Дмитрий Лаптев | биография и другие статьи автора

Традиционные претензии к ЖК-мониторам известны - невысокая цветопередача, ограниченный угол обзора, инерционность изображения, «битые» пикселы, недостаточная контрастность, зернистость картинки. Основные недостатки стали общепринятыми штампами и в течение нескольких лет «тиражируются» в обзорах. С одной стороны, это оправдано - прогресс ЖК-технологий не идет высокими темпами. Но было бы совершенно неправильно утверждать, что его нет и недостатки «застыли» на месте. Напротив, сегодня ЖК-технологии раскручиваются быстрее, чем год-два назад. В частности, этому способствует то, что жидкокристаллические мониторы стали продаваться в заметном количестве, а их производители, соответственно, получают средства для дальнейшего развития технологий.
Итак, нам предстоит определить степень несовершенства ЖК-мониторов. Начнем с качества изображения. Здесь сразу придется учесть, что ни одна из существующих технологий отображения графической и видеоинформации на экране не передает цвета со 100-процентной достоверностью. Это - факт! Другое дело, что ЭЛТ настолько приблизились к идеалу, что никому и в голову не приходит обвинять традиционные мониторы в цветовом несовершенстве. Разумеется, самые дешевые модели в расчет брать не будем, но купить ЭЛТ-монитор с приятной во всех отношениях картинкой - давно не проблема. А иные ЭЛТ могут воспроизводить даже больше 16 млн. цветов, поэтому режим TrueColor в некоторых прогрессивных видеокартах (Matrox Parhelia) расширен до «гигаколора», а число цветов - соответственно, до миллиарда ¹.
В то же время ЖК-мониторам до совершенной цветопередачи еще надо подрасти. И хотя все современные панели формально являются полноцветными - разрешают выставить в настройках экрана «TrueColor» - лишь редкие и, обычно, дорогие ЖКМ, сделанные по технологии MVA, могут похвастаться возможностью вывести 16 млн. цветов. А у прочих больше всего страдают самые светлые и самые темные оттенки - первые сливаются с просто белым цветом, вторые - с черным, причем чаще всего настоящего черного тоже не получается - лишь темно-серый.
Насколько все это мешает жить? Кому как - для ярых поклонников «Фотошопа» по-прежнему лучшим выбором остается профессиональный 19-21-дюймовый ЭЛТ нежели ЖКМ той же ценовой категории. Остальные пользователи обычно ориентируются на цену модели - самые недорогие в своем классе ЖКМ едва ли пригодны для работы с точной цветной графикой. Но мониторы на 100-200 долларов дороже обладают приемлемой цветопередачей, что подойдет большинству пользователей даже при работе с фотографиями. Свою роль сыграет почти всегда лучшая, нежели у ЭЛТ, яркость и, конечно же, идеальная геометрия, и недостижимая в ЭЛТ-моделях четкость. Из-за чего изображение получается прямо-таки кристально чистым, поэтому, пересев за экран даже самого замечательного ЭЛТ-монитора, первые минуты борешься с желанием навести фокус или, как минимум, протереть экран от несуществующей пыли.
Да и бросающиеся в глаза перекосы палитры у современных ЖКМ встречаются все реже. Но встречаются - особенно в так называемых офисных и бизнес сериях мониторов. Как отрицательный пример можно привести монитор Zulauf Scott SLCD-015BL с очень неестественной красной компонентой палитры. К счастью, моделей с достойной цветопередачей гораздо больше: NEC MultiSync 1550M, Samsung SyncMaster 171P. А о дорогих 17- и 18-дюймовых моделях от Silicon Graphics и Iiyama можно без натяжки говорить как о вполне совершенных и годных даже для художников.
Еще один параметр качества - контрастность. На сегодняшний день у лучших ЖКМ она доходит до 600:1, в то время как лучшие ЭЛТ достигли уровня 700:1. Но это лучшие! А в целом этот параметр ЖК-мониторы уже «завоевали». Тем более, что матрица гораздо слабее отражает падающий свет, и если мониторы сравнивать в ярко освещенной комнате, жидкие кристаллы предсказуемо и наглядно выигрывают.

Тормозной путь
У современных ЖКМ время обновления пикселов - 25-50 мс, что в переводе на привычное по 3D-играм измерение означает способность выводить изображение с частотой от 20 до 40 fps. На первый взгляд - совершенно неудовлетворительный показатель. Но напрямую связывать его с производительностью видеосистемы ни в коем случае нельзя, ведь видеокарта по-прежнему будет работать с той скоростью, на которую она способна. И в зависимости от собственной производительности за время смены одного кадра на мониторе она успеет предоставить ему до 3-5 готовых кадров. Таким образом, видео будет прокручиваться с прежней скоростью, и в играх тоже никакого торможения по вине монитора не случится.
Но! Коль скоро монитор получает очередной кадр, не успев отобразить предыдущий, на экране нам придется наблюдать фрагменты, принадлежащие разным кадрам. А значит, контуры объектов будут троиться, быстрое движение распадется на фазы. И прицельно выстрелить в шутере в таких условиях станет проблематично, не говоря уже о том, что наблюдать дерганую картинку - удовольствие ниже среднего.
Кроме динамичных игр и видео, инерционность (особенно когда задержка приближается к критическим 50 мс) сказывается и на спокойной работе. Например, прокручиваемый текст оставляет на экране шлейф, а картинки просто смазываются. Справедливости ради надо отметить: незначительное «смешение» кадров практически незаметно, поэтому к инерционности 15-дюймовых ЖК-мониторов с 25 мс задержкой может придраться разве что убежденный сторонник «стрелялок» и «гонок», нарочно ставящий графические настройки на минимум ради прибавки в несколько десятков fps.
К сожалению, нередко производители хитрят и в качестве времени реакции указывают лишь время включения пикселов, тогда как при обновлении картинки мы имеем дело с двумя задержками (включение+выключение). Поэтому спецификациям не стоит безоговорочно доверять, а Quake3 по-прежнему остается в этом вопросе непревзойденным тестом при выборе ЖК-монитора. А также надо учесть, что для 17-ти дюймовых мониторов те же 25 мс субъективно воспринимаются не столь гладко, как для «пятнашек». К счастью, в спецификациях объявляемых сейчас моделей очередного поколения (в частности из новой линейки тандема LG и Philips) фигурируют задержки вплоть до 12-16 мс. Если они подтвердятся на практике, инерционность окончательно будет вычеркнута из списка недостатков ЖК.

Зерно
ЖК-матрицы, как уже отмечалось, от рождения отличаются отменной четкостью, поэтому даже на ноутбуке с 13-дюймовым монитором можно без напряжения пользоваться разрешением 1024х768. Мелкие детали остаются отчетливыми, и даже на крупный шрифт в Windows переходить совсем не обязательно. Оборотной стороной такой сверхчеткости оказывается зернистость - резко очерченные буквы, ступеньки на наклонных линиях и т. п. Они поначалу определенно утомляют, хотя можно наверняка привыкнуть и даже полюбить такую особенность, но зернистость принято считать недостатком.
Нетрудно догадаться, когда мы имеем дело с 15-дюймовым монитором, располагающим все теми же 1024х768 точками (самый распространенный нынче типоразмер), «зерно» становится заметно еще отчетливее. И у 17-дюймовых матриц с характерными 1280х1024-точками размер ячейки получается примерно такой же (0,27-0,3 мм). А эстетическое недовольство данным обстоятельством удачно компенсирует куда более рациональное соображение - зрение при работе с таким ЖКМ напрягается намного меньше, нежели с ЭЛТ, установленной в аналогичный видеорежим, когда пикселы люминофора так влияют друг на друга, что проблемы «зерна» у нет в принципе.
Но все равно возникает законный вопрос - почему вот уже который год не растет разрешение ЖКМ (не мельчает размер ЖК-ячеек)? На самом же деле - разрешение растет, но… как-то странно. До того странно, что хочется в жанре временами популярных открытых писем риторически восклицать: «Я не понимаю!» Действительно непонятно, почему в ноутбуках уже год (!) как используются 15-дюймовые матрицы с разрешением 1600х1200, а в пресс-релизах на свежеобъявленные настольные ЖКМ фигурируют все те же старые цифры! Причем один из первых ноутбуков с таким экраном - замечательный во всех отношениях Toshiba Satellite 5005-S507 - даже в момент своего появления стоил вовсе не заоблачно, из чего можно сделать вывод, что производство «мелкозернистых» матриц достаточно обкатано. А ноутбучные 14-дюймовые матрицы с разрешением 1400х1050 вошли в обиход еще раньше.
Но не подумайте, что настольных ЖКМ с высоким разрешением нет вообще. В московской рознице удалось обнаружить одну такую панель из семейства Apple Studio Display о 15-ти дюймах и с разрешением 1600x1200. Остальные параметры у нее самые заурядные, а цена, как у недорогой 17-дюймовой модели, - около $600.
А максимальной на сегодня упаковки ЖК-пикселы достигли еще несколько лет назад в несекретной лаборатории IBM, где вылупился 16,3-дюймовый монитор Roentgen с разрешением 2560х2048. Как нетрудно догадаться по названию, прибор на первых порах адресован медикам.

Оптический прицел, безусловно, стоящая вещь, но неизбежно сужает поле зрения. За две секунды успеваем разделаться с пятью «клиентами», а тут уже и ядрышко летит, заметить которое без быстрого монитора (25-30 мс) едва ли удастся.

О тех, кто в танке
«Необработанным» у нас остался ограниченный угол обзора ЖК-матриц. Причем этот недостаток несколько серьезнее, чем может показаться на первый взгляд. Усесться строго перед экраном и впрямь проблемы не составляет. Но что делать с монитором, на котором края изображения даже при правильной посадке тонут в темноте, а при малейших попытках поменять свое положение в пространстве картинка на экране оживает и весело переливается?
В некоторых случаях, действительно, ничего не поделаешь, и монитор придется менять… на панель современного поколения, позаботившись, чтобы угол обзора был заявлен не меньше 120х120 градусов для 15-дюймового экрана. Если же горизонтальный угол приближается к 140 градусам, за таким монитором можно комфортно располагаться даже вдвоем. Для 17-дюймовой матрицы требования жестче - минимум 140х140 градусов, еще лучше - 160, как у самых свежих моделей, иначе имеет место упомянутая «переливчатость» экрана. Излишним широкий обзор не бывает, поскольку в спецификациях фигурируют предельные углы, на которых изображение еще хоть как-то можно различать (хотя принято считать, что угол определяется при 10-процентном падении контрастности), а свободным от искажений изображение остается в куда более узких пределах.
Кстати, в отношении комфортности обзора настольные ЖКМ обычно выигрывают у ноутбучных матриц, даже при одинаковых заявленных параметрах. Объяснить это можно только недостаточной равномерностью подсветки у ноутбуков (в компактных экранах труднее разместить оптическую систему должного качества и мощности). А следующий отсюда вывод очевиден - толщина настольных моделей не является недостатком.
Вообще, легко требовать в теории максимальной обзорности вкупе с моментальной реакцией, фотографической цветопередачей и т. п. Увы, даже лучшие из существующих моделей могут похвастаться лишь преобладанием сильных сторон над слабыми. Причем, что очень важно, есть неверное мнение, что все ЖК-мониторы одинаковы. На самом деле, сегодня все выпускаемые ЖКМ готовятся по одному из трех «рецептов», у каждого из которых есть как преимущества, так и недостатки. Есть смысл сначала изучить существующие технологии, и только после этого задумываться о выборе конкретного монитора.

Технология первая: TN+Film
Twisted Nematic+Film (скрученный кристалл+пленка). Скрученным кристаллический слой назвали из-за того, что в пассивном состоянии молекулы в нем располагаются по спирали и поворачивают плоскость поляризации проходящего света на 90 градусов. На выходе пластинка-поляризатор пропускает такой свет полностью. Но стоит начать прикладывать к электродам напряжение, как спиральная структура разрушается, и ЖК-затвор поворачивает плоскость поляризации на все меньший угол, вплоть до нулевого (при максимальном напряжении), когда выходной поляризатор перестает пропускать свет вовсе.
«Пленка» в названии технологии обозначает дополнительный наружный оптический слой, увеличивающий угол обзора матрицы в 1,5 раза, а у последних моделей - еще больше. Современные матрицы, сделанные по технологии TN+Film (а это большинство 15-дюймовых и все недорогие 17-дюймовые модели), отличаются малым временем реакции пикселов, вплоть до 25 мс у самых удачных образцов. В этом, пожалуй, единственное преимущество TN+Film, если не учитывать низкую себестоимость.
Минусов же хватает. Несмотря на пленочный слой, обзорность остается ограниченной из-за того, что хаотически ориентированные кристаллы преломляют лучи, их-то мы и имеем удовольствие наблюдать, взглянув на экран под углом. Для получения черного цвета приходится приложить максимальное напряжение к ЖК-затвору, однако требовать от жидких кристаллов строго «выдрессированного» поведения крайне сложно - часть молекул неизбежно расположится под некоторым углом и пропустит немного света на экран, а мы будем лицезреть серый фон вместо черного. Если тонкопленочный транзистор, создающий управляющее напряжение, сгорит, на экране появится «битая», постоянно светящаяся точка. Учитывая, что несколько таких точек на экране (3-5) не считаются достаточным основанием для замены монитора (ремонту, естественно, отдельные пикселы не подлежат), на нервы данный артефакт может действовать изрядно.

Технология вторая: MVA
Технология Multi-Domain Vertical Alignment (VA) предложена фирмой Fujitsu взамен ее же Mono-Domain VA (серьезным недостатком которой был сильно ограниченный угол обзора). В пассивном состоянии кристаллы выстраиваются так, что свет через ЖК-затворы не проходит. Соответственно, сразу же отпадает проблема светящихся мертвых пикселов - при отказе транзистора на экране появится черная точка. Неприятно, но терпимо. К контрастности и диапазону цветопередачи таких мониторов придраться уже гораздо труднее. И первое, что бросается в глаза при знакомстве с MVA-монитором, - глубокий (так и хочется сказать - благородный) черный фон экрана. Некоторые фирмы подчеркивают это, используя для таких мониторов светлый цвет корпуса.
Проблема обзорности для MVA решена едва ли не радикально (около 160 градусов по горизонтали и вертикали, причем и комфортный угол обзора также впечатляюще велик). Каждый ЖК-затвор разделен на зоны так, чтобы при взгляде на экран под разными углами была видна лишь одна из зон каждого пиксела. В итоге изображение можно сравнить с голографическими наклейками (где в зависимости от угла зрения проявляются разные картинки), с той лишь разницей, что здесь совокупность зон, видных с разных точек, неизменно выстраивается в одну и ту же картинку. Разумеется, для зрения такая подмена видимых элементов не заметна никак (и сравнение с голограммой лишь описательное).
Основной минус - цена семнадцатидюймовых MVA-моделей, лишь недавно ставшая меньше $1000, что связано со сложностью изготовления таких матриц. Увы, это не единственный недостаток. Матрица довольно быстро отрабатывает переключение между крайними состояниями кристаллов, поэтому смена белого на черный (а, следовательно, прокрутка текста, например при web-серфинге) происходит быстро. Но для цветных изображений дело обстоит гораздо хуже, и в динамичных играх контуры объектов откровенно троятся, причем торможение заметно сильнее, нежели у лучших TN+Film-моделей. Тем не менее, развитие MVA-технологии еще далеко не завершилось, поэтому не будет сюрпризом, если через год она превзойдет старую технологию по всем параметрам (TN+Film сейчас развивается преимущественно в сторону удешевления производства матриц, тогда как почти всё возможное качество из нее уже выжато).

Технология третья: IPS
In-Plane Switching от Hitachi и NEC. Название, очевидно, проистекает из факта расположения обоих управляющих электродов в одной плоскости, что положительно повлияло на точность управления кристаллами. Отсюда чуть улучшенная цветопередача и чуть худшая контрастность - электроды вдвое против обычного затеняют поток света. Но на практике контрастность мало уступает MVA-моделям благодаря отменному черному фону. Как и в предыдущем случае, выключенному состоянию транзистора соответствует черный цвет, поэтому проблем с битыми точками также не предвидится.

Основной козырь IPS перед TN+Film - увеличенная до 160-170 градусов обзорность. В отличие от «скрученных» кристаллов, в IPS-матрицах молекулы на всю глубину ЖК-слоя ориентированы параллельно подложке и поворачиваются синхронно. Минус - в энергоемкости и крайней медлительности таких мониторов (время реакции пикселов велико даже для статичных игр, в частности, в стратегиях изображение заметно смазывается при попытках прокрутить карту). Смотреть видео и вовсе проблематично, да и прокручиваемый текст оставляет за собой шлейф на несколько строк.
В действительности, существующие IPS-мониторы нельзя даже считать более прогрессивными по сравнению с TN+Film, налицо компромисс (улучшение одних характеристик при одновременном ухудшении других). Но и стоимость таких мониторов держится на среднем для ЖКМ уровне, и для людей, равнодушных к играм, фильмам и т. п., они могут оказаться лучшим выбором.
Примечательно, что в готовящихся к выпуску (очевидно, на первый квартал 2003 года) матрицах от LG-Philips используется аналогичная технология Super IPS, а время реакции заявлено радикально низкое - на уровне 16 мс. По всей вероятности, это получено за счет уменьшения толщины ЖК-слоя - причем снижаются требования к величине управляющего напряжения, и инерцию ЖК-ячеек удается снизить. Обзорность обещана широчайшая - 176 градусов по вертикали и горизонтали. И достигнута она не менее оригинальным способом: кристаллы заставили постоянно вращаться и распространять поляризованный нужным образом свет во всех направлениях, а не только «прямо перед собой».

Продолжение следует…
Как видите, мониторы на жидких кристаллах еще не успели стать совершенными во всех отношениях. Но технологический конвейер простаивать не может, поэтому и сейчас там «толпится» не менее десятка альтернативных проектов. Некоторые из них уже реализованы в железе, а часть даже радует богатых энтузиастов.
В первую очередь, достойна упоминания возможность не просто выводить на плоский экран трехмерное изображение, а действительно обмануть зрение настолько, чтобы человек видел перед собой объемную картинку. Способ сделать это с помощью обычного ЭЛТ-монитора давно известен. Необходимо выводить на экран разное изображение для каждого глаза (например, в четных кадрах - для левого, в нечетных - для правого). А чтобы каждый глаз видел лишь «свою» картинку, используют особые очки с ЖК-затворами, они перекрывают поле зрения то левому, то правому глазу. В итоге для человеческого восприятия две картинки совершенно естественно сливаются в одну, и объемность получается «настоящей». Массовой эта забава не стала по нескольким причинам: на игровом разрешении требуется выставить, как минимум, частоту обновления кадров в 120 Гц, а такая частота - все еще редкость в бюджетных ЭЛТ-моделях. Главный недостаток - что глаза все равно довольно быстро устают (напрашивается сравнение - как уши от плохих наушников).
Но выйдя за рамки ЭЛТ-технологии, можно обойтись и без таких «наушников», заменив их на полноценные «колонки». Например, поместить перед экраном интеллектуальный фильтр, который отслеживал бы положение глаз и каждому «отдавал» свою картинкой. Фактически, вместо традиционной борьбы с недостаточной обзорностью, предлагается направить эту особенность ЖК-матриц во благо. 3D-монитор можно купить уже сегодня, например, ELSA Ecomo 4D за 30 тысяч евро. Это типичный пример продукта для экстремалов и профессионалов, вот только угол обзора объемной картинки пока достаточен лишь для одного человека. Но другой производитель 3D-мониторов - Sanyo - обещает выпустить экран, за которым целая семья сможет смотреть объемный фильм.
ЖК-технологии развиваются и в совсем другом направлении, например, есть проект сделать монитор, изображение на котором будет невидимым невооруженным глазом. Свет «на выходе» ЖК-панели всегда является поляризованным, но визуально почувствовать поляризацию света человек не способен, поэтому подсветив матрицу обычным светом, можно добиться того, что изображение сольется с белым фоном и станет невидимым. А разглядите картинку вы только в поляризационных очках, отфильтровывающих такой свет. Это, конечно, упрощенное описание, но похоже, так и сделала фирма Koshida, выпустив 15-дюймовый монитор ML-155TCS-PPT. Сие удовольствие стоит $2500, имеет, к сожалению, небольшую контрастность 100:1 и, похоже, будет защищать от шпионов лишь до тех пор, пока один из них не придет в каких-нибудь поляризационных контактных линзах…
Но приведенные примеры, конечно, не характерны для запросов широкого круга потребителей. Для них есть более интересные направления - например особо большие ЖК-экраны с размерами от 40 дюймов (для домашнего кинотеатра - в самый раз). Разумеется, к такому размеру неплохо бы иметь очень высокую яркость, контрастность, а также минимальную задержку и как можно более правильную цветопередачу. При этом допустимо пожертвовать четкостью мелких элементов картинки, свойственной ЖКМ (ее все равно не удастся оценить с того расстояния, на котором обычно смотрят фильмы). Производителям пришлось прибегнуть к «гибридизации» LCD с PDP (плазменными дисплеями). В результате стараниями Sony, Sharp и Philips появились «плазмоадресуемые ЖК-панели».

Вместо централизованной подсветки, характерной для ЖКМ, в них к каждому пикселу «приставлена» собственная миниатюрная камера с разреженным инертным газом. Для включения пиксела на камеру подается напряжение, и возникает электрический разряд (как это происходит в лампах дневного света, с той лишь только разницей, что скорость срабатывания такой ячейки 1 мс). А для распределения света по светофильтрам (для получения цветного изображения) применяются обычные ЖК-затворы. Выгоды очевидны: газовый разряд гораздо ярче любой подсветки, никакого серого фона вместо черного у таких мониторов не может быть в принципе, отсюда высокая яркость и контрастность (минимальное время реакции уже отмечалось).
Ограничения тоже есть. В первую очередь, из-за большого размера плазменных камер пока недоступны высокие разрешения, срок службы ограничен десятком тысяч часов, а цены лишь планируется снизить до уровня $100 за один дюйм диагонали. Поэтому серийно сейчас выпускаются панели для теле- и видеонужд с размером от 40 дюймов и разрешением от 640х480.
Но как бы то ни было, приведенные примеры показывают, что существует немало направлений для дальнейшего развития ЖК-технологий, в то время как становится все очевиднее, что ЭЛТ-технологии практически исчерпали свои возможности. Не думаю, что новинки быстро завоюют заметную долю рынка, но дальнейший прогресс ЖК-экранам обеспечен.