Мониторы

 Есть такая карточная игра Up-n-down, с двумя встречными потоками — вверх и вниз. В потоках набираешь очки и теряешь очки. Явно прослеживается аналогия с ЧЕМ УГОДНО НА СВЕТЕ, и можно притянуть за уши БОЛЬШОЙ ФИЛОСОФСКИЙ СМЫСЛ.

Но если читатель не возражает, ничего притягивать мы не будем, а просто поговорим о двух типах мониторов — старых «кинескопах» и новых «панелях». Старые катятся вниз, новые поднимаются вверх. Процесс идет неспешно, уже лет пять как идет и неизвестно когда закончится. И все потому, что очевидного выигрыша при переходе с «Down» на «Up» — нет. Время от времени, конечно, появляется информация, что «вот-вот прорвется» и все будут сидеть сытые и довольные за мониторами нового типа. Но смотришь вокруг… а жизнь все та же. Разве что в Японии перемены видны (вернее, есть данные, что они там видны) — там «панельные» вытеснили аж 20 процентов «кинескопов». Но главная причина вытеснения, как ни странно, не ориентация на новейшие технологии, а простая экономия рабочего места. А в других странах, где площадь не на вес золота, на «кинескопы» пока не собираются переходить. По крайней мере — быстро и всей толпой.

Катимся вниз

Старая технология так просто не уйдет, будет цепляться «до последнего когтя». Благо, есть чем зацепиться — большинство своих недостатков «кинескопы» уже изжили.
Но сначала о самой технологии. Внутри привычного всем компьютерного монитора действительно находится кинескоп или электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Ее узкая часть — электронная пушка, которая, в полном соответствии с названием, постоянно выстреливает электроны непрерывным пучком. А специальная система фокусировки делает пучок очень тонким, можно сказать, что получается электронная «игла».
Поскольку электрон — частица заряженная, пучок можно отклонять электромагнитным полем так, чтобы он пробегал по экрану (экран монитора — это передняя часть трубки) по всем строкам подряд. Например, зададите вы разрешение 1024х768, лучу придется пробежаться по 768 строкам и на каждой строке поставить по 1024 отметки.
Отметки ставятся на люминофоре — веществе, которое светится под воздействием пучка. Как видите, все просто. Или почти все — поскольку пучку надо создать цветное изображение, а оно состоит из трех основных цветов: R-красного, G-зеленого и B-синего (вместе — RGB), в кинескопе работают сразу три электронные пушки, каждая для своего цвета. Соответственно, и люминофор на внутреннюю поверхность экрана наносится трех типов — каждый светится своим цветом. Если пучок бьет сильнее — свет получается более яркий. Так и можно дозировать, допустим, 5 частей красного, 25 — зеленого, 243 — синего, причем, очень точно и в каждой точке экрана. Хороший принцип, давно придуманный и до сих пор еще не превзойденный по всем параметрам.
И еще один момент очень важен. Перед люминофором стоит сетка, которая необходима, чтобы луч от синей электронной пушки попал точно на синий люминофор, от красной — точно на красный. Наибольшее распространение получила сетка «теневая маска» — буквально это «решето», лист из специального сплава, который практически не меняет линейных размеров при нагревании. Мельчайшие дырочки на нем ориентированы так, что пропускают луч только к «своему» люминофору. Меньшее распространение получила сетка «апертурная решетка» — те же функции в ней выполняет множество вертикальных нитей.
Вот и все. Теперь, имея общую картину о работе ЭЛТ, можно говорить что хорошо и что плохо в технологии, за что хвалят, за что ругают «кинескопы».
Допустим, трем пушкам не удается точно дозировать цвет в каждой точке экрана. Тогда мы получаем плохую цветопередачу, т.е. монитор «врет», путает пропорции цвета и получает в итоге неестественные цвета.
Другой возможный дефект: при большом отклонении от центра экрана сложнее управлять пучком электронов. Поэтому часто именно на краях экрана наблюдается плохой фокус — контуры «нарисованных» пучком символов оказываются размытыми.
Еще один возможный минус — плохое сведение лучей. В идеале, синяя пушка не выстрелит в красный люминофор. Но если система (думаю, уже возникло представление, насколько она прецизионно точна) разбалансирована, пушка «заденет» не свой цвет. И тогда вместо, допустим, черной буквы, мы будем видеть букву черную, но с разноцветной опушкой — надо сказать, малоприятный для глаз эффект.
Но в последние годы технология производства ЭЛТ настолько продвинулась, что мониторы с явными дефектами фокусировки и сведения уже не часто встретишь. И дело не только в производстве — рынок настолько «строг», что плохая картинка на экране уже не пройдет, разве что у самых недорогих моделей. Чуть хуже дела обстоят с точной цветопередачей и особенно с выдержкой температуры цвета.
Идеальной можно считать ситуацию, когда монитор передает цвета настолько точно, что пользователь видит реальную цветовую гамму (в частности, это совпадение цвета оригинала и электронной копии при сканировании). Но точное воспроизведение цвета — это очень непростая задача даже для профессиональных мониторов, которые снабжены средствами соответствующей калибровки. Среди простых массовых моделей встречаются более или менее удачные экземпляры, высвечивающие приятную глазу, но не точную по цветам картинку. Ее можно подправить несложными средствами калибровки, допустим, с помощью утилиты Adobe Gamma популярного графического редактора Adobe PhotoShop¹, но непрофессиональные мониторы просто не рассчитаны на точную цветопередачу (иначе они были бы неоправданно дороги).
Также «средне» обстоят дела с температурой цвета, которую большинство мониторов позволяет выставлять в нескольких значениях. Если не уходить в научные дебри, температура цвета определяет, как выглядят естественные цвета при разном освещении (думаю, каждый замечал, что в полдень и на закате цвета одних и тех же предметов меняются). В настройках монитора чаща других используется цветовая температура в 6500 и в 9000 градусов Кельвина. Первая окрашивает экран в мягкие красноватые тона (примерно соответствует 5 часам вечера летнего дня), вторая — в более жесткие с синевой (полдень, яркий солнечный свет). Встречаются и другие значения, их можно установить по вкусу или даже «придумать» собственную температуру цвета, смешав в некоторых пропорциях преобладания трех цветов RGB. Но о точной выдержке цветовой температуры у непрофессиональных мониторов можно не мечтать — отклонения в 500 или даже 1000 градусов считаются нормальными. Кстати, смена цветовой температуры у пользователей зачастую находит побочное применение — это хороший прием для снятия усталости глаз. Иногда температуру меняют даже при смене освещения — при дневном свете лучше смотрится одна окраска экрана, при искусственном — другая. Но это все очень индивидуально, единых рецептов не существует.
Впрочем, для большинства пользователей эти настройки — не самые важные. Однако, чаще приходится регулировать гораздо более понятную яркость и контрастность. Яркость определяет средний уровень свечения экрана, а контрастность — соотношение яркости наиболее светлых и наиболее темных элементов изображения. Т.е., попросту говоря, того, что считается белым цветом и черным. «Считается» — потому что абсолютно белого и абсолютно черного не даст ни один монитор. Это лишь крайние значения светло-серого и темно-серого. У большинства ЭЛТ-мониторов контрастность лежит в пределах 500:1 и выше, а яркость, как правило, можно регулировать в пределах до 200 кандел на квадратный метр. Но в обязательный набор характеристик эти параметры включают редко, возможно потому, что их достаточно для нормальной, комфортной работы. А регулировка тоже очень часто осуществляется «на глазок». Есть, конечно, специальные программы (наиболее известная — Nokia Test) позволяющие грамотно (т.е. по рекомендациям специалистов) настроить яркость и контрастность. Только многие пользователи после этого все равно перестраивают параметры, чтобы глаза не резало, — пожалуй, это и есть самая правильная регулировка.

Добрая критика ЭЛТ

Однако мы забыли про остальные минусы старой, «кинескопной» технологии. К счастью, их не так много — муар (искажения, напоминающие легкую рябь), особенно заметен на картинках со штриховкой, частыми чередующимися полосами. И самые главные недостатки (за что, собственно, чаще всего ругают ЭЛТ-мониторы) — это большие габариты, мерцание экрана и вредные для человека излучения. Но, как известно, любое явление можно расписать черными и розовыми красками. Если у кого-то возникло ощущение, что ЭЛТ-мониторы никуда не годятся, можно исправить дело, добавив чуть-чуть объективности.
Среди перечисленных недостатков, «неубиваемый» только один — это большие габариты и вес. С ним, конечно, тоже пытались бороться — в последние годы появились укороченные трубки. Это позволило сократить один из размеров (глубину) на 20–30 процентов, но коренным образом проблему не решило — при более коротком кинескопе электронные пучки приходится отклонять на больший угол, и появляются новые проблемы с фокусировкой и сведением лучей на границах экрана. Т.е. размеры больше не удалось уменьшить и, скорее всего, вообще не удастся. Поскольку ЭЛТ-технология считается уходящей, производители перестали вкладывать в ее развитие большие инвестиции. Следовательно, коренных изменений ждать уже не приходится.
Что же касается мерцания экрана и вредных излучений, можно считать, что их нет. И после этого заявления придется сразу ответить на возможные вопросы: «Как это нет? А стандарты безопасности? А ограничения работы для детей и беременных женщин?».
Первыми о безопасности работающего за компьютером человека позаботились шведские общественные и научные организации. Их стараниями появился стандарт MRP II, регламентирующий уровни электростатических, электрических и магнитных полей для компьютерной и офисной техники. Затем под руководством Шведской Федерации Профсоюзов (TCO) были разработаны наиболее известные сегодня стандарты TCO 92, TCO 95 и TCO 99 (нумерация по году появления). Разработчики стандартов исходили из того, что сегодня человек в любом случае живет и работает в среде, где электростатические и электромагнитные поля существуют — с компьютерами или без них. И основной задачей стало ограничение уровня полей до обычного городского фона. Если взять основной смысл стандартов, то MRP II предписывает, что в зоне 50 см вокруг монитора перечисленные поля должны быть на уровне, не вредящем здоровью человека. А TCO 92 уменьшает зону опасности до 30 см.
Т.е. если не тыкаться носом в монитор, не приближаться к нему вплотную, можно и не думать о вредных излучениях. Что характерно, в последующих TCO 95 и TCO 99 требования по уровню излучений не были ужесточены. Все новые ограничения касались только энергопотребления, пожарной безопасности и концентрации вредных химических веществ в пластмассе корпусов, а уровень излучений по сей день определяется требованиями 1992 года.
А тема мерцания экрана тоже в последние годы полностью «закрыта». У люминофоров есть свойство — светиться еще некоторое время после облучения пучком электронов (т.е. послесвечение). Следовательно, чтобы не было мерцания (т.е. заметного глазу колебания яркости экрана) следующий пучок должен прийти не позднее, чем яркость свечения заметно упадет. Стандартами безопасности предписывается частота обновления экрана не менее 85 герц. И действительно, большинство людей не в состоянии заметить мерцания на этой частоте. Среди моих знакомых есть, правда, несколько человек, которые якобы замечают мерцание и на 85 герцах. И по их словам выходит, что если они явно видят мерцание, то другие люди будут реагировать на него подсознательно. Но при повышении частоты до 100–110 герц уже никто не в состоянии заметить мерцание. И надо сказать, что большинство современных мониторов способно поддерживать такую частоту при работе на больших разрешениях — 1280х1024 и даже 1600х1200. А большая частота обновления может понадобиться разве что геймерам — если компьютер выдает в игре более 100 fps, экран с обновлением кадров порядка 140–150 Гц позволит более четко следить за игровой ситуацией. Отдельный случай — применение в игре стереоочков, когда для правого и левого глаза картинка формируется отдельно, тогда и монитор должен выдавать кадры вдвое чаще.
Общая завязка параметров здесь следующая: усилитель монитора должен успеть «прокачать» необходимый объем информации. А объем задается числом пикселов (разрешением) и частотой обновления экрана. Допустим, если пропускная способность усилителя равна 200 МГц и мы решили работать при разрешении 1200х1024, надо поделить 200 000 000 Гц на 1200 и на 1024, а потом еще поделить на 1,3 и на 1,05 (это коэффициенты, учитывающие дополнительные «проблемы» монитора). Полученное после деления число 111 показывает, что монитор может обновлять частоту кадров вплоть до 111 Гц. С другой стороны, если нам придется работать при разрешении 1600х1200, подобные расчеты покажут, что больше 76 герц из монитора не выбьешь. И тогда, чтобы обеспечить себе безопасную работу, придется либо покупать более мощный монитор (с более широкополосным усилителем), либо отказываться от работы в высоком разрешении.
Вообще, большинство мифов о вреде излучений и мерцания рождаются из-за того, что человек устает работать… на неправильно настроенном мониторе. Здесь грех не вспомнить одну историю:
На выставке Photokina 2002 в Кельне три редактора известных компьютерных изданий — iXBT, «Домашний Компьютер» и «Мир ПК» — вошли в пресс-центр, сели за три компьютера и одновременно (хором) воскликнули: «Ну ни фига себе! Товарищи немцы даже мониторы настраивать не умеют!» А мониторы в пресс-центре действительно мерцали во всей «красе» 60-ти герц. И это в «карманной»² Германии, где все очень перпендикулярно и правильно!
Чтобы вред от монитора перестал быть-существовать, вовсе не обязательно ставить на монитор кактус или фикус. Достаточно выставить частоту обновления экрана не менее 85 Гц, а разрешение подобрать таким образом, чтобы не приходилось щуриться, рассматривая мелкие символы³, — в крайнем случае, определить в «Свойствах экрана» Windows размер символов как «крупный» или «огромный». Кроме того, желательно позаботиться о правильной посадке (центр экрана должен быть чуть ниже уровня взгляда) и о правильном освещении — ни в коем случае не ставить монитор под прямые солнечные лучи (ни одно антибликовое покрытие не поможет). Лучше всего, когда прямые солнечные лучи вообще не попадают на экран, в крайнем случае, они должны быть боковыми. Плюс к этому надо оборудовать удобное рабочее место — так, чтобы позвоночник, особенно в шейной части, не напрягался.
После соблюдения элементарных мер «спасения утопающих» большинство разговоров о вреде излучения отпадает за ненадобностью, поскольку красные глаза, боли в голове и шее к ним никакого отношения не имеют, а зарабатываются гораздо более прозаичными методами. Причем, независимо от того, за каким монитором работает человек — за «никескопом» или «панелью».

Вперед, в гору
Вот мы и дошли до «панелей»

Сначала о терминах и принципе работы. «Панель» означает LCD (liquid crystal display) или ЖК (жидкокристаллический) монитор. Именно умение жидких кристаллов частично пропускать и частично не пропускать свет нашло применение в «мониторных» технологиях.
Представим себе ту же картину, которую по точкам вычерчивает пучок электронов в ЭЛТ. И вместо электронных пушек поставим обычную лампу, которая равномерно подсвечивает картинку, как в проекторе. Затем вместо люминофора поставим в каждую точку изображения затвор — элемент, который может полностью закрывать путь света или частично его пропускать. Теперь несложно представить, как множество элементов LCD-монитора формируют картинку. А для того, чтобы картинка получилось цветной, на каждую точку приходится ставить не один затвор, а сразу три — для трех цветов RGB. Вот и все.
В теории все совсем просто, а на практике дело упирается в сложность изготовления жидкокристаллической панели с огромным числом управляющих элементов. Поэтому разговор о ЖК-мониторах придется начинать с главного их недостатка — высокой цены. Она уже не та, что была два-три года назад, но при одинаковых размерах экрана жидкокристаллический дисплей все еще в 2–2,5 раза дороже, чем ЭЛТ-монитор. А главное достоинство ЖК-моделей — малые габариты. Это неоспоримое преимущество, а по остальным параметрам технологии «спорят», вернее, спорят их поклонники и противники.

Пойдем по порядку

Яркость — однозначно выше (поставить мощную лампу проще, чем усилить электронный пучок). В частности поэтому ЖК-панелям прочат место телевизоров недалекого будущего.
Контрастность — хуже. Большинство продаваемых моделей имеет контрастность 250:1 или 300:1. Правда, последние модели уже выходят на уровень 400:1 и даже 600:1, что вплотную приближает их к ЭЛТ-мониторам. Но пока такая контрастность станет массовой, пройдет еще несколько лет.
К безусловным плюсам относятся принципиальное отсутствие проблем с фокусировкой и сведением (ЖК-элементы стоят на том месте, где они должны быть), а также полное отсутствие мерцания экрана (свечение ЖК-элементов не надо поддерживать, они пропускают свет, а не создают его). Муар или подобные ему эффекты практически отсутствуют или легко убираются настройками. Экран ЖК-дисплея абсолютно плоский — возможно для кого-то это важно, но, по-моему, «плоскоэкранные достижения» ЭЛТ-мониторов во многом раскручены — для большинства пользователей эта особенность экрана в реальной работе не так важна.
Еще один принципиальный момент — «слишком» четкое изображение, которое называют зернистым. Для графики это скорее минус, для текста — скорее плюс, а вообще — дело привычки.
И еще один важный момент. У ЭЛТ-монитора видимая поверхность экрана меньше заявленной диагонали, примерно на один дюйм. У ЖК-монитора все дюймы на месте — если сказано, что монитор 15-дюймовый, значит, он действительно 15-дюймовый.
Дальше идут минусы технологии, причем такие, каких у ЭЛТ-мониторов просто нет. Это возможность работать только в одном разрешении — по количеству элементов матрицы. Если выводимое изображение меньше размера матрицы, его можно либо четко видеть на неполном экране, либо растягивать на экран и значительно терять четкость. Если изображение больше размера матрицы, искажения тоже неминуемо будут, а технологии «умного пересчета картинки» от разных производителей практически не работают — качество изображения все равно не выдерживает критики⁴.
Следующий минус — малый угол обзора. Наибольшая контрастность проявляется при отвесном взгляде в центр экрана. Если смотреть на изображение под некоторым углом, картинка заметно теряет контрастность, это проявляется, даже когда пользователь просто работает с большим экраном — 17 или 18 дюймов. Тогда периферию экрана волей-неволей приходится рассматривать под некоторым углом, и очень неприятно, когда края экрана выглядят не так, как центр. Обычно угол обзора измеряют до 10-процентного падения контрастности. У большинства продаваемых моделей он не уже 110–120 градусов по вертикали и горизонтали, у продвинутых — доходит до 140 и даже 160. Скорее всего, эта проблема также решится в ближайшие годы, но пока не решилась.
Далее. Пикселы ЖК-монитора не мерцают, но когда изображение приходится быстро менять, сказывается их инерционность. В тех же играх или при быстрой прокрутке экрана картинка заметно тормозит, не успевая обновляться. Время реакции пиксела у слабых моделей составляет около 40 мс, а у сильных — около 25 мс — если пересчитать на кадры в секунду, получится всего 25–40 fps. Скоро в продаже должны появиться модели со временем реакции пиксела 16 и даже 12 мс, что даст обновление порядка 80 fps, но до полного решения проблемы еще долго придется ждать.
И наконец, существует проблема «битых пикселов» — считается допустимым, если в матрице несколько точек не работают, это ремонту не подлежит и основанием для обмена не является. А «удовольствие» наблюдать постоянно горящие точки — сами понимаете, небольшое. Тем, кого это особенно раздражает, посоветую остановить выбор на ЖК-мониторах, использующих технологию MVA или IPS, — в отличие от TN+film, эти технологии «битый» пиксел показывают как черную точку.
Также как и при разборе недостатков ЭЛТ, может возникнуть ощущение, что непонятно вообще, как ЖК-мониторы существуют, и что за глупые люди их покупают. Ответить на это могу лишь таким наблюдением: я знаю некоторых людей, которые окончательно перешли на работу с ЖК-мониторами (и сам, пожалуй, тоже окончательно перешел на жидкие кристаллы). Я знаю многих людей, которые серьезно обдумывают, как и когда избавиться от «кинескопа» и перейти на «панель». Но я не знаю ни одного человека, который добровольно отказался бы от ЖК-монитора (например, поработал месяц и вернулся к ЭЛТ). И все это несмотря на недостатки «восходящей» технологии. Может, мне не повезло со знакомыми или их круг недостаточно широк? Не знаю. А аналитики предсказывают следующее: примерно через год-другой цена ЖК-монитора будет отличаться от цены ЭЛТ-монитора не более чем в полтора раза. Эта точка и будет переломной при переходе с «Down» на «Up». Правда предсказанию этому уже не первый год, а цена все не доходит до нужной отметки. И дело не только в том, что ЖК-мониторы не дешевеют, но они дешевеют недостаточно быстро — ЭЛТ-модели ведь тоже сбрасывают цену. Так что игра Up-n-Down пока идет медленно. Как говорят музыканты, в темпе Largo.

1  Подробную информацию по средствам калибровки можно найти на страницах: www.homepc.ru/offline/2002/73/19094,
www.computerra.ru/offline/1999/293,
www.computerra.ru/offline/1999/294,
www.computerra.ru/offline/1999/295.
2  «В этой карманной Германии, по крайней мере…» — строчка из песни В. Долиной.
3  Для 15-дюймового экрана — не более 1024х768, для 17-дюймового — не более 1280х1024, для 19-дюймового — не более 1600х1200.
4  Пожалуй, этот момент наиболее сильно бьет по геймерам — им чаще других пользователей приходится менять разрешение экрана. Если же приноровиться к задаваемому матрицей разрешению, проблема перестает существовать.