Монитор, как выбрать. На какие характеристики монитора обращать внимание. Виды матриц, соотношений сторон и параметров в мониторах. Как уменьшить утомляемость глаз от монитора?
Предисловие.
К выбору монитора, стоит подойти очень ответственно. Ведь именно он, служит основным объектом передачи информации от компьютера к пользователю. Определённо, никому не хотелось бы монитор с неравномерной подсветкой, битыми пикселями, неправильной цветопередачей и другими недостатками. Данный материал поможет разъяснить некоторые критерии, которые помогут понять что именно вам нужно от монитора.
Выбор хорошего монитора, обусловлен суммой таких характеристик как: тип используемой матрицы, равномерность подсветки, разрешение матрицы, контрастность (в том числе и динамическая), яркость, соотношение сторон, размер экрана, порты коммуникации и внешний вид. Так же, будут упомянуты те факторы, которые отрицательно влияют на здоровье глаз.
Для начала, стоит понять как возникает цветовое ощущение при взгляде на монитор.
8 bit+FRC против 10 bit матрицы! Есть ли смысл брать 10 bit? OLED 55C9 10 бит против QE55q95t 8 bit
RGB ( Red , Green , Blue ) – количество цветовых градаций и разнообразий, видимых человеческому глазу, которые могут быть составлены из базовых цветов (красный, зелёный, синий). Так же, это все те основные цвета, которые человек может видеть. Пиксели монитора, состоят из красных, зелёных и синих пикселей, которые при определённой интенсивности яркости могут составлять более сложные цвета. Поэтому — чем более продвинута матрица монитора, тем больше она может отображать градаций цветов, и тем больше у неё возможных градаций для каждого из красного, зелёного и синего пикселей. От качества и типа матрицы зависит точность отображения цвета и уровень статичной контрастности.
Жидкокристаллические матрицы, состоят из не малого количества слоёв и большого количества жидких кристаллов, которые могут выстраивать больше комбинаций, поворачиваясь каждый под разным углом, либо меняя своё положение в определённом ракурсе. Именно поэтому, более простые матрицы работают быстрее. Происходит это благодаря тому, что для занятия необходимой позиции, нужно совершить меньше действий и с меньшей точностью, чем более сложным матрицам.
Давайте разберём всё по порядку.
Тип ЖК матрицы.
Какой же тип матрицы выбрать?
Всё зависит от поставленных задач перед монитором, цены и ваших личных предпочтений.
Начнём самыми простыми и закончим более сложными.
TN ( twisted nematic ) матрица.
Мониторы с данной матрицей – самые распространённые. Первые изобретённые ЖК мониторы, были основаны на технологии TN . Из 100 мониторов в мире, примерно 90 имеют TN матрицу. Являются самыми дешёвыми и простыми в производстве и потому самыми массовыми.
Битность монитора (6 vs 8 vs 10 bit)
Способны передавать цвет в 18-и или 24-х битном диапазоне (6 или 8 бит на каждый канал RGB ), что хоть и является неплохим показателем в сравнении с первыми ЖК мониторами на TN , в наше время этого бывает недостаточно для качественной цветопередачи.
Мониторы матрице TN имеют следующие плюсы:
Высокая скорость отклика.
Низкая цена.
Высокий уровень яркости и возможность использования любых подсветок.
Меньшее время отклика матрицы – положительным образом влияет на картинку в динамичных сценах фильмов и игр, делая картинку менее смазанной и более реалистичной, что улучшает восприятие происходящего на экране. К тому же, при снижении частоты кадров ниже комфортного значения, это ощущается не так выражено как на более медленных матрицах. У медленных матриц, происходит накладывание обновлённого кадра на следующий. Это вызывает моргание и более явное «подтормаживание» картинки на экране.
Производство TN матриц обходится дёшево, потому они имеют более привлекательную конечную цену, чем другие матрицы.
Однако, мониторы с TN матрицей имеют следующие минусы:
Маленькие углы обзора. Искажения цвета вплоть до инверсии при взгляде под острым углом. Особенно выражено при взгляде снизу вверх.
Довольно плохой уровень контрастности.
Неправильная, неточная цветопередача.
Основанные на TN мониторы, можно считать более экологичными в сравнении с мониторами на других LCD матрицах. Они потребляют меньше всего электроэнергии, по причине использования слабомощных подсветок.
Так же, всё большее распространение получают мониторы с подсветкой на LED диодах, которыми оснащаются сейчас большинство TN мониторов. Существенных плюсов LED подсветка не даёт, кроме меньшего энергопотребления и большего срока службы подсветки монитора. Но не каждому она подходит. Бюджетные мониторы оснащаются дешёвыми низкочастотными ШИМ, которые допускают моргание подсветки, что неблагоприятно сказывается на глазах.
Приставка TN + film , указывает на то, что в данную матрицу добавлен ещё один слой, который позволяет немного расширить углы обзора и сделать чёрный цвет, «более чёрным» . Данный тип матрицы с дополнительным слоем, стал стандартом и в характеристиках обычно указывается просто TN .
IPS (In Plane Switching) матрицы .
Технологии ЖК-панелей
Ниже представлена обобщенная модель классификации дисплеев, использующих жидкие кристаллы в качестве оптического модулятора:
- Регулярность формы элементов изображения:
- сегментный индикатор,
- многослойный индикатор,
- графический точечно-матричный дисплей.
- прямая адресация (Direct Driving),
- мультиплексирование (Multiplex Driving):
- пассивная адресация ячеек ЖК-панели PMLCD (Passive Matrix LCD),
- активная адресация ячеек ЖК-панели AMLCD (Active Matrix LCD).
- смектический порядок (смектики),
- нематический порядок (нематики),
- холестерический порядок (холестерики).
- светопропускание (Transmission Mode), при котором различают несколько способов ориентации директора в ячейке (Mode)
- «твист»-ориентация TN (Twisted Nematic),
- гомеотропная ориентация VA (Vertical Alignment),
- планарная ориентация IPS (In-Plane Switching).
- цветные светофильтры (Color filters)
- электрически управляемое двулучепреломление ECB (Electrically Controlled Birefringence)
- покадровая инверсия полярности
- чересстрочная инверсия полярности
- инверсия с чередованием пикселей (субпикселей)
- использование тонкопленочного диода TFD (Thin Film Diode) по технологии MIM (Metal-Insulator-Metal),
- использование тонкопленочного транзистора TFT (Thin Film Transistor), при производстве которого применяются несколько различных подходов, основанных на применении различных материалов:
- аморфный кремний a-Si (Amorphous Silicon),
- поликристалический кремений p-Si (Poly-Silicon),
- низкотемпературный поликристаллический кремний LTPS (Low Temperature Poly-Silicon),
- смесь оксидов индия, галлия и цинка — IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide).
- используется второй пассивный слой ЖК (Double Cell),
- используется полимерная пленка ОCF (Optical Compensator Film).
- межкадровое управление (Frame Rate Control), способ получения промежуточного цветового тона за счет применения схемы кадрового чередования основных цветов:
- FRC — обеспечивает формирование 16.2 млн. оттенков с помощью 6-битных ячеек, способных отобразить 262 144 базовых оттенка.
- Hi-FRC — обеспечивает формирование 16.7 млн. оттенков с помощью 6-битных ячеек, а также более 1000 млн. оттенков с помощью 8-битных ячеек.
- работа на просвет (Transmissive) за счет использования устройства задней подсветки BLU (Back Light Unit),
- отражение падающего света (Reflective) окружаещего освещения, или устройства фронтальной подсветки (Front Light Unit),
- комбинированный подход (Transflective).
- люминисцентная лампа с холодным катодом ССFL (Cold Cathode Fluorescent Tube),
- светодиоды LED (Light Emission Device).
- LVDS,
- TMDS.
- Twisted Nematic (TN) — пассивные ЖК-ячейки, использующие эффект скручивания ЖК (в нематической фазе),
- High TN (HTN) — пассивные ЖК-ячейки с сильно скрученной ориентацией ЖК-молекул
- Super TN (STN) — пассивные ЖК-ячейки с сильно скрученной ориентацией ЖК-молекул (еще больший угол поворота директора)
- Electronically Controlled Birefrigence STN (ECB) или Vertical Aligned Nematic (VAN) — пассивные ЖК-ячейки, использующие усиленный эффект двойного лучепреломления (двулучепреломления) для получения нескольких оттенков цвета
- Color STN (CSTN) — STN-ячейки с цветными фильтрами
- Double STN (DSTN) — композит из двух разнонаправленно-скрученных STN-ячеек
- Dual Scan DSTN — STN-панель с двумя незамисимыми полями управления
- Active Matrix TN (AM TN) — активные ЖК-ячейки с твист-ориентацией, управляемые либо тонкопленочным тразистором Thin Film Transistor (TN TFT), либо диодом Thin Film Diode (TN TFD)
- High Performance Array (HPA) — STN-панель
- Vertical Alighnment (VA) — активные ЖК-ячейки с гомеотропной ориентацией директора
- In-Plane Switching (IPS), Fringe-Field Switching (FFS) — активные ЖК-ячейки с планарной ориентацией директора
- ASV — монодоменные VA-ячейки с осевой симметрией (Advanced Super View)
- MVA, A-MVA, S-MVA, Prem. MVA — двухдоменные VA-ячейки (Multi-domain VA, Advanced MVA, Super MVA, Premium MVA)
- PVA, S-PVA — двух-, четырех-доменные VA-ячейки (Patterned VA, Super PVA)
- S-IPS, DD-IPS, SA-SFT, A-FFS, A-TW IPS, UA-SFT, PLS — двухдоменные IPS-ячейки (Super IPS, Dual Domain IPS, Super Advanced Super-Fine-TFT, Advanced FFS, Advanced True White IPS, Ultra Advanced SFT, Plane to Line Switching)
1. Регулярность формы элементов изображения
- сегментный индикатор
- небходимо преобразовать формы требуемых знаков так, чтобы знаки приобрели наибольшее количество совпадающих по форме и положению элементов (без нарушения читаемости), а затем разложить их форму на неперсекающиеся сегменты;
- при конструктивной возможности построения многослойного индикатора.
2. Методы адресации ЖК-панели (Drive Method)
2.1. Прямая адресация или мультиплексирование адресных линий (Direct driving vs multiplex driving)
Чем меньше удельный размер дискретных элементов изображения (ячеек) по отношению к линейным размерам дисплея, тем выше детализация изображения. Но с ростом количества ячеек расчтет и количество линий управления. Например для цифрового семисегментного (плюс знак точки) индикатора для формирования трехзначных чисел нужно 3 x 8 = 24 входных управляющих линии.
Рис. 2.1-1. Прямая адресация элементов сегментного индикатора.
Самый распространенный способ сокращения количества линий управления основан на мультиплексировании управляющего сигнала. Данный метод позволяет для M × N сегментов индикатора использовать не M × N управляющих линий (или пар линий), а всего лишь M + N линий. В случае если M = N = 1000, возникает кардинальная экономия в 1000 х 1000 − (1000 + 1000) = 998 000 управляющих линий.
Рис. 2.1-2. Адресация элементов сегментного индикатора мультиплексированием.
Здесь нужно отметить, следующее. В отличие от прямой адресации, метод мультиплексирования не позволяет контроллеру (управляющему устройству) поддерживать непрерывную связь с управляемым элементом. Таким образом, в один момент времени контроллер получает возможность управления меньшим числом элементов.
Отсюда следует, что по сути контроллер использует не параллельный интерфейс, а параллельно-последовательный (или чисто последовательный), в котором управляющие импульсы к разным элементам управления чередуются во времени. То есть в этом случае существенное влияние на качество изображения начинают влиять такие параметры, как время опроса одного элемента, время автономной работы одного элемента, частота опроса всех элементов (например, частота регенерации кадра) и т. п. Очевидно, что данный метод позволяет сократить число линий управления от индикатора к контроллеру. Но, с другой стороны, мультиплексирование не применимо для таких типов элементов управления, разрыв управляющей связи с которыми неприемлем и приводит к деградации функциональности. К счастью, человеческий глаз обладает инерционностью восприятия (этот факт, например, обеспечил саму возможность передачи телевизионного изображения последовательным способом по одной линии связи). Подбирая подходящую частоту опроса элементов индикатора, можно обеспечить вывод устойчивого изображения даже при очень малом времени автономной работы отдельных элементов индикатора.
2.2. Пассивные ЖК-панели PMLCD (Passive Matrix LCD)
Управление ячейками пассивных ЖК-панелей основано на базовом принципе мультиплексирования адресных линий, поэтому контрастность изображения сильно зависит от времени восстановления ЖК-ячейки и от чувствительности к перекрестным помехам.
2.3. Активные ЖК-панели AMLCD (Active Matrix LCD)
3. Простраственная ориентация молекул ЖК (или порядок ЖК)
3.1. Смектический порядок (смектики)
- бистабильность (эффект «памяти»),
- высокая скорость реакции на управляющий импульс (малое время отклика).
3.2. Нематический порядок (нематики)
3.3. Холестерический порядок (холестерики)
4.Режим светопропускания
- светопропускание (Transmission Mode), при котором различают несколько способов ориентации директора в ячейке (Mode)
- «твист»-ориентация TN (Twisted Nematic),
- гомеотропная ориентация VA (Vertical Alignment),
- планарная ориентация IPS (In-Plane Switching).
4.1. Светопропускание
4.1.1. Гомеотропная ориентация VA (Vertical Alignment) Super PVA (S-PVA)
Рис. 4.1.1-1. Внешний вид ячейки S-PVA.
Advanced Super View (ASV) Линейка ЖК-панелей ASV разработана Sharp по технологии Continuous Pinwheel Alignment (CPA), основанной на гомеотропной ориентации директора в ЖК-ячейке с осевой симметрией.
4.2. Светопоглощение (Absorption Mode)
- тип «гость-хозяин» («guest host», GH),
- тип «гость-хозяин» с измененяемой фазой (Phase Change GH, PCGH) или дисплеи Уайта и Тейлора (White and Taylor type GH),
- тип «» (Polymer Dispersed Liquid Crystal, PDLC),
4.3. Избирательное отражение (Selective Reflection)
4.4. Дисперсия (Scattering)
В дисплеях PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) ЖК нематического типа смешаны с полимерами. В свободном состоянии ячейка выглядит светлой, так как падающий свет равомерно рассеивается вследствие разных показателей рефракции составляющих ячейку полимеров и ЖК. После подачи управляющего напряжения нематики меняют показатель преломления света, сравниваясь по этой характеристике с дисперсированными частичками полимеров. Это приводит к тому, что падающий свет свободно достигает и поглощается задней матовой стенкой дисплея, и ячейка становится темной.
5. Методы формирования цветовых оттенков изображения (Color Image)
5.1. Цветные светофильтры (Color filters)
ЖК-ячейка по сути является оптическим модулятором, то есть изменяет величину пропускаемого светового потока пропорционально поданному к ячейке управляющему напряжению. Но для создания цветного изображения необходимо не только иметь возможность управления яркостью пикселей, но и их цветом.
Одно из возможных относительно недорогих решений этой задачи заключается в том, чтобы использовать цветовые фильтры. Как известно, в аддитивной цветовой модели используются три основных цвета: красный, зеленый, синий. Поэтому один полноцветный пиксель ЖК-дисплея состоит из трех ЖК-ячеек, покрытых соответствующими цветовыми фильтрами. В качестве материалов для светофильтров используют органические пигменты, красители и окислы металлов. Недостатком данного подхода является низкий оптический КПД, так как ЖК-панель пропускает всего несколько процентов падающего или проходящего насквозь света.
5.2. Электрически управляемое двулучепреломление ECB (Electrically Controlled Birefringence)
Рис. 5.2-1. Эффект двойного лучепреломления на примере кальцита.
Рис. 5.2-2.
Пример ECB-дисплея. (Источник: ChipDoc)
6. Методы инверсии полярности (Polarity-inversion Driving Mode)
Как уже было сказано, ЖК-ячейки нельзя надого «запирать» постоянным управляющим напряжением. Дело в том, что постоянный электрический потенциал вызывает взаимодействие ионов с материалом электродов, нарушающее упорядоченность расположения молекул ЖК-материала, и приводит к деградации ячейки. В связи с этим используются различные методы чередования знака полярности управляющего напряжения. Наиболее полный перечень методов инверсии приведен здесь www.techmind.org/lcd.
6.1. Покадровая инверсия полярности
Изменение полярности всех пикселей при отрисовке каждого кадра является наиболее простым в реализации. Основной недостаток этого метода — изображение начинает мерцать с частотой, равной половине частоты кадровой регенерации. То есть если дисплей отображает видеосигнал с кадровой частотой 60 Гц, то мерцание изображения будет раздражать наблюдателя, так как мерцание на частоте 30 Гц заметно почти каждому человеку. Важно, что если бы не было необходимости менять полярность управляющего напряжения ячеек, то воспроизводимое избражение было бы одинаково стабильно, не зависимо от кадровой частоты входного сигнала. Именно переход управляющего напряжения через «ноль» в противоложный знак и приводит к тому, что пиксель кратковренно изменяет свой цвет.
Рис. 6.1-1. Кадровая инверсия полярности.
6.2. Чересстрочная инверсия полярности
Объединение четных и нечетных строк ЖК-панели в две группы, изменяющие полярность в противоположных направлениях, позволяет слегка уменьшить эффект мерцания изображения.
Рис. 6.2-1. Чересстрочная инверсия полярности.
6.3. Инверсия с чередованием пикселей (субпикселей)
Чередование полярности соседних пикслеей или субпикселей в противофазе дает наиболее качественный результат. Изображение получается максимально стабильным, а инверсия полярности при этом может проявиться только на специально синтезированных изображениях.
Рис. 6.3-1. Инверсия полярности с чередованием пикселей.
7. Методы управления ячейками активных ЖК-панелей (Drive Mode)
Тонкопленочный диод TFD (Thin Film Diode)
Технология MIM (Metal-Insulator-Metal) производства TFD-панелей позволяет использовать основу из некаленого стекла, которое на порядок дешевле, так как для изготовления тонкопленочных диодов достаточно температуры около 300 о C. К недостаткам TFD-панелей относится температурная нестабильность, а также высокая чуствительность к неоднородностям толщины ЖК-слоя, выраженная в неравномерности отображения серого поля.
Тонкопленочный транзистор TFT (Thin Film Transistor)
- аморфный кремний a-Si (Amorphous Silicon),
- поликристалический кремений p-Si (Poly-Silicon),
- низкотемпературный поликристаллический кремний LTPS (Low Temperature Poly-Silicon),
- смесь оксидов индия, галлия и цинка — IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide).
8. Способы компенсации низкого контраста и малых углов обзора (Low Contrast https://lcdtech.info/data/lcd.technologies.htm» target=»_blank»]lcdtech.info[/mask_link]
Монитор 16 бит
Глубина цветопередачи монитора – параметр, который обычно не указывается в технических характеристиках в магазинах. Важной потребительской характеристикой считается цветовой охват, от которого зависит правильное отображение цвета.
Что такое качество цветопередачи в мониторах?
Монитор 16 бит выдаёт качество цветопередачи, которое измеряется в объёме памяти, необходимого для хранения и отображения цвета одного пикселя изображения на экране.
Чтобы получать разные оттенки, двоичные числа объединяются, и получаются комбинации из нулей и единиц. Всего же возможных вариантов будет: «двойка в степени бит». 16 бит применяет: 5 для красного, 5 для синего и 6 для зелёного: к зелёному глаз чувствительнее. Глубина цвета определяет возможности изменить тон, т. к. от объёма памяти напрямую зависит количество оттенков.
В 16-битной цветопередаче цветов будет 32*64*32. 16 бит это 2 в степени 16, т. е. 65 536.
Лес с высокой глубиной цвета
Зачем нужна высокая глубина цвета?
Само собой, чем больше параметр, тем лучше. Сигнал монитора передаёт насыщенную высококачественную картинку. Колористика передаются отменно! Чем меньше битность, тем меньше будет цветность. Например, в 6-битных матрицах (8bit+A-FRC) – это когда полутонов мало, и их поочерёдным мерцанием из двух рядом стоящих цветов создаются оттенки.
Такая глубина нежелательна, например, для работы с фотографиями в Photoshop.
Монитор 16 бит: особенности
При работе в графических редакторах, с фотографиями и красками разница между 8 и 16-битным разрядом есть огромная. Если выбрать чёрно-белый градиент, будет сразу заметно: при высшей цветопередаче градиент плавный, оттенков множество. 8-битная глубина показывает «полосы», то есть постеризацию. Это значит, что не хватает тоновых уровней. Так и показывается ступенчатый градиент.
На фотографиях тоже заметно, что 16-бит показывает более чёткое изображение, а на меньшей – та же постеризация, которая выглядит как засвет.
Краски с нормальной цветопередачей 
Краски 4 бита
В начале XXI века создан формат OpenEXR. Благодаря ему используются 16-битные числа с плавающей запятой. Они предоставляют возможность отображать различные оттенки лучше, по сравнению с целыми 16-битными числами. Данный способ заменяет обыкновенную схему представления цвета в новом ПО, поддерживающим новый стандарт.
Windows 7 поддерживает цвета с глубиной в диапазоне 30—48 бита, а стандарт DisplayPort имеет поддержку цвета от 24 б. Стандарт Deep Color (30, 36, или 48 бит) добавлен в программный интерфейс передачи цифрового сигнала монитора HDMI 1.3. В это же время типичные жидкокристаллические дисплеи могли отрисовывать картинку с глубиной цветопередачи не более 24 бит. При этом форматы 36 и 48 бит позволяют отображать больше оттенков, чем может различить глаз человека.
Современные телевизоры, например, ATI FireGL V7350 поддерживают цветопередачу 40- и 64-бит.
Источник: fixgt.ru