Trochę teorii na temat LCD.
Co to jest D-Sub
Najpopularniejsze, 15-pinowe złącze monitorowe. Występuje w większości kart graficznych i monitorów.
Sygnał przesyłany za pośrednictwem tego złącza ma postać analogową. Z takiego sygnału korzystają
tradycyjne monitory CRT.
Co to jest DVI
DVI (Digital Video Interface) jest cyfrowym interfejsem pomiędzy monitorem a kartą graficzną.
Tradycyjne wejścia analogowe D-Sub są systematycznie wypierane przez złącza DVI-I oraz DVI-D.
Mają one tę zaletę, iż nie ma tu potrzeby przekształcania cyfrowego sygnału z karty graficznej
na analogowy sygnał zrozumiały dla monitora. Nie ma więc strat konwersji, a użytkownik nie musi
dokonywać dodatkowych ustawień. W panelach z segmentu high-end stosuje się różne możliwości
połączeń z kartą graficzną - poprzez zwykłe złącze D-Sub lub poprzez interfejsy DVI-D i/lub DVI-I.
Odpowiednie kable dostarczane są naturalnie wraz z monitorem. Pośród interfejsów DVI rozróżnia się
warianty DVI-D oraz DVI-I. DVI-I (I = integrated VGA) To złącze pozwala na przesyłanie zarówno cyfrowych,
jak i analogowych sygnałów. Innymi słowy, do złącza DVI-I można podłączyć zarówno kartę graficzną z
wyjściem D-Sub, jak i taką ze złączem DVI-D. DVI-D (D = digital) To wejście współpracuje tylko z
sygnałami cyfrowymi i jest przeznaczone do podłączania kart graficznych z wyjściem DVI-D
DVI-A jest wyjściem analogowym i jako takie rzadko spotykane.
Obłożenie pinów wyjścia DVI:
Czy DVI jest lepsze od D-Sub
Glównym zalozeniem interfejsu DVI jest uproszczenie sposobu przesylania sygnalu wizyjnego.
Idea ma oczywiste plusy w porównaniu do dotychczasowej techniki gdyz umozliwia przeslanie
sygnalu praktycznie bez zakłóceń.
W przypadku kart z interfejsem analogowym kluczonym parametrem decydujacym o jakosci/ostrosci
obrazu jest jego dokladne wymodelowanie/wyfiltrowanie. Skutkiem tego, im wyzsze rozdzielczosci
tym trudniejsze jest skonstruowanie idealnego sygnalu. Wynika to z coraz większej szerokości
pasma i coraz wiekszych częstotliwości. Zbocza sygnałów są coraz bardziej strome.
Przy malych rozdzielczosciach, do 800x600 wszystkie karty sa w tym "dobre". W miare wzrostu
rozdzielczosci maleje grupa kart graficznych oferujacych dobry obraz a rosnie grupa nieostrych i
znieksztalconych (np falujacych). W przypadku monitorów LCD, 17-tka oferuje juz
rozdzielczosci 1280x1024 punkty. Jest to juz pewne wyzwanie dla karty. Aby otrzymac
ostry obraz nalezy odlozyc na bok wiekszosc niefirmowych. W zalewie tajwanskiego zlomu,
kupno "ostrej" karty nie jest rzecza oczywista. W miare dalszego postepu techniki LCD i
zwiekszenia rozdzielczosci do 1600x1200 punktów i wiecej, DVI jest pewna "ucieczką" od
problemu jakosci toru sygnałowego. Stad ogromny nacisk na promocje DVI. W przypadku kart
dobrej klasy nie ma znaczenia czy monitor jest laczony przez interfejs analogowy czy cyfrowy.
Reasumujac: DVI nie jest elementem decydujacym o jakosci obrazu. Popularna opinia ze DVI
daje polepszenie jakosci obrazu uzmyslawia jedynie, jak wiele jest na rynku kiepskich kart graficznych.
Rozdzielczosc LCD
W odróżnieniu od monitorów CRT, panele LCD mają ściśle ustalony format pikseli wyświetlanych na ekranie.
Aby rozszerzyć obraz na pełny ekran, w panelach LCD musi zostać wykonana interpolacja. W przypadku,
gdy interpolowana rozdzielczość nie jest wielokrotnością rozdzielczości naturalnej, niektóre linie
stają się cieńsze niż pozostałe.
Dotyczy paneli 15-calowych: ustalony format pikseli dla paneli 15-calowych oznacza, że rozdzielczość
natywna tych monitorów wynosi 1024 x 768. Rozdzielczość niższa, niż liczba pikseli wyświetlacza LCD
powoduje, że tekst staje się rozmazany a linie wydają się być pogrubione. Aby naprawić ten problem,
należy zmienić rozdzielczość na zalecane ustawienie 1024 x 768.
Dotyczy paneli 17-19 calowych: ustalony format pikseli dla paneli 17- i 19-calowych oznacza, że
rozdzielczość natywna tych monitorów wynosi 1280 x 1024. Rozdzielczość niższa, niż liczba pikseli
wyświetlacza LCD powoduje, że tekst staje się rozmazany a linie wydają się być pogrubione.
Aby naprawić ten problem, należy zmienić rozdzielczość na zalecane ustawienie 1280 x 1024.
Jaka karta graficzna do LCD
Przede wszystkim karta musi dawać idealnie ostry pobraz. Podstawową cechą i zaletą LCD jest wyswietlanie
obrazu z idealną ostrością. Punkt czarny na białym tle jest bez żadnych cieni ani rozmycia
charakterystycznego w kineskopach. Dlatego aby taki obraz na monitorze rzeczywiscie zobaczyć,
karta graficzna musi go dostarczyć. Jakiekolwiek niedoskonałosci zaostana przez monitor bezlitośnie obnazone.
Nie ma znaczenia typ układu. Spotykam się z pytaniami: "Mam GForce 4MX, czy bedzie dobra?"
Ważne jest kto i jak wyprodukował kartę, a nie jaki ma model procesora graficznego.
On odpowiada tylko za szybkość i funkcje graficzne np 3D ale nie ma nic wspólnego z jakoscią
sygnału wizyjnego.
Należy przyjąć że większosć uznanych producentów kart oferuje karty dobrej jakości. W przypadku
nieznanych lub dalekowschodnich jest to loteria. Część jest "ostra" a część nie.
Jaką ustawić częstotliwość odświeżania? Dlaczego jest zalecane tylko 60Hz?
W monitorach kineskopowych i ciekłokrystalicznych, parametr częstotliwosć odświeżania,
a bardziej fachowo częstotliwość odchylania pionowego ma zupełnie odmienne znaczenie.
Obraz na kineskopie jest rysowany przez wiązkę elektronów omiatającą ekran tyle razy na sekundę,
ile wynosi częstotliwość odświeżania. Czyli obraz na ekranie jest tworzony (odświeżany)
tyle razy na sekundę ile wynosi ten parametr. Przy pewnych wartościach granicznych, ludzki
wzrok zauważa to jako mruganie ekranu lub nie. Polska Norma okresla tą wartość na poziomie 72Hz,
ale z reguły stosuje się 75Hz, 85Hz, 100Hz a czasem nawet więcej. Poniżej 72Hz wyraźnie wyczuwa
sie migotanie ekranu prowadzące do szybszego meczenia się wzroku.
Obraz na monitorze LCD również jest tworzony tyle razy na sekundę ile wynosi częstotliwosć odświeżania,
ale struktura ciekłokrystaliczna nie "gaśnie" w odróżnieniu od luminoforu kineskopu.
Świecenie punktów ekranu LCD jest ustawiane na stałe i choćby odświeżanie odbywało się nawet z
częstotliwoscią 30Hz mruganie ekranu nie jest widoczne. W praktyce monitor LCD wyświetla obraz w
sposób ciągły, więc nie jest sensowne zwiekszanie częstotliwosci odświeżania, gdyż prowadzi to
tylko o zwiększonego obciążenia układów monitora i większego poboru energii.
Tryby graficzne z wykorzystaniem większych częstotliwosci są akceptowane przez monitory LCD po to,
aby zapewnić zgodność z popularnymi trybami graficznymi wiekszosci sterowników kart graficznych.
Gdyby na przykład, po zainstalowaniu sterownik karty ruszył z domyslna częstotliwością 75Hz, monitor
nie synchronizujący się z takim sygnałem, wyświetliłby czarny ekran z komunikatem o przekroczeniu
dopuszczalnych wartości. A to byłoby nieeleganckie.
W odróżnieniu do monitorów kineskopowych zmiany częstotliwości odświeżania na monitorach LCD może
mieć wpływ na jakosć obrazu, a szczególnie smużenie. Struktura ciekłokrystaliczna reaguje wolniej
niż jest odświeżany obraz. Może zatem nastepować wytrącanie ciekłych kryształów w czasie trwania
przejscia w inny stan koloru, przez "wchodzącą" w tym czasie nastepną klatkę. Z teorii budowy i
działania LCD wynika, że bedzie to miało miejsce tym cześciej, im wieksza będzie częstotliwość odświeżania.
Jaki monitor do gier ??
Przede wszystkim należy zwrócić uwagę na szybkość reakcji wyświetlacza, ale wbrew pozorom nie tylko
pod kątem wartości bezwzględnej liczby podanej w danych technicznych monitora.
Parametr ten jest w różny sposób mierzony przez różnych producentów. Praktycznie nigdy nie podaje
się czasu od wartości granicznych czyli od całkowitego zgaszenia do zapalenia i odwrotnie. Stosuje
się na przykład pomiar przy przyjętych wartościech granicznych stanowiacych 10% jasnosci od punktów
całkowitego zgaszenia i zapalenia. Jest to metoda sensowna, gdyż wynik uwypukla rzeczywiste wrazenia
odbierane przez ludzki wzrok, które i tak nie zobaczy niuansów odcieni przy wartosciach granicznych.
Poza tym w specyfikacjach podaje się tylko przejscie czarny-biały-czarny i to nie bez powodu.
To jest najszybsze przejście dla struktury ciekłokrystalicznej, gdyż w tym wypadku reaguje ona
na maksymalne wymuszenie napięciem sterującym. Ciekłe kryształy reagują z różną prędkością na
różne wymuszenia. Jeśli przejście w pozycje skrajne zajmie x czasu a przejście do wartości mniejszej
niż skrajna może być nawet kilkukrotnie dłuższe, zamiast jak się miałoby zdawać proporcjonalnie krótsze.
Im wymuszenie mniejsze tym cząsteczki ciekłych kryształów reagują bardziej niemrawo.
Powyższe cechy są polem manewru, idealnym poligonem specjalistów od marketingu. Efekt smużenia jest
zależny od uśrednionych czasów przejść różnych kolorów. Podanie czasu dla przejścia czarny-biały-czarny
jest prawidłową oceną tylko jeśliby monitor miał wyświetlać tylko te dwa kolory. A przecież tak nie jest.
Zafałszowenie informacji w przypadku tego parametru jest na najwyższym poziomie, ponieważ zdolności
marketingowców w bezpośredni sposób przekładają się na wyniki sprzedaży. Nie jest istotne jakie
wyświeltacz ma wyniki smużenia, ważne jakim minimalnym czasem może się wylegitymować.
Nie ważne nawet czy naciąganym.
Jak zatem ocenić rzeczywistą szybkość reakcji wyświetlacza? Najskuteczniejsza metoda to:
organoleptycznie. Należy uruchomić dobrze znaną grę lub film i bacznie obserwować.
Jeśli za obiektami bedą się ciągnać cienie oznacza to "wolny" wyświetlacz. Jeśli cieni nie bedzie
lub bedą nie przeszkadzające w odbiorze, mamy do czynienia z "szybkim". Wrażenia są całkowicie subiektywne,
ale o to właśnie chodzi. To Państwo, a nie sprzedawca, będziecie przez najbliższe lata pracowali
przy wybranym monitorze.
A co w sytuacji gdy nie ma możliwości sprawdzenia naocznie? Wówczas pozostaje się zdać na paramerty
zadeklarowane na ulotce informacyjnej. Na ile bedą wierne rzeczywistym walorom sprzętu, to zalezy od
rzetelności producenta.
============================================================
============================================================
Teoria LCD
Nowoczesne wyświetlacze TFT to wynik kosztownych badań, w wyniku których naukowcy opracowali bardzo
zaawansowane rozwiązania. Aby zrozumieć i porównać wady oraz zalety obecnych technologii, należy
zapoznać się z historią rozwoju paneli LCD i prześledzić drogę od pierwszych urządzeń do współczesnych
wyświetlaczy. Pomysłów na opracowanie kolorowych wyświetlaczy ciekłokrystalicznych było kilka,
jednak niewiele z nich przetrwało do dziś. Punktem wyjścia dla monitorów do notebooków były
ekrany STN-LCD (Super Twisted Nematic), których podstawowe założenia są obecnie wciąż aktualne.
Źródłem światła w tych monitorach jest system podświetlenia, zawierający żarówki fluorescencyjne.
Z reguły są one montowane z tyłu monitora, jednak czasem są umieszczane po bokach lub wokół całego
wyświetlacza. Żarówki zapewniają jednorodne światło na całej powierzchni ekranu i nie powodują refleksów.
Front podświetlenia stanowi filtr polaryzacyjny, który przepuszcza tylko poziomo ułożone (spolaryzowane)
promienie świetlne. Jako polaryzację rozumiemy tutaj wyznaczenie ustawienia płaszczyzny drgań
cząsteczek fali elektromagnetycznej. Komórki TN – świetna idea Przednią cześć filtra polaryzacyjnego
stanowią komórki ciekłych kryształów TN (Twisted Nematic). W monitorach LCD znajduje się także drugi
filtr polaryzacyjny, tym razem jednak zorientowany pionowo. Brak kryształów skutkowałyby całkowitym
wygaszeniem obrazu, gdyż dwa przeciwnie zorientowane filtry polaryzacyjne pochłaniałby całkowicie światło.
Jednak dzięki zastosowaniu komórek TN – kryształów zanurzonych w płynie, które mają możliwość
obracania się o 90 stopni wewnątrz nienaładowanych komórek – można zmieniać kierunek polaryzacji światła.
W dużym uproszczeniu, wraz ze „skręcaniem” kryształu, kierunek polaryzacji światła może się
zmieniać o 90 stopni, dzięki czemu promienie świetlne mogą przejść przez drugi filtr polaryzacyjny.
Jeżeli do komórki zostanie dołączone napięcie, wówczas kryształ traci możliwość rotacji i ustawia się tak,
że światło nie zmienia kierunku polaryzacji. Tak więc, drugi filtr blokuje wychodzące promienie a
piksel pozostaje ciemny. W ten sposób można skonstruować prosty obraz monochromatyczny.
16,7 milionów kolorów: każdy piksel składa się z trzech sub-pikseli Każdy punkt obrazu – piksel -
można podzielić na trzy sub-piksele. Każdy z nich posiada kolorowy filtr, czerwony, żółty lub niebieski.
Wiąże się to jednak z trzykrotnym zwiększeniem nakładów na kontrolę takiego wyświetlacza,
gdyż liczba pikseli znajdujących się na monitorze także rośnie trzykrotnie. Aby osiągnąć różne
natężenie kolorów, poszczególne komórki ciekłych kryształów sterowane są różnymi wartościami napięcia,
które wywołują obrót kryształu o kąt, odpowiadający wartości napięcia.
Tak więc, dzięki zachowaniu indywidualnej kontroli każdego sub-piksela uzyskano możliwość
odwzorowania ogromnej liczby - 256 odcieni na każdy sub-piksel x 3 sub-piksele = 16,7 mln -
kolorów w każdym pikselu. Większy kontrast: obrót o 270 stopni zamiast o 90 Dokładne badanie pokazało,
że w przypadku obracania kryształów o 270 stopni, nie zaś o 90, uzyskuje się większy kontrast obrazu.
Tak więc opracowano nowe rozwiązanie pod nazwą Super Twisted Nematic (STN-LCD). Nowe komórki miały
jednak wadę: posiadały tendencję do zniekształcania kolorów. Ale i z tym mankamentem dość szybko
sobie poradzono. W przypadku zastosowania dwóch komórek STN ułożonych jedna za drugą -
z zachowaniem przeciwstawnych kierunków polaryzacji - problem przekłamań kolorów znikał.
Matryce te zostały nazwane Dual Super Twisted Nematic (DSTN). Jednak i to rozwiązanie nie było doskonałe.
Okazało się, że tego typu matryce są zbyt wolne, co wywołuje na ekranie niekorzystny efekt smużenia.
Jednak w najnowszych matrycach DSTN udało się w znacznym stopniu wyeliminować ten efekt. Szybsze,
jaśniejsze, o większym kontraście: od komórek TN do wyświetlaczy TFT
Wyświetlacze TFT (Thin Film Transistor) oferują wyższy kontrast, lepsze odwzorowanie kolorów a
przede wszystkim są znacznie szybsze. Większa szybkość działania wyświetlacza umożliwia wyeliminowanie
zakłóceń podczas prezentacji ruchomych obrazów np.: w trakcie przewijania bocznego paska,
szybkich ruchów myszką czy oglądania filmów. W wyświetlaczach TFT zastosowano cieńszą warstwę
nematyku (warstwa kryształów pomiędzy filtrami polaryzacyjnymi). Dzięki temu, że w panelach
TFT kryształy są obracane tylko o 90 stopni oraz nie trzeba stosować drugiej warstwy kryształów
w celu kompensacji przekłamań kolorów, wyświetlacze tego typu mają dużo większy kontrast.
W średniej klasy wyświetlaczach TFT, kontrast jest większy niż 100:1.
Inne zalety to bezbłędne działanie komórek kryształu i ich krótki czas reakcji. W poprzednich
rozwiązaniach, napięcie sterujące było dostarczane do komórek przez zewnętrzne tranzystory,
które były łączone z pikselami przewodem. Prowadziło to do powstawania błędów i przekłamań
sterowania typu „cross talk”. Bardzo duże skupienie połączeń powodowało wzajemne interakcje
między nimi, co wywoływało na ekranie efekt smużenia a także ograniczało przestrzeń kolorów.
Problem ten był widoczny szczególnie przy dużych wartościach kontrastu. Stąd też w wyświetlaczach
TFT tranzystory sterujące zostały umieszczone bezpośrednio na sub-pikselach – rozwiązanie to nosi
nazwę cienkiej powłoki tranzystorów. W ten sposób udało się wyeliminować bardzo dużą ilość połączeń kablowych.
Dzięki takiemu rozwiązaniu, wyświetlacze TFT są 10 razy szybsze w porównaniu do modeli DSTN.
Ten drugi typ wyświetlaczy wymagał nawet ponad 200 ms do odświeżania obrazu, co sprawiało,
że monitor nie nadążał z wyświetlaniem aktualnej pozycji myszki nawet w sytuacji,
gdy użytkownik ruszał nią powoli. Natomiast urządzenia TFT potrzebują około 35 ms na odświeżenie obrazu.
Dzięki temu na monitorach z tą matrycą można odtwarzać np. filmy. Najwyższą jakość zapewnia a
bsolutnie idealny proces produkcji Technologia TFT wymaga, nawet przy rozdzielczości VGA, wyprodukowania
blisko miliona tranzystorów. W rozdzielczości 1280 x 1024 pikseli liczba tranzystorów rośnie już do
czterech milionów. Wskaźnik produkcji wyświetlaczy jest bardzo niski, co wynika z faktu, że już cztery
błędnie wykonane tranzystory powodują widoczne obniżenie jakości obrazu. Tak więc wyświetlacze TFT są
bardzo drogim typem monitorów LCD. Czynnikiem obniżającym wartość obu typów wyświetlaczy LCD (DSTN i TFT )
jest fakt, że posiadają one ograniczony kąt widzenia obrazu. Wynika to z własności kryształów,
które nie zawsze są ułożone idealnie równoległe względem siebie. Nierównoległe ustawienie powoduje
rozproszenie światła, które przechodzi przez ciekły kryształ pod niewłaściwym kątem, co w momencie
patrzenia na monitor z boku objawia się dobrze znaną degradacją kolorów i osłabieniem kontrastu.
Twardy orzech do zgryzienia: ograniczony kąt widzenia Ratunkiem okazały się wyświetlacze Super-TFT.
Matryce, które są także znane jako S-TFT, zostały oparte na technologii IPS (In Plane Switching)
i zapewniają kąt widzenia szerszy niż 60 stopni w każdym kierunku. Zwiększenie kąta widzenia
stało się możliwe dzięki idealnie równoległemu ułożeniu wydłużonych (w formie cienkich słupków) kryształów.
W tej technologii, kryształy są ułożone pionowo pomiędzy dwoma filtrami polaryzacyjnymi.
W stanie niezenergetyzowanym, dzięki własności polaryzacji, kryształy blokują światło podświetlenia i
piksel pozostaje ciemny. Wraz ze wzrostem napięcia, kryształy obracają się aż do momentu, kiedy będą
ustawione idealnie równolegle z filtrami polaryzacyjnymi, w wyniku czego całe świtało będzie mogło
przechodzić na powierzchnię ekranu. IPS- lub S-TFT: kąt widzenia szerszy niż 60 stopni Dzięki jednolitemu
ułożeniu kryształów wyeliminowano efekt rozpraszania światła, co zwiększyło kąt widzenia do maksymalnie
możliwej wielkości. Wadą matryc S-TFT jest to, że pojawiają się zakłócenia pola elektrycznego związane
z napięciem generowanym przez elektrody komórek kryształów. To zaś powoduje, że kryształy zmieniają swoje
położenie i odchylają się od idealnie równoległego ułożenia, co wywołuje rozpraszanie światła.
Efekt ten wyeliminowano dzięki zastosowaniu czarnej maski. Jednak zastosowanie tej maski oraz fakt,
że elektrody kryształów leżą bezpośrednio na drodze światła wymusza konieczność stosowania silniejszego
podświetlenia. Inną wadą wyświetlaczy S-TFT jest to, że są one wolniejsze niż urządzenia TFT.
Związane jest to z dłuższym czasem tworzenia pola elektrycznego. Szybka matryca MVA (PVA):
każdy sub-piksel jest jeszcze dzielony Najnowszym wynalazkiem jest matryca nazwana MVA
(Multi-Domain Vertical Alignment), która zapewnia pełnię kontrastu, jasności i wierność
odwzorowania kolorów przy dużym kącie widzenia obrazu, bez ograniczania czasu reakcji matrycy.
Podobnie jak w wyświetlaczach S-TFT, matryce MVA posiadają kryształy ustawione pionowo względem
filtrów polaryzacyjnych, które pozostają w stanie niezenergetyzowanym. Wraz ze wzrostem napięcia
sterującego, kryształy ustawiają się równolegle do płaszczyzny filtrów i umożliwiają przenikanie światła.
Różnica polega na tym, że w matrycach MVA wymagana jest mniejsza dawka energii na wytworzenie pola
elektrycznego i ustawienie wszystkich kryształów w jednym kierunku. Oznacza to, że kryształy nie są
ustawiane tylko równolegle względem siebie, lecz jednocześnie we wszystkich kierunkach. Działanie takie
wywołuje jednak efekt rozpraszania światła, tak więc aby go zneutralizować, każda komórka dzielona jest
na kilka mniejszych obszarów (domen). Obszary takie ułożone są pod katem względem siebie i względem
powierzchni ekranu. Ciekłe kryształy, które znajdują się w różnych domenach, w momencie przyłożenia
napięcia sterującego zawsze obracają się w przeciwnych kierunkach, co wynika z fizycznych własności
kryształów. W rezultacie zanikają negatywne efekty widoczne przy patrzeniu na monitor pod dużym kątem,
jakie są związane z rozpraszaniem światła. Kontrast i wierność kolorów pozostają niezmienione,
brak jest także utraty jasności obrazu, co miało miejsce przy matrycach IPS. Wyświetlacze MVA są także
dużo szybsze, dzięki uproszczeniu tworzenia pola elektrycznego. Jednak i te super-komórki posiadają
dwie wady. Po pierwsze są one znacznie droższe niż wyświetlacze TFT i S-TFT. Po drugie - nie są w stanie
zapewnić tak dużej głębi czerni jak inne matryce. Niezależnie od wszystkich ograniczeń, monitory LCD
przeszły długą drogę rozwoju w dość krótkim czasie obecności na rynku. Nowoczesne modele mogą
swobodnie konkurować z urządzeniami CRT, spełniając wyrafinowane oczekiwania użytkowników a co więcej
oferując dobrą jasność, liniowość i dużą rozdzielczość obrazu.
