Сказка про ЖК-мониторы со сверхмалым временем отклика

Технология ускорения времени реакции пиксела

Самое интересное заключается в том, что технология ускорения времени реакции пиксела реализована исключительно на уровне электроники ЖК-монитора и никак не затрагивает технологию производства самих ЖК-матриц. Поскольку время переключения пиксела из одного состояния в другое зависит от прикладываемого к ячейке напряжения, то можно ускорить время переключения, если в процессе самого перехода использовать напряжение больше или меньше (в зависимости от того, между какими уровнями серого реализуется переход), чем требуется (чем соответствует требуемому уровню серого).

Рассмотрим процесс переключения пиксела из состояния GL 1 в состояние GL 2 (рис. 2) Пусть уровню GL 1 соответствует напряжение U 1, а уровню GL 2 – напряжение U 2 ( GL 2> GL 1, U 2> U 1). Время переключения в данном случае зависит от разницы напряжений U 1 и U 2.

Если требуется осуществить переход из состояния GL 1 в состояние GL 3, причём GL 3> GL 2, то для этого перехода потребуется и более высокий уровень напряжения U 3, но и время переключения станет меньше. А теперь попробуем объединить две ситуации воедино, то есть реализовать переход GL 1-GL 2, но за время перехода GL 1-GL 3. Этого можно достигнуть, если в течение времени длительности первого кадра подать на ячейку напряжение U 3 (больше, чем требуется), а в течение последующих кадров снизить это напряжение до требуемого уровня U 2. То есть идея заключается в том, чтобы первоначально более высоким импульсом напряжения форсировать поворот ЖК-молекул. Поскольку управляющее напряжение на ЖК-ячейке может меняться только с приходом каждого следующего кадра, длительность форсирующего (компенсирующего) импульса напряжения соответствует длительности одного кадра, а вот уровень этого компенсирующего напряжения подбирается таким образом, чтобы за время длительности одного кадра уровень яркости пиксела не превысил бы значения GL 2 (рис. 3). В противном случае возможно появление нежелательных артефактов.

Совершенно аналогично можно ускорить время переключения пиксела при переходе с более высокого уровня яркости GL 2 на менее высокий GL 1 (рис. 4). Для этого напряжение на ячейки в течение длительности одного кадра уменьшается до значения, меньшего, чем требуется для перехода GL 2-GL 1. При этом уровень компенсирующего напряжения подбирается таким образом, чтобы при уменьшении яркость пиксела не стала бы меньше требуемого значения GL 1.

Технология ускорения времени реакции пиксела получила название Response Time Compensation (RTC). Хотя, конечно, производители ЖК-мониторов, пытаясь выделится из общего ряда, используют собственные названия данной технологии, однако суть от этого не меняется.

Резюмируя вышеизложенное, можно сказать, что технология RTC позволяет уменьшить время переключения пиксела между градациями серого цвета, сократив его до времени длительности одного кадра. Кроме того, технология RTC принципиально не может повлиять на время переключения с чёрного на белый, равно как и с белого на чёрный цвета, и в этом смысле время реакции пискела, измеряемое как суммарное время переключения Black-White-Black, при использовании RTC-технологии не меняется. Отметим также, что если без использования технологии RTC время переключения пиксела между градациями серого цвета меньше времени длительности одного кадра, то технология RTC не только не может сократить время переключения, но, более того, её использование приведет к артефактам. Действительно, если время переключения GL 1-GL 2 (GL 2 > GL 1) без использования технологии RTC меньше, чем длительность одного кадра, то за время длительности одного кадра будет реализован переход GL 1-GL 2. При использовании технологии RTC для реализации перехода GL 1-GL 2 подаётся последовательность напряжений U 1-U 3-U 2. Тогда за время первого кадра пиксель успевает переключиться в состояние GL 3. После подачи напряжения U 2 во втором и последующих кадрах пиксель перейдёт в состояние GL 2. Таким образом, вместо требуемого перехода GL 1-GL 2 на самом деле реализуется переход GL 1-GL 3-GL 2. При этом в течение некоторого промежутка времени (часть первого кадра и часть второго кадра) пиксел будет «пересвечен», то есть его яркость будет выше требуемого уровня GL 2, что можно рассматривать как своего рода артефакт (рис. 5).

Вопрос о том, уменьшается ли при этом время переключения пискела, вообще-то говоря, неоднозначен. Дело в том, что уровень GL 2 достигается дважды: через время T 1 и через время T 2. Время T 1 соответствует достижению уровня GL 1 в первом кадре, то есть когда подано напряжение U 3, а время T 2 – во втором кадре, когда подано напряжение U 2. Остаётся лишь выяснить, какое из этих двух времён считать временем переключения пиксела. Понятно, что с точки зрения производителя выгоднее считать за время переключение пиксела именно время T 1, однако учитывая, что в промежутке T 2-T 1 мы имеем дело с «пересвечиванием» пиксела, то правильно считать за время переключения именно время T 2. Интересно отметить, что в данном случае технология RTC не только не способствует уменьшению времени переключения пискела, но и наоборот, приводит к его увеличению.

Как уже отмечалось, для корректной реализации технологии RTC необходимо, чтобы каждому переходу между градациями серого соответствовал бы свой уровень компенсирующего напряжения, подаваемого в первом кадре. Причём уровень компенсирующего напряжения зависит не только от уровня серого, на который происходит переход, но и от уровня серого, с которого происходит переход. Поэтому для реализации технологии RTC сигнальный процессор монитора должен иметь кадровый буфер, в котором хранится предыдущий кадр. При приходе нового кадра для каждого пикселя на основе предыдущего и требуемого уровней GL происходит расчёт требуемого уровня форсирующего напряжения. Для этого монитор содержит специальную таблицу Look-Up Table (LUT), в которой хранится соответствие между выходным уровнем серого (соответствующего форсированному импульсу напряжения) и уровнями серого предыдущего и текущего кадров.