Характеристики ЖК-мониторов
Тип матрицы — одна из важнейших характеристик ЖК-мониторов, но не единственная. Кроме типа матрицы, мониторы характеризуются рабочим разрешением, максимальной яркостью и контрастностью, углами обзора, временем переключения пиксела и другими менее значимыми параметрами. Рассмотрим эти характеристики более подробно.
Разрешение
Если традиционные ЭЛТ-мониторы принято характеризовать размером экрана по диагонали, то для ЖК-мониторов такая классификация не вполне корректна. Более правильно классифицировать ЖК-мониторы по рабочему разрешению. Дело в том, что, в отличие от мониторов на основе ЭЛТ, разрешение которых можно изменять 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 одним и тем же рабочим разрешением могут иметь разную по размерам матрицу. Например, мониторы с диагональю от 17 до 19 дюймов в основном имеют рабочее разрешение 1280 х 1024, а это означает, что у данного монитора действительно физически содержится 1280 пикселов по горизонтали и 1024 пиксела по вертикали.
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. Картинка получается зазубренной и шероховатой, кроме того, могут возникать артефакты масштабирования — неровности на окружностях.
СОВЕТ
Режим интерполяции особенно сильно сказывается на качестве отображения экранных шрифтов. Отсюда вывод: если вы, приобретая монитор, планируете использовать его для работы при нестандартном разрешении, то самым простым способом проверки режима работы монитора при интерполяции является просмотр какого-либо текстового документа, набранного мелким шрифтом. По контурам букв легко будет заметить артефакты интерполяции. В случае если в мониторе использован более качественный алгоритм интерполяции, буквы будут более ровными, но все же размытыми.
Скорость, с которой ЖК-монитор производит масштабирование одного кадра, тоже немаловажный параметр, на который стоит обратить внимание, ведь электронике монитора требуется время, чтобы произвести интерполяцию.
Яркость
Одна из сильных сторон ЖК-монитора — его яркость. Этот показатель в жидкокристаллических дисплеях иногда превышает аналогичный параметр в мониторах на основе ЭЛТ более чем в два раза. Для регулировки яркости монитора изменяется интенсивность лампы подсветки. Сегодня для ЖК-мониторов максимальная яркость, заявляемая в технической документации, составляет 550 кд/м2, типичная — 300-450 кд/м2. И если яркость монитора достаточна высока, это обязательно указывается в рекламных буклетах и преподносится как одно из его основных преимуществ.
Яркость для ЖК-монитора действительно является важной характеристикой. При недостаточной яркости вы вряд ли сможете играть в различные игры или просматривать DVD-фильмы. Кроме того, некомфортной окажется работа за монитором в условиях дневного освещения (внешней засветки). Как показывает опыт, вполне достаточно, чтобы ЖК-монитор имел яркость 250-300 кд/м2, но не заявленную, а реально наблюдаемую.
Почему мы делаем различие между заявленной и реальной яркостью монитора? Парадокс заключается в том, что ориентироваться на цифры, указанные в технической документации, нельзя. Это касается не только яркости, но и контрастности, 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. Существуют разные методики измерения, описанные в различных стандартах. Естественно, измерения, проводимые по таким методикам, приводят к различным результатам, и вряд ли вы сможете выяснить, по какой методике и как выполнялись измерения.
Вот 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 эта самая максимальная яркость достигается? Более того, производители указывают яркость не для монитора, а для ЖК-матрицы, что совсем не одно и то же. Для ее измерения используются специальные эталонные сигналы генераторов с точно заданной цветовой температурой, поэтому характеристики самого монитора как конечного изделия могут существенно отличаться от того, что заявлено в технической документации. А ведь для пользователя первостепенное значение имеют характеристики собственно монитора, а не матрицы.
Но если нельзя ориентироваться на паспортные данные монитора, то как же тогда оценить яркость? Ведь далеко не у всех имеется специальный прибор для измерения яркости монитора. Лучше всего включить монитор и выставить на максимум его контрастность и яркость. Если при этом изображение получается слишком ярким и для комфортной работы требуется уменьшение яркости, то можно с уверенностью утверждать, что запас по яркости у монитора вполне достаточный.
Контрастность
За последнее время контрастность изображения на цифровых панелях заметно выросла. Сейчас нередко этот показатель достигает значения 1000:1, а для некоторых моделей — и того больше. Данный параметр определяется как соотношение между максимальной и минимальной яркостью на белом и черном фоне соответственно. Но и здесь не все так просто. Дело в том, что контрастность может указываться не для монитора, а для матрицы. Кроме того, существует несколько альтернативных методик измерения этого параметра. Впрочем, как показывает опыт, если в паспорте указывается значение более 500:1, то этого вполне достаточно для нормальной работы.
Количество отображаемых цветов
Давайте еще раз вспомним, как образуются цветовые оттенки в ЖК-мониторах. За счет поворота на определенный угол ЖК-молекул в каждом из цветовых субпикселов можно получать не только открытое и закрытое состояния ЖК-ячейки, но и промежуточные, формирующие цветовой оттенок. Теоретически угол поворота ЖК-молекул можно сделать любым в пределах от минимального до максимального. Однако на практике есть температурные флуктуации, которые препятствуют точному заданию угла поворота. Кроме того, для формирования произвольного уровня напряжения потребуется использование схем ЦАП (цифро- аналоговый преобразователь) 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 схемы ЦАП на каждый цветовой канал приходится по 6 бит. Это позволяет сформировать 64 (2б = 64) различных уровня напряжения и соответственно задать 64 различных ориентации ЖК-молекул, что, в свою очередь, приводит к формированию 64 цветовых оттенков в одном цветовом канале. Всего же, смешивая цветовые оттенки разных каналов, можно получить 643 = 262 1 44 цветовых оттенка.
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 2563 = 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 причина и возможно ли такое? Оказывается, что в 18-битных матрицах за счет ухищрений можно увеличить количество цветовых оттенков так, чтобы оно приблизилось к количеству цветов, воспроизводимых 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 dithering заключается в том, что недостающие цветовые оттенки получают за счет смешивания ближайших цветовых оттенков соседних пикселов. Рассмотрим простой пример. Предположим, что пиксел может находиться только в двух состояниях: открытом и закрытом, причем закрытое состояние формирует черный цвет, а открытое — красный. Если вместо одного пиксела рассмотреть группу из двух пикселов, то, кроме черного и красного цветов, можно получить еще и промежуточный цвет и тем самым осуществить 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 монитор будет воспроизводить уже 27 цветов.
Если же рассмотреть группу не из двух, а из четырех пикселов (2 х 2), то использование дизеринга позволяет получить дополнительно еще по три цветовых оттенка в каждом канале и монитор из восьмицветного превратится в 125-цветный. Соответственно группа из девяти пикселов (3×3) позволяет получить дополнительно семь цветовых оттенков, pi монитор станет уже 729-цветным.
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.
Кроме дизеринга, используется технология FRC, представляющая собой способ 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). Напомним, что 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 практически невозможно. При этом 24-битная матрица будет стоить существенно дороже.
Угол обзора
Несмотря на кажущуюся интуитивную понятность данного термина, необходимо четко представлять, что именно понимает производитель матрицы (а не монитора) под углом обзора. Максимальный угол обзора — как по вертикали, так и по горизонтали — определяется как угол, при обзоре с которого контрастность изображения составляет не менее 10:1. Вспомним, что под контрастностью изображения понимается отношение максимальной яркости на белом фоне к минимальной яркости на черном фоне. Таким образом, в силу своего определения углы обзора не имеют 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 видны уже при незначительном угле, который намного меньше 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 тоже является одним из важнейших показателей монитора. Нередко именно эту характеристику называют самым слабым местом ЖК-мониторов, поскольку, в отличие от ЭЛТ-мониторов, где время отклика пиксела измеряется в микросекундах, в ЖК-мониторах это время составляет десятки миллисекунд, что в конечном счете приводит к смазанности меняющейся картинки и может быть заметно на глаз. С физической точки зрения время реакции пиксела определяет промежуток времени, за который изменяется пространственная ориентация молекул жидких кристаллов, и чем меньше это время, тем лучше.
Причем необходимо различать время включения и выключения пиксела. Под временем включения пиксела понимается промежуток, необходимый для полного открытия ЖК-ячейки, а под временем выключения — промежуток, необходимый для полного закрытия ЖК-ячейки. Когда же говорят о времени реакции пиксела, то понимают суммарное время включения и выключения пиксела.
Время включения пиксела и время его выключения могут существенно отличаться друг от друга. К примеру, если рассмотреть распространенные матрицы TN+Film, то процесс выключения пиксела заключается в переориентации молекул перпендикулярно направлениям поляризации под воздействием приложенного напряжения, а процесс включения пиксела — это своего рода релаксация ЖК-молекул, то есть процесс перехода в их естественное состояние. При этом очевидно, что время выключения пиксела будет меньше, чем время его включения.
Когда говорят о времени реакции пиксела, указываемом в технической документации монитора, имеют в виду время реакции именно матрицы, а не монитора. Как ни странно, это не одно и то же, поскольку в первом случае не учитывается вся электроника, требуемая для управления пикселами матрицы. Фактически время реакции пиксела матрицы — это время, требуемое для переориентации молекул, а время реакции пиксела монитора — это время между подачей сигнала на включение/выключение и самим фактом включения/выключения. Кроме того, говоря о времени реакции пиксела, указываемом в технической документации, необходимо учитывать, что производители матриц могут по-разному трактовать это время. К примеру, один из вариантов трактовки времени включения/выключения пиксела заключается в том, что это время изменения яркости свечения пиксела от 10 до 90 % или от 90 до 10 %. При этом вполне возможна ситуация, когда для монитора с хорошим временем реакции пиксела при изменении яркости в пределах от 10 до 90 % полное время реакции пиксела (при изменении яркости от 0 до 100 %) будет достаточно большим. Так, может быть, более корректно производить измерения в пределах изменения яркости от 0 до 100 %? Однако яркость от 0 до 10 % воспринимается человеческим глазом как абсолютно черный цвет, и в этом смысле практическое значение имеет именно измерение от уровня яркости 10 %. Аналогично не имеет смысла измерять изменение уровня яркости до 100 %, поскольку яркость от 90 до 100 % воспринимается как белый цвет. Именно измерение яркости до 90 % имеет практическое значение.
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 неочевиден. 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,
которое определяет время реакции пиксела, в реальных приложениях применяется относительно редко. Примером может быть прокрутка черного текста на белом фоне. В большинстве приложений реализуются, как правило, переходы между полутонами. И если окажется, что время переключения между серым и белым цветами будет меньше, чем время переключения между градациями серого, то никакого практического значения время реакции пиксела просто-напросто не имеет и ориентироваться на эту характеристику монитора нельзя. Действительно, что толку в знании времени реакции пиксела, если реальное время переключения между полутонами может быть больше и при динамическом изменении изображение будет расплываться?
Ответ на этот вопрос довольно сложен и зависит от типа матрицы монитора. Для широко распространенных и наиболее дешевых матриц TN+Film все достаточно просто: время реакции пиксела, то есть время, которое требуется для полного открытия или закрытия ЖК-ячейки, оказывается максимальным. Если цвет описывать градациями R- , G- и В-каналов (R G В), то время перехода от черного (О 0 0) к белому (255 255 255) цвету больше, чем время перехода от черного к градации серого. Аналогично время выключения пиксела (переход от белого к черному) оказывается больше, чем время перехода от белого к любой градации серого.
Именно поэтому для матриц TN+Film время реакции пиксела полностью характеризует динамические свойства монитора.
Для IPS- и MVA-матриц все не столь очевидно. Для этих типов матриц время переключения между цветовыми оттенками (градациями серого) может оказаться больше, чем время перехода между белым и черным цветами. В таких матрицах знание времени реакции пиксела (даже если вас будут уверять, что оно рекордно низкое) не имеет практического значения и не может рассматриваться как динамическая характеристика монитора. Поэтому для данных матриц гораздо более важным параметром является максимальное время перехода между градациями серого — как правило, это время указывается в документации монитора с приставкой GtG (Grey to Grey). Если же в силу каких-то причин неизвестно максимальное время переключения пиксела для конкретной матрицы, то лучший способ оценить динамические характеристики монитора — запустить какое-либо игровое динамическое приложение или остросюжетный фильм и оценить смазанность картинки.
Интерфейс монитора
Все ЖК-мониторы по своей природе являются цифровыми устройствами, поэтому родным интерфейсом для них считается цифровой DVI. Интерфейс 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 предпочтителен интерфейс DVI, хотя допускается подключение и через стандартный разъем D-Sub. В пользу DVI-ин- терфейса свидетельствует то, что в случае аналогового интерфейса выполняется двойное преобразование видеосигнала: первоначально цифровой сигнал преобразуется в аналоговый в видеокарте (ЦАП-преобразование), а затем аналоговый сигнал трансформируется в цифровой электронным блоком самого ЖК-монитора (АЦП-преобразование). Вследствие таких преобразований возрастает риск различных искажений сигнала.
СОВЕТ
На практике искажения сигнала, вносимые двойным преобразованием, не встречаются и подключать монитор можно по любому интерфейсу. В этом смысле интерфейс монитора — это последнее, на что стоит обращать внимание. Главное, чтобы соответствующий разъем был на самой видеокарте.
Многие современные ЖК-мониторы обладают как D-Sub- , так и DVI-коннектора- ми, что нередко позволяет подключать к монитору одновременно два системных блока. Также можно найти модели, имеющие два цифровых разъема. В недорогих офисных моделях в основном присутствует только один стандартный разъем D-Sub.
Учтите, что мониторы с большой диагональю (от 27 дюймов) требуют для работы подключения сразу по двум каналам DVI (DVI Dual Link). Соответственно, видеоплата вашего компьютера должна поддерживать такую возможность. Если DVI Single Link обеспечивает передачу сигнала с разрешением до 1920 х 1080 (1080р), то при использовании Dual Link максимальное разрешение увеличивается до 2560×1600.
Наконец, необходимо упомянуть и о новом стандарте подключения, пришедшем на смену DVI, — DisplayPort. Уже в ближайшем будущем он должен стать унифицированным цифровым интерфейсом, используемым для подключения дисплейных панелей различных типов (включая плазменные, проекционные и ЖК-устройства) как к ПК, так и к бытовым воспроизводящим устройствам. Собственно, DisplayPort уже успешно внедрился и стал стандартом для компьютеров и ноутбуков Apple. К сожалению, в мире PC этот интерфейс так до сих пор и не прижился, несмотря на то, что DisplayPort активно продвигает компания AMD/ATI, в видеоплатах которой с 2007 года имеется соответствующий разъем (NVIDIA пока явно отдает предпочтение HDMI).
Необходимость внедрения этого интерфейса обусловлена еще и распространением видео высокой четкости, а также мониторов с большой диагональю. Все это приводит к значительному увеличению объема передаваемых по видеоинтерфейсу данных, поэтому для передачи цифрового видеосигнала в режиме реального времени требуется соответствующий интерфейс со значительно большей полосой пропускания. Максимальное разрешение для DisplayPort 1.0 — 2560 х 2048 (60 Гц), а новая версия этого стандарта, DisplayPort 1.2, обеспечит достаточную пропускную способность для работы с разрешением 3840 х 2160 в 30-разрядном цвете. Скорость канала в новой модификации стандарта будет значительно увеличена, благодаря чему станет возможным использовать кабель DisplayPort для передачи информации от устройств, подключенных к встроенному в монитор USB-концентратору, по цепочке.
Одной из технологических составляющих интерфейса DisplayPort является технология Main Link, позволяющая обеспечить широкую полосу пропускания для однонаправленной изохронной передачи потока данных с минимальной временной задержкой. Максимальная скорость передачи потока данных достигает 5 Гбит/с на канал (всего их может быть до четырех).
Спецификация DisplayPort 1.0 предусматривает возможность передачи одного потока видеоданных синхронно с ассоциированным аудиопотоком, для которого зарезервирован специальный субканал. К тому же предусмотрен двунаправленный канал управления удаленным устройством с помощью существующих стандартов VESA (E-DDC, E-EDID, DDC/CI и MCCS).
Благодаря заложенной в спецификации DisplayPort возможности масштабирования в будущем (по мере увеличения разрешающей способности, глубины цвета, частоты смены кадров и прочих параметров) полосу пропусканий данного интерфейса можно будет увеличить. Кроме того, предполагается, что в следующих версиях интерфейса будет реализована возможность одновременной передачи нескольких видеопотоков по одному кабелю.
В число компонентов DisplayPort входит аппаратная система защиты транслируемого цифрового сигнала от несанкционированного копирования. Какой именно механизм защиты будет внедрен, пока неизвестно.
Стоит обратить внимание еще на одну интересную особенность Display Port. Применяемые в настоящее время аналоговые и цифровые видеоинтерфейсы выполняют функции исключительно внешних соединений, служащих для подключения одного устройства к другому (например, ОУО-проигрыватель. к телевизору или ПК к монитору). В отличие от них, DisplayPort создан с расчетом на то, что его можно будет использовать в качестве единого решения как для внешних, так и для внутренних соединений, в частности для подключения видеоадаптера ноутбука к панели встроенного дисплея. Такой подход позволит обеспечить производителям большую гибкость в конфигурировании различных устройств — тех же ноутбуков или ЖК-телевизоров.
В настоящее время немало проблем производителям (да и конечным пользователям) доставляют довольно громоздкие корпуса разъемов на кабелях, служащих для подключения к мониторам. Учитывая тенденцию всеобъемлющей миниатюризации, разработчики спецификации физического интерфейса DisplayPort остановили свой выбор на малогабаритном разъеме, который можно будет без проблем разместить на коммутационной панели даже ультракомпактного ноутбука. Кроме того, не будет сложностей с тем, чтобы поместить сразу несколько разъемов DisplayPort на заглушке одного видеоадаптера (если возникнет такая необходимость).
Основным конкурентом DisplayPort считается уже ставший стандартом для домашней аппаратуры интерфейс HDMI (тем более что этот разъем уже имеется практически во всех видеоплатах средней и высшей ценовой категории). Однако мониторов, рассчитанных на HDMI-подключение, в продаже не так и много. Трудности связаны с весьма слабой адаптацией HDMI под компьютерную специфику, а также с тем, что, в отличие от DisplayPort, это коммерческий и закрытый стандарт.
Индивидуальные особенности мониторов
Почти каждая модель монитора имеет свои индивидуальные конструктивные и функциональные особенности. К ним относятся мультимедийные возможности монитора, наличие USB-хаба, возможность поворота экрана (функция Pivot). Нередко можно встретить модели со встроенной акустикой. Но не стоит обольщаться: подобного рода «довески» не заменят полноценной звуковой системы и в ряде случаев это скорее минус, нежели плюс.
Функциональные особенности монитора определяются возможностями экранного меню, наличием быстрых клавиш для регулировки яркости и контраста, возможностью одновременного подключения монитора к двум системным блокам с выбором источника сигнала, количеством поддерживаемых цветовых температур, возможностью сохранения настроек в памяти и т. д.
Все эти характеристики играют весомую роль при выборе монитора. Битые и горячие пикселы
В ряде случаев, принеся ЖК-монитор домой и подключив его к компьютеру, пользователи замечают, что в видимой области наблюдаются своеобразные артефакты. Это могут быть светящиеся либо черные точки, которые остаются неизменными независимо от того, что в данный момент отображается на экране. Точно такие же изъяны могут появляться и в процессе эксплуатации.
Все эти проявления свидетельствуют о том, что один из пикселов монитора вышел из строя. Это никак не ремонтируется, но является гарантийным случаем. Все зависит от политики производителя. Отдельные разработчики гарантируют стопроцентное отсутствие сбойных участков, другие допускают их незначительное наличие, но не больше какого-то определенного процента.
Поэтому при покупке необходимо обязательно подключить монитор и внимательно рассмотреть белый и черный фон, а также заливку основными цветами RGB (красный, зеленый, синий). В каждом из случаев изображение должно быть однородным, без видимых изъянов и вкраплений другого цвета.
После столь подробного экскурса в технологию ЖК-мониторов подведем краткие итоги. Как мы уже отмечали, ориентироваться на данные, приводимые в технической документации, необходимо крайне осторожно. Основываясь на них, нельзя гарантированно утверждать, что один монитор лучше другого.
Отдавая предпочтение той или иной модели, не стоит доверять только цифрам, характеризующим угол обзора, яркость и контрастность. Тип матрицы играет основополагающую роль, поэтому поиск нужной модели необходимо начинать именно по этому параметру.
Самая лучшая рекомендация при выборе ЖК-монитора — проверять его самостоятельно и именно тот экземпляр, который вы собираетесь купить. Желательно перед покупкой ознакомиться с моделями мониторов по тестам и обзорам, опубликованным в различных авторитетных изданиях.