Технічні характеристики монітора

Вступ

Розглянемо такі технічні характеристики монітора: колірний гамут; яскравість; коефіцієнт контрастності; gamma; uniformity; bit depth; Frame Rate Control; Pulse Width Modulation; flicker-free; backlight; LUT монітора.

1. Колірний гамут монітора

Дивіться на сторінках: "Колірний гамут монітора", "Вибір ips монітора".

2. Яскравість (Candela per square metre, cd/m2)

Candela per square metre (cd/m2) - кандела на квадратний метр, одиниця яскравості в Міжнародній системі одиниць (International System of Units, СІ).
Використовується для визначення яскравості монітора.
Джерело: Candela per square metre.

3. Коефіцієнт контрастності

Коефіцієнт контрастності (contrast ratio) - це властивість системи відображення, яка визначається як відношення яскравості найяскравішого відтінку (білого) до яскравості найтемнішого відтінку (чорного), який здатна відтворювати система.
Статичний коефіцієнт контрастності (static contrast ratio) - порівнює найяскравіший і найтемніший відтінок, який система здатна створювати одночасно в будь-який момент часу. Зазвичай вимірюється за допомогою шахового шаблону ANSI, де значення яскравості чорного та білого кольорів вимірюються одночасно.
Динамічний коефіцієнт контрастності (dynamic contrast ratio) - порівнює найяскравіший і найтемніший відтінок, який система здатна створювати з часом (або в послідовних кадрах).
Джерело: Contrast_ratio.

4. Gamma Correction

Gamma Correction (гамма-корекція) - передбачає збільшення або зменшення значення середнього тону залежно від бажаної корекції.
Визначає яким буде зображення: темнішим чи навпаки, світлішим. Впливає на уявну контрастність зображення.
Gamma - нестандартизована міра контрастності для моніторів. Монітори використовують Gamma 2,2 як рекомендований стандарт.
Вище значення гамми - це більший контраст з темнішими середніми тонами. Нижче значення гамми - це нижчий контраст і світліші середні тони.
Джерела: Gamma, Gamma Correction * (archive).

5. Uniformity

Монітори можуть мати нерівномірність яскравості (brightness), кольору (color tones) та гами (gamma) по всій площині екрану.
Для виправлення нерівномірності в деяких професійних моніторах EIZO є функція DUE (Digital Uniformity Equalizer).
DUE працює по всій площині екрану, для яскравості (brightness) та кольору (color tones) одночасно, для всіх greyscale levels.
Також подібна функція, під назвою Uniformity, почала з'являтись в моніторах інших брендів (щоправда, Uniformity від інших брендів має певні обмеження, а ефективність, в більшості випадків, сумнівна).
Джерело: Brightness and Color Uniformity with DUE * (archive).

6. Bit depth

Bit depth (Глибина кольору) - кількість бітів, що використовуються для опису кожного пікселя екрана. Кожен додатковий біт додає вдвічі більше колірних комбінацій до доступної кількості. 1 біт (чорний і білий), 8 біт (256 кольорів).
Наприклад:
Матриця монітора містить пікселі трьох базових кольорів (Red, Green, Blue):
256 відтінків (Red) x 256 відтінків (Green) x 256 відтінків (Blue) = 16 777 216 відтінків кольорів (16,77 мільйонів відтінків кольорів) або 8 біт.
Джерела: Bit depth, Color Depth * (archive).

7. Frame Rate Control (FRC)

Frame Rate Control, FRC (Керування частотою кадрів) - це метод часового дизерингу (temporal dithering), який використовується переважно в LCD-дисплеях для імітації вищої глибини кольору.
FRC працює шляхом швидкого чергування увімкнення/вимкнення субпікселів протягом кількох кадрів для створення додаткових рівнів сірого та колірних відтінків.
Наприклад, для матриць 6 bit (262 144 кольорів) технологія дозволяє штучно розширити кількість відтінків кольорів до 16,77 млн.;
а для матриць 8 bit (16,77 млн. кольорів) - розширити кількість відтінків кольорів до 1,073 мільярда.
В інтерпретації Samsung ця технологія називається Hi FRC.

Приклад: Якщо монітор має 8 bit драйвер (драйвер - система керування рідкими кристалами, що використовуються у LCD-панелі),
Такий 8 bit драйвер продукує напругу, що може змінювати кут пікселя в 256 положень, але, на жаль, кількість світла, що пропускається піксельом, дуже нелінійно залежить від напруги. Щоб виправити цю нелінійність, доводиться застосовувати dithering. Таким чином, навіть якщо заявлено, що матриця 8bit, дизеринг все одно застосовується, таким чином отримуємо 8 bit+FRC.
Джерела: Frame rate control, Maximum Display Colors, * (archive), Monitor Panel Difference * (archive).

8. Чи існують бюджетні 8 bit монітори?

Загалом, бюджетних 8bit моніторів не існує.
Бюджетні монітори - це 6 bit+FRC, з роздільною здатністю 1920х1080, а також більшість моніторів з роздільною здатністю 1920х1200.
Є окремі моделі 24” з роздільною здатністю 1920х1200 з екраном 8 bit (або 8 bit+FRC), але за ціною це точно не бюджетні монітори.
Монітори з високою роздільною здатністю (2560х1080, 2560х1440 чи більше) з діагоналлю 25" (чи більше) - це, як правило, 8 bit (або 8 bit+FRC).
Монітори 4К - 8 bit (або 8 bit+FRC).

Існує кілька винятків:
1) є кілька моніторів з 8 bit екраном меншої роздільної здатності (наприклад, Acer Predator XB253QGP), але коштують вони як хороший 27" монітор 2560х1440, отже це не бюджетні монітори.
2) 23,8" монітори 2560х1440 бувають як 6 bit+FRC, так і 8 bit, лотерея десь 50/50.
3) трапляються 27” монітори 2560х1440 з екраном 6 bit+FRC (наприклад, LG 27QN600-B).

9. 10 біт для монітора

Дивіться на сторінці: "10 біт для монітора".

10. Pulse Width Modulation (PWM)

Pulse Width Modulation (PWM) - широтно-імпульсна модуляція (ШІМ) блоку підсвічування матриці LCD-монітора.
ШІМ - це один із найпростіших способів досягнення широкого діапазону регулювання яскравості в екранах LCD-моніторів. Принцип дії - дуже швидке циклічне увімкнення і вимкнення підсвічування. Чергування увімкнення/вимкнення відбувається настільки швидко, що людське око
не помічає мерехтіння.
ШІМ використовується в переважній більшості LCD-моніторів.
В деяких сучасних LCD-моніторах використовуються технологія Flicker-Free.
В окремих випадках ШІМ, ймовірно, може бути причиною швидкої втомлюваності очей.
Джерело: Pulse Width Modulation.

11. Flicker-free

Flicker - мерехтіння дисплея.
Раніше LCD-дисплеї використовували люмінесцентні лампи підсвічування, які мерехтіли з частотою 100–120 Гц. Пізніше LCD-дисплеї з люмінесцентним підсвічуванням використовували електронний баласт, який мерехтів з частотою 25–60 кГц, що далеко за межами діапазону сприйняття людиною.
LED-підсвічування при одному значенні яскравості не мерехтить, але для регулювання яскравості, більшість конструкцій люмінесцентного та LED-підсвічування, використовують Pulse Width Modulation (PWM) з частотою від 180 Гц до кількох кГц, хоча існують деякі конструкції підсвічування без мерехтіння (flicker-free).
Людські очі найбільш чутливі до мерехтіння на периферії поля зору і найменш чутливі в області, на якій фокусується погляд. Як наслідок, чим більшу частину нашого поля зору займає дисплей, тим більша потреба у високій частоті оновлення.
Джерело: Flicker (screen).

12. Тип матриці екрана монітора / ноутбука

Основні типи матриць: TN+film, IPS, MVA (PVA), AMOLED.

TN+film
Екрани з матрицею TN+film створені для користувачів з низькими вимогами до кольоропередачі.
Недоліки TN+film:
1) Малі кути огляду. Якщо дивитись на екран під кутом, буде змінюватись кольоропередача, насиченість кольорів, контраст, яскравість;
2) Проблеми з балансом білого в шкалі рівнів сірого кольору;
3) У більшості випадків - інтерфейс 6 bit+FRC.
TN+film не рекомендується для професійної роботи з кольором.
Є винятки з цього правила, наприклад, колись давно були досить непогані, як на той час, macbook pro з екраном TN+film.
Зауваження! Існує маркетингова назва для екранів з поганими кутами огляду - SVA (Standart view angle), в більшості випадків SVA - це TN+film.

IPS
Екрани з матрицею ips створені для користувачів з найвищими вимогами до кольоропередачі.
Різновиди ips: S-IPS, e-IPS, AH-IPS, H-IPS, P-IPS, PLS, ADS, AHVA.
IPS можна порадити для професійної роботи з кольором.
Зауваження! Існує маркетингова назва для екранів з широкими кутами огляду - WVA (Wide view angle), в більшості випадків WVA - це IPS (або аналоги, PLS, AHVA, AAS, ADS).

PVA, MVA. Екрани з матрицею PVA, MVA створені для користувачів з середніми або низькими вимогами до кольоропередачі. PVA, MVA досить часто позиціонуються для перегляду відео, для іграшок.
Різновиди PVA: S-PVA, cPVA, A-PVA, SVA.
Різновиди MVA: MVA, P-MVA, S-MVA, AMVA, Sharp's MVA.
PVA, MVA, мають наступні недоліки:
1) Off-centre contrast shift (gamma shift). Найтемніші відтінки починають висвітлятися, якщо дивитись на екран збоку.
2) Color Shift. Зсув кольорів, якщо дивитись на екран збоку.
PVA, MVA не рекомендують для професійної роботи з кольором.

AMOLED.
Колірний гамут більше 90% AdobeRGB. Але AMOLED має як переваги, так і недоліки. В професіні монітори EIZO такі екрани не встановлюють.

13. Backlight

Backlight - підсвічування, що використовується в LCD-дисплеях, розташовується у тильній або бічній частині панелі LCD-дисплея.

Деякі види підсвічування рідких кристалів LCD-дисплея та колірний гамут:
1) CCFL-підсвічування (колірний гамут близький sRGB).
2) Wide Gamut CCFL-підсвічування (колірний гамут близький AdobeRGB).
3) White LED-підсвічування (колірний гамут близький sRGB).
4) GB-r LED-підсвічування або MG LED-підсвічування (колірний гамут близький AdobeRGB).
5) RGB LED-підсвічування (колірний гамут близький AdobeRGB).
6) BlueLED-підсвічування з прошарком з квантових точок (with Quantum Dot technology) - колірний гамут залежить від моделі матриці екрана. В деяких екранах може бути колірний гамут більше sRGB. В деяких екранах може бути колірний гамут близький DCI-P3.

На малюнках представлені спектри для LCD-моніторів з різними видами підсвічування рідких кристалів дисплея. Чорним кольором виділено спектр для білого кольору, червоним - для червоного, зеленим - для зеленого, синім - для синього.



Ліворуч - спектри для монітора з CCFL-підсвічуванням.
Праворуч - спектри для монітора з Wide Gamut CCFL-підсвічуванням.



Ліворуч - спектри для монітора з White LED-підсвічуванням.
Праворуч - спектри для монітора з GB-r LED-підсвічуванням.



Ліворуч - спектри для монітора з RGB LED-підсвічуванням.
Праворуч - спектри для монітора з BlueLED-підсвічуванням з Quantum Dot прошарком.
Джерело: Backlight.

14. Quantum Dot

Quantum Dot (Квантові точки) - це напівпровідники нанокристали, котрі під дією світла або електричного струму починають світитися.
Наприклад, під дією випромінювання синього світлодіода (BlueLED) нанокристали селеніду кадмію діаметром 6 нанометрів почнуть світитися червоним світлом, а нанокристали діаметром 4 нанометри - зеленим світлом.
Технологія квантових точок передбачає додавання в LCD-панель або плівки з покриттям з квантових точок (нанокристалів селеніду кадмію двох діаметрів, 4 та 6 нанометрів), або скляних пластин з покриттям з квантових точок.
Джерело: Quantum Dot.

15. OLED

OLED (Organic Light Emitting Diode) - органічний світлодіод.
Головна особливість цієї технології - використання органічних сполук,
які при проходженні через них електричного імпульсу випромінюють світло.
Переваги OLED-моніторів, порівняно з LCD:
- споживають менше енергії;
- широкі кути огляду;
- дуже низький час відгуку;
- широкий колірний гамут, NTSC > 100%;
- класичний OLED не вимагає додаткового підсвічування, завдяки чому дисплей може бути тоншим, може мати добру рівномірність відтінку і яскравості по площині екрану;
- можна отримати вищу яскравість;
- можна отримати вищу контрастність (до 40000:1 і вище).
Недоліки:
- для відтворення відео потрібно більше енергії (але менше для відтворення тексту);
- дорожнеча;
- менший термін служби, та менша надійність.
Джерела: OLED, NTSC.

16. 1D-LUT монітора

1D LUT монітора - внутрішня таблиця корекції кольорів монітора.
Для традиційного 1D LUT фактично використовується три окремі LUT:
один для Red, один для Green, та один для Blue.

В залежності від рівня монітора, може використовуватись 1D LUT 8bit, 10bit або ще більше, 12bit.
Для звичайних офісних моніторів використовується 1D LUT 8bit або 10bit.
1D LUT 8bit - може призводити до похибок в розрахунках (як наслідок - певні градації можуть бути втрачені, а певні градації, чи навіть всі, можуть отримати ледь помітне просочування іншого кольору).
1D LUT 10bit - це вже досить добре, але може бути не достатньо для темних ділянок зображень (особливо там, де різниця між двома відтінками сірого дуже мала). Тому для користувачів з найвищими вимогами до кольоропередачі, може знадобитись ще вища розрядність 1D LUT монітора.

В професійних моніторах EIZO ColorEdge використовується 3D-LUT, розрядність 14-16 bit (а в деяких моделях навіть 24 bit) - це забезпечує максимально плавні градієнти практично без втрат градацій, найкращий результат в темних ділянках зображень, та відсутність просочування іншого кольору.

17. 3D-LUT монітора

В деяких топових моніторах EIZO, Dell, Benq, HP, LG може використовуватись 3D LUT, що надає певні переваги.

Для традиційного 1D LUT фактично використовується три окремі LUT:
один для Red, один для Green, та один для Blue. 1D LUT може контролювати лише gamma, RGB balance (grey scale) та white point. Але не може контролювати колірний гамут монітора чи якісь нелінійні атрибути монітора (наприклад saturation).

В 3D LUT використовується єдина тривимірна внутрішня таблиця корекції кольорів. 3D LUT дозволяє контролювати gamma, RGB balance (grey scale)
та white point, але окрім цього здатен контролювати нелінійні атрибути монітора (наприклад saturation) та здійснює емуляцію цільового колірного простору.



Зауваження, 3D LUT реалізовано якісно в топових моніторах EIZO.

В моніторах Dell, Benq, HP, LG інколи важко знайти хоч якусь користь від 3D LUT (оскільки комплектне програмне забезпечення для створення 3D LUT може працювати не стабільно або видавати не коректний результат, або взагалі не працювати).
Джерело: 3D LUT.



Теги: Технічні характеристики монітора. Про кількість відтінків кольорів монітора. 6Bit, 8bit, A-FRC. Характеристики матриць моніторів. Колірний гамут монітора. Монітори 4K UHDTV.