Monitory LCD cz. II przestrzen barw Lab

Matryca TN (Twisted Nematic)



Ekrany TN są najczęściej używanymi panelami w przemyśle LCD.

Ich szerokie zastosowanie wiąże się głównie z niskim kosztem produkcji monitorów opartych o tę właśnie technologię. Matryce te stosuje się najczęściej w tanich rozwiązaniach domowych oraz biznesowych, a także, ze względu na niski czas reakcji piksela, w produktach przeznaczonych dla graczy. Czas reakcji piksela to największa zaleta ekranów opartych o technologię TN. Przejścia pomiędzy stanem piksela czarny-biały-czarny są w tym przypadku bardzo niskie i wynoszą nawet 2 ms. Największe problemy matryc TN to przede wszystkim stosunkowo wąskie kąty widzenia, szczególnie w pionie oraz słabe odwzorowanie kolorów. W przypadku paneli TN jakość prezentowanych barw jest niska. Czerń jest ciemna, około 0.1 do 0.4 cd/m˛, ale nabiera koloru czarno-granatowego. Ze względu na niską jasność czerni, monitory oparte na panelach TN mogą osiągać dość wysoki kontrast statyczny oraz dynamiczny. Wszystkie monitory produkowane w oparciu o ekrany TN mogą faktycznie wyświetlić jedynie 262 tysiące kolorów. Reszta kolorów jest sztucznie emulowana przy pomocy układu FRC.

Emulacja kolorów w przypadku ekranów TN


Monitor posiadający 8-bitową elektronikę, może wyświetlić po 8-bitów kolorów na kanał. Każdy kanał R, G oraz B dysponuje zatem paletą 256 odcieni. Licząc dalej, daje nam to w sumie 16 777 216 wyświetlanych kolorów.

W przypadku monitorów z ekranami TN mamy do czynienia jedynie z 6-bitowym prezentowaniem kolorów. Monitor jest w stanie wyświetlić jedynie 6-bitów kolorów na każdy z trzech kanałów. Oznacza to możliwość wyświetlenia zaledwie 262 144 kolorów. Reszta barw jest sztucznie emulowana przy pomocy układu FRC. Aby możliwe było wyświetlenie "nieznanych" kolorów, układ FRC tworzy kompozycję możliwych do wyświetlenia barwy tak, by oko ludzkie z pewnej odległości uległo złudzeniu, że obserwuje inny niż faktycznie wyświetlany kolor.

W praktyce monitory wyposażone w 6-bitową elektronikę wyświetlają co czwarty odcień z każdej składowej palety RGB, aż do wyczerpania 6-bitowej biblioteki. Na takim panelu bez emulacji prezentowane są zatem odcienie o wartościach 0, 4, 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32, 44, 48, 52... itd. każdej ze składowych palety RGB. Wyczerpanie 6-bitowej biblioteki następuje dla wartości 252. W przypadku, gdy kolor żądany nie może zostać wyświetlony, ponieważ nie jest on zdefiniowany w 6-bitowej palecie, np. odcień czerwony o wartości 14, powstaje on poprzez kompozycję odcieni sąsiednich, czyli w tym przypadku czerwieni o wartości 12 oraz 16 ze znanej palety. Taka sama zasada obowiązuje wszystkie "nieznane" monitorowi barwy, także te bardziej skomplikowane, np.: R250 G13 B191.

Nie trudno zauważyć, iż 6-bitowe ekrany nie mogą zaprezentować, nawet poprzez sztuczną emulację (dithering), odcieni o wartościach 253, 254 oraz 255 każdej ze składowych palety RGB. Dzieje się tak ponieważ układ FRC ma tylko jeden punkt odniesienia, tj. odcień 252, a nie mając drugiego końca przedziału, nie jest w stanie dokonać odpowiedniej kompozycji barw. Monitor 6-bitowy jest zatem w stanie wyświetlić jedynie 262 144 barwy, a sztucznie reprodukować, w związku z brakiem ostatnich trzech odcieni każdej ze składowych RGB, 16 194 277 kolory. Istnieje również 9-bitowy układ FRC, za pomocą którego monitory oparte o ekrany TN mogą reprodukować pełną paletę 16.7 mln kolorów.

MVA (Multidomain Vertical Alignment)


MVA to technologia opracowana przez Fujitsu-Siemens w 1998 roku.

Miała stanowić kompromis pomiędzy szybkimi ekranami TN, a doskonałymi pod względem reprodukcji kolorów IPS. Z jednej strony MVA oferowało niski czas reakcji piksela (około 25 ms) z drugiej zaś przyzwoite odwzorowanie kolorów oraz szersze niż w przypadku ekranów TN kąty widzenia.

MVA wprowadziło również wysoki poziom kontrastu, ze względu na niską jasność czerni, który dotychczas nie był osiągalny w ekranach TN oraz IPS bez użycia technologii takich jak DFC (Digital Fine Contrast).

W obliczu ciągle przyśpieszających ekranów TN, tradycyjnym problemem paneli MVA były słabe czasy reakcji. Wraz z pojawieniem się technologii overdrive, podnoszącej czas wznoszenia piksela, światło dzienne ujrzały matryce P-MVA.

Ekrany P-MVA dzięki integracji z modułem overdrive wprowadziły niższy czas reakcji w przejściu piksela pomiędzy stanami szary-biały-szary (faktycznie zmienił się jedynie czas wznoszenia piksela, czas opadania był identyczny jak w matrycy MVA). MVA to technologia, która pomimo lepszej jakości barw niż w TN, nadal cierpi na niedoskonałość odwzorowania kolorów. W matrycach tego typu kryształy ułożone są w domenach o różnym skierowaniu. Jeżeli więc jedna domena pozwala przejść światłu, to druga znajdująca się pod kątem przyciemnia je. Dlatego też patrząc idealnie prostopadle na ekran mamy wrażenie, że niektóre subtelne tony, szczególnie ciemne, znikają. Kiedy natomiast zmieniając choć odrobinę kąt patrzenia, barwy pojawiają się ponownie. Czerń w panelach MVA jest lepiej nasycona niż w tradycyjnych TN oraz dysponuje w miarę niską jasnością. Stąd możliwe jest uzyskiwanie wysokiego współczynnika kontrastu statycznego, np.: 1500:1.

PVA (Patterned Vertical Alignment)

PVA została opracowana przez firmę Samsung (która nadal pozostaje największym producentem tego typu ekranów) jako alternatywa dla MVA.

Konstrukcja matryc PVA jest podobna do MVA - kryształy zlokalizowane w domenach zmieniają położenie tak, aby użytkownik patrząc praktycznie z dowolnego kąta widział zawsze niezmienny obraz. Podobnie jak w ekranach MVA, jakość kolorów nie jest najlepsza, dlatego też ekrany te nie są stosowane w profesjonalnych monitorach graficznych. PVA pozwala na osiągniecie na tyle dobrego odwzorowania kolorów, kątów widzenia, czerni oraz kontrastu, że możliwe jest implementowanie tego typu rozwiązań w monitorach profesjonalnych. Monitory te charakteryzują się wysokimi parametrami wyświetlania obrazu, tj. wysoką zgodnością kolorów, wysokim kontrastem oraz szerokimi kątami widzenia, a także w miarę niskim czasem reakcji. Pomimo podobieństw, większość parametrów jak i procesu technologiczny wytwarzania ekranów PVA różni się na tyle znacząco od MVA, że obie technologie można traktować jako niezależne.

Obecnie ekrany PVA/S-PVA (zmniejszony czas reakcji piksela, podobnie jak w P-MVA), dzięki nieustannie malejącemu czasowi reakcji piksela stają się jednymi z popularniejszych rozwiązań. Użytkownicy cenią sobie głównie jakość kolorów (wyższą niż w przypadku monitorów TN), szerokie kąty widzenia umożliwiające oglądane niezmienionego obrazu na raz przez klika osób, wysoki kontrast (nawet 3000:1) oraz stosunkowo niski czas reakcji piksela. Ekrany S-PVA/PVA posiadają dobrą jakościowo czerń o niskiej jasności.


IPS (In-Plane Switching)


Matryca typu IPS ujrzała światło dzienne po raz pierwszy w roku 1996. Nazwa In-Plane Switchnig pochodzi od specyficznego zachowania ciekłych kryształów ułożonych w komórkach ekranu, które leżą zawsze w tej samej płaszczyźnie, zawsze równoległej do płaszczyzny ekranu. Wyprodukowana przez Hitachi matryca powstała jako odpowiedź na kiepskie kąty widzenia oraz słabe charakterystyki kolorystyczne uzyskiwane na dominujących wówczas ekranach TN. Ekran IPS pozwalał na oglądanie obrazu bez denerwujących przekłamań w dużo szerszych kątach, a przede wszystkim oferował o wiele lepsze kolory. Niestety matryce miały jedną zasadniczą wadę: czas odpowiedzi piksela wynosił wówczas około 50 ms, co całkowicie dyskredytowało IPS w przemyśle multimedialnym. Unowocześniona matryca - S-IPS (Super-IPS), również za sprawą Hitachi, ukazała się w roku 1998 o wprowadzała udogodnienia technologii IPS jednocześnie zmniejszając czas reakcji. Chociaż kolory dorównywały już powoli tym znanym z monitorów CRT, to kontrast pozostawał nadal bardzo słaby. Działo się to za sprawą stosunkowo kiepskiej czerni reprodukowanej przez ekrany S-IPS. W obecnych czasach koncern LG Displays pozostaje jednym z największych producentów tych właśnie ekranów.

Kolejną odsłoną wciąż eksploatowanej technologii IPS jest model matrycy A-TW-IPS (Advanced-True White-IPS). Produkowane przez LG Displays głównie dla NEC Display Solutions ekrany wyposażone w specjalny filtr (True White) umożliwiający zbliżenie się do bardziej naturalnej bieli oraz podniesienie skali kolorów. Dzięki temu monitory posiadają bardzo głęboką, choć jasną, czerń oraz dość wysoki współczynnik kontrastu statycznego. Matryce te oferują lepszy jakościowo obraz niż ekrany xVA (MVA/PVA).

H-IPS A-TW (Horizontal-IPS with Advanced True-Wide Polarizer) to najnowsza odsłona technologii IPS. IPS-PRO, czyli H-IPS (oznaczenie dla ułatwienia pojęcia technologii) jest modelem ekranu LCD z horyzontalnym polem magnetycznym (stąd oznaczenie H-IPS). Oczywiście wszystkie dodatki dostępne w technologii A-TW-IPS zostały zaaplikowane do H-IPS, a oprócz tego, dzięki poruszającym się horyzontalnie ciekłym kryształom, możliwe jest oglądanie niezmienionego jakościowo obrazu praktycznie z każdego kąta! IPS-PRO wprowadza również szerszą skalę reprodukowanych kolorów.

Ekrany IPS najlepiej reprodukują kolory, konkurencja w postaci matryc TN, PVA, MVA pozostaje daleko w tyle. Monitory wyposażone w ten typ matrycy można bez problemu odróżnić od innych bez użycia specjalistycznego sprzętu. Wystarczy pod kątem spojrzeć na ekran prezentujący czarną powierzchnię. W ekranie IPS kolor czarny obserwowany pod kątem zmieni zabarwienie na fioletowawo-czerwone. Efekt ten widoczny jest najwyraźniej w starszych odmianach ekranów typu IPS.

Aby sprawdzić czy mamy do czynienia z panelem TN, wystarczy przejechać po nim palcem. W przypadku matryc TN pojawią się charakterystyczne fale rozchodzące się promieniście wokół naszego palca o lekko fioletowym zabarwieniu. Przy pozostałych matrycach zjawisko to nie występuje.


Podsumowując:

PVA - matryce mająduże kąty widzenia, nie najgorsze czasy reakcji, poprawne odwzorowanie kolorów oraz mocny kontrast, przez co uzyskujemy naprawdę głęboką czerń, czym niestety nie mogą się poszczycić matryce TFT/TN. Wadą matryc PVA/MVA są dłuższe czasy reakcji, niż w przypadku matryc TN

Bardzo dużo monitorów posiada matrycę typu TFT/TN, która posiada przyzwoite odwzorowanie kolorów i najszybszy czas reakcji matrycy. Wadami są natomiast wąskie kąty widzenia, kąty widzenia jest bardzo wąski, zmieniając pozycję przed monitorem przestajemy widzieć to co wyświetlane jest na monitorze.

IPS - Ta technologia wykonania staje się coraz bardziej popularna ze względu na poszerzanie się rynku poligrafi oraz gotografiki gdzie kolory są bardzo ważnym elementem pracy. Matryce tego typu charakteryzują się ogromnymi kątami widzenia i świetnym odwzorowaniem barw, oraz czerni. Monitory te posiadają bardzo dlugi czas reakcji nawet 30-50ms oczywiście nie przeszkadza to w pracy gdzie potrzebujemy profesjonalnych zastosowań graficznych.

Pamiętajmy ustawiając monitor w pomieszczeniu aby nie był wystawiony na działanie promieni słonecznych ponieważ może to osłaboć odwzorowanie kolorów
przez wytrawienie filtrów barwowych w panelu, wówczas panel płowieje i jakość wyświetlanych przez niego kolorów drastycznie spada.




Teraz mam nadzieję że zachęcę do kolejnych artykułów w których opiszę Przestrzeń barwową Lab:
Jest to zestaw parametrów opisujących barwę np: RGB (czerwona, zielona i niebieska)
lub CMYK (niebiesko-zielona, purpurowa, żółta i czarna),
są to przestrzenie zależne od urządzenia (device depen­dent).
Inne przestrzenie to:
CIELab,

Przestrzeń CIELab to przestrzeń barw, która została znormalizowana w 1976 przez organizację CIE (Międzynarodową Komisję Oświetleniową). Stanowi ona modyfikację przestrzeni barw L,a,b, stworzonej przez Huntera w 1948 roku. CIELab stanowi matematyczną transformację przestrzeni CIEXYZ.
Transformację tę wprowadzono jako wynik badań nad spostrzeganiem przez oko ludzkie różnicy między barwami. Zakładano, że barwy znajdujące się w przestrzeni CIELab w jednakowej odległości ΔE od siebie będą postrzegane jako jednakowo różniące się od siebie.

Przestrzeń L,a,b przedstawia gamut barw jaki widzi oko ludzkie na jego podstawie zostają wykreślane inne standardy jak np: AdobeRGB, CMYK.

Zatem CIELab miała być równomierną przestrzenią barw.
Dowodem nierównomierności tej przestrzeni jest fakt, że różnicy percepcyjnej barw nie można jednoznacznie określić
za pomocą ΔE.

Delta E jest to parametr który określa za pomocą równań matematycznych różnicę między dwoma porównywanymi kolorami, najczęściej odchyłkę uzyskanego w produkcji koloru od wzorca

Barwę opisują matematycznie trzy składowe:

L - jasność (luminancja),

a – barwa od zielonej do magenty,

b – barwa od niebieskiej do żółtej.

Można przyjąć, że standardowy obserwator zauważa różnicę barw następująco:

    0 <ΔE < 1 - nie zauważa różnicy,
    1 <ΔE < 2 - zauważa różnicę jedynie doświadczony obserwator,
    2 <ΔE < 3,5 - zauważa różnicę również niedoświadczony obserwator,
    3,5 <ΔE < 5 - zauważa wyraźną różnicę barw,
    5 < ΔE - obserwator odnosi wrażenie dwóch różnych barw.


jest to przestrzeń niezależna od urządzenia.

Monitory LCD cz. I

Zacznijmy od początku, pierwsze nasuwające się pytanie to jak działa monitor LCD?

Jak działa  Liquid Crystal Display ?


Monitory ciekłokrystaliczne (LCD) mogą wyświetlać barwy dzięki właściwości ciekłych kryształów.

Światło wydobywające się z lamp podświetlających przechodzi przez dyfuzor, który rozprasza je na całej powierzchni ekranu. Następnie fala świetlna jest polaryzowana horyzontalnie przez umieszczony nad dyfuzorem polaryzator. Spolaryzowane światło trafia na warstwę ciekłego kryształu. Ciekły kryształ rozłożony jest między dwiema wyperforowanymi szklanymi płytami.

Jeżeli zostanie przyłożone napięcie, ciekły kryształ nie wykona obrotu, a wiązka światła zostanie pochłonięta przez wierzchni polaryzator wertykalny, zaaowocuje to brakiem świecenia pojedynczego sub-piksela bądź piksela na ekranie. W przypadku kiedy nie przyłożymy napięcia ciekły kryształ wykona obrót o 90° a "skręcone" światłoi będzie mogło wydostać się poprzez polaryzator wertykalny.

Wydobywające się światło przejdzie następnie przez jeden z trzech filtrów barwnych (czerwony, zielony lub niebieski), a na ekranie monitora uzyskamy świecący punkt (z maksymalną jasnością).

 W przypadku niższych niż maksymalna jasności, do danego subpiksela przykładanie jest coraz to większe napięcie, pozwala to na mniejsze "skręcenie" wiązki świetlnej i zmianę zabarwienia na ciemniejsze.

Do największych producentów matryc LCD (od telefonów komórkowych po duże telewizory) należą AU Optronics, Chi Mei Optoelectronics, LG Displays, Samsung/Sony i Sharp.

W 2007 roku firmy te miały ponad 80% udziału w rynku. Wymienieni producenci wytwarzają sami monitory LCD lub sprzedają panele swoim partnerom handlowym, którzy sami zajmują się produkcja monitorów.


Drugą kwestią jaką zajmiemy się dzisiaj jest czas reakcji związany między innymi ze smużeniem:

Smużenie
Z czasem reakcji związany jest efekt smużenia. Chodzi o sytuację, kiedy poruszający się obiekt przemieszcza się szybciej niż jest w stanie wyświetlić monitor. Efekt tego to "widmo" obiektu pozostające za jego granicami. Problem wynika z faktu tego, że czas reakcji matrycy jest niewystarczająco szybki dla prędkości wyświetlanego obiektu.

 

Warto jednak zauważyć, że pogoń za niskim czasem reakcji matrycy nie do końca jest poprawna. Wynika to z faktu takiego, że to nie wzrok, ale ludzki mózg jest odpowiedzialny za smużenie.

Czas reakcji jest to długość czasu, jaką potrzebuje piksel do zmiany swojego stanu.

Jego pomiaru dokonuje się w milisekundach (ms). Producenci podają czasy reakcji na dwa sposoby. Standard ISO mówi o czasie jaki występuje pomiędzy przejściem piksela od białego do czarnego i z powrotem do białego. Drugi sposób związany jest z układem RTC, który ma za zadanie dopalać kryształy matrycy podczas stanu wznoszenia piksela. W tym przypadku stosuje się standard mierzenia czasu reakcji pomiędzy kolejnymi wyższymi poziomami szarości (stąd nazwa GtG - Gray-to-Gray, szary w szary). Tutaj, niestety, pojawia się problem, ponieważ nie jest powiedziane ile tych przejść wlicza się w skład czasu reakcji. Producenci tacy jak EIZO czy NEC stosują 6 przejść, natomiast np. LG już tylko 4. Oznacza to, że w przypadku monitorów LG czas ten jest już z natury niższy. W przypadku, gdy producent podaje czas GtG, to zazwyczaj widnieje takowa informacja.

Można więc zapytać po co dwa standardy - ISO i GtG.

Otóż w przypadku pojawienia się układu dopalającego kryształy, niektóre z przejść wykonywane są szybciej niż bez niego - w tym przejścia szarości. Jeżeli monitor posiada układ RTC, to czas reakcji GtG jest niższy niż ISO, natomiast jeżeli ten sam monitor zostanie pozbawiony układu RTC, wówczas czas reakcji GtG będzie wyższy niż ISO. Warto jednak zauważyć, że są to czasu reakcji pomiędzy konkretnymi kolorami - w normalnej pracy monitor zmierza się z przejściami w całej wyświetlanej przez siebie gamie kolorów. W praktyce więc średnie czasy dla wszystkich kolorów są wyższe.

Dowód tego jest prosty!

Weźmy szybko poruszający się obiekt i zauważmy, że nie jest on wyraźny - jego krawędzie są rozmyte. Albo po prostu wstańmy z krzesła i spróbujmy się szybko obracać wokół własnej osi - zauważ jaki potężny efekt smużenia mamy właśnie przed swoimi oczami.

Można byłoby zapytać dlaczego smużenie dotyczy tylko monitorów LCD, a nie starych CRT. Wynika to ze sposobu wyświetlania obrazu - w LCD wyświetlana jest na raz cała klatka - w CRT obraz powstaje poprzez rysowanie linii. Tak więc w CRT istniał problem z odświeżaniem (gdzie zbyt niska jego wartość powodowała migotanie obrazu), a w LCD ze smużeniem.

Jaka jest idealna wartość czasu reakcji matrycy? Oczywiście 0 ms - uzyskanie tego jest jednak praktycznie niemożliwe (teoretycznie jednak jest możliwe). Niemniej taka wartość nie zostanie w pełni wykorzystana, ze względu na ograniczenia, jakie wynikają z ułomności ludzkiego narządu wzroku i mózgu. Niestety, ale ludzki mózg nie jest w stanie rozpoznać szybszego czasu reakcji niż 5-8 ms. Jeżeli więc obraz porusza się za szybko, to niestety ludzki mózg smuży - pojawia się problem pamięci obrazu. By się o tym przekonać, proponujemy wykonać proste doświadczenie - wstać z krzesła i szybko obracać się wokół własnej osi. Zauważyć można, że obraz jest bardzo mało ostry. Pogoń za najniższym czasem reakcji może więc za jakiś czas skończyć się, gdy średni czas reakcji matrycy dla wszystkich kolorów (czyli nie ISO, ani nie GtG) będzie niższy niż 4 ms.

Ponieważ na smużenie widziane przez człowieka składa się nie tylko czas reakcji, ale bardzo wiele czynników związanych z naszym narządem wzroku oraz mózgiem, stosuje się wiele różnych technik dodatkowych, których zadaniem jest zwiększenie komfortu pracy. Niestety żadna z tych technik nie jest doskonała. Jedną z nich jest technologia BFI (Between Frame Insertion) polegająca na umieszczaniu pomiędzy kolejnymi klatkami obrazu czarnego pola. Zabig ten ma na celu niejako odświeżyć ludzki mózg, niwelując w ten sposób efekt pamięci obrazu.

Kąty widzenia

Producenci monitorów podają również kąty widzenia w pionie i poziomie. Duża wartość tego parametru pozwala na oglądanie np. filmu w większym gronie. Obecnie kąty widzenia, wg danych producentów, dochodzą w pionie i poziomie do 178°.

Niestety parametr ten mierzony jest przy współczynniku CR 10:1.

Współczynnik CR określa minimalny kontrast, jaki musi mieć matryca pod danym kątem, by ów kąt był akceptowalny. I tutaj, niestety, pojawia się problem, ponieważ przyjął się współczynnik wynoszący zaledwie 10:1. Powoduje to komplikacje, ponieważ matryce TN szybko tracą kontrast wraz ze zwiększającym się kątem.

Niski współczynnik CR wprowadza niestety użytkownika poniekąd w błąd. Otóż matryca IPS posiada dużo lepszy kontrast pod nawet i dużym kątem. Mając więc kąt wynoszący np. 170°, matryca IPS może oferować kontrast wynoszący 500:1, podczas gdy przy takim samym kącie matryca TN będzie dawała kontrast 11:1. Efekt, jest taki, że w specyfikacjach obu monitorów zapisane będą maksymalne kąty wynoszące 170°, chociaż różnica między nimi będzie kolosalna.

Rozwiązaniem byłoby zwiększenie współczynnika CR - np. do wartości 100. Jednak byłoby to niemarketingowe posunięcie, ponieważ nagle wszystkie monitory TN miałyby w opisach dużo mniejsze kąty. Jak wytłumaczyć klientowi, że rok temu kupił monitor z matrycą TN, który miał kąty 140°, a teraz oferuje się mu dużo lepszy monitor, z lepszymi parametrami matrycy TN, ale... z mniejszymi kątami, bo zmieniła się norma? A niestety, niektórzy producenci podają kąty pisząc w nawiasie CR 5:1 - czyli jeszcze bardziej zaniżają kontrast.

Input lag czyli opóźnienie wejścia – niektóre ekrany LCD posiadają taką wadę, polega ona na tym, że obraz na wyświetlaczu zostaje opóźniony w stosunku do czasu sygnału który steruje obrazem. Czyli sygnał nie nadąża sterować matrycą w efekcie piksele nie nadążają się zmieniać w odpowiednim czasie. Opóźnienia sięgają około 3-4 klatek na wyświetlaczu z ustawioną częstotliwością na 65 Hz.

Zjawisko jest powszechne dla matryc ( TFT, S-PVA, S-MVA i TN ).

 Input lag  - nie należy wiązać ze zjawiskiem czasu reakcji matrycy.  W matrycach IPS opóźnienia nie występują.
Problemem powodującym ten błąd jest kodowanie przez procesor, sygnał wysyłany przez kartę graficzną jest wysyłany oraz przetwarzany wolny przesył informacji powoduje opóźniania na monitorze.
Jeszcze wolniejsze przetwarzanie powoduje to że monitor nie pracuje w rozdzielczości natywnej*.
Przykładowo monitor otrzymuje sygnał o rozdzielczości 640x480 następnie musi go przetworzyć na sygnał  o rozdzielczości 1600x1200 co powoduje wydłużenie czasu.

Poniżej film prezentujący ten efekt:

proponuję w pewnym momencie zatrzymać film aby zobaczyć różnicę.

Czas opóźnienia oraz czas reakcji matrycy

Ekrany LCD z długim czasem reakcji matrycy zdecydowanie nie nadają się do szybkich, dynamicznych gier video. Nakładający się na czas reakcji dodatkowy czas opóźnienia mogą wręcz uniemożliwić satysfakcjonujące używanie panelu LCD do gier oraz dokładnej pracy w różnych programach graficznych (np. w systemach CAD). Niestety producenci ekranów LCD, w obawie przed mniejszymi zyskami, często zaniżają wartości czasu reakcji matrycy (nieraz dwu- trzykrotnie), a także nie wspominają o wystąpieniu efektu opóźnienia obrazu i jego wartości.



•    *Rozdzielczość natywna – jest to rozdzielczość monitora w której obraz wygląda najlepiej, przykładowo dla 19-22 cali to 1280:1024.

Test profesjonalnego monitora NEC P241W

Z przyjemnością prezentuje Wam najnowszy test profesjonalnego monitora NEC P241W. Bawicie się przetwarzaniem obrazu, obróbką przygotowaniem do druku? Koniecznie zapoznajcie się z testem :)

Po pierwsze kilka informacji czysto technicznych.

NEC P241W to monitor wyposażony w panel IPS  (eIPS od LG LM240WU7-SLA1, na dzień dzisiejszy tylko NEC używa takiego panelu w swoim monitorze, dokładnie tej rewizji) wyświetlający obraz o rozdzielczości 1920 x 1200pikseli (16:10) z jasnością maksymalna 360cd/m2 (chociaż w menu jest możliwość ustawienia jasności nawet 400cd/m2) oraz gamutem barwowym sRGB (72% AdobeRGB). Kontrast statyczny to 1000:1 natomiast czas reakcji 16ms ISO (8ms g-g). Monitor wyposażony został w dokładnie taką samą elektronikę jak monitory z serii PA wobec czego mamy do dyspozycji 14 bitową tablicę 3D LUT, 2x DVI-D, 1x Display Port (mogące przyjmować sygnał o rozdzielczości barwowej 10bit), 1x D-SUB oraz HUB USB (dwa wejścia, trzy wyjścia). Dodatkowo monitor może wyświetlać obraz w trybie PiP.

Podobnie jak seria PA, NEC P241W posiada układ DUC (Digital Uniformity Compensation) umożliwiający wyrównanie jednorodności podświetlenia na całej powierzchni ekranu (poniżej znajdziecie testy jednorodności podświetlenia ekranu). Monitor podświetlany jest za pomocą katod CCFL  w tak zwanym trybie U (6 katod CCFL ułożony jest bezpośrednio za ekranem, każda katoda przypomina mocno wydłużoną literę U położoną na boku).

Funkcjonalności te czyni go zdecydowanie bardziej podobnym do serii PA niż do monitora P221W.

Monitor nadaje się doskonale do pracy w ciężkich warunkach, np. centrach logistycznych, policji, straży miejskiej, elektrowniach i wszędzie tam gdzie potrzebny jest stabilny obraz na który osoba spoglądać będzie około 8h dziennie.

Poza tym model P241W jest idealny do obróbki graficznej w takich miejscach jak pracownie fotograficzne, DTP, video czy grafika komputerowa, a także DRUK OFFSETOWY i gazetowy!. Jedynym minusem monitora jest waski gamut barwowy wynoszący 72% Adobe RGB z pełnym pokryciem dla standardu sRGB. Niemniej jednak pozwala to na pracę w natywnym środowisku dla obrazów pozostających w obróbce cyfrowej (monitor doskonale nadaje się do projektowania grafiki pod strony internetowe lub do obróbki fotografii które później prezentowane są na stronach internetowych).

---

Testy praktyczne:

---

Ustawienia natywne monitora (tak świeci monitor po wyciągnięciu z pudełka):

Jasność maksymalną jaką możemy osiągnąć to bez problemu 390cd/m2 (monitor nie był idealnie nowy – nowa sztuka osiągnie bez problemu 400cd/m2).

Kontrast statyczny  to średnio 980:1-1050:1 wiec w granicach przewidzianych przez specyfikację monitora.

Jakość kolorów (deltaE) średnio 1.15 – to bardzo dobry wynik !

Dla wyjaśnienia - wartość deltaE określa jak dobrze monitor oddaje kolory:

Wartość mniejsza niż 1 oznacza, że monitor perfekcyjnie odwzorowuje kolory nawet podczas bezpośredniego porównania z wzorem. Wartość pomiędzy pomiędzy 1 a 3 oznacza, że monitor wyświetla kolory doskonale w przypadku zbliżenia się do 1 lub bardzo dobrze, w przypadku wartości większych od 2. W przypadku bezpośredniego porównania niezgodności kolorów będą praktycznie niewidoczne. Wartość powyżej 3 oznacza, że monitor odwzorowuje kolory dobrze. Im wyższa wartość tym kolory są gorsze. Zdarza się, że wartość średnia deltaE osiąga nawet 20, najczęściej w przypadku ekranów TN. Oznacza to że kolory nie są odwzorowane prawidłowo. Występują wówczas bardzo duże zniekształcenia kolorów.

Temperatura barwowa delikatnie odbiega od standardu D65, niemniej jednak wszystko pozostaj w granicy rozsądku.

Generalnie monitor świeci w ustawieniach fabrycznych bardzo dobrze i nie jest konieczna jego kalibracja (monitor który testowałem miał przeświecone jakieś 300h). Prosto po wyjęciu z pudełka może bez problemu pracować z aplikacjami graficznymi. Co więcej dzięki bardzo dobremu skorelowaniu ustawień w menu OSD możemy ustawić monitor za jego pomocą tak jakbyśmy korzystali z kalibratora (to bardzo dobra funkcjonalność i działa naprawdę świetnie, w MENU OSD przykładowo nie wyświetlamy jasności procentowo ale w cd/m2, kiedyś funkcja ta była dostepna jedynie w SpectraView).

Monitor po ustawieniu ( bez kalibracji)

Po ustawieniu monitora jakość obrazu jest praktycznie idealna!

Jasność spada bardzo nie dużo, a współczynnik deltaE jest praktycznie jak w przypadku monitora graficznego. Kontrast 907:1 to wartość dobra jak na monitor z tak doskonałą jakością obrazu i panelem IPS.

Równomierność podświetlenia monitora:

Badanie równomierności podświetlenia odbywało się przy włączonym układzie DUC (maksymalna sprawność, poziom 5).

Równomierność podświetlenia jest praktycznie idealna. Maksymalna fluktuacja to 4% przy średniej wartości 1% - to wynik lepszy od wielu monitorów EIZO w tym przedziale cenowym! Ogólnie równomierność podświetlenia stoi w przypadku P241W na bardzo wysokim poziomie (dokładnie takim jak w PA241W czy PA271W).

Krzywa gamma i linearyzacja panelu:

Podobnie jak równomierność podświetlenia tak linearyzacja panelu jest doskonała, W całym przejściu tonalnym współczynnik krzywa gamma przyjmuje wartość 2.2 z drobnymi odchyłkami. Oznacza to, że wyświetlane na monitorze przejścia tonalne nie będą schodkowały, a obraz będzie idealnie wygładzony.

Dla wyjaśnienia co to krzywa gamma:

Krzywa gamma jest to funkcja odpowiedzi elektroniki monitora na zakres podanego napięcia wejściowego. Krzywa gamma związana jest z nieliniowym postrzeganiem przez człowieka zakresu liniowej zmiany jasności światła. Przykładowo wyświetlając na ekranie monitorowym, charakteryzującym się współczynnikiem krzywej gamma równym 1, rozkład nasycenia i jasności prezentowany byłby liniowo. Obserwator zauważył by bardzo mocne wypalenie obrazu, kontrastowość w takim przypadku byłaby bardzo niska. Jeżeli wyobrazilibyśmy sobie wyświetlany na monitorze gradient (przejście tonalne) pomiędzy kolorem białym i czarnym i dokładnie w połowie wyświetlany byłby odcień o wartości R128,G128,B128 obserwator zapytany o połowę przedziału lub połowę nasycenia wskazałby punkt leżący całkowicie w innym miejscu. Krzywa gamma na za zadanie kompensację nieliniowej charakterystyki czułości wzroku na natężenie światła. Zazwyczaj w informatyce oraz obróbce koloru stosuje się krzywą gamma o współczynniku 2.2.

 źrudło

Temperatura Barwowa

Temperatura Barwowa


O wrażeniu kolorystycznym oglądanego otoczenia decyduje między innymi rodzaj bieli, jaki wysyłany jest ze źródła światła. Parametr ten określany jest mianem temperatury barwowej T_b. Różne źródła światła emitują światło o różnej temperaturze barwowej. Podobnie światło naturalne, które dociera do nas, w zależności od położenia słońca na nieboskłonie i stopnia zachmurzenia posiada różną barwę. Zaczynając od niebieskawego, przy całkowitym zachmurzeniu, do pomarańczowego, przy zachodzie słońca. Światło ciepłe wpływa uspokajająco i relaksująco. Przy tym właśnie świetle dobrze odpoczywamy i im cieplejsze światło, tym większe wrażenie ciepła i spokoju. Światło białe, czy też chłodno-białe jest bardziej stymulujące i daje lepsze warunki do intensywnej pracy.


Rys. Wrażenia wizualne, w zależności od barwy światła. Temperatura barwowa określana jest przez porównanie barwy światła wysyłanego przez dane źródło, z odpowiadającą mu barwą ciała czarnego o określonej temperaturze. Krzywa obrazująca promieniowanie ciała czarnego przedstawiona jest na wykresie chromatyczności. I tak np. lampa sodowa SON ma 2000K, żarówka 2856K, halogen 3000K, a lampa metalohalogenkowa CDM (/942) ma 4200K.
Norma PN-EN 12464-1 wprowadza następujące przedziały i sformułowania przy określaniu temperatury barwowej:

• temperatura barwowa poniżej 3300 K - barwa ciepła,
• temperatura barwowa 3300 K - 5300 K - barwa neutralna,
• temperatura barwowa powyżej 5300 K - barwa chłodna.

źrudło: http://www.swiatlo.tak.pl/pts/pts-temperatura-barwowa.php

Kontrast względny

W momencie wysokiej wartości ok 80 % jesteśmy w stanie zobaczyć cienie które znikają w momencie zbyt dużej ilości farby oraz odcienie niebieskiego.Wartość kontrastu jest trudna do określenia. Po nakładaniu coraz większej ilości możemy też zauważyć coraz niższy kontrast.
Z doświadczenia wynika, że dla dobrego papieru powlekanego wartość kon­trastu względnego nie powinna być mniej­sza niż 35%.

K=(D_a–D_r)/ D_a
gdzie:
D_a — gęstość optyczna pola pełnego;
D_r — gęstość optyczna pola rastrowego.

Warunki obserwacji

Wstęp:
Kolorymetria Kolor
Bardzo ważne jest zdefiniowanie znaczenia kolor. Materia nie posiada koloru, tylko zdolność do odbijania określonego promieniowania elektromagnetycznego, na które wrażliwe jest oko ludzkie. Kolor jest zatem wrażeniem optycznym obserwatora oświetlonego obiektu. Potrójna natura widzenia Odbiór kolorów przez obserwatora jest pod wpływem trzech czynników:

• Światła pochodzącego z jednego lub kilku źródeł.
• Istota obserwowanego obiektu, mająca zdolność do odbijania światła.
• Oko – złożony narząd odbierający sygnały i przekazujący je do mózgu, gdzie są interpretowane.
  O tych czynnikach należy pamiętać w każdych rozważaniach na temat koloru.

Normalizacja warunków obserwacji

• Iluminanty
  

• Głównymi iluminantami (źródłami światła) są:
  

• Iluminant D65: emituje światło dzienne.
• Iluminant A: reprezentuje żarowe źródła światła.
• Iluminant F11: emituje światlo neonowe.

• Obserwator standardowy
  Aby było możliwe opisanie kolorów za pomocą liczb CIE (Commission Internationale de l'éclairage) zdefiniowała obserwatora kolorometrycznego standardowego. Obserwator standardowy reprezentuje przeciętnego człowieka, o normalnym postrzeganiu barw. CIE zdefiniowała dwóch obserwatorów standardowych, różniących się kątem obserwacji: 2° oraz 10°. Obserwator standardowy o kącie 2° odpowiada obserwacji obiektu o małym rozmiarze (przy pomocy aparatury optycznej). Natomiast obserwator standardowy o kącie obserwacji 10° odpowiada obserwacji obiektu w warunkach normalnych.
  

• Opis koloru
  Odbiór koloru przez ludzkie oko jest uzależniony od otoczenia obiektu. Obiektywny opis koloru opiera się na absolutnych i niezależnych od obserwatora wartościach.Reprodukcja barw za pomocą farb drukarskich jest złożonym zadaniem.

• Jasność
  Jasność koloru określa ilość światła odbitego lub przepuszczonego przez obiekt w stosunku do ilości światła odbitego od białej powierzchni.
  
• Odcień
  Odcień określa odczucie optyczne koloru, określane wyrażeniami takimi, jak czerwony, niebieski, zielony, itd.
  
• Nasycenie
  Nasycenie jest parametrem określającym intensywność barwy. Nasycenie decyduje o tym czy kolor obiektu jest odbierany jako bardziej intensywny lub bledszy.
  
• Metameryzm
  Gdy dwie próbki, oświetlone jednym źródłem światła wydają się identyczne, natomiast w innym świetle ich barwy się różnią to mamy do czynienia z metameryzmem barw tych próbek.

aby mieć jakieś pojęcie o profilowaniu monitora...

Jasność: Prawidłowe ustawienie monitora ma pokazać wszystkie poziomy szarości od najjaśniejszych do najciemniejszych, w momencie gdy odpowiednio skalibrujemy monitor obraz będzie posiadał odpowiedni kontrast oraz nie będzie wydawał się "płaski".

Kontrast: Kontrast może być ustawiony według własnych upodobań, kontrast uwydatnia często jaśniejsze elementy obrazu dlatego nie można ustawiać zbyt wysokiej jego wartości.

GAMMA : po ustawieniu tych wartości pakiety oprogramowania mierzą wartości monitora, wartości kupowanych monitorów wynoszą pomiędzy 2.0 a 3.0 Gamma.
Współczynnik Gamma wynosi dla PC 2.2 a dal Mac 1.8. Zwiększając współczynnik monitora będziemy przyciemniać obraz zmniejszając go będziemy zwiększali jego jasność a obraz będzie wydawał się mdły.

Po zmierzeniu współczynnika gamma w bardziej profesjonalny sposób czyli za pomocą przyrządu pomiarowego tworzy w profilu i zapamiętuje tzw. TAGi TRC każdy odpowiada jednemu z kanałów RGB, najczęściej wszystkie TAGi są takich samych wartości.
Dzięki temu profile wyświetlają taki sam obraz na systemach PC i MAC.

Luminofory RGB:

Są to kolejne brane pod uwagę przez program profilujący parametry. Luminofory w markach monitorów CRT takich jak np: Sony, Nec, Samsung  mogą być zupełnie różne, wraz z częstotliwością świecenie oraz ich żywotnością też mogą zmieniać barwę. Urządzenia dokonują pomiaru bary: czerwonej, niebieskiej oraz zielonej, aby tego dokonać monitor wysyła wartości 255,0,0 itd tla kolejnych 2 barw. Chromatyczność barw mierzona jest w 3 tagach rXYZ, gXYZ, bXYZ (red green blue) wszystkie wartości zawarte są w trójkącie barw z przestrzeni RGB.

Punkt bieli:
RGB
Czarny: 0,0,0
Biały 255,255,255 - biel będzie w tym przypadku albo idealna albo będzie miała złą temperaturę barwową, dlatego przyjętym standardem jest D50 czyli 5000 K jasność przy której ogląda się wydruki na specjalnych stanowiskach.

Omówiłem w skrócie wszystkie parametry monitora nie wykluczone że temat rozwinę jeszcze bardziej.