Яркость и контрастность ЖК дисплейв

- Nov 08, 2017 -

【Отдел исследований и разработок Дисплея Blaze】 Строго говоря, писать «яркость и контрастность монитора», в том числе о том, что вы делаете это из-за того, производителями этих матриц. И, если в случае от времени отклика и углами обзора электроника, то в случае с яркостью и контрастностью это совсем не так.

Тем не менее, в зависимости от того, в какой степени, в зависимости от того, что вы можете сделать,

Проблема с контрастностью принципиальна для ЖК-матрицы в силу самого их принципа действия. В отличие от абсолютного большинства электронных версий информации (ЭЛТ, электролюминесцентные и светодиодные табло, OLED и так далее), по отношению к свету матрица является не активным, а пассивным элементом - иначе говоря, она не способна излучать свет, а лишь способна модулировать проходящий через нее. Поэтому позади ЖК-матрицы всегда размещается модуль подсветки, а матрица лишь управляет своей прозрачностью, ослабляя свет от модуля подсветки в заданное количество раз. Зависимость прозрачности осуществляется за счет поворота плоскости поляризации - жидкие кристаллы между двумя сонаправленными поляризаторами: сонаправленность означает, что если свет между ними не изменил свою плоскость поляризации, то он проходит через второй поляризатор без потерь. Если же плоскость поляризации была повернута жидкими кристаллами, то второй поляризатор задержит световой поток, и соответствующая ячейка будет выглядеть черной. Однако по различным причинам - из-за неидеальности поляризаторов, не идеально точного расписания кристаллов и так далее - задержать весь свет невозможно, а потому какой-то его процент всегда будет проходить через матрицу, слегка «подсвечивая» черный цвет монитора.

Как я уже отметил выше, эти измерения производятся производителями, а не монитор, а потому делаются на специальном стенде, где матрица подключается к источнику тестового сигнала, а лампы подсветки питаются током определенной величины - таким образом получаются некие эталонные значения. В реальном масштабе времени добавляет его электроники, которые, во-первых, отличная от лабораторного генератора сигналов, во-вторых, еще и в зависимости от управляемых пользователем, регулирующим яркость, контрастность, цветовая температура и другие параметры, а соответственно и очень часто не соответствует заявленной. Например, если электроника монитора дает небольшую «подсветку» черного цвета (разумеется, это дефект, однако на некоторых недорогих моделях он достаточно распространен), то реальная контрастность окажется значительно ниже заявленной.

При этом даже заявляемая многими производителями матриц для своих изделий контрастность 500 ... 700: 1, несмотря на кажущуюся высокую цифру, на самом деле все еще далека от идеала - фактически при таком контрастности монитор все еще не может обеспечить действительно глубокого черного цвета, если посмотреть на экран при неярком внешнем освещении, то он будет выглядеть темно-серым, но не черным. При реальной контрастности же 200 ... 300: 1 извещение, что сквозь черный цвет просвечивают лампы подсветки, и вовсе не составляет никакого труда.

Как бы в оправдание производителей ЖК-мониторов иногда встречается мнение, что слишком большая контрастность. Это в корне неверно - «слишком низкого» уровня черного не бывает, потому что в идеале он должен быть не просто низким, а нулевым, и именно это будет означать, что монитор может воспроизвести настоящий черный цвет, без каких-либо оговорок. Паспортная контрастность при этом, очевидно, будет бесконечно велика (разумеется, так как поверхность экрана не является абсолютно черным телом, то она будет в той или иной мере отражать падающий на нее внешний свет, однако в таком случае я говорю именно о паспортной контрастности, при измерении которой внешней засветки нет). Существует и еще один миф, пущенный чьей-то легкой рукой и реализующим в том, что производители увеличивают паспортную контрастность матриц, увеличивая яркость белого цвета при неизменной яркости черного, что приводит к тому, что паспортная-то контрастность увеличивается, а вот реальная - нет , ибо пользователь работает при той яркости, которая для него наиболее комфортная, а не при максимально возможной. Очевидно, что в силу принципа действия ЖК-матриц увеличить яркость можно только повысить интенсивности подсветки. Пусть яркость подсветки у нас равна L, тогда уровень белого цвета будет равен, где - коэффициент пропускания полного пикселя (он чуть меньше единицы, так как часть света при проходе через кристаллы и поляризаторы все же теряется), а уровень черного цвета, соответственно, где - коэффициент пропускания закрытого пиксела (он немногим больше нуля). Соответственно, контрастность будет равняться, причем коэффициенты могут быть использованы только в самых разных матрицах, но никоим образом не от яркости подсветки, а потому и паспортная контрастность матрицы от яркости подсветки не зависит и определяется только внутренними характеристиками самой матрицы. Таким образом, увеличение яркости никак не поможет производителю поднять заявленную контрастность матрицы, а распространенное мнение об обратном не имеет под собой никаких фактических оснований.

Иногда в оправдание существования этого мифа приводят мнение, что в реальных условиях также будет играть роль внешняя засветка матрицы, иногда - например, при нормальном дневном освещении помещения - дающая заметный вклад в уровень черного (в таком случае «визуальная» контрастность будет равна, где - внешняя засветка; в этом выражении, очевидно, с увеличением L увеличивается и), однако я не раз, что речь идет о паспортной контрастности, которая измеряет их производителями без учета какой-либо внешней засветки.

Помимо того, что контрастность в том, что касается контроля качества, то может быть регулировать яркость и контрастность, что также влияет на многие параметры изображения, причем как именно влияние - зависит от выполнения этих настроек в следующем порядке.

Во-первых, не совсем корректно говорить, что пользователь меняет яркость и контрастность ручками «Яркость» и «Контраст» соответственно, ибо сразу же возникает вопрос - яркость чего он регулирует, и за счет чего меняется контрастность. Как я уже отмечал выше, в идеале яркость пиксела L определяется как L = B + x * C, где B - величина, напрямую зависящая от положения регулятора «Яркость», C - величина, зависящая от положения регулятора «Контраст», а x - сигнал, подаваемый на данный пиксель с компьютера (x = 0 соответствует черному цвету, а максимальное значение x - белому). Отсюда очевидно, что регулировка «Контраст» пользователь меняет яркость белого цвета (а точнее говоря, и всех оттенков серого, но вот черный цвет остается неизменным), а регулировка «Яркость» - яркость как черного, так и белого одновременно.

В большинстве мониторов регулировка «Яркость» реализована изменением яркости ламп подсветки - впрочем, это весьма очевидный способ. Используемые в мониторах лампы дневного света с холодным катодом (CCFL - флуоресцентная лампа с холодным катодом) позволяют это делать двумя способами - либо регулируя ток разряда в лампе, либо (так как первый способ регулировать яркость лишь в горизонтальном диапазоне, при сильном уходе тока от номинала теряется стабильность разряда в лампе) с помощью широтно-импульсной модуляции питания лампы на сравнительно небольшой частоте (сравнительно - то, что она достаточно мала с точки зрения физики разряда в лампе, но при этом достаточно велика, чт бы глаз не замечал мерцания подсветки; на практике частота составляет обычно от 200 до 500Гц). Широтно-импульсная модуляция - это очень распространенный способ регулирования напряжений и токов, в том числе и в зависимости от того, как это происходит. На практике процесс корректировки на осциллограммах ниже:

Этот сигнал снят не с цепей питания ламп, а с помощью фотодатчика уже с экрана монитора, поэтому импульсы сильно сглажены за счет послесвечения люминофора ламп, и на анимированной картинке отчетливо видно, как растет средняя яркость. При этом расстояние между пиками не меняются с изменением яркости, а потому очевидно, что используется именно широтно-импульсная модуляция.

Также сопровождает регулировку яркости с помощью матрицы - при увеличении яркости пользователя монитора добавляет к подаваемому на матрицу сигналу постоянную составляющую. При таком контробере, увы, заметно страдает контрастность - ведь лампы подсветки всегда работают на мощности, для обеспечения максимально возможного для монитора яркости, а потому при работе на небольшом яркости, даже если добавляемая к сигналу постоянная составляющая будет уже равняться, такой монитор покажет заведомо более высокий уровень черного, чем модель с регулировкой яркости с помощью ламп подсветки - пусть у нас яркость черного угла, где L - яркость подсветки, а - коэффициент пропускания пиксела в з крытое состояние. Пусть они уберутся, и мы сможем добиться максимальной скорости. 100 см / кв.м - тогда в мониторе с регулировкой яркости лампочки подсветки L снизится в 2,5 раза по сравнению с максимумом, а в мониторе с регулировкой яркости с помощью матрицы она останется неизменной. Очевидно, уровень черного на мониторе с регулировкой яркости подсветки также можно в 2,5 раза ниже, чем на мониторе с регулировкой матрицей.

Кроме этого, как я уже отмечал в соответствующем разделе, регулировка яркости с помощью матрицы негативного влияния и на время отклика. Наиболее подходящий для просмотра: Sony, у которых есть возможность регулировки яркости как матрицей (параметр «Яркость» в экранном меню), так и лампами подсветки (параметр «Подсветка»).

О самой же величине яркости можно сказать только то, что она зависит от конкретных задач и внешнего освещения - если для работы с текстом яркость экрана должна составлять примерно от 70 до 130 кд / кв.м, то для игр и просмотра фильмов комфортная яркость может доходить до 200 кд / кв.м и даже выше. Если сравнивать ЖК-мониторы с ЭЛТ, то у последних типичная рабочая яркость 80 ... 100 кд / кв.м (у моделей, выпускающихся в последние пару лет, есть режимы повышенной яркости - они оказались после того, как удалось добиться приемлемой фокусировки луча в таких режимах; впрочем, они все равно по большому счету пригодны только для фильмов и игр - с этой точки зрения ЖК-панели, имеющие идеальную четкость изображения при любом яркости, давно их превзошли), контрастность же хорошего ЭЛТ-монитора легко превы 1000 : 1, оставаясь недостижимой для ольшинства ЖК-мониторов.

Также у ЖК-мониторов часто страдает еще и такой параметр, как равномерность подсветки, причем на практике он обычно сильнее страдает как раз у матриц с невысокой контрастностью. Чаще всего это проявляется в виде светлых или темных полос или пятен (светлые пятна иногда могут соответствовать расположению ламп подсветки), иногда также в виде светлых полос непосредственно у границ - они возникают, если матрицу при сборке модуля слегка пережали в корпусе (имеется в виду именно металлический корпус модуля, а не пластиковый корпус монитора, играющий чисто декоративную роль).

Итак, если делать краткий вывод из сказанного выше, то он в общем-то будет сводиться к тому же, к чему сводились выводы и в предыдущих разделах - если сравнивать двух разных типов, , как правило, будет иметь и большую реальную контрастность), то сравнивать мониторы на разных типах матриц, а уж тем более делать какие-то выводы о реальной абсолютной (а не относительной, то есть в категориях "лучше-хуже") контрастности по одному только з явленный производитель монитор цифры, вряд ли стоит.


Пара:Следующее поколение ЖК-дисплеев может идти в ногу с дисплеями OLED Следующая статья:Barco представляет новый жидкокристаллический видеостен, UniSee