Введение
Как я уже неоднократно отмечал в предыдущих статьях, одним из основных недостатков ЖК-мониторов является то, что любая отдельно взятая модель не универсальна. Иначе говоря, если взять достаточно качественный ЭЛТ-монитор, то он будет пригоден для любых задач без оговорок – для работы с текстом, для обработки фотографий, для игр и так далее; в то же время среди ЖК-мониторов можно выделить модели, подходящие для игр – но они непригодны для работы с фотографиями, можно выделить модели, имеющие прекрасную цветопередачу – но они плохо подходят для динамичных игр, и так далее.
Казалось бы, формально практически все последние модели мониторов имеют параметры, позволяющие использовать их в любой области – производители заявляют углы обзора 160 градусов, контрастность 500:1 и достоверное отображение всех положенных 16 миллионов цветов, причем разница между заявленными параметрами разных моделей, казалось бы, невелика – ну разве заметит обычный человек без измерительных приборов отличие углов обзора 160 градусов у хорошей TN+Film матрицы и 170 градусов у PVA, MVA или IPS? Однако, как говорится, разница между теорией и практикой на практике значительно больше, чем в теории – и если поставить рядом два монитора, скажем, один на базе TN+Film матрицы, а другой на базе IPS-матрицы, то даже человек, ранее никогда не работавший с ЖК-мониторами, легко обнаружит, что реальные их параметры очень сильно отличаются.
Дело здесь не в том, что производители сознательно завышают параметры своих изделий, тем самым преднамеренно вводя покупателей в заблуждение (хотя, конечно, и такое встречается, но достаточно редко), а в том, что они понимают под тем или иным заявленным параметром, и как они его измеряют.
Вообще говоря, любое измерение какой-либо величины всегда должно начинаться с точного определения метода измерения, условий измерения и границ применимости полученного результата – без четкого понимания этого результат измерения бессмысленен и не представляет какой-либо практической ценности.
К сожалению, даже многие авторы различных обзоров, следуя наметившейся в последнее время тенденции к получению объективных параметров мониторов вместо субъективной оценки, забывают про это простое правило, в результате чего становятся жертвами одной из двух наиболее распространенных ошибок – либо получившееся число (я сознательно говорю "число", а не "результат", ибо число станет результатом только после четкого указания всех перечисленных в предыдущем параграфе пунктов), ошибочно выдаваемое за какой-либо параметр ЖК-монитора, на самом деле им не является, либо же второстепенные параметры, оказывающие на интересующую автора комплексную характеристику (например, "качество цветопередачи" – это комплексная характеристика, так как она не может быть описана одним параметром) незначительное влияние, выдвигаются на первый план. Первая ошибка обычно бывает следствием того, что на первый план выходят какие-то побочные факторы, специфичные для данного способа измерения и вытесняющие собственно измеряемую величину на второй план, а вторая – того, что используемое измерительное оборудование по какой-либо причине попросту не позволяет измерить наиболее существенные параметры, в результате чего автор пытается строить какие-либо предположения, основываясь на параметрах второстепенных.
Примером первого случая может быть, скажем, попытка измерить контрастность монитора при помощи цифрового фотоаппарата – без учета собственного шума матрицы фотоаппарата, производимой им гамма-коррекции (а она производится при сохранении в любой формат, кроме RAW), шума за счет фоновой засветки и прочих факторов, результат такого измерения получится заведомо неверным. В качестве же примера второго случая можно привести попытку сравнить скорость мониторов по измерению времени отклика на переходах с черного на белый – даже при совершенно корректно проведенных измерениях этой величины на практике результат оказывается бесполезным, ибо первостепенную роль играет время отклика при переходах между оттенками серого, а не между двумя крайними состояниями.
Таким образом, для того, чтобы сравнивать различные мониторы по заявленными производителем или же полученным в результате каких-либо экспериментов числам, необходимо прежде всего понимать, что эти числа означают, а также каким методом и в каких условиях они были получены.
В данной статье я предлагаю читателям подробное описание наиболее существенных параметров ЖК-мониторов, а также используемых производителями методов их измерения. Кроме того, так как значительная часть параметров монитора определяется типом используемой в нем матрицы, а таких типов на данный момент всего четыре (TN+Film, S-IPS, MVA и PVA), то я также опишу характерные особенности различных типов матриц.
Время отклика
Пожалуй, время отклика является наиболее "популярной" характеристикой любого ЖК-монитора – популярной в том смысле, что именно на него в первую очередь обращают внимание покупатели при выборе монитора.
Как известно, состояние пиксела в ЖК-панели меняется за счет изменения угла поворота жидких кристаллов под действием приложенного к ним электрического поля. Однако жидкие кристаллы – вещество сравнительно вязкое, поэтому поворот происходит не мгновенно, а за достаточно большое время порядка единиц или даже десятков миллисекунд. На графике это выглядит так (по горизонтальной оси отложено время в миллисекундах, по вертикальной – некий условный уровень яркости пиксела, пиксел меняет свое состояние с полностью закрытого на полностью открытое):
Традиционно производители матриц и мониторов измеряют время отклика как суммарное время переключения пиксела с черного на белый и обратно, причем измеряется время изменения яркости пиксела от 10% до 90% (такое определение, вопреки распространенному мнению, является не уловкой производителей панелей, а скорее необходимостью – дело в том, что момент точного начала загорания пиксела и момент точного достижения им яркости 100% принципиально невозможно определить из-за наличия шумов и конечной точности измерительного оборудования, а потому имеет смысл говорить лишь о вхождении яркости пиксела в некоторый интервал, который в данном случае определяется как 10%):
К сожалению, такое измерение на самом деле не дает полного представления о том, как будет себя вести монитор при работе с динамичной графикой – дело в том, что измеренное таким образом время отклика является минимальным, какое вообще может показать матрица. Допустим, нас интересует переключение пиксела не с черного на белый, а с черного на темно-серый (такая ситуация в жизни встречается, например, во многих "темных" игрушках). Тогда, с одной стороны, кристаллам надо повернуться на меньший угол, но, с другой стороны, скорость их поворота пропорциональна напряженности приложенного электрического поля, а именно им и определяется угол поворота – чем меньший угол нам нужен, тем меньше должно быть электрическое поле. Таким образом, у нас есть две противоборствующие тенденции – уменьшается не только угол поворота, но и его скорость, так что на практике время поворота кристалла (то есть время отклика монитора) будет зависеть от соотношения этих тенденций. Как показывают измерения, время отклика всегда будет больше, чем при переключении с черного на белый, а насколько больше – зависит от типа матрицы (подробнее это будет рассмотрено ниже, при описании различных типов матриц).
Итак, мало того, что по паспортному времени отклика нельзя определенно сказать, насколько быстр монитор, так как у разных типов матриц зависимость времени отклика от начального и конечного состояния пиксела выглядит по-разному, но и нельзя даже напрямую сравнивать мониторы на базе разных матриц (например, TN+Film и PVA), полагаясь лишь на заявленные производителем цифры. Для корректного сравнения нужен либо двумерный график зависимости времени отклика от конечного состояния пиксела (то есть время отклика для переходов с черного на серый), либо трехмерный график (поверхность) времени отклика при всех возможных переходах, включая переходы между двумя промежуточными уровнями (то есть между двумя градациями серого). К сожалению, в абсолютном большинстве случаев производители матриц и мониторов такой информации не предоставляют. Для примера ниже приведен график времени зажигания пиксела (вертикальная ось) при переходах с черного на различные уровни серого (горизонтальная ось) для 25 мс TN+Film матрицы:
В первую очередь эта особенность ЖК-матриц будет сказываться в динамичных играх с недостаточно контрастным изображением – смазывание в них может оказаться более чем заметным, хотя формально для данной матрицы может быть заявлено и весьма малое время отклика.
Кроме того, даже время переключения с черного на белый не является в общем случае неким абсолютным показателем – на практике оно зависит от установленной на мониторе контрастности и, в некоторых случаях, яркости. Вообще говоря, яркость конкретного пиксела
L определяется как
L = B + x*C, где
B – величина, напрямую зависящая от положения регулятора "Brightness" монитора,
C – величина, зависящая от положения регулятора "Contrast", а
x – сигнал, подаваемый на данный пиксел с компьютера (x=0 соответствует черному цвету, а максимальное значение x – белому; гамма-коррекцию, о которой будет сказано ниже, я здесь не учитываю). Регулировка контрастности осуществляется достаточно просто – приходящий с видеокарты сигнал
x не подается напрямую на матрицу, а сначала умножается на коэффициент
C, после чего уже подается на матрицу. Таким образом очевидно, что тот самый белый цвет, соответствующий максимальному углу поворота кристаллов, на самом деле достигается только при максимальной контрастности; если же она ниже максимума, то кристаллы поворачиваются на меньший угол, а потому, в связи с написанным выше, время этого поворота больше заявленного производителем. Говоря коротко, снижение контрастности всегда ведет к увеличению времени отклика монитора.
Несколько лучше дела обстоят с регулировкой "Brightness" – в большинстве мониторов она реализована изменением яркости ламп подсветки, а потому не связана с матрицей и никак не влияет на время отклика. Тем не менее, есть и мониторы, в которых яркость регулируется матрицей – например, в моделях от Sony существует отдельная регулировка "Backlight", изменяющая яркость ламп подсветки и регулировка "Brightness", управляющая матрицей. В случае использования последней, очевидно, время отклика также зависит от положения регулятора – как показывают измерения, при низких установленных значениях оно может очень сильно увеличиваться.
Также стоит обратить внимание на несимметричность времени отклика – иначе говоря, на разницу между временем зажигания и временем гашения пиксела. Например, если мы возьмем два монитора с временем отклика 30 мс, но у первого из них соотношение времени зажигания и гашения будет составлять 25/5 мс (типичная ситуация для TN-матриц), а у второго – 15/15 мс (а это уже типично для MVA и PVA-матриц), то движущиеся объекты на них будут выглядеть по-разному – например, тонкие черные линии при движении на белом фоне у первого монитора будут выглядеть значительно тоньше, чем они должны быть, в то время как у второго они будут сохранять свою толщину, становясь лишь несколько светлее, что воспринимается глазом значительно лучше, а потому, скажем, при прокручивании текста MVA-матрица субъективно будет казаться быстрее TN-матрицы с тем же полным временем отклика. Это еще одна причина, по которой некорректно сравнивать разные типы матриц по одному только суммарному времени отклика – как минимум, надо еще знать, как это время делится на время зажигания и время гашения пиксела.
Очень часто пользователи задают один и тот же вопрос – как измерить время отклика без использования какого-либо специального оборудования? Увы, это невозможно – как максимум, можно лишь субъективно оценить его в категориях "меня устраивает" или "меня не устраивает", запустив какую-нибудь динамичную игру. Пользователи же, пытающиеся оценить время отклика по специальным тестам, в которых обычно используется бегающий на черном фоне белый квадратик (например, Passmark Monitor Test), делают как минимум одну ошибку – по смазыванию этого квадратика можно оценить только время переключения с черного на белый и обратно, а как я уже говорил выше, реальное быстродействие матрицы в большинстве случаев определяет не оно. Кроме того, часто пользователи переносят на ЖК-мониторы опыт тестирования ЭЛТ-мониторов, оценивая время отклика по тянущемуся за бегающим квадратиком шлейфу. На ЭЛТ-мониторах, действительно, в силу их специфики (практически мгновенное зажигание пиксела и экспоненциальный график при его гашении) бегающий квадратик будет иметь четкие края и слабо светящийся сравнительно длинный шлейф ("хвост" экспоненциальной функции, описывающей гашение пиксела); на ЖК-мониторах такой шлейф будет далеко не всегда, ибо на многих матрицах график имеет совершенно иной вид, без длинного "хвоста" – многие делают из этого вывод, что современные ЖК-мониторы уже превзошли ЭЛТ. Обращать же внимание надо на размытие передней и задней граней квадратика – именно они демонстрируют время отклика матрицы. Ниже на рисунке показана типичная картина для белого квадратика, движущегося по черному фону слева направо: вверху изображена картинка с ЭЛТ-монитора (четкие края, но длинный слабо светящийся шлейф), а внизу – с типичного ЖК-монитора (отсутствие заметного шлейфа, но сильно размытые края):
Углы обзора
Другой традиционной проблемой ЖК-мониторов являются углы обзора – если изображение на ЭЛТ практически не страдает даже при взгляде почти параллельно плоскости экрана, то на многих ЖК-матрицах даже небольшое отклонение от перпендикуляра приводит к заметному падению контрастности и искажению цветопередачи.
В то же время все производители на данный момент заявляют, казалось бы, более чем достаточные углы обзора – у большинства моделей мониторов они составляют не менее 160 градусов как по вертикали, так и по горизонтали. Проблема здесь, как и с временем отклика, в том, как эти углы измеряются.
Согласно текущим стандартам, производители матриц определяют угол обзора как угол относительно перпендикуляра к центру матрицы, при наблюдении под которым контрастность изображения в центре матрицы падает до 10:1.
Во-первых, считается, что искажения изображения становятся легко заметны при падении контрастности уже в несколько раз, то есть примерно до 100:1 – иначе говоря, используемый производителями критерий весьма и весьма мягок, и уже поэтому в большинстве случаев к заявленным углам обзора стоит относиться скептически, ибо на практике Вы заметите, что картинка отличается от идеальной при намного меньших углах. Более того, некоторые производители указывают углы обзора для предельной контрастности не 10:1, а вдвое меньше – 5:1, в результате чего на свет "легким движением руки" недорогая TN+Film-матрица с углами обзора 150/140 градусов превращается в матрицу с углами уже 160/160 градусов. Очевидно, что с точки зрения пользователя от такой "модернизации" ничего не меняется – матрица-то остается та же самая, а вот с точки зрения заявленных характеристик на первый взгляд все выглядит так, будто производитель монитора начал устанавливать новые матрицы, с увеличенным углом обзора, и лишь в сноске мелкими буквами написано, что изменился-то только метод измерения.
Во-вторых, измерения контрастности проводятся в центре экрана, в то время как человек, находящийся перед монитором, видит края экрана под другим углом, нежели центр. Например, на приведенной ниже фотографии изображен монитор Greenwood LC521FT, причем камера смотрит на него чуть снизу, под небольшим углом:
Если Вы думаете, что фоном на экране монитора градиентная заливка от черного в верхней части до серого в нижней – Вы ошибаетесь. На мониторе абсолютно равномерный серый фон (RGB:{128; 128; 128}), а такой сильный перепад яркости между верхом и низом экрана возникает из-за недостаточно большого угла обзора по вертикали. Тем не менее, яркость в центре экрана существенно ближе к идеалу, чем в верхней его части (которая выглядит практически черной), а потому стандартный метод измерения углов обзора покажет достаточно большую контрастность, чтобы не считать вертикальный угол обзора в 25 градусов (а примерно под таким углом камера смотрит на экран) предельным.
В-третьих, на примере этой фотографии также можно проиллюстрировать еще одну особенность заявляемых производителями углов – как правило, указывается суммарный угол в обе стороны от нормали (то есть, в случае с вертикальным углом обзора – суммируются предельные углы при взгляде на матрицу сверху и при взгляде снизу), в то время как для данного монитора (впрочем, как и для других моделей на TN+Film матрицах) угол обзора сверху существенно больше, да и эффект там проявляется другой – при взгляде сверху нижняя часть изображения сначала выцветает, а потом, по мере увеличения угла, инвертируется (белый цвет приобретает характерный синеватый оттенок и становится темнее светлых оттенков серого). В результате в паспортных характеристиках мы получаем достаточно большой угол обзора по вертикали, в реальности же малейшее отклонение экрана монитора назад приводит к более чем заметному потемнению верхней части экрана.
В-четвертых, с углами обзора также возникает ситуация, похожая на описанную выше в главе про время отклика, измеряемое только в предельном случае переключения с черного на белый и обратно – да, производитель указывает контрастность, наблюдаемую при взгляде строго перпендикулярно экрану, да, он также указывает, под каким углом эта контрастность упадет до 10:1, но мы ничего не знаем о том, как она изменяется между этими двумя точками. Ниже на графике приведен пример зависимости контрастности от угла для двух разных матриц (это чисто теоретический пример, данный для наглядности, а не результаты каких-либо измерений):
Как Вы видите, матрицы с такими кривыми будут иметь совершенно идентичные паспортные характеристики – максимальная контрастность составляет 400:1, угол обзора (измеренный по падению контрастности до 10:1) равен 160 градусам (по 80 градусов в обе стороны). В то же время, если посмотреть на матрицы под углом, скажем, 40 градусов – то одна из них будет иметь вдвое большую контрастность, чем другая; иначе говоря, с точки зрения покупателя у одной матрицы будут большие углы обзора, нежели у другой, в то время как их паспортные характеристики совершенно идентичны.
В-пятых, при измерении углов обзора учитывается только падение контрастности, но не искажение цветопередачи. Например, на фотографии ниже запечатлен монитор Greenwood LC521FT, на экране которого – чистое белое поле.
Как Вы видите, помимо потемнения белого цвета при взгляде сбоку, он также приобретает сильный желтовато-коричневый оттенок – таким образом, в некоторых случаях изменение цвета может быть даже заметнее, чем падение контрастности, однако при измерении углов обзора производителем это не учитывается.
И, наконец, в-шестых, производители указывают только вертикальные и горизонтальные углы обзора, в то время как, очевидно, на монитор можно посмотреть и, скажем, справа сверху. Ниже приведен график зависимости контрастности от обоих углов обзора (по данным компании Fujitsu):
Таким образом, получается, что углы обзора по вертикали и горизонтали (то есть именно те углы, которые указываются в спецификациях) как раз максимальны, в то время как "диагональные" углы обзора существенно меньше.
Итак, паспортный параметр монитора "углы обзора", вообще говоря, достаточно мало говорит о том, как будет выглядеть изображение на этом мониторе. Более того, с ним связано такое количество оговорок и специфических особенностей различных типов матриц, что для объективной оценки реальных углов обзора требуется достаточно большое исследование, а потому единственный практически пригодный для покупателя способ оценки качества монитора – это посмотреть на различные мониторы вживую, не полагаясь на скупые паспортные характеристики.
