Малий час відгуку - це не що інше, як мистецтво вимірювання.
Однак і прогресивні уми людства не стоять на місці. Треба зробити час реакції пікселя менше - не питання, зробимо. Було б фінансування і час. І мабуть, було і те й інше. Ну а результат не забарився - на ринку стали з'являтися нові моделі РК-моніторів з рекордно низьким на сьогоднішній день часом реакції пікселя, що становить 8, 4, 5 і навіть 3 мс. Правда, разом із зазначенням цього рекордно низького часу виробники моніторів стали вказувати, що мова йде не про банальне часу, до якого, треба сказати, всі вже звикли, а про нову методику вимірювання Gray-to-Gray (GTG).
Можливо, вся справа саме в цій самій методиці вимірювання і все це не більше ніж маркетингові виверти виробників? У цій статті ми спробуємо детально розібратися, що вдає із себе нова методика вимірювання GTG і за рахунок яких фокусів виробники домагаються рекордно малого часу реакції пікселя.
Визначимося з поняттями
Перш ніж продовжити нашу розповідь, давайте трохи визначимося з термінологією і, заодно, нагадаємо основні принципи функціонування РК-моніторів. Втім, відразу обмовимося, що в цій статті ми не будемо заглиблюватися в подробиці функціонування і особливості різних типів ЖК-матриць (благо, на цю тему написано вже чимало, в тому числі і на нашому сайті). Все, що нас буде цікавити в подальшому - це інерційні властивості РК-пікселів. Тому для простоти ми будемо надалі вважати, що РК-монітор складається з набору пікселів, кожен з яких, в свою чергу, складається з трьох базових субпикселов - червоного, синього і зеленого. Колір субпиксела формується за допомогою колірних фільтрів, і якщо не розглядати ці фільтри, то все субпікселі абсолютно ідентичні. Для того, щоб отримати довільний колір пікслела, базові кольори субпикселов змішуються в певній пропорції. Щоб отримати потрібну пропорцію базового кольору, потрібно навчитися змінювати яскравість кожного субпиксела. Ось тут-то ми і підходимо до поняття ЖК-осередку, який і відповідає за регулювання яскравості субпиксела. У ЖК-осередку рідкі кристали під впливом прикладеного до осередку напруги повертаються на певний кут, що, в свою чергу (деталі про поляризатори і т.п. ми опускаємо), дозволяє регулювати кількість світла, що формується лампами підсвічування і проходить через ЖК-осередки. У сучасних цифрових моніторах напруга, що подається на ЖК-осередок, дискретно, і всього можна задати 256 (від 0 до 255) різних рівнів напруги, що, в свою чергу, визначає 256 різних кутів повороту ЖК-молекул. Відповідно, кожен субпикселов може перебувати в одному з 256 різних станів, кожному з яких відповідає свій рівень яскравості пікселя. У закритому стані ЖК-осередки вона повністю непрозора, що відповідає чорному кольору субпиксела, а у відкритому стані ЖК-осередок повністю прозора, що відповідає білому кольору (цветофільтров нас не цікавлять). Всі проміжні яскравості пікселя відповідають різним градаціях, або відтінкам, сірого кольору (Gray Level, GL), тому в подальшому замість яскравості пікселя ми будемо говорити про 256 градаціях сірого: від 0 (позначається, як GL 0) до 255 (позначається, як GL 255).
Проблема, однак, полягає в тому, що субпікселі досить інертні і не можуть переключитися з одного стану в інший миттєво. Для повороту РК-молекул на необхідний кут потрібен певний час, причому цей час вимірюється десятками мілісекунд. З огляду на, що при частоті кадрової розгортки 60 Гц (типова частота для РК-моніторів) тривалість одного кадру становить 16,7 мс, виходить, що з одного стану в інший пікселі не встигають перемикати навіть за час одного кадру. Якщо, наприклад, в кожному наступному кадрі колір і яскравість пікселів не змінюється (статична картинка), то інертність пікселів не представляє велику проблему. Але от якщо картинка на моніторі постійно змінюється, то в кожному наступному кадрі пікселу будуть присвоюватися нові значення і кольору, і яскравості. Ось тут-то і починаються проблеми: піксель ще не встиг перемкнути в потрібне стан, а вже приходить команда на перемикання в інший стан.
Отже, мінімальна інформація, яка нам буде потрібно надалі, викладена, тому можна перейти до розгляду того, що розуміють під часом реакції пікселя.
Стандартизоване час реакції пікселя (Black-White-Black)
Розрізняють час включення і виключення пікселя. Під часом включення пікселя розуміється проміжок часу, необхідний для відкриття ЖК-осередки (перехід з GL 0-GL 255), а під часом вимикання - проміжок часу, необхідний для закриття РК-комірки (перехід GL 255-GL 0). Коли ж говорять про час реакції пікселя, то розуміють сумарний час включення і виключення пікселя, тобто перехід Black-White-Black (BWB).
Методика вимірювання часу реакції пікселя визначається стандартом ISO 13406-2. У цьому ж стандарті обмовляється, що під часом включення пікселя розуміється час, необхідний для зміни яскравості пікселя від 0 до 90% (а не від 0 до 100%), а під часом вимикання пікселя розуміється час, необхідний для зміни яскравості пікселя від 100 до 0%.
Час включення пікселя і час його виключення можуть істотно відрізнятися один від одного. На рис. 1 показані типові тимчасові діаграми включення і виключення пікселя РК-матриці.
збільшити
Мал. 1. Типові временн перші діаграми включення / вимикання пікселя
Нестандартизоване час перемикання пікселя (Gray to Gray)
Отже, стандартом ISO 13406-2 передбачено вимір часу реакції пікселя при перемиканні між чорним і білим кольорами. Питання тільки в тому, наскільки адекватно час реакції пікселя, що вимірюється за стандартом ISO 13406-2, відображає динамічні характеристики монітора. Наскільки коректно стверджувати, що якщо час реакції пікселя для одного монітора складає 20 мс, а для іншого - 30 мс, то перший монітор кращий за інший в тому сенсі, що він не призводить до утворення змащеній картинки?
У реальних додатках перемикання пікселя GL 0-GL 255 або GL 255-GL 0 зустрічається відносно рідко. У більшості додатків реалізуються, як правило, переходи між півтонами (градаціями сірого). Але як буде змінюватися час реакції пікселя, якщо його вимірювати при перемиканні між різними півтонами? Виявляється, що для більшості РК-матриць час переходу між півтонами виявляється більше, ніж час переходу між чорним і білим кольорами. Що ж з цього випливає? Як мінімум, це означає, що заявляється виробником час реакції пікселя за стандартом ISO 13406-2 не дозволяє однозначно судити про динамічні властивості монітора. Ну, це ми, звичайно, пом'якшили, а якщо все називати своїми іменами, то час реакції пікселя, що заявляється виробниками моніторів, не означає зовсім нічого і використовується хіба що чисто в маркетингових цілях.
Тоді виникає законне питання - якщо стандарт ISO 13406-2 не годиться, то яка характеристика може використовуватися для адекватної оцінки динамічних якостей монітора? Якщо більш важливим є час перемикання між півтонами, то саме цей час і треба розглядати в якості характеристики динамічних властивостей монітора. Однак кількість можливих переходів між градаціями сірого, не багато не мало, 256х256 = 65536. Звичайно, все часи всіх можливих переходів можна виміряти, але що б сприйняти як результат? Друкувати в технічній документації таблицю часів переходів розміром 256х256 - не дуже вдала ідея. Однак можна використовувати середній час перемикання між півтонами. Звичайно, така характеристика, як усереднене час перемикання між півтонами, не позбавлена недоліків, проте вона куди більш інформативна і, якщо можна так висловитися, більш правдива, ніж час реакції пікселя, що вимірюється за стандартом ISO 13406-2.
Отже, після опису двох різних методик вимірювання часу відгуку ЖК-монітора повернемося до головної теми нашої статті, яка, якщо ви ще не забули, присвячена опису тих фокусів, які використовуються для отримання сверхмалого часу відгуку.