файл5

IPS

В 1995 г. компании Hitachi и NEC совместно разработали новую технологию, призванную решить проблемы TN-матриц, – In-Plane Switching (IPS). В IPS-матрицах кристаллы не образуют спираль, а поворачиваются при приложении электрического поля все вместе. Изменение ориентации кристаллов помогло добиться одного из основных преимуществ IPS-матриц – углы обзора удалось увеличить до 170° по горизонтали и вертикали.

Технология IPS в настоящий момент в основном представлена мониторами с большой диагональю – 19 дюймов и более. Во многом произошло это благодаря стараниям совместного предприятия LG.Philips LCD, выпускающего большой ассортимент IPS-панелей с такими диагоналями, и началу господства быстрых TN+Film-матриц среди 17-дюймовых мониторов.

Как и TN+Film-, IPS-матрицы со временем заметно улучшили свои характеристики, в первую очередь время отклика, которое теперь составляет 25 мс. Однако конкурировать с TN+Film по скорости реакции IPS-матрицы все равно не способны из-за сравнительно большого времени отклика при переключении пиксела между двумя близкими состояниями, зато это с лихвой компенсируется другим их достоинством – отличной цветопередачей, особенно у матриц, выполненных по модернизированной технологии под названием Super-IPS (S-IPS).

Фактически сегодня ЖК-мониторы на S-IPS-матрицах – практически единственный разумный выбор для профессиональной работы с цветом, поэтому соответствующие модели мониторов базируются именно на них. Размеры экрана у таких мониторов начинаются с 19 дюймов, однако на рынке они занимают весьма небольшую нишу, не составляя какой-либо конкуренции TN-матрицам, в первую очередь благодаря значительно более высокой цене.

С контрастностью у IPS-матриц такие же проблемы, как и у TN+Film – она сравнительно невелика, так как уровень черного составляет 0,5-1,0 кд/м². Наряду с этим углы обзора если и не идеальны (при отклонении в сторону изображение заметно теряет контрастность), то весьма велики по сравнению с TN-матрицами: сидя перед монитором, заметить какую-либо неравномерность цвета или контрастности по вине недостаточных углов обзора практически невозможно.

Итак, этот тип матриц хорошо подходит для работы с цветом, но при этом мониторы на S-IPS-матрицах вполне пригодны и для игр благодаря достаточно хорошему времени отклика.

MVA

В 1996 г. компания Fujitsu предложила еще одну технологию изготовления ЖК-панелей – MVA (Multidomain Vertical Alignment). В ней каждый элемент с помощью выступов на внутренней поверхности фильтров разбивался на зоны так, чтобы ориентация кристаллов в каждой конкретной зоне наиболее подходила для взгляда на матрицу с определенного угла, а кристаллы в разных зонах перемещались независимо. Благодаря этому удалось добиться отличных углов обзора без заметных цветовых искажений изображения – попавшие при отклонении наблюдателя от перпендикуляра к экрану в поле зрения более яркие зоны будут компенсироваться находящимися рядом более темными, поэтому контрастность упадет незначительно. При подаче же электрического поля кристаллы во всех зонах выстраиваются так, что практически независимо от угла наблюдения видна точка с максимальной яркостью.

Практически в технологии MVA удалось решить большинство проблем как TN+Film, так и IPS-матриц: углы обзора достигли 160° по вертикали и горизонтали, контрастность могла превышать 600:1, «битые» пикселы выглядели черными, а полное время отклика составило всего 25 мс. Были лишь две ложки дегтя, но, надо заметить, довольно существенные: во-первых, при уменьшении разницы между начальным и конечным состояниями пиксела время отклика росло, во-вторых, технология получилась довольно дорогой.

Технология MVA, которой аналитики дружно предрекали безоблачное будущее, также пала жертвой дешевых и быстрых TN+Film-матриц. В настоящий момент 17-дюйм мониторы на MVA найти в продаже практически невозможно, да и моделей с большей диагональю сравнительно немного.

Причин, приведших к такой ситуации, две – цена и время отклика. Как уже отмечалось, у MVA-матриц время переключения пиксела очень быстро растет с уменьшением разницы между начальным и конечным состояниями, легко превышая даже 50 мс. Благодаря этому MVA-мониторы совершенно непригодны для динамичных игр: изображение в них, особенно малоконтрастное, будет сильно смазываться при любом резком движении. Вместе с высокой ценой это и погубило MVA. Однако, на переходах с черного на белый и обратно время отклика не превышает 25 мс, так что для контрастных изображений эти матрицы подходят хорошо.

Достоинства технологии MVA так и не смогли перевесить эти недостатки, несмотря на то, что их немало. Во-первых, это хорошая контрастность – уровень черного у качественной матрицы может опускаться ниже 0,5 кд/м², что хоть и не позволяет на равных конкурировать с ЭЛТ-мониторами, но однозначно лучше результатов TN- или IPS-матриц. Черный фон экрана монитора на MVA-матрице в темноте уже не выглядит столь отчетливо серым, да и неравномерность подсветки заметно меньше сказывается на изображении.

Выгодно отличают MVA и углы обзора: они обеспечивают совершенно комфортную работу за монитором без каких-либо искажений цвета или падения контрастности, если, конечно, отклонение взгляда от перпендикуляра не слишком велико.

Более того, MVA-матрицы обеспечивают еще и весьма неплохую цветопередачу – не такую хорошую, как S-IPS, но более чем подходящую для большинства нужд.

Таким образом, MVA-матрицы превосходят как IPS, так и TN+Film по всем параметрам, кроме времени отклика. Они могли бы стать прекрасным выбором для рабочих мониторов, на которых не предполагается запускать игры, но в настоящее время эти матрицы практически вытеснены с рынка.

PVA

Технология PVA (Patterned Vertical Alignment) была разработана компанией Samsung и в общем повторяет MVA. Более того, судя по всему, одной из целей разработки было именно создание технологии, аналогичной MVA, но свободной от патентов Fujitsu и связанных с ними лицензионных выплат.

Соответственно, все недостатки и достоинства PVA-матриц те же, что и у MVA. Они обладают отличной контрастностью (уровень черного цвета у PVA-матрицы может составлять всего 0,1-0,3 кд/м²), большими углами обзора (при оценке углов обзора согласно стандартному критерию падения контрастности до 10:1 получается, что их ограничивает не матрица, а выступающая над ней пластиковая рамочка экрана – у последних моделей мониторов на PVA заявлены углы 178°) и очень хорошей цветопередачей. Мониторы на PVA-матрицах малопригодны для динамичных игр – из-за большого времени отклика при переключении пиксела между близкими состояниями изображение будет заметно смазываться.

Большой интерес к этому типу матриц вызывает их распространенность в продаже. Если монитор на хорошей 19-дюймовой MVA-матрице найти практически невозможно, то с PVA их разработчик (компания Samsung) старается регулярно выпускать в продажу новые модели. На данный момент, например, без труда можно найти монитор Samsung SyncMaster 971P, выполненный на 19-дюймовой матрице PVA.

Таким образом, монитор на базе PVA-матрицы – практически идеальный выбор для работы благодаря своим характеристикам, наиболее близким к ЭЛТ-мониторам среди всех типов матриц (если не учитывать большое время отклика – единственный серьезный недостаток PVA).

Завершая описание различных типов матриц, следует отметить, что производителей ЖК-панелей значительно меньше, чем изготовителей собственно мониторов. Это связано с тем, что производство панелей требует постройки высокотехнологичных фабрик, что крайне недешево (особенно в условиях постоянной конкуренции), в то время как изготовление монитора на базе готового ЖК-модуля (модулем называется ЖК-панель в сборе с лампами подсветки, так она обычно поставляется) сводится практически к обычным монтажным операциям, для которых не требуется ни сверхчистых помещений, ни какого-либо высокотехнологичного оборудования. Два крупнейших производителя и разработчика матриц на данный момент – это совместное предприятие Royal Philips Electronics и LG Electronics под названием LG.Philips LCD и компания Samsung. LG.Philips LCD в первую очередь специализируется на IPS-матрицах, поставляя их многим крупным компаниям – например, Sony и NEC. Фирма Samsung более известна TN+Film- и PVA-матрицами, преимущественно для мониторов собственного производства.

Функциональные особенности ЖК-мониторов

Несмотря на то, что примененная матрица, конечно, определяет большую часть характеристик любого ЖК-монитора, между моделями мониторов есть и другие существенные различия.

В первую очередь, это типы входов – цифровой и аналоговый. Дело в том, что ЖК-модуль – цифровое устройство: сигнал на него передается по цифровому интерфейсу, а не в аналоговом виде, как на обычную ЭЛТ. Кроме того, если в ЭЛТ нет четкого разделения на пикселы опять же в силу ее аналогового устройства, то на ЖК-панели каждый цвет каждого пиксела задается независимо. Поэтому при подключении ЖК-монитора к аналоговому выходу видеокарты необходимо «разобрать» сигнал, разделив в нем информацию о каждом из пикселов так, чтобы они не влияли друг на друга. Для этого требуется точная подстройка под частоту и фазу сигнала. Разумеется, такая схема излишне усложняет конструкцию монитора и вносит дополнительные проблемы – искажения изображения, связанные с неточной подстройкой фазы или частоты (они обычно наблюдаются в виде легких помех или дрожания изображения), а также искажения, вносимые при аналогово-цифровом преобразовании. По этой причине идея использовать для подключения ЖК-монитора цифровой интерфейс выглядит вполне естественно – таким образом, удается избавиться сразу от трех возможных источников помех: ЦАП видеокарты, аналогового кабеля между видеокартой и монитором и АЦП монитора.

Общепринятый на данный момент интерфейс для цифрового подключения ЖК-мониторов – Digital Video Interface (DVI) – присутствует на многих моделях среднего и на всех моделях высшего ценового диапазона.

Необходимость в DVI увеличивается с ростом рабочего разрешения монитора: если для 15-дюйм моделей с разрешением 1024768 он не приносит ничего, кроме небольшого облегчения настройки, для 17-19-дюйм моделей с разрешением 12801024 уже может заметно улучшить качество видеосигнала, а для моделей с разрешением 16001200 DVI – фактически единственный разумный интерфейс.

Тем не менее, из соображений совместимости на всех современных мониторах присутствует и аналоговый интерфейс, обычно выполненный в виде обычного D-Sub-разъема. При этом необходимо отметить, что DVI-разъемы бывают двух типов – DVI-D, рассчитанный только на цифровое подключение, и DVI-I, способный передавать как цифровой, так и аналоговый сигнал; DVI-D-кабели совместимы с обоими типами разъемов, чего нельзя сказать о DVI-I-кабелях, благодаря лишним «аналоговым» контактам они физически несовместимы с DVI-D-разъемами. Большинство производителей используют разъемы DVI-D для цифрового сигнала и привычные D-Sub для аналогового, но есть модели, в которых оба этих разъема объединены в универсальный DVI-I – подключение к нему обычного аналогового выхода видеокарты производится через переходник.

Другая особенность многих ЖК-мониторов - предустановленные режимы яркости и контрастности (например, технологии MagicBright у Samsung и Light-View у LG). Рассмотрим для примера LightView. При нажатии специальной кнопки монитора пользователь получает возможность выбрать один из шести вариантов настройки яркости и контрастности, соответствующий, по замыслу разработчиков монитора, работе с текстом, в Интернете либо играм и фильмам (у каждого из этих трех режимов два варианта – «дневной» и «вечерний», поэтому всего режимов шесть), практически мгновенно изменив настройки монитора и так же мгновенно при необходимости вернув их обратно. Такая система весьма удобна для людей, работающих за монитором в существенно меняющихся условиях освещения и с различными типами изображения (например, тексты и фильмы).

На сегодняшний день только компания Sony реализовала в старших моделях своих мониторов возможность самостоятельно менять настройки каждого режима, остальные производители предоставляют пользователю жестко настроенные режимы и лишь один вариант пользовательской настройки (привычные «яркость» и «контрастность»). Впрочем, у мониторов Samsung, совместимых с технологией Magic-Tune, этот недостаток с лихвой восполняется возможностью создавать собственные профили, хранящие все настройки монитора, и почти мгновенно переключаться между ними.

Еще одна интересная характеристика ЖК-мониторов – количество степеней свободы подставки. Если тяжелый и громоздкий классический монитор на ЭЛТ обычно можно лишь наклонять на 5° и разворачивать вокруг вертикальной оси, то некоторые из используемых в легких и компактных ЖК-мониторах подставок позволяют развернуть экран буквально в любое положение. Самый интересный вариант – так называемый портретный режим, т. е. поворот экрана на 90° в вертикальное положение. Сделано это для удобства работы с текстом и в Интернете. Поскольку страницы традиционно ограничиваются по ширине, на мониторе с большим разрешением по горизонтали остается довольно много свободного места. Если же повернуть экран, то он оказывается ориентированным так же, как и страница, т.е. использование экранного пространства становится более оптимальным. Специальная программа, поставляемая вместе с монитором, при этом разворачивает интерфейс операционной системы так, чтобы изображение оставалось в правильном положении.

Список литературы

Информатика для экономистов: Учеб. для бакалавров / В.П. Поляков, Н.Н. Голубева, В.И. Завгородский, А.И. Кижнер; под ред. В.П. Полякова.-М.: ЮРАЙТ, 2013.-524 с.

Информатика для экономистов. Практикум: Учеб. пособие для бакалавров / В.П. Поляков, В.П. Косарев, И.Ю. Прохина, В.И. Завгородский; под ред. В.П. Полякова, В.П. Косарева.-М.: ЮРАЙТ, 2013.-341 с.

Математика и информатика: Учеб. для сред. проф. Образования / Ю.Н. Виноградов, А.И. Гомола, В.И. Потапов, Е.В. Соколова.-4-е изд., стер.-М.: АКАДЕМИЯ, 2011.-271 с.