Современное состояние, характеристики, ценовая политика в области создания цифровых телевизоров
Гречанин А.А.
Санкт-Петербургский национальный
исследовательский университет
информационных технологий,
механики и оптики
Введение
Современные телевизоры уже давно вырвались из узких понятий устройств, предназначенных лишь для демонстрации приемлемого по качеству видео и звука. Ныне речь идет о высокотехнологичных приборах, объединяющих в себе функции TV-тюнера, компьютера и мультимедийного центра. В данной статье мы предлагаем вам вместе рассмотреть наиболее актуальные характеристики и возможности телевизоров, которые могут оказаться полезными при выборе подходящей именно вам модели.
Технология ЖК
ЖКД (или LCD - Liquid Crystal Display) - жидкокристаллический дисплей. ЖК-дисплей скрывает за собой некий слой жидких кристаллов, который располагается между двумя прозрачными пластинами. На эти полированные пластины нанесено множество прозрачных электродов, подводящих электричество к ячейкам матрицы (вся система в совокупности - матрица). При этом пластины обрабатываются так, что жидкие кристаллы могут ориентироваться между ними особым образом. Рядом с каждой пластиной находится поляризатор. Дополняют конструкцию лампа подсветки и светофильтр RGB с триадами основных цветов. Как все это работает?
Все просто: свет лампы, проходя через первый поляризатор (соответственно через первую пластину), поляризуется в вертикальной или горизонтальной плоскости. А при прохождении света сквозь жидкокристаллический слой плоскость поворачивается - лучи света свободно проходят сквозь вторую пластину. Проходя сквозь RGB светофильтр, луч света еще и окрашивается в один из трех его цветов. Как известно, «красный/зеленый/синий». Для повышения быстродействия такой системы сегодня применяется LCD-TFT технология Thin Film Transistor - тонкопленочные транзисторы. Другими словами, ячейки матрицы управляются не пересечением горизонтальных и вертикальных электродов, а отдельным элементом - транзистором, который персонален для каждой из ячеек (три на пиксель). Технология позволяет существенно уменьшить время отклика, которое теперь достигает 8 миллисекунд.
Технология плазменных панелей
Технология основана на тех же прозрачных полированных пластинах с множеством прозрачных электродов, однако вместо слоя жидких кристаллов задействован инертный газ, например, неон, ксенон или аргон. В некоторых модификациях - смесь газов. Внутри каждой из ячеек содержится вещество, которое способно преобразовывать энергию в излучение света - люминофор. Ячейки являются изолированными. Перегородки не пропускают свет ультрафиолетовых излучений соседних ячеек. Благодаря этому даже при значительном постороннем освещении, создается высокий контраст. Принцип действия заключается в следующем: при подаче напряжения выше некоторого критического значения на электроды отдельной ячейки, происходит разряд. Вследствие чего, плазма газового разряда начинает давать излучение в ультрафиолетовом диапазоне. Само по себе такое свечение невидно человеческому глазу, однако оно обретает краски за счет вышеописанного люминофора. В технологии плазменных панелей каждая ячейка - это источник света, поэтому лампы подсветки не требуется.
Характеристики и сравнение ЖК телевизоров и плазменных панелей :
Теперь можно сделать вывод, что недостатки и достоинства как ЖК, так и «плазмы» выявляются по средствам рассмотрения проблем и, соответственно, преимуществ технологий, применяемых в их создании и дальнейшем функционировании. Рассмотрим их по порядку.
Размер
Относительно недавно диагональ 32 дюйма была пределом для ЖК телевизоров, а самыми распространенными размерами в «плазме» были панели 42 и 50 дюймов. Ранее технологические нормы все же допускали наличие нескольких «битых» пикселей в ЖК-матрице, так как производство тонкопленочного транзистора без единого дефектного пикселя, ввиду больших сложностей, было почти невозможно. Отбраковка матриц даже с одним пикселем приводит к существенному уменьшению выхода продукции, а также увеличивает себестоимость самого производства. При этом, увеличивая размеры ЖК-панелей, повышается вероятность появления в них неуправляемых пикселей.
Но сегодня производство ЖК достигла высокого технологического уровня и позволяет выпускать дисплеи больших размеров с минимальными потерями качества. Это уравнивает ЖК телевизор и плазменную панель по рассматриваемым характеристикам.
Контраст
Этот параметр плазменных панелей выше, по сравнению с ЖК. Плазменная панель функционирует по принципу прямого излучения, поэтому дает контрастное сочное изображение. Жидкокристаллическая матрица модулирует свет от лампы, изменяя прозрачность ячеек, а не излучает его. Недостаточный запас контраста порой приводит к артефактам (недостаточно качественная компрессия текстур, искажения цветов, зазоры, негладкие линии, различное движение частей изображения и прочее). Впрочем, таким артефактам наиболее подвержено компьютерное изображение. Картинка на ЖК может показаться мягче, чем на «плазме» - но это уже дело вкуса каждого. Следует отметить, что постоянные работы и исследования в области светодиодной подсветки приближают насыщенность цветов ЖК-панели к плазменной.
Время отклика пикселя
В отличие от практически мгновенного газового разряда, жидкие кристаллы не так проворны. Однако переход на технологию тонкоплёночных транзисторов и постоянное уменьшение времени отклика (самые последние LCD имеют время включения около 1 миллисекунды) привели к тому, что от «эффекта трейлера» («смазывание» объектов при быстром движении) практически удаётся избавиться.
Углы обзора
Отметим, что у плазменных панелей углы обзора всегда были не менее 170 градусов (при этом во всех направлениях). У первых ЖК они составляли что-то около 45, и не одинаковы в вертикальном и горизонтальном направлениях. Например, светлое изображение при взгляде сверху или темное, если взглянуть снизу. Современные, последние модели ЖК матриц обладают углами обзора, сравнимыми с углами плазмы. Однако все же наблюдается некое уменьшение первичной контрастности при больших углах.
Принцип свечения ячейки плазменной панели по сравнению с просветом лампой у ЖК, несомненно, работает в пользу «плазмы».
Равномерность освещения панели
Каждая ячейка плазменной панели является фактически цветной флуоресцентной лампой. Однородность всех ячеек по своим параметрам дает полное, равномерное освещение экрана автоматически. Абсолютно такой же, идентичной равномерности на ЖК добиться сложнее - здесь многое зависит от характеристик и качества лампы подсветки. Получить большую яркость, не жертвуя контрастом, на ЖК-панели довольно сложно.
Энергопотребление
Вот тут «плазма» проигрывает. В отличие от ЖК, плазменная панель потребляет вдвое больше электроэнергии. Все дело технологии процессов отвода тепла, которые влияют на надежность электронных компонентов. Такая ситуация приводит к тому, что редкая «плазма» сейчас обходится без вентиляторов охлаждения. Заметим - такая конструкция вносит дополнительные акустические шумы при работе.
Срок службы
В среднем, срок службы плазменных панелей составляет около 30000 часов, однако у ЖК он вдвое больше (некоторыми производителями даже заявлена цифра - 100000 часов). К тому же «плазма» создает опасность выжигания люминофора во время показа изображений, содержащих слишком яркие области. А это приводит замене панели намного раньше гарантированного производителем срока службы. Но и в адрес ЖК можно отправить некоторый негатив: после сервисного ремонта, при замене лампы подсветки, появляется существенная вероятность возникновения неуправляемых пикселей (так как возможен выход из строя, управляющего ячейкой, тонкопленочного транзистора). Если таких пикселей будет слишком много, то ЖК-панель придется заменить целиком.
Однако вот что приходит на ум: при сроках службы более чем 10 лет (а это в среднем 8 часов в день, при 5 часах - почти 20 лет), морально любая панель устареет намного быстрее. Многие ли в нынешнее время пользуются одним телевизором 10 - 20 лет?
Увлеченным киноманам, а также любителям всего самого нового и продвинутого, наверняка интересно, какие телевизоры сейчас считаются самыми новыми, перспективными и дающими лучшую «картинку». И вот уже несколько лет ведущие производители дразнят таких людей, представляя на выставках новейшие OLED телевизоры, которые просто поражают воображение сверхвысокой контрастностью, отличной картинкой и… оглушительной ценой. Давайте же разберемся, что это за «зверь».
Технология OLED
OLED технология предполагает использование светоизлучающих диодов, изготовленных из органических соединений. Это направление не зря считается самым перспективным - у него есть ряд преимуществ перед привычной уже нам «плазмой» и ЖК-телевизорами. Например, если сравнивать такие «органические» телевизоры с плазменными, то сразу видны такие преимущества, как намного меньший вес и размеры, низкое энергопотребление (при аналогичной яркости). При этом OLED дает возможность создания гибких экранов, что не возможно в случае с плазмой. Если в качестве конкурента предложить LCD телевизоры, то тут преимуществ у органического светодиода еще больше: все то же преимущество в весе и габаритах, мгновенный отклик (инерционность картинки - вообще слабое место ЖК), большие углы обзора, нет необходимости в подсветке экрана, при этом контрастность у «органика» выше, намного больший диапазон рабочих температур. Ну и возможность создания гибких экранов LCD технология не предполагает. Как видите, уже существующие технологии не в состоянии составить достойную конкуренцию, OLED технология явно выигрывает. Но чтобы такой телевизор пошел «в массы» производителям предстоит решить еще немало проблем.
Недостатки технологии
При всех преимуществах, эта технология не безгрешна. Первое, что пугает производителей - технология создания больших матриц таких светодиодов не отработана в полной мере, потому предлагаемые на данный момент цены уж очень велики. Судите сами, OLED телевизоры LG предлагаются по цене около 10 тысяч долларов, и это предзаказ, а не конечная цена. А их конкуренты, OLED телевизоры Samsung, вообще не рискнули назвать предварительную цену и время «выхода в серию». Но это, к сожалению, меньшая проблема. Главная проблема, из-за которой OLED технология никак не выберется из «прототипов» к массовому покупателю - недостаточный срок службы люминофоров определенных цветов. Слабое место - «синий» OLED, он может служить всего 2-3 года, после чего теряет цвет, что приводит к искажению изображения. А устройство, которое будет нормально работать всего 2-3 года, просто не может быть коммерчески успешным. Исходя из этого, мы видим, что создание долговечных дисплеев по такой технологии пока не возможно. Так что разработчикам предстоит и дальше бороться за удлинение «жизни» синего светодиода. А в нынешнем состоянии эта технология успешно применяется при изготовлении мобильных телефонов, планшетов, фотокамер и подобных небольших устройств, которые быстро устаревают (в первую очередь - морально). Подобные устройства, согласно статистике, служат всего около 5 000 часов, так что проблем потребитель заметить не успевает.
OLED телевизоры - прототипы и обещания
Где еще можно увидеть столько новинок и предложений, как не на выставке? Последняя выставка потребительской электроники (CES 2013) дала возможность посмотреть на новые модели телевизоров, сделанных по обсуждаемой технологии. Самым обсуждаемым стал OLED телевизор LG 55EM9700. Впрочем, причина обсуждения крылась в том, что производитель пообещал начать продавать такие телевизоры в марте 2013 года, при этом даже была озвучена предварительная цена. Многим показались интересными OLED телевизоры Samsung KN55F9500, он, по заявлениям производителя, также поступит в продажу в этом году, но точные сроки и цены не обсуждались. При этом оба этих производителя показали прототипы своих вогнутых телевизоров. Это, пожалуй, и есть главная «фишка» технологии. LG и Samsung уже давно готовятся к выходу на рынок со своими моделями OLED телевизоров. Японцы тоже решили не отставать, и компании Sony и Panasonic выставили свои новые модели. Их OLED телевизоры плюс ко всему обладает еще и разрешением 4К - вдвое превышающим уже привычное нам Full HD. Но обещания выпустить в широкую продажу телевизоры только в 2014 году мало кого вдохновили.
Стоит отметить, что уловить разницу в качестве воспроизведения изображения в телевизорах этих производителей практически невозможно. Так что нам остается дождаться тестирования этих моделей реальными пользователями.
Телевизоры с функцией 3D
Не знаете, как выбрать 3D телевизор? Ничего особо сложного в этом выборе нет. Надо просто найти ответы на несколько вопросов:
• Какие 3D-телевизоры существуют, и чем они отличаются друг от друга?
• Какие технологии получения объемного изображения в них используются, их сильные и слабые стороны?
• Какие 3D-очки более удобны?
• Какие тонкости следует учесть при покупке 3D-телевизоров?
Экранные матрицы и 3D-системы: если ли жесткая связь между ними? Следует уяснить, что все существующие сегодня технологии создания объемного изображения могут применяться как в плазменных панелях, так и в LCD-, и ОLED-телевизорах. Хотя многие ломают голову над проблемой, какие типы матриц наиболее предпочтительны для демонстрации 3D, однако строить свой выбор на этой основе нет особого смысла. Плазменные модели постепенно уходят с рынка, а перспективные OLED-телевизоры еще слишком дороги, чтобы их достоинства следовало учитывать среднестатистическому пользователю. Остается логичный выбор из огромной массы LCD-моделей с LED-подсветкой, которые обеспечивают приличное качество трехмерной картинки как по яркости и частоте смены кадров, так и по времени отклика элементов матрицы.
В чем разница между активом и пассивом?
Сегодня в 3D-телевизорах используют 2 системы формирования объемного изображения: активную и пассивную. Обе они требуют использования специальных очков, обеспечивающих подачу разных кадров на каждый глаз, а головной мозг объединяет их в единое объемное изображение. Активные системы строятся на поочередной демонстрации на экране телевизора кадров, предназначенных для каждого глаза, причем с такой скоростью, что зрительная система человека воспринимает их как один. Во время показа кадра, предназначенного для левого глаза, правый окуляр очков затемняется, а левый остается прозрачным и наоборот. Для своевременного затемнения и осветления разных окуляров активных 3D-очков, они синхронизируются с телевизором по инфракрасному каналу.
Пассивные системы отличаются одновременной подачей на экран телевизора двух кадров, каждый из которых определенным образом поляризуется, за счет чего пропускается только правым или левым окуляром очков. Обе системы обеспечивают достойное качество 3D, но обладают целым рядом достоинств и слабых мест. Выбор между ними заключается в оценке того, насколько эти достоинства и недостатки критичны именно для вас.