Fladskærme del 1 – Et overblik

Af: Niels Astrup Tipsmark (zerocool) - 22/1-2006

Her følger første del af en mindre guide udi den forunderlige verden der hedder "Fladskærme"

I løbet af den kommende tid vil jeg skrive en række artikler, der forhåbentlig vil kunne tjene som en guide til det uoverskuelige fladskærmsmarked og rette op på eventuelle misforståelser. For at alle kan være med, vil fokus i første omgang ligge på de basale begreber og tekniske termer. Målet er specielt her, at give et indblik i hvad der synes at volde den almindelige forbruger størst hovedpine – at dømme ud fra diskussioner med mine bekendte og fra diverse fora-tråde. Emnet er fladskærme, men for en god ordens skyld skal nævnes, at meget af indholdet vil kunne finde direkte anvendelse på projektorer. En grundigere behandling af projektoremnet må dog vente til senere tidspunkt. I skrivende stund findes der 2 hovedformer for fladskærme. Den ene form anvender LCD-teknikken, den anden plasma-teknikken. LCD: LCD’er (Liquid Crystal Display) består af utallige enkelte elementer, kaldet pixels, der tilsammen danner et billede. Hver enkelt af disse pixels er opbygget af en kolonne af forskellige flader, som bliver gennemlyst bagfra. Fladerækkefølgen er, fra inderst til yderst:
Vertikal polariserende film
Glasflade med transparente ITO- (Idium Tin Oxide) elektroder
Flydende krystaller
Glasflade med transparente ITO- (Idium Tin Oxide) elektroder
Farvefilter
Horisontal polariserende film De yderste polariserende lag har modsatrettet polaritet - hvorfor man umiddelbart skulle tro, at alt lys blev spærret. Det flydende krystallag vender dog polariseringen, således at lys der går gennem det første filter også kan gå gennem det andet. Det flydende krystallag er elektrisk ladet og ved at sende en svag spænding igennem det, kan man få de enkelte krystaller til at lukke mere eller mindre lys igennem – eller endog helt lukke af for det. Krystallerne vender sig nemlig parallelt til det elektriske felt, den svage spænding skaber, og alt efter vinklen på denne kan man begrænse eller forøge mængden af lys der lukkes igennem. Farvefiltret indeholder grundfarverne rød, grøn og blå, og deler på den måde den enkelte pixel op i 3 subpixels. Ved hjælp af disse 3 farver kan man reelt set lave en hvilket som helst farve og fordi det menneskelige øje ikke kan skelne mellem subpixels virker RGB-elementerne som én samlet farve. Plasma: Plasma-teknikken er noget anderledes end LCD’er. I stedet for et lagdelt panel består plasmaskærmen i stedet af millioner af små glasbobler – også kaldt celler. Hver celle indeholder en blandingsgas af xenon og neon. For overskuelighedens og nemhedens skyld kan cellerne sammenlignes med og betragtes som pixels. På hver side af cellerne løber lange elektroder og for at aktivere en given ”pixel” sendes en strøm gennem elektroderne, hvorved gassen ionisere – altså omdannes til plasma. Denne proces stimulerer gassen til at udsende ultraviolette lys og fotonerne herfra rammer så et lag fosfor. Når fosfor på denne måde aktiveres, lyser det op på samme måde som vi kender det fra traditionelle CRT-Tv. Hver pixel består af 3 separate subpixel-celler, med hver sin forskellige farve fosfor – henholdsvis rød grøn og blå. Disse farver blandes, på samme måde som LCD’en, sammen til én synlig farve. Panelteknikkerne beskrevet ovenfor er blot en grov simplificering af teknologierne. Opløsning: En skærms fysiske opløsning bliver bestemt af antallet af individuelle billedelementer – dvs. pixels. Fladskærme produceres i dag i et væld af forskellige opløsninger, størrelser og forskellige aspect ratioer. De mest anvendte opløsninger er 852x480,1024x768,1366x768 og 1920x1080, men der findes dog et utal af andre mere eller mindre udbredte typer. Når vi bevæger os i fladskærms-regi produceres der næsten udelukkende såkaldte 16:9 widescreen paneler, hvor størrelsesforholdet mellem bredden og højden er 16 til 9 – modsat hovedvægten af CRT-Tv, som i nogenlunde overvejende grad er 4:3. En naturlig formodning er, at jo flere pixels jo bedre. Den nuværende - i Danmark til Tv, DVD, VHS m.m. anvendte - PAL-standard (Phase Alternating Line) har dog en opløsning på blot 720x576 (538x576 for 16:9 –formatet), hvorfor man ret set kunne lade sig nøjes hermed. Nye signalkilder og standarder, med en højere opløsning, vil i år 2006 dog vinde stigende indpas i de danske hjem. Vi har for nylig fået Microsofts Xbox 360 –spilkonsol, de første internationale Tv-stationer er også begyndt at sende i en højere opløsning og arvtagerne til DVD’en – BlueRay og HD-DVD – hvæsser i disse dage kløer til en blodig kamp. Du må derfor spørge dig selv om, hvorvidt det kan betale sig ikke at tænke lidt over snarlige fremtidige behov. Én ting er den fysiske panelopløsning, men det er faktisk kun den halve sandhed. Når du ser på en fladskærm, er den opløsning hvori billedskredløbet behandler billedsignaler lige så vigtigt. Panelopløsningen sætter nok den øvre grænse for hvad opløsning der kan vises, men den begrænses ofte af producenternes brug af ”billedeforbedrende” –teknikker, samt brug af safe-action –områder og overscan. Det er så at sige laveste fællesnævner, som bestemmer opløsningen. Hvis signalet én gang har været nedskaleret er den tabte billedinformation væk for altid. Ved køb skal du være særlig opmærksom herpå og lad dig ikke forblænde af hvad du umiddelbart tror, er en høj opløsning. Kontrastniveau: Ved kontrastniveauet forstås de lyseste og de mørkeste værdierne for hvad en fladskærm kan vise. Et kontrastniveau på eksempelvis 600:1 betyder således, at sort er 600 gange mørkere end hvid. Størrelsen er dog forholdsvis relativ, da målingerne kan foregå på forskellig vis.
”Dynamisk kontrast” (også omtalt som ”dynamic contrast ratio”) er producenternes favorit – og derfor nok også den du hyppigst ser. Det skyldes, at tallene – i sammenligning med de andre målemetoder – ser vanvittigt imponerende ud. Metoden medregner nemlig også Tv’ets evne til at intensivere og dæmpe baggrundsbelysningen ved forskellige billeder.
”On/off kontrast” anvender den samme målemetode som ”dynamisk kontrast”, blot indkalkuleres baggrundsbelysningen ikke i de endelige tal. Her vises altså først et helt hvidt billede og derpå et helt sort, hvorefter måles på forskellen af de to.
”ANSI kontrast” er den mest ærlige, men samtidig også den af producenterne mindst brugte. Det skyldes først og fremmet, at tallene herfra ikke ser specielt overvældende ud. Målemetoden benytter sig af et testmønster med 16, skiftevis sorte og hvide, rektangler. Tallene opnås ved, at den gennemsnitlige lyseffekt fra de hvide rektangler divideres med den gennemsnitlige lyseffekt fra de sorte rektangler. De nævnte fremgangsmåder til at måle kontrastniveau er under alle omstændigheder forfejlede. Når man bruger en skærm til almindeligt brug, vil den jo sjældent skulle vise det hvideste og sorteste den evner. Kigger man på alligevel på tallene for kontrastniveau, er det vigtigt at vide hvorledes man sammenligner mellem forskellige Tv. Den umiddelbare antagelse ville jo være, at eksempelvis 1200:1 giver synligt dobbelt så meget kontrast som 600:1. Sådan forholder det sig dog ikke. Menneskets øjne har en dynamisk reaktion og rækkevidde til kontrast og derudover er det en så kompleks konstruktion, at det har en opfattelse af kontrastniveau på over 10.000.000.000:1. Den dynamiske egenskab betyder dog, at man ikke har hele denne rækkevidde tilgængelig samtidig. Faktisk er ens faktuelle opfattelse af kontrastniveau noget der ligner maksimalt 1000:1, på et hvilket som helt givent tidspunkt. For at indvikle tingene yderligere følges kontrastniveauet fra et panel og øjets evne til at se bemærke en forskel ikke proportionelt ad. Forholdet er nærmere logaritmisk, hvilket vil sige at 600:1 mod 1200:1 virker som et større spring, end det fra 1200:1 til 2400:1 osv. Der er meget mere stof i emnet om hvorledes øjet opfatter billeder og det kan jo være, at redaktionen på et tidspunkt bestiller en interviewende konsultation ved en øjenlæge. Jokes aside… Ovenstående er en anelse kompliceret, så hvis du ikke forstår det fuldstændigt så forstå i det mindste, at angivelser af kontrastniveau er en forholdsvis diffus størrelse, man ikke bør tillægge større betydning. Efter gennemlæsning af utallige mere eller mindre saglige tekniske funderede tidsskrifter, samt diverse fora-tråde og lignende på nettet, kunne man også umiddelbart komme til den fejlagtige konklusion, at kontrastniveau også fortæller noget om hvor god en skærm er til at vise detaljer. Det er en skærms evne til at gengive forskellige gråtoner (altså gråtone-håndteringen), som hovedsagelig er bestemmende herfor. Derimod kan en ”kontrastforbedrende” teknologi endda være ødelæggende for detaljeniveauet, da visse Tv forrykker sortniveauet nedad for at give illusionen af sortere sort. Responstid: Responstiden angives i millisekunder og fortæller, hvor hurtigt en skærm kan opdatere en pixel fra en farve til en anden. Indvirkningen på billedet er i hvor høj grad der efter objekter i bevægelse eller ved panoreringer opleves udtværing og skygger – også kaldt slør. På baggrund af udviklingen er diskussionen ikke så interessant som tidligere, men medtages alligevel for en god ordens skyld. Producenterne har traditionelt angivet responstiden, til den tid det tager en pixel at skifte fra sort til hvid og tilbage til sort igen. En anden metode anvender i stedet 2 forskellige gråtoner. Førstnævnte angivelsesform er den, hvor man opnår de bedste tal (den laveste responstid), men egentlig er den ikke særlig sigende for responstid ved almindelig Tv-brug. Problemet er nemlig, at den tid det tager at skifte fra sort til hvid, er forskellig fra tiden det tager at skifte fra andre nuancer og farver – og sidstnævnte vil altid være langsommere end sort til hvid -skiftet. Den anden måde at angive responstid på, er udover den allerede nævnte problemstilling, belemret med det forhold, at der ikke er fastsat nogen standard for de anvendte gråtoner. Det betyder alt andet end lige, at sammenligning fuldstændig umuliggøres. Betragtningsvinkel: Betragtningsvinklen er den vinkel, hvor kontrastniveauet stadig findes acceptabelt og angives som oftest ”horisontale niveau/vertikal niveau”. Denne faktor er vigtig for dig, såfremt der er flere som skal se på skærmen samtidig, og i ikke ønsker at sidde med hovederne presset sammen 90º ret ud fra panelet. Hvad der er acceptabelt er dog et definitionsspørgsmål, idet selv en 1 graders afvigelse, fra den rette vinkel, kan betyde tab af kontrast. Den internationale standardiserings organisation ISO har fastsat det til, den vinkel hvortil der er et kontrastniveau på 10:1. De fleste producenter anvender ISO-standarden, men da et kontrastniveau på 10:1 reelt set er ubrugelig, kan man ikke udlede meget herudaf. Brugen af denne specificering til noget som helst problematiseres yderligere af, at degraderingen af kontrasten ikke forløber jævnt ud fra gradinddeling af panelet. Endelig skal også nævnes, at betragtningsvinklen – som angivet af producenterne – ikke fortæller noget og forvrængning af farver. Disse påvirkes nemlig også af, i hvilken vinkelskærmen betragtes i. Opdateringsfrekvens: Dette specifikation er normalt ikke noget producenterne opgiver, men er bestemt noget man bør være opmærksom på. Opdateringfrekvensen angiver hvor mange billeder Tv’et viser i sekundet. Den europæiske PAL-standard virker ved 50 Hz og den amerikanske NTSC virker ved 60 Hz. Problemet opstår så, når producenterne - formodentlig i besparelsens navn – bruger 60 Hz paneler i de skærme, som sælges herhjemme. I så fald skal Tv’et jo selv ”opfinde” de sidste 10 Hz. Dette gøres ved hjælp af en såkaldt ”frame rate conversion”, som ud fra forskellige algoritmer indsætter og frembringer de manglende billeder. Teknologien er dog langt fra fejlfri og resulterer ofte i synlige forringelser af det levende billede. Judder er et eksempel herpå, hvilket vil sige at billedet ved visning af objekter i bevægelse eller panorering hakker - i stedet for at flyde naturligt. En anden synlig fejl - hvorved man kan konstatere om skærmen benytter frame rate conversion - er ”tearing”, som indebærer at lige linier i billedet, får indryk/hak i deres forløb. De digitale tilslutningsmuligheder: HDMI (High Definition Multimedia Interface) – spås til at være arvtageren til SCART, da både billede og lyd formidles gennem denne standard. Den er bagud-kompitabel med DVI-D og har HDCP-håndtering som standard. DVI (Digital Video Interface) – findes 3 forskellige DVI-typer:
DVI-D (digital)
DVI-A (analog)
DVI-I (integreret) Der sendes alene billede (i RGB) og indgangen tilbyder ikke altid HDCP-håndtering. Man hører ofte, at HDMI blot er DVI + lyd, hvilket er en forkert. HDMI tillader større bit-allokering, og dermed plads til større datakorrektion, hvilket betyder mulighed for længere kabeltræk. HDCP (High Bandwith Digital Content Protection) – er en kryptering af signalet påført efter krav fra Tv- og filmindustrien. Det er indført for, at forhindre kopiering og indebærer, at hvis kilden er implementeret med HDCP, så skal Tv’et ligeledes være det. ________________________________________________________________________________ Du sidder sikkert stadig med et utal af spørgsmål, hvoraf det vigtigste formodentlig er – ”hvad skal man købe”? Jeg har med vilje bestræbt mig på, at holde tonen i artiklen så neutral og ukategorisk som muligt, da kun du kan besvare dette spørgsmål. Fladskærmsvalg afhænger utroligt meget af køberens behov og hvad det skal bruges til – er fremtidssikring, med dertil hensyntagen til high definition, et must, er det vigtigste for dig en god formidling af nuværende standard PAL-signal, skal Tv’et tilsluttes HTPC osv.? Problemet er, at en fladskærm ikke nødvendigvis er god til det hele. En der er god til det ene, er ikke nødvendigvis god og ofte elendig til noget andet. Det er forskellige parametre, som bestemmer en skærms kvalitet i et givent henseende og det er derfor reelt set umuligt, at udforme en afkrydsningsliste for hvad den gode skærm bør indeholde. Jeg har valgt den, efter min mening, mest lødige tilgang til problemstillingen ved et fladskærmskøb og prøver at udstyre dig med den nødvendige viden til selvstændig vurdering. Mit bedste råd er, at du skal bruge dine øjne. Ikke til at læse tekniske specifikationer, men derimod til at betragte billedkvalitet og sammenligne forskellige Tv. Et er hvad papiret fortæller dig, noget andet er hvordan virkeligheden ser ud. Specifikationer er jo, som sagt noget producenterne mere eller mindre efter godtbefindende kan angive til, hvad de finder mest flatterende. Opløsning, kontrastniveau, responstid, betragtningsvinkel osv. er alle relative størrelser. Før køb skal du også forlange af sælger at se potentielle skærme i tilsigtet brug. Det er så småt blevet nævnt, men læs med i næste artikel hvor jeg behandler fladskærmsemnet, high definition, og fortæller hvorfor ”HD Ready” ikke er papiret værd det er skrevet på.