переходы, что немаловажно, например, при просмотре цифровых фотографий.

В начало В начало

Выводы

После столь подробного описания возможностей ЖК-мониторов подведем краткие итоги.

Как мы уже отмечали, ориентироваться на данные, приводимые в технической документации, бессмысленно, так как они не позволяют оценить, насколько один монитор лучше другого. Ориентироваться по типу матрицы также не всегда возможно, поскольку, как уже говорилось, из документации на монитор не всегда можно выяснить тип матрицы. Поэтому самая лучшая рекомендация при выборе ЖК-монитора — проверять монитор самостоятельно и именно тот экземпляр, который вы собираетесь купить. Не лишним будет ознакомиться перед покупкой с моделями мониторов по тестам и обзорам, опубликованным в различных изданиях.

КомпьютерПресс 12'2004

Наш канал на Youtube

1999 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2001 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2002 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2003 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2004 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2005 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2006 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2007 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2008 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2009 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2010 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2011 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2012 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2013 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Популярные статьи
КомпьютерПресс использует