Logo 1b4af4687cd19b56d4e1d4f9d1381da0075b2ba2efb0bcb52ba24e5edd3934ff

Ликбез. Мерцание подсветки

назад к блогам

Автор: Максим Курмаз

В нашей статье речь пойдет о таком важном конструктивном элементе ЖК-экрана, как подсветка. До недавнего времени ей не удалялось так много внимания: недостатки технологий матриц были настолько заметными, что о влиянии подсветки на комфорт работы за компьютером никто не задумывался. Но сегодня, когда даже доступные по цене экраны стали оснащаться приличными ЖК-матрицами без заметных изъянов, пользователи все чаще стали жаловаться на усталость и головную боль не от плохих углов обзора или низкой контрастности, а от практически незаметного мерцания (Flicker) экрана.

Виновата в котором уже не матрица, а ее подсветка, а точнее, электронный блок управления яркостью.

Разберемся, какова природа мерцания, почему оно не проявлялось у первых поколений ЖК-экранов, и как выбрать монитор без мерцания.

Подсветка на флуоресцентных трубках

Почему мы раньше не говорили о мерцании подсветки? Потому что у ЖК-мониторов предыдущих поколений этот эффект проявлялся минимально. Их подсветка использовала флуоресцентные лампы с холодным катодом (CCFL), называемые также люминесцентными.
Принцип действия CCFL можно кратко описать так: в полой стеклянной трубке, изнутри покрытой люминофором, с двух концов расположены электроды. Смесь инертного газа и паров ртути, находящаяся внутри трубки, под воздействием напряжения между электродами начинает испускать ультрафиолетовое излучение, которое воздействует на люминофор и вызывает свечение в видимом диапазоне.


 
В мониторах и экранах ноутбуков флуоресцентная лампа расположена строго говоря не с обратной стороны ЖК-матрицы, а сбоку, а ее свет равномерно распределяется по всей поверхности при помощи многослойного рассеивателя. От его конструкции и качества сборки во многом зависит, насколько равномерно освещен экран, нет ли на нем более светлых пятен (так называемой “засветки”).

Теоретически, подсветка на флуоресцентных лампах должна мерцать, поскольку в ней применяются пускорегулирующие устройства, работающие в импульсном режиме. Однако если такое устройство исправно, мерцание лампы ощущаться на будет, потому что люминофор обладает инертностью – при пропадании излучения гаснет не сразу, а постепенно, и лампа не успевает полностью погаснуть до появления нового импульса. Тем самым недостаток ламп превратился в своего рода достоинство.

Справедливости ради нужно заметить, что более существенным недостатком ламп был неравномерный спектр излучения люминофора, ухудшающий и без того не идеальную цветопередачу экрана. К счастью, сегодня подобные проблемы позади, так как на смену флуоресцентным лампам пришли белые светодиоды.

Светодиодная подсветка и ее мерцание

Для подсветки на светодиодах не нужны стеклянные трубки, газы и сложные электронные регуляторы. Поэтому, как только мощность и срок службы сверхъярких белых светодиодов повысились до приемлемого уровня, а стоимость, наоборот, снизилась, производители мониторов и телевизоров в короткий срок полностью отказались от флуоресцентных ламп, получив уменьшение габаритов, увеличение яркости, снижение энергопотребления, улучшение цветопередачи и другие преимущества.

Более того, благодаря высокой скорости включения и выключения светодиодов (отсутствую инертности) удалось намного упростить схему регулировки яркости подсветки. Вместо изменения подаваемого напряжения (а следовательно, яркости свечения светодиодов), большинство производителей подсветок применяет широтно-импульсное модулирование (Pulse-Width Modulation, PWM) питания.
Суть PWM заключается в изменении не амплитуды (в данном случае напряжения), а соотношения между активным (включено) и пассивным (выключено) состояниями. Когда выбранная пользователем яркость экрана максимальна, светодиоды включены постоянно. С уменьшением параметра яркости электронная схема подсветки добавляет импульсы отключения экрана, и чем ниже требуемая яркость, тем длительнее (шире) эти импульсы по сравнению с импульсами включения.

 
Поскольку наше зрение работает по светонакопительному принципу, визуально чередование светлых и темных кадров воспринимается как нечто среднее по яркости (закон Тальбота-Плато). Уменьшая длительность периодов свечения, схема PWM-регулирования подсветки добивается восприятия картинки как более тусклой.

К сожалению, пульсирующая подсветка экрана не всеми людьми воспринимается нормально. Несмотря на то, что среднестатистический человек не различает мерцание на частоте выше 400 Гц, и не испытывает проблем при мерцании с частотой выше 100 Гц, многие люди испытывают повышенную усталость и головную боль при работе за экраном с PWM-управляемой подсветкой. Более того, есть предположение, что при чтении или другом быстром пробегании глазами контрастного изображения человек подсознательно воспринимает эффект стробоскопа (не плавного,а покадрового размытия движения), и это вызывает дополнительную усталость и головокружение.


Интенсивность негативного влияния мерцания экрана (flicker) зависит от следующих факторов:


1.    Выбранная настройка яркости. На близкой к максимальной яркости мерцание полностью отсутствует, а чем ниже настройка яркости, тем интенсивнее будет мерцание, так как длительность импульсов отключения подсветки увеличивается.
2.    Частота импульсов. У каждой модели экрана своя частота модуляции, но ни один производитель ее не называет. Вместе с тем чем ниже частота, тем большему количеству людей будет некомфортно работать за таким экраном. В качестве ориентира можно указать частоту в 400 Гц – если она ниже, то проблемы у пользователей будут гарантированно (хотя и не у всех).
3.    Предельная яркость подсветки. Некоторые модели мониторов способны выдавать очень высокую яркость, чтобы изображение было различимым хорошо освещенных помещениях. Но при настройке на комфортный уровень яркости, существенно ниже максимального, PWM-модуляция будет весьма агрессивной.

Как избежать проблем с мерцанием?

Мы не будем советовать выкручивать яркость подсветки на максимум – очевидно, что у большинства мониторов со светодиодной подсветкой этот уровень слишком яркий и приведет к еще большим проблемам.

Пожалуй, единственный способ не подвергнуться пытке мерцающей подсветкой – подходить ответственно к выбору монитора.

 

Ответственные производители применяют более дорогие схемы регулировки яркости без PWM модуляции. Их продукты обычно маркируются как Flicker Free – без мерцания. Это означает, что вне зависимости от выбранной настройки яркости подсветка всегда будет равномерной, поскольку на светодиоды подается питающее напряжение, пониженное пропорционально настройке. 
(Конечно, и за монитором Flicker Free вас могут преследовать усталость, головокружение, головные боли, но уже по другим причинам: неверно настроенная яркость (слишком высокая или низкая), плохие углы обзора (а мы предупреждали не покупать экран с матрицей TN!), недостаточная четкость (частое явление при подключении к аналоговому порту VGA), или, например, неверное расположение экрана по отношению к уровню глаз.)

Некоторые безответственные производители могут маркировать Flicker Free свои экраны с PWM-модуляцией, но на более высокой частоте. И в принципе, большинству пользователей этого будет достаточно для исключения проблем с мерцанием.

Как же определить, присутствует ли у экрана на нужной яркости мерцание, и насколько оно интенсивное? К сожалению, никакой официальной технической информации вы не получите. Вы можете обратиться к сайтам, специализирующимся на тестировании компьютерной техники: тесты на мерцание давно входят в джентльменский набор обзоров мониторов, ноутбуков и моноблоков. Однако тестируется очень небольшой процент устройств, и в основном это какие-то горячие новинки, а не рядовые модели.

При ознакомлении с образцом экрана вы можете провести простой “карандашный тест”. Возьмите двумя пальцами длинный карандаш за один из концов (ручку тоже можно, но она недостаточно длинная и тонкая). Держа его прямо перед экраном и не сжимая сильно, быстрыми движениями кисти помахайте им вверх-вниз, так, чтобы карандаш полностью размылся и казался изгибающимся. Если у экрана присутствует мерцание, вы увидите стробоскопический эффект: размытый карандаш распадется на несколько четко заметных “кадров”. Чем меньше кадров вы видите, и чем четче они, тем сильнее мерцание. В идеале вы вообще не увидите отдельных кадров – значит, подсветка не мерцает, и перед вами истинный Flicker Free.

Вам также может быть интересно:

Технологии жидкокристаллических дисплеев: подробно разбираемся в преимуществах и недостатках современных мониторов.

Возможно, вам будет интересно

Все блоги
Ликбез. Время отклика

Продолжаем рассуждать о параметрах ЖК-экранов, и на этот раз речь пойдет о времени отклика (Response time)

Ликбез. Частота обновления экрана

Давайте разберемся, зависит ли качество изображения от этого параметра

Ликбез. Мерцание подсветки

Разберемся, какова природа мерцания и как выбрать монитор без мерцания

Технологии жидкокристаллических дисплеев

Устройство жидкокристаллических панелей с полным разбором их преимуществ и недостатков

Настоящая дружба - это не статус. Это привилегия.