اا LCD Technical Performance Measurements اا معیارهای فنی کارایی صفحات LCD اا

سلام
در این تاپیک به بررسی معیارهای فنی کارایی صفحه های LCD می پردازیم و تاثیر هر کدام رو در کارایی صفحات بررسی خواهیم کرد.

مباحث مورد بررسی:

• Image Quality | کیفیت تصویر
• Brightness | روشنایی
• Brightness Distribution | توزیع روشنایی
• Viewing Angle | زاویه دید
• dE Deviation
• URGA
• Color Space Comparisons
• Interpolation
• Sharpness
• Response Time
• Input Lag
• VSP
• Refresh Rate
• Deinterlacing
• Scaling
• LCD Panels

در اینجا هر مورد بطور دقیق و به تفکیک توضیح داده می شوند.

ادامه دارد.

مقدمات:

در شکل زیر به طور ساده نحوه تشکیل رنگ مورد نظر رو در یک صفحه LCD مشاهده می کنید:

برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید !برای عضویت اینجا کلیک کنید ]

همانطور که واضح است صفحه های LCD از دو قسمت اصلی تشکیل شده اند، Backlight Source و Pixel ها.

همانطور که مشخص است ابتدا یک نور Backlight توسط یک یا چند لامپ CCFL یا LED تولید می شود. نور ساتع شده از لامپ های CCFL یا LCD ها تمامی بازه فرکانسی قابل دید انسان را شامل می شوند، یعنی نور سفید از خود ساتع می کنند.

پیکسل ها که خود در اصل از سه Sub-pixel تشکیل شده اند (قرمز، آبی، سبز) در اصل فیـلتر های فرکانسی با قابلیت وفق دهی خود با محیط (Adaptive F i l t e r) هستند که بر اساس سیگنال ورودی از کارت گرافیک بازه های فرکانسی خاصی را فیـلتر می کنند و فقط به فرکانس های مورد نظر اجازه عبور را می دهند.

یعنی به طور ساده، ابتدا در قسمت Backlight Source یک نور سفید رنگ با تمام فرکانس های قابل دید تولید می شود و سپس این نور توسط پیکسل ها فیـلتر می شود و فقط فرکانس های مطلوب از پیکسل ها عبور می کنند.

حالا به سراغ بررسی فاکتورهای مهم در صفحه های LCD می رویم.

ادامه دارد...

Image Quality / کیفیت تصویر

Image Quality یا کیفیت تصویر یک فاکتور کلی است و وابسته به عوامل مختلفی است که در اینجا به اونها اشاره می کنیم.

نسبت کنتراست / Constrast Ratio

نسبت روشنایی (Luminance) روشن ترین نقطه (فیـلتر نشدن هیچ بازه فرکانسی در محدوده دید انسان) به روشنایی تاریک ترین نقطه (فیـلتر شدن تمام فرکانس ها در محدوده دید) را Contrast Ratio می نامیم.

هر چه این نسبت بالاتر باشد، صفحه LCD رنگ های سیاه را تاریک تر نشان می دهد.

نحوه کار صفحه های LCD به گونه ای است که ابتدا کل صفحه توسط یک یا چند لامپ CCFL (یا جدیدا توسط چندین LED) روشن می شود، و سپس توسط پیکسل های LCD که در اصل فیـلتر های فرکانسی هستند نورهای نامطلوب فیـلتر می شوند و فقط نوری با فرکانس مورد نظر از فیلـتر عبور می کند.

Static Contrast Ratio
نسبت کنتراست واقعی پیکسل ها را Static Contrast Ratio می گویند. یعنی نسبت روشنایی پیکسل ها درزمانی که نور پس زمینه (Backlight) به طور کامل توسط پیکسل ها عبور داده می شود (روشن ترین حالت قابل نمایش برای صفحه LCD) به زمانی که نور پس زمینه به طور کامل توسط پیکسل ها فیـلتر می شود (تاریک ترین نقطه) .
این نسبت معمولا در LCD های فعلی عددی بین 500 تا 1200 است.

Dynamic Contrast Ratio
از آنجایی که Static Contrast Ratio در صفحات LCD پایین است که باعث بوجود آمدن مشکل تاریک نبودن رنگ های سیاه می شود، تولید کنندگان این صفحات سراغ روش های نرم افزاری برای بالا بردن نسبت کنتراست رفته اند. نسبت کنتراستی که با استفاده از این روش های نرم افزاری بوجود می آید را Dynamic Contrast Ratio می گوییم.

معمول ترین روش برای بالا بردن Dynamic Contrast Ratio ، کم کردن نور پس زمینه هنگام نمایش رنگ های سیاه است. با این کار رنگ های سیاه، تاریک تر نمایش داده می شوند ولی این کار باعث تاریک شدن رنگ های سفیدی که در کنار یا بین رنگ های سیاه هستند هم خواهد شد و همچنین تاریک و روشن شدن Backlight Source باعث بوجود آمدن یک تاخیر زمانی در تغییرات رنگ ها نیز می شود.

اعدادی که به عنوان Dynamic Contrast Ratio توسط تولید کننده ها مطرح می شوند معمولا مقدار بسیار بالاتری نسبت به Static Contrast Ratio دارند و البته این اعداد اصلا مقیاس مناسبی برای مقایسه بین مانیتورهای مختلف نیستند چون در شرایط آزمایشگاه و تا حدی بصورت تئوری به دست می آیند.

عمق رنگ / Color Depth

عمق رنگ به میزان رنگ قابل نمایش توسط پیکسل های صفحات LCD گفته می شود.
یعنی یک صفحه LCD با عمق رنگ 8-بیت از توانایی نمایش 8^2 یا 256 حالت مختلف برای هر یک از رنگ های آبی، قرمز و سبز؛ یا به طور کلی حدود 16 میلیون رنگ برخوردار خواهد بود.

صفحه های LCD ارزان قیمت فعلی در بازار، که بیش از 95 درصد مانیتورهای بازار از این صفحه های استفاده می کنند، Color Depth ای معادل 6-بیت برای هر رنگ دارند که توانایی نمایش 64 حالت مختلف برای هر رنگ، یا به طور کلی حدود 262 هزار رنگ را امکان پذیر می سازد.
سازنده های مانیتورهای LCD بار دیگر برای بالا بردن Color Depth سراغ تکنیک های نرم افزاری می روند که معمول ترین این تکنیک ها Dithering است.

در Dithering، برای بوجود آوردن احساس تفکیک رنگ ها در بیننده، از یک تقریب استفاده می شود که با غیرواقعی کردن رنگ ها قابلیت نمایش جزئیات مختلف را برای بینندگان بوجود می آورند.

به طور مثال، برای نمایش یک سیب قرمز رنگ با یک صفحه نمایش 6-بیت که توانایی نمایش 64 حالت مختلف برای رنگ قرمز را داراست؛ پایین ترین و بالا ترین مقدار رنگ قرمز محاسبه می شود. به طور مثال، 35 و 53 و بقیه رنگ های موجود در این سیب در بین این دو مقدار، یعنی فاصله 18 نوع تفکیک رنگ، قرار دارند. در این حالت ممکن است مقادیری از رنگ ها در این فاصله کم روی هم قرار بگیرند و احساس کیفیت پایین تفکیک رنگ ها در صفحه LCD در بیننده القا شود.
برای جلوگیری از بوجود آمدن این مشکل، صفحه LCD با یک تقریب غیر خطی در مجاورت جسم مورد نظر، رنگ هایی که در نزدیکی مقدار 35 هستند را به طور مثال به منطقه 20 و رنگ هایی که در مجاورت 53 هستند را به منطقه 60 منتقل می کند. یعنی تفکیک رنگ 18 واحدی واقعی تبدیل به تفکیک رنگ 40 واحدی می شود و این تکنیک باعث بالا رفتن قابلیت تفکیک رنگ به بیش از دو برابر خواهد شد، با این تفاوت که رنگ هایی که مشاهده می کنید رنگ های واقعی نیستند.

ادامه دارد...

Brightness / روشنایی

به میزان روشنایی یا Luminance سفید ترین حالت پیکسل ها در واحد سطح، Brightness می گویند. Brightness با واحد cd/m2 یعنی کاندلا بر متر مربع نمایش داده می شود.

عددی که در مشخصات مانیتورها توسط سازنده ذکر می شود معمولا عددی بین 200 تا 500 کاندلا بر متر مربع است که البته این عدد در اکثر مواقع میزان Brightness در Backlight Source را نشان می دهد و نه روشنایی سفیدترین حالت پیکسل ها. به همین دلیل Brightness ای که اندازه گیری می شود همیشه پایین تر از مقداری است که توسط سازنده در مشخصات ذکر می شود.

Brightness Distribution / توزیع روشنایی

به دلیل اینکه Backlight Source هیچ وقت در همه مناطق دقیقا نوری با روشنایی یکسان تولید نمی کند، Brightness قسمت های مختلف صفحه های LCD با هم متفاوت است.

معمولا روشنایی اندازه گیری شده در مرکز صفحه LCD نسبت به بقیه مناطق بیشتر است و با حرکت به سمت کناره ها این روشنایی کمتر می شود. اختلاف روشنایی بین کمترین Brightness و بیشترین Brightness در بعضی مواقع به 20 درصد هم خواهد رسید.

این مشکل با زیاد کردن تعداد لامپ های CCFL یا استفاده از پنل های LED LCD تا حدی حل می شود.

ادامه دارد...

Viewing Angle / زاویه دید

بصورت تجاری، Viewing Angle یا زاویه دید به حداکثر زاویه ای گفته می شود که مشاهده صفحه از آن زاویه همراه با کیفیت قابل قبولی باشد. در بعضی Documentation ها زاویه دید به حداکثر زاویه ای گفته می شود که نسبت کنتراست در آن زاویه به 5:1 یا 10:1 برسد.

برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید !برای عضویت اینجا کلیک کنید ]

به طور مثال، زاویه دید صفحه بالا 140 درجه است، یعنی می توان به اندازه 70 درجه از مرکز به هر طرف حرکت کرد و نسبت کنتراست تصویر از 5:1 یا 10:1 پایین تر نیاید.

بررسی علمی Viewing Angle و عوامل تاثیر گذار:

Viewing Direction:

هنگام مشاهده یک صفحه LCD، به هر نقطه از این صفحه از یک جهت متفاوت نگاه می کنیم طوری که هیچ وقت دو نقطه متفاوت از صفحه با جهت یکسان دیده نمی شوند. هر چقدر صفحه LCD بزرگ تر باشد، یا چشم ما به صفحه نزدیک تر باشد، تغییرات این جهت مشاهده در نقطه های مختلف صفحه بیشتر خواهد بود.

برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید !برای عضویت اینجا کلیک کنید ]

Viewing Direction برای هر نقطه با دو پارامتر نشان داده می شود:

θ: زاویه انحراف یا Angle of Inclination

Φ: زاویه یا محور افقی یا Azimuth Angle

برای درک بهتر این دو زوایه به شکل زیر توجه کنید:

برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید !برای عضویت اینجا کلیک کنید ]

در شکل بالا فرض کنید از محلی که چشم قرار گرفته به مرکز مختصات نگاه می کنید. بردار سبز رنگ Viewing Direction مرکز مختصات برای چشم شماست.

زاویه انحراف یا Angle of Inclination یا θ، زاویه بین بردار نرمال صفحه (بردار آبی رنگ) و بردار سبز رنگ است.
در حقیقت θ، نمایان گر یک مخروط به راس مرکز مختصات خواهد بود طوری که چشم بیننده بر روی محیط دایره سطح مقطع (قاعده) این مخروط قرار بگیرد.

زاویه با محور افقی یا Azimuth Angle یا Φ، زاویه محور X با Projection بردار سبز رنگ (Viewing Direction) بر روی صفحه X-Y یعنی صفحه LCD است.
در حقیقت Φ، نمایان گر یک نیم صفحه عمود بر صفحه LCD است طوری که چشم بیننده در امتداد این نیم صفحه قرار دارد.

با قطع دادن مخروطی که با θ نشان داده می شود، و نیم صفحه ای که Φ نمایانگر آن است، بردار سبز رنگ یا Viewing Direction پدید می آید.

برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید !برای عضویت اینجا کلیک کنید ]

در شکل بالا به طور واضح، دو زاویه θ و Φ را مشاهده می کنید.

ادامه دارد...

Viewing Cone


همانطور که گفته شد، Viewing Direction ها معمولا در سیستم مختصات کروی، و توسط دو زاویه θ و Φ نمایش داده می شوند.

همانطور که قبلا هم اشاره شد، θ نماینگر یک مخروط است با راس محور مختصات و Φ نمایانگر نیم صفحه ای است که این مخروط را قطع می کند.

با زیاد شدن θ، در اصل ما از مرکز صفحه LCD به سمت اطراف LCD حرکت می کنیم. به طور مثال وقتی θ صفر درجه است یعنی ما مستقیما به صفحه LCD نگاه می کنیم (عمود) و وقتی θ به 90 درجه می رسد یعنی ما کاملا از کنار (افقی) به صفحه LCD نگاه می کنیم.

در یک θ مشخص، تغییرات Φ جهت نگاه کردن را مشخص می کند. به طور مثال زمانی که θ حدود 45 درجه است و Φ نزدیک به صفر یعنی با زاویه 45 درجه و از سمت راست در حال مشاهده صفحه LCD هستیم. تغییرات Φ به 90، 180 و 270 به ترتیب نمایانگر مشاهده صفحه LCD از بالا، چپ و پایین هستند.

به عکس زیر توجه کنید:

برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید !برای عضویت اینجا کلیک کنید ]

همانطور که واضح است در هر زاویه ای که چشم ما از صفحه LCD قرار گرفته باشد، یک Viewing Direction مخصوص به خود خواهد داشت که هر کدام یک θ و Φ دارند و در هر Viewing Direction مختلف تصویر بصورت متفاوتی (از نظر Brightness, Contrast, Color Depth, ...) دیده می شود.

به مکان هندسی کلیه Viewing Direction هایی که از آن زوایا تصویر صفحه LCD کماکان بصورت قابل قبول مشاهده شود، Viewing Cone گفته می شود. در شکل بالا Viewing Cone را بصورت یک بیضی یا یک مربع مشاهده می کنید.

تولید کننده های صفحات LCD، برای نشان دادن Viewing Angle از اعداد بدست آمده در Viewing Cone استفاده می کنند و زاویه دید صفحه LCD را با چهار (یا دو) زاویه نشان می دهند.

زاویه دید افقی، که بطور ساده بیشترین مقدار θ در Viewing Cone در زمانی که Φ صفر یا 180 درجه است خواهد بود. بطور مثال در مشخصات یک مانیتور LCD عبارت "زاویه دید افقی 160 درجه" را مشاهده می کنید. این به آن معنی است ماکزیمم θ در Φ صفر یا 180 درجه، یعنی دید افقی، 80 درجه است.
زاویه دید افقی، که بطور ساده بیشترین مقدار θ در Viewing Cone در زمانی که Φ؛ 90 یا 270 درجه است خواهد بود. بطور مثال در مشخصات یک مانیتور LCD عبارت "زاویه دید عمودی 120 درجه" را مشاهده می کنید. این به آن معنی است ماکزیمم θ در Φ؛ 90 یا 270 درجه، یعنی دید عمودی، 60 درجه است.

بصورت تئوری، در صورت نگاه کردن مایل و مابین افقی و عمودی، Viewing Cone بصورت مستطیلی خواهد بود که در شکل بالا مشاهده می کنید. اما در عمل Viewing Cone در اکثریت مواقع شکلی غیر منتظم و شبیه به بیضی دارد.

لازم به ذکر است، این اعداد هم مانند بقیه اعداد اعلام شده توسط سازنده ها بصورت تئوری و در شرایط آزمایشگاه به دست می آیند و چون مقایسه آنها بصورت کیفی است، اعداد اعلام شده توسط سازنده های مختلف و مدل های مختلف را نمی توان با هم مقایسه کرد.

ادامه دارد...

Stream عزيز، قصد ادامه دادن مقاله‌تون رو نداريد؟خدايي حيفه ها