Параметры современных ЖК-мониторов

Яркость и контрастность

Строго говоря, писать "яркость и контрастность монитора", говоря о заявленных производителем этого монитора паспортных параметрах, некорректно – дело в том, что в качестве таковых производители мониторов в абсолютном большинстве случаев заявляют паспортные параметры матрицы, предоставленные им производителями этих матриц. И, если в случае с временем отклика и углами обзора электроника монитора не оказывает существенного влияния на параметры матрицы, то в случае с яркостью и контрастностью это совсем не так.

Однако давайте сначала определимся с терминологией: под яркостью понимается яркость белого цвета (то есть на матрицу подается максимальный сигнал) в центре экрана, под контрастностью – отношение уровня белого цвета к уровню черного, также в центре экрана.

Проблема с контрастностью принципиальна для ЖК-матриц в силу самого их принципа действия. В отличие от абсолютного большинства электронных устройств отображения 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. Регулировка прозрачности осуществляется за счет поворота плоскости поляризации – жидкие кристаллы расположены 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 расположения 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 производителем матрицы, а не монитора, 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 же мониторе добавляется влияние его электроники, которая, во-первых, отлична от лабораторного генератора сигналов, во-вторых, еще и в некоторой степени управляется пользователем, регулирующим яркость, контрастность, цветовую температуру и другие параметры, а потому и реальные параметры монитора очень часто не соответствуют заявленным. 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 высокой цифру, на самом деле все еще далека от идеала – фактически при такой 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 заметить, 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 матриц негативно влияет на зрение, излишне утомляя глаза. Это в корне неверно – "слишком низкого" уровня черного не бывает, ибо 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 данном случае я говорю именно о паспортной контрастности, при измерении которой внешней засветки нет). Существует и еще один миф, пущенный чьей-то легкой рукой и заключающийся 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 комфортна, а не при максимально возможной. Очевидно, что в силу принципа действия ЖК-матриц увеличить яркость можно только увеличением интенсивности подсветки. Пусть яркость подсветки у нас равна L, тогда уровень белого цвета будет равен , где – коэффициент пропускания открытого пиксела (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 равна , причем коэффициенты пропускания открытого и закрытого пикселов зависят только от характеристик самой матрицы, но никоим образом не от яркости подсветки, а потому и паспортная контрастность матрицы от яркости подсветки никак 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 еще раз подчеркну, что речь идет о паспортной контрастности матриц, которая измеряется их производителями без учета какой-либо внешней засветки.

Помимо того, что контрастность матрицы измеряется в условиях специального тестового стенда, а не готового монитора (то есть без учета особенностей электроники этого монитора), пользователь может сам регулировать яркость и контрастность, что также влияет на многие параметры изображения, причем как именно влияет – зависит от реализации этих регулировок опять же в конкретной модели монитора.

Во-первых, не совсем корректно говорить, что пользователь меняет яркость и контрастность ручками "Brightness" и "Contrast" 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 "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). Отсюда очевидно, что регулировкой "Contrast" пользователь меняет яркость белого цвета (а точнее говоря, и всех оттенков серого, но вот черный цвет остается неизменным), а регулировкой "Brightness" – яркость как черного, так и белого одновременно.

В большинстве мониторов регулировка "Brightness" реализована изменением яркости ламп подсветки – впрочем, это весьма очевидный способ. Используемые в мониторах лампы дневного света с холодным катодом (CCFL – Cold Cathode Fluorescent Lamp) позволяют это делать двумя способами – либо регулируя ток разряда в лампе, либо (так как первый способ позволяет регулировать яркость лишь в сравнительно небольших пределах, при сильном уходе тока от номинала теряется стабильность разряда в лампе) с помощью широтно-импульсной модуляции питания лампы на сравнительно небольшой частоте (сравнительно – потому что она достаточно мала с точки зрения физики разряда в лампе, но при этом достаточно велика, чтобы глаз не замечал мерцания подсветки; на практике частота составляет обычно от 200 до 500Гц). Широтно-импульсная модуляция – это очень распространенный способ регулировки напряжений и токов, заключающийся в том, что в зависимости от нужного напряжения регулируется ширина подаваемых импульсов при их неизменной частоте и амплитуде – и среднее напряжение как раз оказывается пропорционально этой ширине. На практике процесс регулировки показан 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 расстояния между пиками не меняются с изменением яркости, а потому очевидно, что используется именно широтно-импульсная модуляция.

Также встречается регулировка яркости с помощью матрицы – при увеличении яркости пользователем монитор добавляет к подаваемому на матрицу сигналу постоянную составляющую. При таком способе регулировки, увы, заметно страдает контрастность – ведь лампы подсветки всегда работают на мощности, необходимой для обеспечения максимально возможной для монитора яркости, а потому при работе на небольшой яркости, даже если добавляемая к сигналу постоянная составляющая будет уже равняться нулю, такой монитор покажет заведомо более высокий уровень черного, чем модель с регулировкой яркости с помощью ламп подсветки – пусть у нас яркость черного равна , где L – яркость подсветки, а – коэффициент пропускания пиксела в закрытом состоянии. Пусть также у наших мониторов одинаковые матрицы с максимальной яркостью 250 кд/кв.м (соответственно, числа у них также одинаковы), а мы хотим получить яркость экрана 100 кд/кв.м – тогда в мониторе с регулировкой яркости лампами 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 лампами подсветки также окажется 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 негативно влияет и на время отклика. Наиболее наглядно все эти эффекты можно наблюдать на примерах мониторов Sony, у которых есть возможность регулировки яркости как матрицей (параметр "Brightness" в экранном меню), так и лампами подсветки (параметр "Backlight").

О самой же величине яркости можно сказать лишь 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 составляет 80...100 кд/кв.м (у моделей, выпускающихся в последние пару лет, есть режимы повышенной яркости – они появились 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 любой яркости, давно их превзошли), контрастность же хорошего ЭЛТ-монитора легко превышает 1000:1, оставаясь недостижимой для большинства 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 края матрицы – 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 два монитора на матрицах одинакового типа по паспортному значению контрастности можно (монитор с большей заявленной контрастностью, 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 одним только заявленным производителем монитора цифрам, вряд ли стоит.

Цветопередача

С точки зрения цветопередачи производители обычно указывают лишь одну цифру – количество цветов, которое традиционно равняется 16,2 млн. или 16,7 млн. Впрочем, даже здесь уже есть подвох – дело в том, что очень многие из выпускаемых сейчас матриц (а из "быстрых" матриц – все поголовно) не умеют отображать более 262 тысяч цветов (что соответствует 18 битам, или по 6 бит на каждый из трех базовых цветов).

Изображение на 18-битной матрице без дополнительных мер выглядит весьма грустно – фактически такая матрица годится только для офисной работы да еще (и то – в некоторой степени) для игр. По этой причине производители матриц реализуют в них так называемый FRC (Frame Rate Control) – метод эмуляции недостающих цветов, при котором цвет пиксела меняется с каждым кадром в небольших пределах. Допустим, нам надо вывести цвет RGB:{154; 154; 154}, который наша матрица физически не поддерживает, однако она поддерживает два соседних цвета – RGB:{152; 152; 152} и RGB:{156; 156; 156}. Если теперь поочередно (с частотой кадровой развертки) выводить эти два цвета, то, в результате близости их цветов и инерционности как человеческого глаза (очевидно, не воспринимающего мерцание на частоте 60Гц), так и самой матрицы ("сглаживающей" момент переключения цветов) мы будем видеть некий усредненный цвет, то есть искомый RGB:{154; 154; 154}. Разумеется, это все же эмуляция, не дотягивающая до полноценной "true color" цветопередачи, а потому в описаниях мониторов с такими матрицами обычно указывают, что он воспроизводит 16,2 млн. цветов – иначе говоря, указание такого количества цветов однозначно говорит о том, что у монитора 18-битная матрица. К сожалению, указание, что монитор воспроизводит 16,7 млн. цветов, еще ни о чем не говорит – многие производители так маркируют модели с теми же 18-битными матрицами.

На практике могут применяться более сложные механизмы FRC, работающие в сочетании с более привычным для пользователей дизерингом (когда нужный цвет формируется несколькими расположенными рядом пикселами с немного различающимися цветами), то есть меняющие на каждом кадре цвет не одного пиксела, а, скажем, группы из четырех пикселов – это позволяет более точно передавать недоступные матрице оттенки цвета, однако суть от этого в общем-то не меняется – "полноцветными" такие матрицы можно называть лишь условно.

Соответственно, качество цветопередачи таких матриц во многом определяется качеством реализации FRC. В основном, встречаются две проблемы – во-первых, это поперечные полосы на плавных цветовых градиентах, в наиболее плачевных случаях выглядящие так, как будто в матрице и нет никакого FRC. Впрочем, этот недостаток скорее относится к первому поколению "быстрых" матриц и на последних моделях мониторов встречается редко, хотя легкая "полосатость" градиентов иногда все же проявляется. Во-вторых, на некоторых сложных картинках (например, на однопиксельной сеточке, а уж тем более если она сочетается с плавным градиентом) алгоритмы FRC могут давать сбои, приводящие к мерцанию изображения – от едва заметного до очень сильного, делающего невозможной работу за монитором. Впрочем, последнее на современных мониторах тоже встречается достаточно редко и обычно оказывается уделом совсем недорогих моделей производителей. Также стоит помнить, что качество работы FRC (и, соответственно, связанные с ним побочные эффекты) может зависеть от установленной на мониторе контрастности и яркости (в случае, если последняя регулируется матрицей, а не лампами подсветки) – в такой ситуации мерцание картинки может возникать только на определенных настройках монитора. Впрочем, во всех случаях мерцание, как правило, возникает только на достаточно специфичных изображениях, не мешая обычной работе с монитором.

Следующая после разрядности матрицы проблема обеспечения качественной цветопередачи – это гамма-компенсация. Выше, говоря про яркость и контрастность, я для простоты писал, что зависимость между входным сигналом и яркостью пиксела линейная (), но на самом деле это не так – зависимость эта степенная и выглядит как , где gamma – некоторое число.

Можно сказать, что гамма-компенсация появилась и существует более по историческим причинам, нежели по техническим – дело в том, что электронно-лучевые трубки сами по себе имеют передаточную характеристику (то есть зависимость между входным и выходным сигналами), близкую к степенной, с показателем около 2,5. На операционных системах для PC долгое время не было никаких средств управления цветом (CMS – Color Management System), а потому gamma=2,5 традиционно считается стандартным значением для Wintel-платформы. На Apple Macintosh, традиционно использовавшихся для полиграфии, обработки фотоизображений, цветокоррекции и подобных задач, значение gamma частично корректировалось – оно уменьшалось до 1,8. Разумеется, чтобы пользователь видел на экране неискаженную картинку, она должна быть предварительно обработана функцией , где i – итоговая яркость, I – исходная яркость картинки, а gamma – то же самое число gamma, как и на системе, для просмотра на которой эта картинка обрабатывается; тогда для пользователя картинка будет описываться формулой , то есть он увидит оригинал I, скорректированный лишь с учетом контрастности C и яркости B монитора. Так как значение gamma отличается для разных платформ, то и изображения требовалось компенсировать по-разному, а потому, например, изображение, подготовленное для Mac`а, на PC выглядело слишком темным, а подготовленное для PC – наоборот, выглядело слишком светлым на Mac`е. Поэтому около десяти лет тому назад при активном участии Microsoft и HP был разработан стандарт sRGB "A Standard Default Color Space for the Internet", в котором значение gamma было определено равным 2,2 (точнее говоря, в sRGB гамма-кривая составлена из двух независимых функций, но она достаточно точно описывается и одной функцией при gamma=2,2) – таким образом, подготовленные в соответствии с sRGB изображения одинаково хорошо (или, как предпочитают говорить скептики, одинаково плохо) выглядели как на Mac`ах, так и на старых PC с gamma=2,5. На данный момент sRGB является стандартом как de jure, так и de facto, и современные мониторы в большинстве своем изначально калибруются на gamma=2,2.

Разумеется, возникает вопрос, а зачем нужна гамма-компенсация с технической точки зрения? Обычно в обоснование необходимости компенсации говорят, что она позволяет увеличить точность передачи темных оттенков (разумеется, за счет уменьшения точности передачи светлых) – ведь человеческий глаз имеет логарифмическую характеристику чувствительности, то есть он намного легче замечает изменение темных тонов, чем такое же по величине изменение светлых, а потому точностью передачи светлых тонов можно и пожертвовать. Теоретический расчет показывает, что при gamma=2,2 точность, эквивалентная 9-битному кодированию, достигается только для 7% наиболее темных оттенков, а эквивалентная 10-битному – лишь для 3% (очевидно, что смысла говорить об 11-битной точности передачи темных оттенков уже нет – те цвета, для которых она достигается, практически неотличимы от черного), но при этом для 75% светлых оттенков точность цветопередачи падает – это сравнимо с потерями при сохранении в JPEG со средним качеством (если, конечно, не учитывать то, что JPEG привносит еще и геометрические артефакты, а не только ухудшение цветопередачи). Казалось бы, все хорошо, и с учетом вышеупомянутых особенностей зрения можно возрадоваться тому, что мы улучшили точность передачи темных цветов и не обращать внимание на ухудшение качества светлых, но, увы, на практике все далеко не так хорошо. Во-первых, изображения имеют не идеальное качество – они ограничены возможностями фотоаппарата (сканера, et cetera), с помощью которого они были получены; если говорить о темных тонах, то точность их передачи в первую очередь определяется уровнем шума CCD или CMOS-матрицы камеры (причин шума может быть много – фотонный дробовой шум, шум считывания, темновой ток матрицы и так далее). Так вот, отношение сигнал-шум даже для высококачественных камер с охлаждаемыми матрицами, применяемыми в научных целях (в астрономии, спектроскопии, микробиологии и так далее), для очень хорошей камеры составляет 60...65 дБ (для достижения таких цифр применяется как минимум двухступенчатое охлаждение элементами Пельтье с активным воздушным охлаждением их радиаторов и итоговой температурой CCD-матрицы порядка -10...-40 градусов) – что соответствует точности около 10 бит (1 бит = 6,2 дБ); обычные же фотокамеры, вплоть до профессиональных, обеспечивают отношение сигнал-шум в лучшем случае 40...50 дБ, что соответствует точности всего лишь 7...8 бит. Иначе говоря, какой смысл в дополнительных битах точности, если даже при стандартной 8-битной точности младший бит фактически передает только шум матрицы?

Более того, гамма-компенсация сама по себе снижает точность цветопередачи – как непосредственно при выполнении этой компенсации за счет ошибок округления, так и при последующей обработке скомпенсированных изображений, причем наиболее заметны эти искажения именно в темных областях изображения, которые гамма-компенсация призвана была как раз передать с большей точностью, чем линейное отображение. Тем не менее, в обозримом будущем отказ от гамма-компенсации нам не грозит – слишком большое количество оборудования рассчитано на работу с ней.

Однако вернемся непосредственно к ЖК-мониторам. Если, как я отмечал выше, у ЭЛТ зависимость изначально близка к степенной, то у ЖК-матриц она по форме ближе к S-образной – иначе говоря, для получения нужной степенной зависимости в ЖК-мониторе жизненно необходимо иметь корректировочную таблицу, приводящую имеющуюся зависимость к искомой. Соответственно, качество цветопередачи монитора с этой точки зрения зависит от того, насколько тщательно производитель пропишет профиль монитора в его прошивку. Во-первых, на практике производители находят некий компромисс между калибровкой каждого монитора (что неприемлемо с точки зрения скорости работы конвейера – калибровка занимает не менее четверти часа) и однократной калибровкой в начале выпуска новой модели (что неприемлемо с точки зрения качества – характеристики матриц из разных партий могут отличаться); во-вторых, даже калибровка, делаемая для каждой партии матриц, еще не гарантирует, что эта калибровка будет сделана добротно и качественно. Ниже на рисунке приведены для примера калибровочные кривые монитора Acer AL1715 (красная, синяя и зеленая линии – расчетные кривые для gamma=2,2, черные – экспериментально измеренные кривые для соответствующих цветов):

На этом графике хорошо видно, что "родная" S-образная характеристика матрицы скомпенсирована не полностью – в середине диапазона яркость "проваливается" вниз, в области светлых оттенков, наоборот, монитор отображает цвета ярче, чем они должны быть. Впрочем, такое отклонение еще не очень критично, а домашний пользователь его и вовсе не заметит, но встречаются и значительно более серьезные случаи.


Это график для монитора Iiyama e-Yama 17JN1S. Как видите, здесь производитель перестарался – и цвета уходят в насыщение несколько раньше крайней правой точки графика. На практике это означает, что, скажем, цвет RGB:{224; 224; 224} будет отображаться не как светло-серый, а как чистый белый – иначе говоря, монитор не будет различать части светлых оттенков, воспроизводя их все как белый цвет. Бывает аналогичная ситуация и с темными оттенками – в таком случае монитор воспроизводит темно-серый цвет как черный (иногда встречается даже парадоксальная ситуация, когда цвет RGB:{5; 5; 5} оказывается темнее чистого черного RGB:{0; 0; 0}). Кроме того, качество настройки цветопередачи также зависит от установленных яркости и контрастности – если хорошо настроенный монитор воспроизводит полный диапазон цветов в достаточно широких пределах пользовательских настроек (скажем, при яркости белого цвета от 50 до 150 кд/кв.м), то в некоторых моделях даже сравнительно небольшое изменение регулировки контрастности или яркости от идеального положения (то есть положения, при котором воспроизводится весь диапазон оттенков) приводит к потере либо темных (при уменьшении яркости), либо светлых (при увеличении контрастности) тонов.

Также на графиках часто можно заметить, что кривые для разных цветов не совпадают – одни проходят ниже, другие выше... Это приводит к отклонению тональности изображения на мониторе (иначе говоря – цветовой температуры) от заданного, причем, так как на разных участках динамического диапазона разница между кривыми различных базовых цветов может быть различна, то и отклонение цветовой температуры будет меняться в зависимости от того, выводим мы светлые или темные оттенки. Это делает невозможным точную корректировку тональности с помощью штатных настроек монитора – то есть раздельных регулировок RGB – так как, настроив точный баланс цветов для одного участка диапазона (скажем, для светло-серого цвета), в другом диапазоне (например, на темно-сером) мы, наоборот, ухудшим этот же баланс. Единственный, по большому счету, выход из этой ситуации – калибровка монитора с помощью аппаратного калибратора, который создает ICC-профиль, учитывающий все особенности цветопередачи монитора. Впрочем, можно попробовать создать профиль и вручную, благо соответствующее ПО поставляется со многими мониторами, однако успеха в таком случае удается достичь не всегда... да что уж говорить о ручной калибровке – в некоторых случаях цветопередача монитора изначально настроена столь плохо, что полностью ситуацию исправить не может даже аппаратный калибратор.

Выше я уже упоминал термин "цветовая температура", так что сейчас самое время к нему и перейти. Цветовая температура определяет тональность изображения на экране монитора – чем ниже температура, тем теплее цвета (таково уж восприятие человека – как более холодный он воспринимает спектр излучения тела, которое на самом деле более горячее). Необходимость в ней возникает потому, что с точки зрения человеческого глаза нет как такового некоего универсального белого цвета, который глаз всегда бы воспринимал как белый – в зависимости от условий глаз подстраивается под некоторый диапазон. Это можно наблюдать, например, взяв мобильный телефон с подсветкой экрана белым цветом, положив его на лист белой бумаги и и посмотрев на него сначала при обычном дневном свете, а потом при свете лампы накаливания – в первом случае экранчик телефона будет выглядеть белым или даже слегка желтоватым, а во втором неожиданно приобретет синеватый оттенок, ибо глаз будет ориентироваться в своей "установке баланса белого" по листу бумаги, на котором лежит телефон, а этот цвет, в свою очередь, определяется спектром источника света, который у лампы дневного света имеет явный уклон в "синюю" область, а у бытовой лампы накаливания – в "желтую". Точно таким же образом и оттенок белого цвета на экране монитора будет слегка меняться в зависимости от внешнего освещения – разве что в меньшей степени, ибо площадь экрана монитора намного больше, чем у телефона, и глаз уже в большей степени подстраивается и по нему тоже. По этой причине рекомендуется устанавливать на экране монитора ту цветовую температуру, при которой – при данном внешнем освещении – белый цвет на экране не имеет каких-то дополнительных оттенков.

Измеряется цветовая температура в Кельвинах (К) и равна температуре абсолютно черного тела, излучающего такой же спектр. Существуют три наиболее распространенных значения – 5500К (в обращение эта температура была введена специалистами компании Kodak под названием "daylight", благодаря чему ходит шутка, что в природе она соответствует цветовой температуре полуденного солнечного света около офисов этой компании), использующееся обычно при печати и в фотографии, 6500К (для сравнения – цветовая температура 6000К соответствует яркому солнечному свету при безоблачном небе, а температуру 6500...7000К имеет небо с легкой облачностью), использующееся при обработке изображений на мониторе, также температура 9300К, соответствующая в природе цветовой температуре легкой тени в ясный день. Если же говорить об искусственных источниках света, то обычная бытовая лампа накаливания имеет цветовую температуру около 2000К, мощные студийные лампы накаливания и лампы дневного света с "теплым" люминофором – около 3000К, лампы дневного света с "холодным" люминофором – 4000К.

В вышеупомянутом стандарте sRGB рекомендуется цветовая температура 6500К (D65), а потому на абсолютном большинстве мониторов именно эта температура и установлена по умолчанию. Впрочем, и здесь не обходится без специфичных для ЖК-мониторов подвохов – во-первых, как я уже отмечал выше, цветовая температура может существенно различаться для разных оттенков серого. Если для отдельных хорошо настроенных мониторов температура белого и 50-процентного серого цветов обычно отличается максимум на несколько десятков градусов, то для большинства (к сожалению) моделей отличие легко может достигать 500К и больше, вплоть до нескольких тысяч градусов для высоких температур – это означает, что, например, если белый цвет будет выглядеть действительно белым, то светло-серый приобретет легкий синеватый оттенок (обычно температура выше именно для серого, хотя изредка встречаются и исключения). Во-вторых, если ЭЛТ-мониторы, как правило, позволяют сравнительно плавно (с шагом 50...100К) регулировать цветовую температуру во всем диапазоне, от 5000К до 9300К, то ЖК-мониторы в абсолютном большинстве имеют три-четыре значения температуры, а пользователю предлагается выбрать из них наиболее подходящий; для ручной же и плавной регулировки температуры можно разве что воспользоваться раздельными регулировками трех основных цветов (R, G, B), что значительно менее удобно и требует больших навыков для достижения хорошего результата. И это даже не говоря о том, что если у ЭЛТ-мониторов температура, как правило, меняется весьма аккуратно, то у ЖК-мониторов очень часто с ее регулировкой связаны различные артефакты – например, при снижении температуры экран приобретает сильный розоватый или даже зеленоватый оттенок, при увеличении серый цвет настолько ударяется в синеву, что калибратор зашкаливает при попытке измерить его цветовую температуру, и так далее...

Еще одним параметром, в некоторой степени определяющим качество цветопередачи, является так называемый цветовой охват. Как известно, человеческий глаз воспринимает свет в диапазоне длин волн примерно от 390 нм до 760 нм, воспринимая различные длины волны как различные цвета – от фиолетового до красного. В то же время различные устройства отображения информации, как правило, воспроизводят существенно меньший диапазон цветов. Наиболее удобно это наблюдать на так называемой цветовой диаграмме CIE. В цветовом пространстве CIE нужный тон задается тремя координатами – две из них задают цвет, а третья – яркость; на диаграмме же присутствуют только две координаты, определяющие цвет, причем там же выделяется пространство цветов, видимое человеческим глазом (границам этого пространства соответствуют чистые цвета, которые можно создать монохроматическим источником света, внутренней области – цвета с более сложным спектром):

На этой диаграмме белым треугольником выделена область, соответствующая цветопередаче устройств, соответствующих стандарту sRGB, а белым кружком в его центре – точка белого цвета при цветовой температуре 6500К. Как видите, диапазон цветов sRGB весьма мал по сравнению с видимым глазом диапазоном, а потому многие цвета на этапе получения изображения оказываются за его пределами (например, sRGB монитор в принципе не способен воспроизвести ни один действительно чистый цвет) – в таком случае они заменяются цветами, лежащими на границе описывающего sRGB треугольника. В некоторых случаях это, разумеется, приводит к достаточно заметным артефактам.

Помимо sRGB, есть также другие цветовые пространства, описывающие значительно больший диапазон цветов – это, в первую очередь, AdobeRGB и NTSC (как наиболее часто встречающиеся при обсуждении мониторов). Если пространство sRGB охватывает всего лишь 35% видимых человеком цветов, то у пространства AdobeRGB этот показатель составляет 50,6%, а у NTSC – 54,2%. Впрочем, на данный момент практически все мониторы соответствуют стандарту sRGB, причем, благодаря тому, что цветовой охват определяется фактически только характеристиками ламп подсветки и цветовых фильтров панели у ЖК-мониторов и характеристиками люминофоров у ЭЛТ, различия между разными моделями (вплоть до различий между ЭЛТ и ЖК-мониторами) не столь велики, чтобы заметно влиять на цветопередачу – ее качество в первую очередь ограничивается другими факторами.

Исключение из этого правила составляют некоторые ЭЛТ-мониторы профессионального уровня – так, не столь давно компания NEC-Mitsubishi представила модель 22-дюймового монитора RDF225WG, имеющую цветовой охват 97,6% от AdobeRGB, за счет улучшенного зеленого люминофора (как видно из приведенной выше диаграммы, именно зеленый цвет является наиболее проблематичным). Впрочем, в следующем году ожидается появление и ЖК-мониторов с цветовым охватом, даже немного превышающим AdobeRGB (правда, всего на 1%) – в отличие от вышеупомянутого ЭЛТ, в них это достигается за счет применения белой светодиодной подсветки вместо привычных ртутных ламп дневного света с холодным катодом. Дело в том, что лампы имеют очень неровный спектр излучения, состоящий из нескольких пиков и полос, в то время как у светодиодов он весьма равномерен и очень хорошо вписывается в полосы пропускания светофильтров матрицы, что и позволяет существенно улучшить изображение. На данный момент такие мониторы находятся в стадии разработки. И, разумеется, это в первую очередь будут профессиональные мониторы с соответствующими ценами – хотя со временем светодиодная подсветка скорее всего доберется и до домашних мониторов, если только раньше ЖК-матрицы не сдадут свои позиции OLED-матрицам, которым подсветка не требуется вообще. Впрочем, я не стал бы придавать этому слишком большого внимания – тот факт, что первый ЭЛТ-монитор с цветовым охватом, приближающимся к AdobeRGB, был выпущен лишь этой весной, в то время как индустрия цветокоррекции существует уже не первое десятилетие, достаточно наглядно свидетельствует, что цветовой охват не является определяющим параметром цветопередачи.

Как видите, обеспечение качественной цветопередачи – весьма сложная и комплексная задача, и если в случае с контрастностью, углами обзора или временем отклика можно было сказать, что заявляемая производителем одна цифра описывает лишь часть характеристик, то здесь же одна лишь надпись "16,7 millions of colors" не говорит вообще практически ни о чем.