При покупке компьютера часто бывает, что монитор выбирают по остаточному принципу – на какой хватит денег, оставшихся от покупки системного блока. Некоторый смысл в этом есть. На производительность компьютера характеристики монитора не влияют. Но следует понимать, что дешевый монитор низким максимальным разрешением, «смазанным» изображением и плохой цветопередачей может свести на нет преимущества топовой видеокарты. А мерцающая подсветка приведет к быстрой утомляемости и может отрицательно сказаться на зрении. Так что экономия на мониторе может «выйти боком», особенно, если компьютером предполагается пользоваться часто и помногу. Поэтому к выбору монитора лучше отнестись со всей ответственностью, подобрав его в соответствии с задачами.
Основное влияние на цену монитора оказывает его размер по диагонали. Но и среди мониторов одного размера цены могут различаться на порядок в зависимости от прочих характеристик. Следует понимать, что многие характеристики мониторов важны одним пользователям и совершенно неинтересны другим. Зная, какие характеристики требуются для выполнения конкретных задач, можно сделать правильный выбор, подобрав хороший монитор по оптимальной цене.
В зависимости от назначения принято выделять четыре группы от дешевых до дорогих моделей схожего размера: офисные, мультимедийные, игровые и профессиональные.
Офисные мониторы предназначены для работы с офисными программами. Требования к таким мониторам минимальны и направлены на то, чтобы снизить утомляемость при продолжительной работе: достаточная яркость, контрастность и качественная подсветка.
Для мультимедийных мониторов на первый план выходят характеристики, обеспечивающие эффектную «картинку». Хорошая цветопередача, большая диагональ, сверхширокий (Ultrawide) формат выделяют эти мониторы среди остальных.
Под игровыми мониторами подразумеваются мониторы с высоким максимальным разрешением, большой частотой обновления и низким временем отклика. Здесь цветопередача может быть принесена в жертву качественному воспроизведению динамических сцен. Игровые мониторы обычно широкоформатные. Ultrawide и изогнутые мониторы также часто позиционируются как игровые.
Мониторы профессиональных дизайнеров, фотографов и художников должны обеспечивать максимальную глубину цвета и качественную цветопередачу. Желательны также большое максимальное разрешение, небольшой размер пикселя (это обеспечит четкость изображения) и расширенные настройки калибровки.
Характеристики мониторов.
Размер (диагональ) монитора является основной его характеристикой, в первую очередь определяющей его цену и привлекательность для пользователя. Измеряется размер по диагонали Чем шире монитор по соотношению сторон, тем меньше площадь видимой области при одной и той же диагонали.
Диагональ экрана варьируется от 18 дюймов до 55 и выше. В общем, чем диагональ больше, тем лучше: больше информации помещается на мониторе, выше эффект присутствия в играх и при просмотре видео.
К сожалению, с ростом диагонали цена растет в геометрической прогрессии. Поэтому в последнее время все большую популярность приобретают рабочие станции с двумя и более мониторами: многие современные видеокарты позволяют подключать несколько мониторов, что позволяет значительно увеличить площадь рабочего стола по минимальной цене.
Максимальное разрешение.
Разрешение экрана – это количество пикселей - точек, из которых состоит изображение в ширину и в высоту. Чем больше максимальное разрешение, тем четче изображение и тем больше воспринимаемой взглядом информации помещается на экране.
Следует иметь в виду, что максимальное разрешение для каждого монитора является оптимальным – при этом разрешении каждый пиксель соответствует одному жидкокристаллическому элементу. Не стоит работать с монитором при разрешении, меньшем максимального – при этом либо уменьшится видимая область (образуется черная рамка), либо каждый пиксель будет состоять из нескольких ЖК-элементов, причем может оказаться, что одни пиксели станут больше других (изображение начнет заметно искажаться).
Максимальное разрешение должно соответствовать размеру монитора: если оно будет недостаточно, изображения будут зернистыми, если же разрешение будет слишком велико, текст и объекты станут слишком маленькими. Для определения, соответствует ли максимальное разрешение размеру, используется величина ppi - плотность пикселей . PPI (Pixels Per Inc – «пикселей на дюйм») равно количеству пикселей на дюйм монитора. Текст и объекты современных операционных систем настроены для мониторов с 96 ppi, поэтому, для сохранения четкости текста и мелких элементов желательно, чтобы ppi монитора было не менее 90-100. Если количество точек на дюйм у монитора будет намного меньше 90 (75 и меньше), изображения станут зернистыми. Для просмотра видео и некоторых игр это не так важно, а вот для работы такой монитор уже будет некомфортен.
Максимальное разрешение монитора должно поддерживаться видеокартой.
При замене монитора на больший, следует также помнить, что увеличение разрешения увеличивает и нагрузку на видеокарту.
Соотношение сторон (формат) подразумевает соотношение ширины экрана к высоте. Старые мониторы имели соотношение 5:4 и 4:3, такие есть в продаже и сейчас и обычно используются для офисных задач – с документами «бумажных» форматов на них работать удобнее всего. Современные мониторы в большинстве имеют соотношение сторон 16:9 (широкий формат). Такой формат наиболее оптимально покрывает поле зрения человека. Мониторы сверхширокого формата (21:9, Ultrawide рекомендуются для игр и просмотра видео. Хотя края экрана таких мониторов и выпадают из области внимания, они видны периферийным зрением, что увеличивает эффект присутствия. Однако на Ultrawide мониторах заметнее проявляются искажения цветов по краям экрана, особенно если монитор находится прямо перед лицом на небольшом расстоянии. Изогнутый экран позволяет уменьшить искажение цветов на краях, кроме того такой экран еще более усиливает эффект присутствия.
Технология и тип изготовления матрицы.
Матрицей называется основа монитора – пакет прозрачных пластин, между слоями которого расположены жидкие кристаллы. На сегодняшний день существует три типа ЖК-матриц:
1. TN (TN+film) –наиболее простая технология изготовления ЖК-матриц. Преимуществами - малое время отклика (самое малое среди современных матриц) и низкая себестоимость. Но недостатков тоже хватает: малый угол обзора, плохие контрастность и цветопередача. Высочайшая скорость отклика сделала матрицы TN популярными среди киберспортсменов, но для профессиональной работы с графикой и просмотра видео такие матрицы подоходят плохо.
2. IPS (SFT)/PLS избавлены от недостатков TN: они обеспечивают полный охват цветового пространства sRGB, а следовательно, и лучшую цветопередачу. Отличаются высокой контрастностью и хорошими углами обзора: до 180º. IPS чаще всего используются в профессиональных мониторах, но относительно недавно стали захватывать и недорогой сегмент, отвоевывая изрядный кусок рынка у TN.
Недостатками IPS являются относительно высокая цена, большое время отклика и характерный для этого типа глоу-эффект – свечение углов экрана, особенно заметное под углом и при темной картинке.
На текущий день IPS объединяет целое семейство технологий, незначительно отличающихся по характеристикам, Наиболее распространенными технологиями являются:
- AD-PLS – улучшенная матрица PLS (аналог IPS от компании Samsung). От обычного PLS отличается меньшим временем отклика;
- АH-IPS – лучшая цветопередача и яркость, пониженное энергопотребление;
- AHVA – технология компании AU Optronics, обеспечивающая высокий угол обзора
- E-IPS – повышенное светопропускание пикселя позволяет использовать менее мощные лампы подсветки, что снижает цену и уменьшает энергопотребление.
- IPS-ADS – увеличенный угол обзора и снижение искажений изображения за счет электрического поля, формируемого электродами по краям экрана.
3. VA по характеристикам и стоимости находятся между TN и IPS типами. Имеют неплохую цветопередачу, лучшую, чем у IPS, контрастность, средние углы обзора и время отклика.
Также существует несколько технологий производства матриц такого типа:
MVA(PVA) – улучшенная цветопередача, глубокий черный цвет.
AMVA, AMVA+ - дальнейшее развитие технологии MVA, с улучшенной цветопередачей и уменьшенным временем отклика.
WVA+ - развитие технологии MVA от компании HP, обеспечивающее широкий угол обзора – до 178º
Время отклика пикселя.
Из-за особенностей устройства ЖК-матриц, изменение цвета каждого пикселя при подаче на него управляющего сигнала происходит довольно медленно (по меркам электронных устройств) и измеряется миллисекундами. У первых ЖК-матриц время отклика доходило до сотен миллисекунд, для просмотра динамических сцен они не годились вообще, и даже за курсором мыши при движении оставался длинный след. У современных ЖК-матриц время отклика меньше, но при величине этого показателя больше 15 мс, изображение может «смазываться» при воспроизведении высокодинамичных сцен. Поэтому этот параметр важен для любителей динамичных игр и, особенно, киберспортсменов. Насколько важен?
Для примера можно рассмотреть случай, когда небольшой «предмет» пересекает весь экран за 0,1 сек. Допустим, частота воспроизведения кадров в игре – 30 FPS, тогда предмет получит 3 изображения за время пролета, каждое будет держаться на экране 33 мс. Если время отклика более 16 мс, то в течение некоторого времени на экране будет одновременно находиться два предмета (один - "исчезающий" - от предыдущего кадра, другой - "прорисовывающийся"). Так что для обычных игроков это может быть и неважно, но для киберспортсменов время отклика становится чуть ли не главной характеристикой монитора.
Яркость монитора, измеряемая в кд/м2, определяет световой поток, излучаемый полностью белым экраном при 100% яркости ламп подсветки. Этот показатель может оказаться важным, если монитор будет установлен в хорошо освещенном помещении, в помещении с большими панорамными окнами или на улице – в этом случае потребуется яркость побольше – от 300 кд/м2. В остальных случаях яркости в 200-300 кд/м2 будет достаточно.
Контрастность монитора определяется отношением яркости черного и белого цветов, отображаемых монитором. Большинство современных мониторов имеют контрастность 1000:1 и этого вполне достаточно как для работы, так и для игр. Также в характеристиках встречаются показатели динамической контрастности, описываемой как разница между белым цветом на максимальной яркости и черным на минимальной, но единого метода измерения динамической контрастности не существует, поэтому полагаться на этот показатель не стоит.
Угол обзора
Из-за особенностей строения ЖК-матрицы, чистый цвет и максимальную яркость можно увидеть, только глядя на экран под углом 90º. Если смотреть на экран сбоку, яркость свечения пикселей падает. Что еще хуже, яркость свечения пикселей разного цвета падает неравномерно, поэтому при взгляде сбоку начинают искажаться цвета. Малый угол обзора изначально был одним из худших недостатков ЖК-экранов, поэтому производители мониторов постоянно вели (и ведут) разработки новых технологий, позволяющих увеличить углы обзора. На сегодняшний день им удалось добиться заметных результатов – углы обзора современных матриц доведены до максимально возможных.
Но не все так идеально – угол обзора, например, в 176º означает лишь, что внутри угла в 176º контрастность экрана не упадет ниже 1:10. Изменение контрастности все равно будет довольно заметно и может вызвать дискомфорт, даже если зритель находится внутри угла обзора. Более того, разные мониторы (с одинаковыми углами обзора) при взгляде сбоку могут качественно отличаться. Если условия использования монитора предполагают, что на него придется часто смотреть со стороны (например, монитор на стене, мультимедийный монитор, дополнительный монитор) то руководствоваться только заявленным углом обзора не стоит, поскольку угол обзора ничего не говорит о динамике изменения контрастности внутри этого угла. Этот показатель производителями не указывается, поэтому единственный способ его оценить – посмотреть на монитор «вживую».
Лучше всего при взгляде сбоку выглядят IPS-матрицы – заметные глазу изменения контрастности начинаются у большинства моделей только при отклонении от перпендикуляра градусов на 45-50, что дает 90-100º угла обзора без заметного снижения контрастности. Хуже всего – TN: несмотря на заявленные углы обзора более 170º, изменения контрастности иногда становятся заметны при отклонении от перпендикуляра уже на 20º.
Максимальная частота обновления
Частота обновления экрана показывает, с какой скоростью обновляется изображение на экране. Большинство современных мониторов имеет частоту обновления 60 Гц и этого вполне достаточно для комфортной работы. Существует устаревшее мнение, что этой частоты недостаточно. Пользователи ПК, заставшие ЭЛТ-мониторы, помнят, что с ними на 60 Гц работать было некомфортно – экран заметно мерцал. Но устройство ЖК-экранов принципиально отличается от устройства ЭЛТ-экранов. ЖК-экраны не мерцают при любой частоте обновления (точнее, бывает, что мерцают, но это никак не связано с частотой обновления). Инерционность человеческого зрения составляет в среднем 27,5 мс, минимум 20 мс, и для плавности движения на экране достаточно частоты обновления в 50 Гц. Некоторые игровые мониторы поддерживают частоту до 240 Гц, с утверждением, что это обеспечит максимальную плавность и деталировку движений. Чтобы это утверждение имело смысл, видеокарта должна не только поддерживать такую частоту, но и обеспечивать соответствующий FPS. Для высоких разрешений редкая видеокарта сможет выдать те же 240 FPS даже на старых играх..
Поддержка динамического обновления экрана может оказаться более полезной для сглаживания движений в играх. Суть динамического обновления состоит в том, чтобы «подогнать» частоту обновления экрана под FPS, обеспечиваемый видеокартой для того, чтобы избежать ситуации, когда момент обновления экрана попадет на момент вывода очередного кадра игры и на экране прорисуется только половина нового кадра. Хоть это изображение и продержится ничтожно малое время, эффект может быть заметен в сценах с резким изменением яркости. Технологии FreeSync от AMD и G-Sync от Nvidia предотвращают подобные ситуации. Отличия технологий для пользователя выражаются в минимальном поддерживаемом FPS: для G-Sync это 30 FPS, а для FreeSync - 9.
Покрытие экрана может быть глянцевым или матовым (антибликовым). В глянцевой поверхности, как в чистом стекле, отражаются источники света, а при ярком освещении комнаты – предметы вокруг монитора и сам оператор. Считается, что глянцевые экраны обеспечивают более насыщенные цвета, но работать с ними комфортно только при настроенном освещении. Матовые поверхности лишены таких недостатков – отражений предметов на них не видно и даже блики от ярких источников света сведены к минимуму.
Цветовой охват показывает, насколько полно монитор может отобразить все цвета из того или иного цветового пространства. Цветовое пространство sRGB – стандартное цветовое пространство, в котором работает большинство бытовых фото- и видеоустройств. Если монитор не обеспечивает полный охват пространства sRGB, на нем могут быть потеряны некоторые цвета, отображаемые на других устройствах – с полным охватом sRGB. Простой пользователь этого, скорее всего, не заметит, но дизайнерам и фотографам не следует выбирать такую модель.
Цветовое пространство Adobe RGB несколько шире стандартного за счет насыщенных оттенков голубого, зеленого и желтого. Большинство бытовых устройств не смогут воспроизвести эти дополнительные цвета, зато многие попадают в пространства CMYK и могут быть напечатаны. Поэтому мониторы с полным охватом Adobe RGB нужны профессиональным полиграфистам и тем фотографам, которые работают для печатных изданий.
Сенсорный экран сегодня уже не воспринимается как диковинка, но особого смысла в покупке монитора с сенсорным экраном нет – точность позиционирования курсора пальцем намного ниже, чем мышью, плюс отпечатки на поверхности монитора ничуть его не красят. Мониторы с сенсорным экраном обычно используются только для компьютеров специального назначения – например, устанавливаемых в общественных зонах для информирования посетителей или для работы посетителей со специализированным ПО, опять же в общественных местах.
Иногда условия использования монитора требуют от него возможности изменять его положение в широких пределах – поворачивать на подставке, поднимать-опускать и менять наклон. Можно приобрести отдельный кронштейн, а можно подобрать монитор с соответствующей подставкой – регулировкой по высоте, с наклоном и поворотом, с разворотом на 90º - портретным режимом, что удобно при работе с узкими и длинными страничными документами.
Если же возможности подставки недостаточно, и требуется крепить монитор к кронштейну, то большинство мониторов оборудовано креплением VESA , нужно только подобрать соответствующий кронштейну размер.
Немаловажными характеристиками мониторов являются наличие тех или иных разъемов. Это могут быть видеоразъемы :
- VGA (D-SUB, DB15) – устаревший разъем для передачи аналогового RGB-сигнала. На текущий момент поддержка стандарта VGA прекращена, на современных мониторах этот разъем устанавливается для совместимости со старыми видеокартами. Следует использовать в крайнем случае – при отсутствии возможности соединения по цифровому стандарту. Максимальное разрешение при подключении через этот разъем будет 2048x1536 пикселей при частоте 85 Hz.
- DVI (DVI-D) – более современный разъем, использующийся при передаче видеоинформации в цифровом виде. Максимальное разрешение, допустимое при подключении через этот разъем - 2560×1600 при частоте 60 Гц в режиме Dual link. Если разрешение монитора больше 1920×1080, то для подключения его через этот разъем, видеокарта должна быть оснащена разъемом DVI-D Dual link.
- HDMI – наиболее распространенный на сегодняшний день разъем для передачи цифровых видеоданных высокой четкости. Последняя редакция HDMI поддерживает разрешения до 10К на 120 Гц, при том, что серийно производящихся таких мониторов еще не существует.
- Displayport (mini Displayport) – аналог HDMI, разработанный специально для компьютерной техники. Последняя редакция поддерживает максимальное разрешение 8К (7680 × 4320) при частоте 60 Гц.
- Thunderbolt – интерфейс компании Apple. Thunderbolt версии 1 и 2 использует свой разъем (называемый так же - Thunderbolt), Thunderbolt версии 3 использует разъем USB Type-C . Thunderbolt версии 2 поддерживает разрешения до 4К (3840 × 2160), версия 3 – до 5К (5120 × 2880). Иногда встречается в технике и других брендов.
На мониторе могут быть и дополнительные разъемы:
- 3,5 jack для наушников
: интерфейсы HDMI и Displayport допускают передачу звука, то наушники можно подключать не к компьютеру, а к монитору.
USB – некоторые производители встраивают в монитор USB-концентратор
Встроенная акустическая система может сэкономить место на столе и избавиться от лишних проводов – передача звука на неё также происходит по HDMI или Displayport. Подойдет для простой озвучки нетребовательным пользователям.
Варианты выбора мониторов
Начнем с самого бюджетного сегмента. Если вы неприхотливый пользователь, то купите самый недорогой 18-21” монитор , который вполне подойдет для работы с офисными программами.
Качество матрицы, углы обзора у таких моделей будет не ахти, но по крайней мере все это компенсируется доступностью.
Самый оптимальный вариант для дома, это 23-25 дюймовые модели с разрешением FullHD . Не слишком большой и не слишком маленький - наивысший баланс четкости и затрат.
Не требовательный к видеокарте ПК, как в случае 2К или 4К моделей, размер пикселя приемлемый. Изображение, шрифты и иконки не будут такими мелкими. Тип матрицы, дизайн, набор разъемов и прочее выбирайте в зависимости от личных предпочтений и кошелька. Если необходимо максимальное качество картинки, то это будет IPS, VA и другие типы матриц, отличные от TN. Сами TN несколько дешевле и чаще всего быстрее, т.е. лучше подойдут для динамичного контента и игр.
Для эстетов или любителей дизайнерских решений предлагаются мониторы с "безрамочным" корпусом . На функционал это не влияет, но смотрятся на столе такие изящные мониторчики довольно при приятно.
Министерство образования Российской Федерации
Волгоградский государственный технический университет
Кафедра «Техническая эксплуатация и ремонт автомобилей»
СЕМЕСТРОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Основы научных исследований»
Тема: «Яркость»
Вариант: 75
Студент: Мелихов Владимир Александрович
Группа: АТ-312
Направление: 5521 «Эксплуатация транспортных средств»
Преподаватель: Зотов Николай Михайлович
Дата сдачи на проверку: ___________
Роспись студента: ___________
Волгоград 2003
Характеристика яркости…………………………………………………….3
Способы, датчики и приборы, используемые для измерения яркости и их принципы работы………………………………………………………8
Примеры измерения яркости при производстве, испытании, диагностировании, техническом обслуживании и ремонте автомобилей или их элементов………………………………………11
Список литературы………………………………………………………...12
Характеристика яркости
Яркость излучающей поверхности в астрономии и в физике определяется одинаково. Это понятие применимо только для протяженных (неточечных) источников, поскольку в ней присутствует площадь излучающей поверхности. Так как сила света убывает пропорционально квадрату расстояния до источника, а телесный угол, под которым видна проекция излучающей площадки, также убывает по тому же закону, то яркость источника не зависит от расстояния до него и в астрономии часто измеряется как поток с 1 кв. секунды дуги видимой поверхности источника или же как освещенность, создаваемую таким участком видимой поверхности источника.
Если попытаться дать определение яркости, то оно может звучать так:
Яркость – это фотометрическая величина, характеризующая излучательную способность протяжённых тел в данном направлении.
Яркость тела в данном направлении определяется энергией, излучаемой в единицу времени внутри единичного телесного угла элементом поверхности тела, проекция которого на плоскость, перпендикулярную выбранную направлению, имеет единичную площадь. За единицу яркости в Международной системе единиц (СИ) принят 1 кандела на квадратный метр – яркость поверхности, каждый квадратный метр которой излучает в перпендикулярном к ней направлении в пределах угла 1 стерадиан поток, равный 1 люмену. В астрономии яркость часто измеряется видимой звёздной величиной поверхности площадью в одну квадратную секунду дуги. Ранее в Международной системе единиц (СИ) за единицу яркости принимали 1 нит (1 нт=10кд/м 2).
Для примера яркость ночного неба составляет около 21.6 квадратной секунды дуги, то есть около 2·10 -4 нт, яркость видимой поверхности Солнца сотавляет около 150000 квадратных секунд дуги (примерно 1,4 нт), а средняя яркость полной Луны - примерно 0.25 квадратных секунд дуги (около 2,3·10 -6 нт).
Если подходить к определению яркости с точки зрения физического смысла, то можно дать следующее определение: Яркость поверхности – световой поток d Ф , исходящий из площадки dS в рассматриваемом направлении, отнесенный у единице телесного угла и к единице видимой величины площадки, т. е. dS cosq :
где dZ = d Ф/ d W – сила света площадки dS (рис. 1). Буква В снабжена индексом q , так как яркость зависит от угла q , под которым рассматривается площадка dS .
 |
При рассмотрении полного светового потока, посылаемого единицей светящейся поверхности в одну сторону необходимо ввести такое понятие как светимость
Светимостью К называется полный световой поток, посылаемый единицей светящейся поверхности в одну сторону, т. е. в телесный угол W =2 p . Единица измерения светимости в Международной системе единиц (СИ) такая же, что и единица освещенности, то есть люмен на квадратный метр (лм/м 2). Так как световой поток с единицы поверхности в телесный угол d W равен d Ф= B q cos q d W , то
(1.15)
Для поверхностей, излучающих по закону Ламберта (т. е. поверхностная яркость не зависит от направления излучения), яркость В q =В не зависит от угла q , поэтому
К= p В
Так как световой поток, который в том числе характеризует яркость, прежде всего, воспринимается человеком посредством органов зрения, то есть глаз, то необходимо рассмотреть как он воспринимается человеком. При действии света на глаз возникает раздражение сетчатки. От сетчатки возбуждение передается в зрительный нерв и далее в мозг, вызывая ощущение света. Свойство зрительного ощущения, согласно которому предметы кажутся испускающими больше или меньше света, называется светлотой . Как мы уже знаем, на сетчатку попадают только определенные доли всей световой энергии, испускаемой предметами в окружающее пространство. Они выражаются величинами яркостей . Таким образом, интенсивность светового раздражения определяется величинами яркостей, а интенсивность светового ощущения - величинами светлот. Чем больше яркость, тем больше светлота. Поэтому можно сказать, что светлота есть мера ощущения яркости.
В повседневной жизни между понятиями яркости и светлоты часто не делают отчетливого различия, но при изучении зрительного восприятия света их необходимо четко различать. Яркость - объективная величина, ее можно измерить соответствующим прибором (как вы уже догадались, он называется яркометром). Светлота - величина субъективная, как и все ощущения. Например, лист белой бумаги на солнечном свету летом имеет яркость порядка 30000 нт, а при свете настольной лампы - порядка 10–30 нт. Однако никто не скажет, что один и тот же лист бумаги в одном случае более светлый, чем в другом. В числе ряда особенностей зрительного восприятия здесь проявляется его способность отделять характеристику освещения от характеристики освещаемого предмета. Это явление относится к разряду психологических, и, в частности, связано с памятью.
Из сказанного следует, что светлота не может быть непосредственно измерена и выражена абсолютными числами. Однако возможна количественная оценка, выражаемая словами: больше, меньше, равно, намного больше или меньше, едва различается. Причем этим выражениям можно вполне определенно сопоставить разности измеряемых яркостей. Таким образом можно изучить зависимость ощущения от раздражения.
В середине прошлого века немецкий физик Вильгельм Эдуард Вебер (1804–1891) ставил опыты для того, чтобы найти зависимость между величинами раздражения и ощущения. В 1851г. Вебер открыл закон, общий для всех органов чувств: и данная величина раздражения (яркость света, вес, сила звука, и др.) является мерой замечаемости его изменения.
Говоря проще, мерой чувственно воспринимаемых различий является не минимальная величина разности двух раздражений при данном уровне раздражения, а относительная величина, которая остается неизменной при изменении раздражения.
Позднее, в 1858г., Густав Фехнер (1801–1887, немецкий физик и врач) проводил опыты по зрительному различению яркостей. Он установил, что в случае яркостей отношение DP/P постоянно в большом практически используемом диапазоне яркостей. Фехнер вывел математическую формулу зависимости изменения величины ощущения от изменения величины яркости.
Так выглядит закон Вебера–Фехнера (k~100).
Эта формула имеет важное значение. Она, в частности, объясняет, почему надо пользоваться величинами оптических плотностей, а не соответствующими им величинами коэффициентов пропускания и отражения. Действительно, если построить шкалу яркостей, оптические плотности которой составляют равномерный ряд, то она будет восприниматься как равномерная шкала светлот.
Ранее рассматривалась разница двух яркостей при абстрагировании от их окружения, неявно предполагая, что разница между ними много меньше их значений. При рассмотрении реальных образов это не так - мы имеем некоторый диапазон яркостей и некоторый средний уровень яркости - и наше восприятие изменится.
Было установлено, что в натуральном объекте с максимальной яркостью 6000 нт, интервалом яркостей 2.3 (200:1) и уровнем адаптации глаза 1500 нт человеческий глаз может различить 100 уровней яркости. Эти показатели соответствуют ландшафту при среднем уровне освещения его дневным светом. В объекте с максимальной яркостью 40 нт, интервалом яркостей 1.6 (40:1) и уровнем адоптации 10 нт глаз может различить около 70 уровней яркости. Эти показатели соответствуют фотоотпечатку на бумаге выше упомянутого ландшафта и рассматриваемого при среднем искусственном освещении.
Способы, датчики и приборы, используемые для измерения яркости и их принципы работы
Для измерения яркости служит прибор яркомер. Яркомер предназначен для измерения яркости участков рабочего поля экрана. Размеры фотометрируемых участков в зависимости от формы должны быть следующих размеров: круглые - диаметр от не более 0,1 мм до не менее 20 мм, прямоугольные - ширина не более 0,05 мм, длина - от 2,0 до 5,0 мм. Пределы измерения - от не более 1,0 до не менее 200 кд/м 2 (основной диапазон) с расширением верхнего предела измерения за счет калиброванного ослабителя света. Основная погрешность измерения должна составлять не более 10 %. Погрешность коррекции относительной спектральной чувствительности фотоприемника под относительную спектральную световую эффективность монохроматического излучения для дневного зрения - не более 10 %.
Перед проведением измерений должна быть обеспечена подготовка фотометрируемых участков и средств измерения в соответствии с их эксплуатационной документацией. Измерения проводят в нормальных климатических условиях по ГОСТ 21552, если другое не установлено нормативными документами (НД) на фотометрируемые участки. Измерения проводят не ранее чем через 20 мин после включения питания, если не прелус-мотрен иной режим технической документацией на изделие и программой испытаний. Измерения параметров изображения проводят в пяти участках экрана, если другое не установлено методами измерения конкретных параметров:
В центре рабочего поля экрана, т.е. на пересечении его диагоналей;
По диагоналям на расстоянии от углов рабочего поля, составляюшем 0,1 длины диагонали.
Измерение параметров изображения проводят как в затемненном помещении, так и при наличии искусственного внешнего освещения. Освещение экрана должно быть диффузным или угол падения света должен быть равен или более 45" относительно нормали к плоскости, касательной поверхности экрана в его центре. Яркость изображения L на экране, складывающуюся из двух составляющих: яркости излучения L изл и отраженной яркости L отp , обусловленной внешним освещением, рассчитывают по формуле:
L= L изл +L отр
Яркость изображения определяют непосредственным измерением яркости экрана с помощью яркомера, либо определяют раздельно яркость излучения и отраженную яркость. Измерение яркости излучения проводят в затемненном помещении при освещенности экрана, не превышающей 5 лк. Отраженную яркость измеряют при выключенном дисплее и диафрагме яркомера, перекрывающей более 1,0 % площади экрана. Допускается отраженную яркость L отр рассчитывать по формуле:
L отр =Е·Р д,
где Е - освещенность экрана, лк;
Р д - коэффициент диффузного отражения экрана.
Значение Е задают исходя из нормативных данных на фотометрируемые участки и методов испытания конкретных параметров, но не менее 250 лк. Значение Р д определяют по приложению стандарта. Допускается применять значение Р д, указанное в нормативных данных на фотометрируемые участки. При измерении яркости оптическую ось яркомера ориентируют параллельно нормали к плоскости, касательной поверхности экрана в его центре. Используемую диафрагму яркомера и расстояние фотометрирования устанавливают в методах измерения конкретных параметров. Измерение визуальных эргономических параметров проводят на специальных тест-изображениях, установленных в методах измерения конкретных параметров. Тест-изображения должны соответствовать наивысшему стандарту разложения из поддерживаемых фотометрируемых участков конкретного типа в соответствии с нормативными документами на них. Для измерения параметров изображения проводят начальную установку яркости фотометрируемых участков. Для этого воспроизводят тест-объект в виде светлого участка в центре экрана с размерами, превышающими размер одного знакоместа, и однородной яркостью, соответствующей нижнему уровню кодирования яркостью. Задают фиксированное значение освещенности в вертикальной плоскости экрана, но не менее 250 лк. При измерениях в затемненном помещении используют заданное значение освещенности для вычисления отраженной яркости L по формуле. При работе в условиях освещенного помещения заданную освещенность в вертикальной плоскости экрана создают от внешнего источника света. С помощью органов управления, расположенных в фотометрируемых участках, устанавливают яркость изображения тест-объекта L 2 в центре экрана, равной или более 35 кд/м 2 . При этом растр на экране должен быть едва различим, а контрастность тест-объекта и фона с учетом отраженной яркости должна быть не менее 3:1. Для многоцветных фотометрируемых участков начальную установку яркости проводят в белом цвете, если другое не указано в нормативных документах на фотометрируемые участки. После начального установления яркости регулирование яркости органами управления, расположенными в фотометрируемом участке, не допускается. Изменение яркости при испытаниях проводят путем системного задания уровня кодирования яркостью.
Примеры измерения яркости при производстве, испытании, диагностировании, техническом обслуживании и ремонте автомобилей или их элементов
В современной автомобильной промышленности яркость измеряют не только для определения соответствия яркости фар нормативному значению и определения правильности фокусировки ближнего и дальнего света фар. На сегодняшний день уже прошли государственную аккредитацию и лицензирование и не так давно были запущены в серийное производство приборы регистрации скорости (радары) нового поколения, которые позволяют не только более точно определить действительную скорость движения автомобиля практически при любых условий окружающей среды, а и определить многие другие параметры транспортного средства при помощи установленного в нём специального компьютерного чипа.
Также яркость измеряют при проверке правильности постановки углов рулевых колёс.
Список литературы
1. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Курс общей физики. Т. III Изд 2-е. Учебник. М.: Высшая школа,1972.
2. Енохович А.С. Справочник по физике и технике: учебное пособие для студентов технических вузов и инженрных работников. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Просвещение, 1989.
3. Харт Х. Введение в измерительную технику: Пер. с нем. М.М. Гельмана. –М.: Мир, 1999.
4. Измерения в промышленности: Справ. изд. в 3-х кн.: Пер. с нем./Под ред. П. Профоса.-2-е изд., перраб. И доп.-М.: Металлургия, 1990.
5. http://erudite.nm.ru/
6. http://phys.spb.ru/
7. http://physics.hut.ru/
8. http://www.rphtt.ru/
Люксметр - прибор для измерения освещенности, яркости и пульсаций. Он необходим для определения качественных характеристик света. Тусклое освещение и высокий коэффициент пульсации вызывают напряжение органов зрения , что негативно сказывается на общем состоянии организма: появляется усталость, необъяснимая депрессия, другие неприятные ощущения. Главный элемент люксметра - фотодатчик. Попадающие на него лучи света передают свою энергию электронам, в результате чего возникает ток определенной силы, характеризующий степень яркости или освещенности.
Из этой статьи вы узнаете, как пользоваться люксметром, зачем нужно проводить измерения и какие меры необходимо предпринять, чтобы освещение вашего рабочего места, квартиры, загородного дома, дачи и других мест пребывания, соответствовало санитарным нормам. Мы рассмотрим измерение коэффициента пульсаций, освещенности и яркости - условия, при которых необходимо определять эти параметры, а также их влияние на человеческий организм.
Измерение коэффициента пульсаций
Коэффициент пульсации потока света - показатель, характеризующий неравномерность светового потока. Различают пульсацию освещенности и пульсацию яркости. Обе характеристики измеряют в процентах. Допустимые уровни коэффициента пульсации регламентируются актуализированной редакцией СП 52.13330.2011 "Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95" и СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03. В результате медицинских исследований, учеными установлено, что человеческой глаз воспринимает пульсации частотой до 300 Гц - они воздействуют на мозг, в результате чего происходит подавление природных биоритмов ЦНС, нарушения гормонального фона, другие отклонения в деятельности жизненно важных систем организма.
Измерять пульсацию необходимо у всех осветительных приборов и устройств, оснащенных дисплеями: ноутбуков, планшетов, смартфонов и мобильных телефонов, а так же у настольных и потолочных ламп и прочих источников света. Для измерения коэффициента пульсаций освещённости необходимо:
- положить люксметр-пульсметр на рабочий или школьный стол, на пол или любую другую поверхность, при этом световой поток должен падать на фотодатчик;
- если используется многофункциональное устройство, например, RADEX LUPIN, тогда достаточно перейти в режим пульсметра - нажать кнопку «P»;
- считать результат с дисплея.
Для измерения пульсаций мониторов, экранов, светодиодных и других ламп необходимо:
- люксметр-пульсметр поднести как можно ближе к объекту измерений при этом фотодатчик должен быть направлен в сторону измеряемого объекта;
- если используется многофункциональное устройство, например, RADEX LUPIN, тогда достаточно повернуть фотодатчик в сторону объекта измерений и перевести люксметр в режим пульсметра - нажать кнопку «P»;
- считать результат с дисплея.
На достоверность результатов измерений могут повлиять следующие факторы:
- наличие дополнительных источников света;
- перемещение пульсметра при выполнении измерений - прибор должен оставаться неподвижным;
- прочие помехи - перемещающиеся поблизости предметы и люди, в том числе падающие листья, пролетающие птицы и насекомые и т. д..
Важно! Для точных измерения пульсации люминесцентных, светодиодных и газоразрядных ламп необходимо выждать 5 минут, пока они не выйдут на стабильный режим работы. Намного удобнее работать с пульсметром RADEX LUPIN, так как он оснащен поворотным фотоэлементом.
В соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 предельно допустимое значение пульсаций для мастерских, санузлов и зон ожидания составляет 20 %, для офисов - 15 %, жилых комнат и спален - по 10%, детских, рабочих мест операторов ПК, кабинетов и библиотек - 5 %. Важно помнить, мы не всегда в состоянии увидеть, как мерцает лампа, но превышение допустимого уровня коэффициента пульсации негативно сказывается и на состоянии нервной системы, и на работоспособности, и на настроении.
Измерение освещенности
Освещенность - физическая величина, представляющая собой отношение светового потока, падающего на единицу площади, не зависит от направления. Единица измерения - Лк (лм/м2). Измерение освещенности люксметром позволяет проверить условия труда и быта, создать подходящие условий для растений и животных, определить характеристики видеоаппаратуры:
- люксметр необходимо поместить горизонтально в точке измерения, если необходимо определить освещенность рабочего места - прибор надо положить на стол так, чтобы фотодатчик был направлен к источнику или источникам света;
- при использовании люксметра RADEX LUPIN, нужно перейти в режим измерения освещенности - нажать кнопку «E»;
- считать результат с дисплея.
Измеритель освещенности определяет количество света, попадающего на поверхность со всех источников, поэтому если необходимо узнать параметры определенного осветительного прибора, все остальные необходимо выключить.
В соответствии с САНПИН 2.2.1/2.1.1.1278-03 минимальная освещенность парт (столов для хобби), комнат для инженеров - составляет 500 Лк, комнат для групповых занятий дошкольников, поверхности компьютерных столов и в читальных залах - 400 Лк, кабинетов, библиотек и слесарных мастерских - 300 Лк.
Плохая освещенность способствует развитию близорукости и других проблем со зрением, вызывает усталость, негативно сказывается на производительности труда. Особое внимание необходимо уделять освещению учебных мест, так как во время чтения, письма или работе на компьютере при недостатке света глаза сильно перенапрягаются. Для измерения освещенности не надо приглашать профессионалов, достаточно обзавестись люксметром RADEX LUPIN. Стоит не дорого, как обычный бытовой люксметр, зато по точности измерений не уступает профессиональному измерительному оборудованию.
Измерение яркости
Яркость - интенсивность излучения света поверхностью источника света, измеряется в кандел на м 2 . Зависит от отражающей способности покрытия. Так, при одной и той же освещенности яркость может отличаться. Низкая или чрезмерно высокая яркость осветительных устройств и экранов может вызывать дискомфорт. В результате снижается способность к концентрации внимания, падает производительность труда.
В основном измеряют яркость мониторов, экранов и дисплеев. Определить этот параметр у осветительных приборов сложнее - из-за криволинейности поверхности затруднительно получить достоверный результат, кроме того, высокая яркость не гарантирует достаточной освещенности. Измерение этого параметра бытовым яркомером RADEX LUPIN осуществляется накладным способом:
- перейти в режим измерения яркости - в RADEX LUPIN необходимо нажать кнопку «L»;
- вывести на экран белый фон;
- установить фотоэлемент как можно ближе к измеряемому монитору, дисплею или лампе, если осветительный прибор нагревается, держать его на расстоянии 1 см от поверхности;
- считать результат.
При проведении измерений прибор следует удерживать неподвижно. С целью повышения достоверности результата необходимо определить яркость в нескольких точках лампы или экрана, после чего рассчитать усредненное значение. При работе на ПК рекомендуется, чтобы в поле зрения не находилось источников света, яркостью более 200 кд/м2.
Программное обеспечение RadexLight для люксметра RADEX LUPIN
Анализ параметров освещения намного удобнее проводить с помощью бесплатного программного обеспечения RadexLight. Для этого необходимо скачать RadexLight - софт распространяется бесплатно. Программу можно скачать со страницы описания люксметра.
Функции программы:
- получение информации о световом потоке;
- построение частотного спектра пульсаций;
- вывод параметров измерения;
- определение коэффициента пульсации;
- отключение фильтра 300 Гц - данная функция предусмотрена только в программе, на приборе она отсутствует.
Информация на монитор выводится в виде графиков, что позволяет получить полное представление об амплитуде, частоте и форме светового потока.
Как улучшить качество освещения?
Чаще всего отклонения в работе осветительных приборов вызваны их низким качеством. Высокая пульсация характерна для недорогих люминесцентных ламп с электромагнитной регулировкой пуска. В устройствах с электронными пускорегулирующими аппаратами уровень пульсаций ниже. Лучший способ понизить уровень пульсации - заменить лампы или светильник. Чтобы измерить мерцание светодиодной лампы и проверить качество светодиодных и других ламп, а точнее их характеристик при покупке, можно компактным люксметром RADEX LUPIN, который обеспечивает высокую точность измерений.
Для снижения пульсации дисплеев и экранов придется поэкспериментировать с настройками. Например, повышать яркость до тех пор, пока уровень пульсаций не станет нормальным. Одновременно с этим можно подстроить цветовую палитру таким образом, чтобы при взгляде на экран не возникало дискомфортных ощущений. Для повышения освещенности можно заменить лампы или помимо основного источника света использовать вспомогательные: настольные лампы или бра.
Чем измерять параметры ЛАМП
В соответствии с ГОСТ Р 54944-2012 для измерения освещенности необходимо использовать приборы с максимальной погрешностью 10 %. Как правило этому требованию соответствуют дорогостоящие люксметры, стоимость которых настолько высока, что их не приобретают для измерения параметров света в бытовых условиях. Так было до недавнего времени, пока не появился люксметр RADEX LUPIN
, с помощью которого можно определить освещенность, коэффициент пульсации и яркость. Погрешность измерений составляет 10 %.
Наша методика тестирования экранов смартфонов и планшетов состоит из четырёх сравнительно несложных тестов:
- Измерение максимальной яркости чёрного и белого полей, а также вычисление контрастности по полученным значениям;
- Определение цветового охвата и точки белого;
- Измерение цветовой температуры;
- Измерение гаммы дисплея по трём основным цветам (красный, зелёный, синий) и по серому цвету.
Результаты каждого из этих тестов характеризуют отдельные особенности экрана, поэтому при окончательной оценке качества дисплея стоит воспринимать все четыре теста сразу, а не какой-либо из них в отдельности.
Для определения каждого параметра используется колориметр X-Rite i1Display Pro и программный комплекс Argyll CMS. В этом материале мы расскажем про каждый тест, а также объясним, как читать и понимать полученные нами графики. Итак, поехали!
⇡ Определение максимальной яркости чёрного и белого полей, а также вычисление статической контрастности
На первый взгляд, этот тест кажется самым простым. Для того чтобы измерить яркость белого цвета, мы выводим на экран абсолютно белую картинку и измеряем яркость при помощи колориметра — полученное значение и будет называться яркостью белого поля. А для того чтобы измерить яркость чёрного, мы проделываем то же самое с абсолютно чёрной картинкой. Яркость белого и чёрного полей измеряется в кд/м 2 (канделах на квадратный метр). Контрастность узнаётся и того проще: поделив яркость белого поля на яркость чёрного, мы получаем искомое значение. Величина статической контрастности у практически идеального экрана смартфона или планшета составляет 1000:1, хотя результаты 700:1 и выше можно также назвать отличными.
К сожалению, простым этот тест можно назвать только с виду. В последние годы производители смартфонов пошли по тому же пути, что и производители телевизоров: они стали добавлять различные «улучшайзеры» изображения в прошивку аппаратов. Это не удивительно, а скорее закономерно, потому что почти все крупнейшие производители смартфонов занимаются разработкой телевизоров и/или мониторов.
В случае жидкокристаллических дисплеев (с OLED все ровно наоборот) эти «улучшайзеры» работают, как правило, следующим образом: чем меньше на дисплее светлых точек, тем ниже яркость подсветки. Сделано это, во-первых, для того, чтобы обеспечить большую глубину чёрного на тех изображениях, в которых много этого цвета. А во-вторых, чтобы не тратить зря электроэнергию: если изображение в основном тё мное, нет смысла светить подсветкой на полную катушку — логично её приглушить.
Проблема в том, что реальная контрастность от этого не повышается: при использовании «улучшайзера» светлые участки на тё мном изображении тоже станут чуточку темнее, так что соотношение яркости белого и чё рного в лучшем случае останется таким же, как и при полной подсветке. То есть если на дисплее, оснащё нном динамической оптимизацией подсветки, измерить светимости белого и чё рного полей, как описано выше, а потом просто поделить одно на другое, то получится не настоящее значение контрастности, а довольно абстрактная цифра. Чаще всего — очень заманчивая (вроде 1500:1), но не имеющая ничего общего с реальной контрастностью.
Для того чтобы обойти эту проблему, мы отказались от картинок, полностью залитых чёрным или белым цветом в пользу изображения, состоящего на 50% из белого и на 50% из чё рного. Таких картинок у нас две (50-50 и 50-50-2 на рисунке ниже), соответственно, мы измеряем значения светимости белого и чё рного полей как в верхней, так и в нижней частях дисплея — а вычисленные после деления этих чисел значения контрастности усредняем.
Полный набор тестовых изображений для измерения характеристик LCD-дисплеев
Оптимизация вносит изрядную погрешность в том числе и в измерение других параметров экрана — цветовой температуры и гамм. Поэтому для получения более корректных результатов мы и для этих тестов используем не полностью залитые цветом картинки, а квадраты, занимающие около 50% от площади экрана. Фон при этом заливается белым или чёрным цветом, чтобы соотношение светлых и тёмных точек на дисплее было более равномерным для всех тестовых изображений и динамическая подстройка подсветки вносила минимальные искажения в результаты.
Такой подход позволяет повысить реалистичность полученных значений контрастности и прочих параметров дисплея.
⇡ Измерение цветового охвата
Наш глаз способен воспринимать огромное количество цветов, тонов, полутонов и оттенков. Вот только самые современные дисплеи мобильных устройств — как и их «большие братья», экраны телевизоров и мониторов — пока ещё не способны воспроизвести всё это буйство цвета. Цветовой охват любого современного дисплея очень сильно уступает части спектра, видимой человеческим глазом.
На графике ниже представлен примерный диапазон видимой (оптической) области спектра, или «цветового охвата человеческого глаза». Белым треугольником на нём выделено цветовое пространство sRGB, которое было определено компаниями Microsoft и HP в не очень далёком 1996 году как стандартное цветовое пространство для всего компьютерного оборудования, предполагающего работу с цветом: мониторов, принтеров и так далее.
По сравнению со всей оптической областью спектра цветовой охват sRGB не так уж и велик. А уж по сравнению с полным спектром электромагнитного излучения (не показанном на графике) — и вовсе песчинка в песочнице
Если честно, в работе с цветом всё далеко не просто, крайне запутанно и не так хорошо стандартизировано, как того хотелось бы. Однако, пусть и с изрядной долей условности, можно сказать, что большая часть цифровых изображений рассчитана на использование цветового пространства sRGB.
Из этого есть такое следствие: в идеальном случае цветовой охват дисплея должен совпадать с цветовым пространством sRGB. Тогда вы будете видеть изображения именно такими, какими их задумали их создатели. Если цветовой охват дисплея меньше, то цвета теряют насыщенность. Если больше — то становятся более насыщенными, чем нужно. «Мультяшная» картинка с перенасыщенными цветами, как правило, выглядит наряднее, но это не всегда уместно.
Хорошими значениями цветового охвата можно считать показатели от 90 до 110% sRGB. Дисплеи, цветовой охват которых уже 90%, выдают слишком блеклую картинку. Экраны с более широким цветовым охватом могут ощутимо перенасыщать цвета и делать картинку излишне красочной.
Не очень удачными следует считать и такие настройки дисплея, когда треугольник цветового охвата по площади близок к sRGB, но сильно искажён: это означает, что, вместо предусмотренного стандартом цвета, на дисплее вы увидите какой-то существенно отличающийся от него цвет. Например, оливковый вместо зелёного или морковный вместо насыщенного красного.
Набор изображений для определения цветового охвата
|
|
|
|
|
|
|
Также во время измерения цветового охвата мы находим координаты точки белого и указываем её на графике. Более подробно о ней мы поговорим в следующем разделе.
⇡ Определение цветовой температуры
Идеальная цветовая температура белого цвета составляет 6500 кельвин. Это связано с тем, что именно такой цветовой температурой характеризуется солнечный свет. То есть такой белый цвет является наиболее естественным и привычным человеческому глазу. Более «тёплые» оттенки белого имеют температуру ниже 6500 К, например 6000 К. Более «холодные» — выше, то есть 8000 или 10000 К и так далее.
Отклонения как в ту, так и в другую сторону, в принципе, нежелательны. При меньшей цветовой температуре изображение на экране устройства приобретает красноватый или желтоватый оттенок. При более высокой — уходит в голубые и синие тона. Также следует иметь в виду, что точка белого у дисплея может в принципе не попадать на кривую Планка, определяющую именно белый цвет. На таком дисплее белый имеет совсем уж нежелательный зеленоватый (очень характерный недостаток ранних AMOLED-дисплеев) или пурпурный оттенок.
В идеале для всех градаций серого — которые по сути представляют собой тот же белый цвет, но меньшей яркости, — цветовая температура и координаты цвета должны быть одинаковыми. Если они отличаются в незначительных пределах, то ничего страшного в этом нет. Если же они резко меняются от градации к градации, то на таком дисплее разные участки чёрно-белых изображений приобретают разный оттенок и в целом получаются слегка «радужными». Это не очень хорошо.
Тестовые изображения, используемые для измерения цветовой температуры
Мы измеряем цветовую температуру для градаций 10, 20, 30 ... 100% от полностью белого цвета. В результате появляется график следующего вида:
⇡ Измерение гаммы дисплея по трём основным цветам (красный, зелёный, синий) и по серому цвету
Если не вдаваться в глубокую теорию, то графиками гамма-кривых можно назвать отношение входящего сигнала к измеренному сигналу, отображаемому монитором.
Набор изображений для измерения гаммы
К сожалению, идеальных дисплеев не существует, поэтому любой цвет на экране отображается с погрешностью, которую вносит ЖК-матрица. Именно эту погрешность мы и будем измерять. Для того чтобы наши измерения не оказались «сферическими в вакууме», на всех графиках гамма-кривых присутствует эталонная кривая, нарисованная чёрным цветом. За эталон принята гамма 2,2, которая используется в цветовых пространствах sRGB, Adobe RGB.
|
|
|
На примерах графиков видно, что полученные нами кривые далеко не всегда совпадают с эталонными. Если гамма-кривая проходит ниже эталонной, то это значит, что полутона на таком дисплее недосвечиваются, выглядят темнее нужного. При этом особенно могут страдать тёмные участки изображения — детали в них теряются. Если кривая идет выше эталонной — то полутона пересвечиваются и теряются уже детали в светлых частях изображения.
Также встречаются гамма-кривые s-образной и z-образной формы. В первом случае изображение получается более контрастным, при этом детали теряются как в светлых частях, так и в тёмных. Во втором случае — наоборот, контрастность занижается, хоть и с выгодой для детальности. Все случаи несоответствия гамм по-своему плохи, так как из-за них картинка на экране получается изменённой по сравнению с оригиналом.
⇡ Выводы
Для того чтобы отличить хороший экран от плохого, надо смотреть на все диаграммы и графики сразу, одной или пары здесь недостаточно.
С яркостью белого всё просто — чем она больше, чем ярче будет дисплей. Яркость на уровне в 250 кд/м 2 можно считать нормальной, а все значения выше — хорошими. С яркостью чёрного дела обстоят наоборот: чем она ниже, тем лучше. Что же касается контрастности, то про неё можно сказать почти то же, что и про яркость белого: чем выше величина статической контрастности, тем лучше дисплей. Значения около 700:1 можно считать хорошими, а около 1000:1 — и вовсе великолепными. Отметим, что у AMOLED- и OLED-экранов чёрный почти не светится — наш прибор просто не позволяет измерить столь малые значения. Соответственно, мы считаем их контрастность почти бесконечной, а на деле — если вооружиться более точным прибором — можно получить значения вроде 100 000 000:1.
С цветовым охватом дела обстоят немного сложнее. Принцип «чем больше — тем лучше» здесь уже не действует. Следует ориентироваться на то, насколько хорошо совпадает треугольник цветового охвата с цветовым пространством sRGB. Полностью идеальные в этом смысле дисплеи практически не встречаются в мобильных устройствах. Оптимумом же можно считать такой охват, который занимает от 90 до 110% sRGB, при этом очень желательно, чтобы форма треугольника была близка к sRGB. Также на графике цветового охвата стоит посмотреть на расположение точки белого. Чем она ближе к эталонной точке D65, тем лучше баланс белого у дисплея.
Ещё одной мерой баланса белого является цветовая температура. У отличного монитора она составляет 6 500 К у насыщенного белого цвета и почти не изменяется на разных оттенках серого. Если температура ниже, то экран будет «желтить» изображение. Если выше — то «синить».
С гамма-кривыми всё ещё проще: чем ближе измеренная кривая к эталонной, которую мы на графиках рисуем чёрным, тем меньше погрешностей в изображение вносит матрица дисплея. Мы прекрасно понимаем, что всё это так сходу запомнить непросто. Поэтому мы будем ссылаться на данный материал в будущих обзорах. Так что информация о том, как следует читать приводимые нами графики, всегда будет у вас под рукой.
Одна из важнейших характеристик, влияющая на работоспособность человека - яркость света. Данная характеристика равна отношению силы света в конкретном направлении к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную оси наблюдения. Единица измерения яркости - кандел на квадратный метр (кд/м 2). Яркость характеризует пространственное и поверхностное распределение светового потока. Для измерения яркости используются специальные приборы - яркомеры.
Измеритель яркости преобразует световой поток, создаваемый естественным или искусственным источником освещения, в непрерывный электрический сигнал, пропорциональный уровню освещенности. Эта информация выводится на табло прибора для измерения яркости в виде цифрового значения.
Прежде всего, измерение яркости необходимо для контроля уровня светового ощущения глаз человека. Недостаточная или избыточная яркость способна вызывать быструю утомляемость, ухудшение зрения и, как следствие, полную или частичную потерю работоспособности. Современный яркомер необходим для того, чтобы контролировать и своевременно реагировать на изменения данного параметра. При этом необходимо помнить, что свет, генерируемый источником, должен иметь такое спектральное распределение плотности энергетической яркости, которое обеспечивало бы однозначное присвоение ему того или иного цвета. Необходимость постоянного контроля обусловлена использованием современной техники - ЖК мониторов, телевизоров, ламп дневного света, внедрение светодиодных светильников.
Яркомер - прибор первой необходимости в службах охраны труда и обеспечения техники безопасности. Яркомеры широко используются в кинотеатрах, научных центрах, образовательных и медицинских учреждениях, музеях и библиотеках. Все без исключения, они отличаются компактными размерами и небольшим весом.
Метод измерений - прием или совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей или шкалой в соответствии с реализованным принципом измерений. По общим приемам получения результатов измерений методы различают на: прямой и косвенный. Прямой метод измерений - измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Прямые измерения не требуют методики выполнения измерений (МВИ) и проводятся по эксплуатационной документации на применяемое средство измерений. Подтверждение соответствия этих методик обязательным метрологическим требованиям осуществляется в процессе утверждения типов данных средств измерений (ГОСТ Р 8.563-2009 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений). В соответствии с Законом РФ « Об обеспечении единства измерений» (статья 9), измерения должны выполняться в соответствии с аттестованными в установленном порядке методиками. «Измерения, относящиеся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, должны выполняться по аттестованным методикам (методам) измерений, за исключением методик (методов) измерений, предназначенных для выполнения прямых измерений…» (Из ФЗ № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» часть 1 статьи 5).
Выбор прибора, осуществляющего измерение яркости, зависит от поставленных перед ним задач. Например, «ТКА - ПКМ» (09) совмещает в себе функции яркомера (накладным методом), люксметра и пульсметра, и позволяет осуществлять комплексный контроль над всеми параметрами освещения на рабочем месте. Кинопроекционный яркомер «ТКА-ЯР» незаменим при монтаже кинопроекторов и оборудования в кинозалах, а спектроколориметр «ТК-ВД»/01 - позволит не только контролировать яркость киноэкранов, но и измерит цветовые характеристики цифровых кинопроекторов. Яркомеры предназначены для яркости самосветящихся объектов указанным в паспорте методом.
При покупке такого прибора для измерения яркости необходимо обратить внимание на сертификаты его соответствия действующим санитарным правилам и государственным стандартам. Научно-техническое предприятие «ТКА», основанное в 1991 году, занимается разработкой и изготовлением оптических измерительных приборов. Благодаря собственной научно-исследовательской и производственной базе, НТП «ТКА» является признанным лидером в области производства и поставки технических средств для контроля параметров освещения.
2014-04-03 Все статьи