Для чего нужен овердрайв матрицы монитора и какие побочные эффекты это дает
Содержание
Содержание
Игровой монитор — это совокупность технологий в одной коробке. За приставку «игровой» отвечает не только матрица с высокой плотностью пикселей, но и, например, поддержка адаптивной синхронизации частоты кадров. Среди прочих фишек игровых мониторов выделяют и скорость отклика. Производителям сложно совместить быстрые пиксели и матрицу с высокой цветопередачей, поэтому они разгоняют мониторы с завода и называют это овердрайвом. Что это такое и для чего нужно — разбираемся.
В последнее время ни одна игровая сборка не обходится без разгона. За это стоит благодарить производителей материнских плат. Это они сделали так, чтобы компьютер разгонялся нажатием одной кнопки. С каждым поколением процессоры, оперативная память и видеокарты становятся лояльнее к повышению тактовых частот, поэтому большинство моделей разогнаны еще с завода. Но это мало кого удивляет.Компании называют разгон турбобустом, и он теперь существует как должное. То ли дело разогнанные с завода пиксели — это что-то новое и непонятное.
Частота монитора
Мы разбирались с тактовой частотой монитора, рассматривали адаптивные методы синхронизации и даже пытались самостоятельно разогнать обычный монитор (60 Гц) до «игровых» 75 Гц. Все это относится к косвенным факторам, улучшающим изображение. После этих настроек мониторы действительно показывают плавное изображение, хотя на самом деле это скорее визуальное ощущение, а не практическая выгода. Сейчас объясним, почему.
Частота матрицы — это количество обновлений изображения на дисплее за одну секунду. Чем выше частота, тем больше игровых кадров может отобразить монитор. Это влияет на плавность в играх — уже при 60 Гц и 60 к/с игровой процесс становится комфортнее. Однако, чем выше частота кадров и частота монитора, тем больше «мыла» появляется в быстрых сценах. В некоторых играх это не так заметно и не столь существенно, в других же мыло на 100% убивает геймплей и мешает хэдшотить в киберспортивных соревнованиях по CS:GO.
Количество «смазов» зависит от качества матрицы. Поэтому частота монитора — это лишь количественная характеристика. Существует еще и другая величина — качественная. Именно вторая характеристика задает планку резкости для быстро перемещающихся объектов на мониторе. Ее называют скоростью или временем отклика пикселей.
Откуда берутся цвет и полутон
Пиксели, вернее, субпиксели дисплея бывают трех цветов: красный, зеленый и синий. Загораясь вместе или по очереди, они образуют единый пиксель, который человек различает как точку однородного цвета. В обычных матрицах пиксели не светятся сами по себе, а лишь пропускают свет определенной длины волны. За настройку этой длины отвечают электрические сигналы.
Напряжение, поступающее на пиксели, меняется в зависимости от того, какой цвет необходимо сформировать в итоге. Допустим, процессор монитора подает условные 5 В на каждую точку матрицы. Этого достаточно, чтобы свет пропускали только красные субпиксели, тогда как зеленые и синие «отверстия» пребывают в закрытом состоянии. Если видеокарта отправит монитору сигнал с фиолетовой заливкой, то пиксели получат напряжение, достаточное для открытия красного и синего субпикселей, и только зеленый останется в закрытом положении. Так монитор формирует цветное изображение.
На практике, матрица редко работает с полными цветами. Интерфейсы, обои, сайты и игры нарисованы с помощью оттенков и полутонов. Поэтому, чтобы отобразить миллионы цветных вариаций, напряжение пикселей может варьироваться в широком диапазоне. Например, для отображения белого цвета все пиксели должны пропускать свет на 100%. Это режим полного открытия. Если снизить напряжение красного, зеленого и синего пикселей наполовину, то в результате смешивания получится не белый, а серый цвет с интенсивностью 50%. Регулировка интенсивности оттенка происходит до тех пор, пока пиксель остается чувствительным к изменениям напряжения. Это сложно с точки зрения электроники, поэтому чем шире цветовой диапазон, тем выше может оказаться время отклика пикселей.
Время отклика
Частота обновления монитора отвечает только за скорость смены изображения на экране. Но это не значит, что принцип «больше — лучше» будет работать до бесконечности. На практике монитор ограничен не только герцами, но и временем отклика. Немалую роль играет такое понятие, как скорость реакции пикселей на смену состояния.
Время отклика — это максимальное время, которое необходимо пикселю, чтобы полностью сменить цвет. По стандартам ISO настоящая скорость реакции измеряется в режиме полного перехода, то есть, Black-to-Black. Для этого на обесточенный и непрозрачный пиксель подается максимальное напряжение. Он открывается, пропускает свет, напряжение пропадает, пиксель закрывается. Миллисекунды, затраченные на «разогрев» пикселя от черного цвета к белому и его остывание, считаются минимальной скоростью отклика.
Для стандартной IPS-матрицы время отклика пикселей в таком режиме составляет 16–20 мс. TN в этом плане выглядят серьезнее — это всего 5–8 мс. Правда, такие цифры не указывают в характеристиках мониторов. Наоборот, даже в среднем по рынку IPS-дисплее можно встретить 8 мс и даже 5 мс, что намекает на очередную хитрость от производителя. Чтобы добиться низкой задержки, инженеры используют другой способ замера. Вместо полного BtB специалисты считают время по GtG — от серого к серому или от 90% яркости пикселя к 10%.
В этом режиме пиксели оказываются намного шустрее: качественные IPS-матрицы показывают от 1 до 2 мс, а посредственные — не более 5 мс. Эти цифры обычно и публикуют в технических характеристиках дисплеев. При этом нельзя сказать, что производитель обманывает покупателя. Просто пиксели работают быстрее в переходных состояниях благодаря технологии овердрайва.
На что влияет
Скорость работы пикселей влияет на резкость изображаемых объектов в динамичных сценах. Поэтому частота обновления монитора зависит от этого физически. Например, анимацию с приемлемой резкостью на частоте 240 Гц может показать только матрица с быстрыми пикселями (1 мс). В другом случае пользователь не увидит преимуществ быстрого монитора и будет «наслаждаться» плавным месивом из цветных слайдов и пропадающих полутонов.
В начале эпохи LCD время отклика пикселей измерялось десятками миллисекунд. Такое положение дел не устраивало пользователей: глаза слишком быстро уставали от сильных «смазов». Дискомфорт проявлялся в работе с текстом, где пиксели чаще всего переходят из одного состояния в другое. Например, плавная прокрутка текста заставляла его исчезать из-за неспособности матрицы быстро «мигать» пикселями. Производители нашли способ исправить время отклика и вернуть его на приемлемый уровень.
Овердрайв
Жидкокристаллические пиксели работают по принципу заслонки. Можно представить, что пиксель — это водопровод, а кристаллы — автоматические краны, которые открываются, если подать на них напряжение. Чем выше напряжение, тем сильнее открывается кран и тем больше воды поступает из трубы. То же самое происходит, когда напряжение подается на пиксель. Жидкие кристаллы реагируют на электричество и начинают поворачиваться. Естественно, чем выше напряжение, тем сильнее и быстрее поворачивается кристалл и тем больше он пропускает света.
В теории это звучит просто, но на практике оказывается куда сложнее. Требования к качеству изображения динамических сцен резко возросли с появлением мощных видеокарт и высокочастотных матриц. Поэтому инженеры постоянно модифицируют строение пиксельной сетки, а также форму кристаллов и даже расстояние между ними — все это влияет на скорость работы. Кроме этого, производители ускоряют пиксели с помощью форсирования напряжений.
Допустим, кристаллы в пикселе могут принимать 256 положений. В обычном использовании пиксели редко выключаются полностью, поэтому им приходится работать в половинном режиме. Например, разгораться не от 0 до 255, а от 125 до 240. Эта задача дается кристаллам сложнее из-за особенностей управления питанием, которые нивелируются с помощью технологии Overdrive.
Чтобы решить проблему с запаздыванием медлительных кристаллов, процессор монитора подает повышенное напряжение на пиксель. Тогда он быстрее разгоняется до рабочего состояния, после чего напряжение снижается до уровня, при котором жидкие кристаллы формируют заданный уровень светопропускаемости. Например, система подает напряжение, соответствующее 100% открытия пикселя, но позже снижает его до уровня, достаточного для 70% открытия кристаллов.
Обратимся к примеру с краном: необходимо как можно быстрее открыть заслонку наполовину. Если подать расчетное напряжение, то кран будет открываться 2 минуты. Если же отправить двигателю напряжение, соответствующее 100% открытия, то путь от 0 до 50% будет пройден в два раза быстрее. При этом возле значения 50% напряжение должно упасть до расчетного, чтобы заслонка осталась в этом положении. То же самое происходит с разгоном пикселей — это называется овердрайвом.
Этим решением производители пользуются уже десятки лет. Но, несмотря на отточенность технологий, овердрайв привносит в работу дисплея артефакты и искажения. И чем «злее» настроена эта технология, тем сильнее проявляются недостатки.
Трейлинг и контрастность
В результате работы пикселей в режиме овердрайва изображение страдает от искажений. Их количество зависит как от качества матрицы, типа кристаллов и способа их расположения, так и от настройки технологии разгона пикселей. Большинство мониторов из среднего ценового сегмента настроены таким образом, чтобы след от применения овердрайва оставался незаметным. И все же, видимость артефактов варьируется от устройства к устройству. При этом дисплеи из нижнего ценового сегмента тоже разгоняют кристаллы, и там это происходит намного «очевиднее»
В работе матриц IPS и VA часто возникает эффект, известный как трейлинг. Он проявляется в контрастных сценах с движущимися объектами. Например, если включить плавную прокрутку текста в редакторе, то черные буквы на белом фоне начнут плыть и становиться серыми. Чем проще и приземленнее монитор, тем сильнее эффект. Также трейлинг можно увидеть с помощью тестов UFO.
В актуальных моделях дисплеев разгон пикселей можно регулировать вручную. Это играет нам на руку: попытаемся увидеть разницу в работе пикселей без разгона и в разных режимах овердрайва.
Заметно, что с поднятием напряжения на пиксели уменьшается «хвост» от движущегося инопланетянина. В режиме Faster монитор показывает идеальный результат в соотношении резкости и качества. Но стоит увеличить питание хотя бы на одну ступень, как хвосты возвращаются с двойной силой: теперь это не просто размытое изображение, но еще и шлейф артефактов и призраков.
Визуальные искажения в режиме овердрайва происходят из-за несовершенного строения пикселей матриц и неоптимизированного ПО. Большинство матриц на рынке однотипны, поэтому производителям остается немного адаптировать их под свою продукцию и написать собственные алгоритмы управления пикселями. Естественно, работа аппаратной части и программной стороны оказывается неидеальной: кристаллы имеют свойство подвисать и не всегда реагируют на быструю смену напряжения. Как результат — остаточное изображение в быстрых сценах.
В игровых мониторах этот эффект проявляется намного меньше, поэтому его сложно увидеть невооруженным глазом. Например, в дисплеях Acer серии Predator.
Даже в режиме Extreme монитор показывает достаточно резкую картинку без видимых артефактов. При этом матрица разогнана до 240 Гц. Производителю пришлось постараться, чтобы скорость пикселей соответствовала высокой частоте дисплея.
Второе последствие овердрайва — чрезмерная контрастность, рандомные вспышки и мерцание экрана на сплошных заливках. Но это тоже проблема отсталых технологий и сырого софта, который производители научились «допиливать» только в последнее время. По большей части эти проблемы остались в прошлом вместе с долговязыми пикселями и низкочастотными матрицами.
Быстрее — не лучше
Каждый производитель называет технологию овердрайва собственным именем. В этом же стиле различаются и названия степеней регулировки. Например, мониторы Philips обладают функцией «SmartResponse», в которой предлагается 4 режима: off, fast, faster, fastest. В сравнении выше заметно, что режим Faster работает эффективнее остальных — изображение становится резким, но еще не страдает от видимых артефактов. Сдвиг на следующую ступень уничтожает качество картинки.
Схожим образом это работает и в мониторах других фирм. Например, игровые панели Acer Predator работают адекватно в режиме Normal, хотя качественные матрицы спокойно вывозят и Extreme. Мониторы Samsung ведут себя аналогично в режиме Response Time Acceleration, а устройства BenQ — в Advanced Motion Accelerator. Как правило, базовый алгоритм ускорения пикселей поддерживается любым монитором, но ручные настройки фичи доступны только в мониторах игровых серий.
Не забываем, что в игровых мониторах существуют и другие функции, улучшающие изображение. Это могут быть различные уплавнялки и технологии адаптивной синхронизации, которые тоже влияют на общее впечатление от работы пикселей вместе с овердрайвом. Поэтому степень ускорения лучше выбирать не методом тыка, а в реальных задачах, ориентируясь на глазомер. Еще лучше — изучить обзоры и результаты тестирования монитора, где специалисты выбирали правильный режим, основываясь на замерах с помощью техники.
Мониторы без мерцания подсветки Flicker Free: что это такое и почему важно для зрения
Содержание
Содержание
В реалиях современного общества практически каждый проводит за компьютером по несколько часов, будь то работа или отдых. Это колоссальная нагрузка на глаза, которая в перспективе может обернуться ухудшением зрения и некоторыми другими проблемами. Разработчики стремятся сделать мониторы все более безопасными, поэтому на свет появляются различные технологии. В их числе и Flicker Free.
Что за мерцание и как оно получается
Многие пользователи не углубляются в принцип работы дисплеев, поэтому даже не представляют, что такое мерцание.
В большинстве современных экранов используются цифровые контроллеры. В отличие от аналоговых, у них есть всего два состояния — включено и выключено. Первое соответствует максимальному уровню подсветки, когда все светодиоды включены. Второе состояние — это выключенные светодиоды, и обычно оно соответствует минимальной яркости.
Возникает логичный вопрос, как же тогда реализовать промежуточные уровни яркости, например, в 40 % или 60 %? Решением этой проблемы стала ШИМ — широтно импульсная модуляция.
ШИМ — это процесс управления мощностью какого-либо сигнала путем пульсирующего включения или отключения.
Проще говоря, если очень быстро включать и отключать светодиоды, то можно настроить определенный уровень яркости.
У ШИМ есть несколько параметров — это частота и период. Например, если время между импульсами будет составлять всего 0,004 секунды (4 мс), то получим частоту мерцания в 250 Гц. Эти параметры в экранах мониторов и телевизоров обычно неизменны.
Если частота предопределена, как же регулируется яркость подсветки? За это отвечает такой параметр, как скважность. Он определяет, какую часть периода сигнал будет включен, а какую выключен. Например, скважность 100 % говорит о том, что сигнал непрерывен и подсветка работает на полную мощность. Скважность 50 % — лишь половина периода сигнал будет активным. Соответственно 0 % — светодиоды всегда в состоянии «выключено».
Изменение процента скважности в ШИМ визуально дает уменьшение и увеличение яркости дисплея. Поскольку частота импульсов достаточно высокая, то заметить эти переключения фактически невозможно. Однако это не значит, что наши глаза в принципе не замечают этого эффекта.
Влияние ШИМ на зрение
На самом деле глаза непроизвольно реагируют даже на высокочастотные импульсы. При достаточно долгом сидении за монитором у некоторых людей может появиться сильная усталость в глазах, головные боли и даже тошнота. У каждого человека индивидуальный порог, когда наступают эти эффекты.
В перспективе при постоянно сильной нагрузке на глаза пользователи могут столкнуться с ухудшением зрения, а также сухостью глазного яблока. При работе с компьютером или телефоном многие люди начинают реже моргать, что приводит к снижению выработки слезной жидкости. Ситуация дополнительно ухудшается, если вы носите контактные линзы.
Естественно, лучший способ предотвратить вышеописанные проблемы — снизить нагрузку. Однако офисные работники, программисты и другие специалисты вынуждены много времени проводить за компьютером или ноутбуком. В таких случаях на помощь приходят технологии для защиты глаз, в числе которых та самая Flicker Free.
Как определить, мерцает ли ваш монитор
После прочтения вы наверняка зададитесь вопросом, а есть ли мерцание в моем мониторе или ноутбуке? Проверить это можно несколькими способами.
Карандашный тест. Самый простой и доступный. Возьмите карандаш за кончик, расположите его напротив экрана и начните им махать как веером. Если появится эффект стробоскопа, когда от карандаша появляется след, а сам он визуально изгибается то в вашем дисплее работает ШИМ.
Обратите внимание, что больше всего ШИМ проявляется на уровне яркости ниже среднего, поэтому если эффект не заметен, уменьшите яркость экрана и повторите тест.
Съемка на камеру. Для этого вам понадобится гаджет с CMOS-матрицей и электронным затвором. Как правило, такие камеры устанавливаются в большинство смартфонов и планшетов. Наведите камеру на экран — если виднеются полосы, то в мониторе используется ШИМ.
Если телефон не распознает мерцание, возможно, яркость стоит слишком большой.
Таким образом, мерцание плохо влияет на глаза, так можно ли купить модели без ШИМ? Производители говорят что да, предлагая продукцию с Flicker Free.
Что такое Flicker Free
В переводе с английского эта технология означает «свободный от мерцания». Однако опытные пользователи спросят: действительно ли это другое решение или просто маркетинговое название? Ответ зависит от каждого конкретного монитора.
Первое, что вам необходимо знать — не существует стандартов, определяющих реализацию Flicker Free. Каждый производитель вправе трактовать работу этой функции так, как ему захочется. Именно поэтому надпись Flicker Free или Flicker Save еще не гарантирует, что мерцание действительно отсутствует.
В чем же может быть обман? На смартфонах с OLED используется ШИМ частотой 240 или 360 Гц. Это достаточно небольшой показатель, поэтому отдельные пользователи действительно могут замечать мигание. Если говорить о телевизорах и мониторах, то, например, в дисплеях с IPS обычно используется модуляция с ШИМ на 2 кГц. Визуально уже заметить мерцание не получится, но вышеописанные тесты со смартфоном или карандашом все еще помогают определить модуляцию.
Некоторые производители вешают ярлык Flicker Free на мониторы, в которых на самом деле имеется ШИМ. Фокус кроется в том, что попросту увеличивается частота, например, до 10–30 кГц. Это действительно снижает нагрузку на глаза, а такие мониторы способны пройти вышеописанные тесты даже на небольшой яркости.
Однако такой подход имеет несколько минусов. Во-первых, мерцание все равно остается, пусть и становится менее критичным. Во-вторых, высокие частоты ШИМ оказывают неблагоприятный эффект на работу LED подсветки. При активном переключении ресурс вырабатывается быстрее.
Как же узнать, какая частота ШИМ у вашего дисплея? Большинство производителей не оглашают эту информацию, поэтому приходится обращаться к обзорам или высокочувствительным осциллографам, которые определят частоту ШИМ. Например, для ASUS VivoBook Pro 15 N580VD это 21кГц, что можно назвать относительно безопасным показателем для глаз.
Не путайте частоту ШИМ и частоту обновления экрана. Последняя лежит в пределах 60-240 Гц
Если вы хотите узнать, какая частота ШИМ используется в экранах ноутбуков, то рекомендуем обязательно заглянуть на этот сайт. Там собрана одна из самых больших общедоступных баз.
Настоящим дисплеем с Flicker Free следует называть тот, в котором полностью отсутствует ШИМ. Главная особенность — использование светодиодов, яркость которых можно изменять путем подачи различного постоянного напряжения. Соответственно, независимо от уровня яркости, свет будет постоянным.
Такой подход максимально безопасен для глаз и позволяет сидеть за экраном дольше без усталости. Почему же производители не используют везде подсветку без ШИМ? Проблема в стоимости — широтно-импульсная модуляция банально дешевле в реализации.
Как найти мониторы с Flicker Free — большинство производителей в характеристиках указывают поддержку этой технологии. Samsung, AOC, BenQ, Asus и Philips уже продают мониторы с Flicker Free. Проблема в том, что достоверно не известно, используется там высокочастотная ШИМ или диоды с постоянным напряжением.
Рекомендуем проверять мерцание с помощью смартфона, выставив на мониторе или телевизоре минимальный уровень подсветки. Если характерных линий вы не заметите, значит, Flicker Free действительно работает, и вы можете не сомневаться в защите своих глаз от мерцания. Оптимальный вариант — проверить наличие ШИМ на спецоборудовании: продаются достаточно компактные устройства, которыми можно замерить процент ШИМ прямо в магазине.
