Цветность дисплея монохромная что значит
Монохромный монитор является типом монитора компьютера , в котором компьютер текст и изображения отображаются в различных тона одного цвета, как соединенные с цветным монитором , который может отображать текст и изображения в нескольких цветах. Они были очень распространены на заре компьютеризации, с 1960-х по 1980-е, до того, как цветные мониторы стали популярными. Они по-прежнему широко используются в таких приложениях, как компьютеризированные кассовые системы, благодаря возрасту многих регистров. Зеленый экран был общим названием монохромных мониторов, использующих зеленый люминофорный экран «P1» ; этот термин часто неправильно используется для обозначения любого дисплейного терминала в блочном режиме, независимо от цвета, например, IBM 3279 , 3290 .
В изобилии в начале-середине 1980-х годов они пришли на смену терминалам Teletype и предшествовали цветным ЭЛТ и более поздним ЖК-дисплеям в качестве преобладающего устройства вывода изображения для компьютеров.
СОДЕРЖАНИЕ
ЭЛТ Дизайн
Наиболее распространенной технологией для монохромных мониторов была ЭЛТ , хотя, например, также использовались плазменные дисплеи . В отличие от цветных мониторов, которые отображают текст и графику в нескольких цветах за счет использования красного, зеленого и синего люминофоров с переменной интенсивностью , монохромные мониторы имеют только один цвет люминофора ( моно означает «один», а хром означает «цвет»). Весь текст и графика отображаются этим цветом. Некоторые мониторы имеют возможность изменять яркость отдельных пикселей , тем самым создавая иллюзию глубины и цвета, как в черно-белом телевизоре.
Как правило, для экономии памяти дисплея предоставлялся только ограниченный набор уровней яркости, что было очень дорого в 70-х и 80-х годах. Либо нормальный / яркий, либо нормальный / тусклый (1 бит) на символ, как в VT100, или черный, темно-серый, светло-серый, белый (2 бит) на пиксель, как у мегапиксельного дисплея NeXT .
Монохромные мониторы обычно доступны в трех цветах: если используется люминофор P1 , экран будет зеленым монохромным. Если используется люминофор P3 , экран будет монохромным янтарным. Если используется люминофор P4 , экран будет белым монохромным (известный как «белый страницы»); это тот же люминофор, который использовался в первых телевизорах. Было заявлено, что желтый экран обеспечивает улучшенную эргономику, в частности, за счет снижения утомляемости глаз; это утверждение кажется малообоснованным.
использование
Хорошо известными примерами первых монохромных мониторов являются VT100 от Digital Equipment Corporation , выпущенный в 1978 году, Apple Monitor III в 1980 году и IBM 5151 , который сопровождал IBM PC модели 5150 после выпуска в 1981 году.
5151 был разработан для работы с текстовой графической картой PC Monochrome Display Adapter (MDA) , но сторонняя видеокарта Hercules стала популярным дополнением к экрану 5151 из-за сравнительно высокого разрешения растрового изображения Hercules 720 × 348. возможность монохромной пиксельной графики, часто используемой для графики бизнес-презентаций, созданной из электронных таблиц, таких как Lotus 1-2-3 . Это было гораздо более высокое разрешение, чем у альтернативного графического стандарта IBM Color Graphics Adapter 320 × 200 пикселей или 640 × 200 пикселей. Он также может запускать большинство программ, написанных для стандартных графических режимов карты CGA. Монохромные мониторы продолжали использоваться даже после введения в конце 1980-х стандартов цветного адаптера IBM Enhanced Graphics Adapter и Video Graphics Array с более высоким разрешением для приложений с двумя мониторами .
Ясность
Пиксель за пикселем, монохромные мониторы обеспечивают более четкий текст и изображения, чем цветные ЭЛТ- мониторы. Это связано с тем, что монохромный монитор состоит из сплошного люминофорного покрытия, а резкость можно регулировать путем фокусировки электронного луча; тогда как на цветном мониторе каждый пиксель состоит из трех точек люминофора (одна красная, одна синяя, одна зеленая), разделенных маской. Монохромные мониторы использовались почти во всех немых терминалах и до сих пор широко используются в текстовых приложениях, таких как компьютеризированные кассовые аппараты и системы торговых точек , из-за их превосходной четкости и улучшенной читаемости.
Некоторые дисплеи с зеленым экраном были снабжены особенно полным / интенсивным люминофорным покрытием, что делало символы очень четкими и резко очерченными (таким образом, легко читаемыми), но создавало эффект послесвечения (иногда называемый «призрачным изображением») при прокрутке текста вниз по экрану. экран или когда один экран с информацией был быстро заменен другим, как при операциях вверх / вниз в текстовом редакторе . Другие зеленые экраны избегали сильных эффектов послесвечения, но за счет гораздо более пиксельных изображений персонажей. В 5151, среди прочего, были регуляторы яркости и контрастности, позволяющие пользователю выбирать собственный компромисс.
Эффекты ореолов устаревших зеленых экранов стали привлекательным визуальным сокращением для компьютерного текста, часто в «футуристическом» стиле. В первых названиях первого фильма « Призрак в доспехах» и в исходном коде « Матрицы» научно-фантастических фильмов трилогии «Матрица» заметно выделяются компьютерные дисплеи с ореолом зеленого текста. Зеленый текст также присутствует на компьютере Лебедя в сериале « Остаться в живых ».
Ограничения по люминофору
Монохромные мониторы особенно подвержены выгоранию экрана (отсюда возникновение и название заставки ), потому что используемые люминофоры имеют очень высокую интенсивность.
Другой эффект высокоинтенсивных люминофоров - это эффект, известный как «двоение изображения», при котором тусклое послесвечение содержимого экрана на короткое время становится видимым после того, как экран гаснет. Это занимает определенное место в поп-культуре , о чем свидетельствуют такие фильмы, как «Матрица», благодаря цифровому эффекту дождя .
Этот эффект ореола преднамерен на некоторых мониторах, известный как мониторы с длительным постоянством. Они используют относительно длительный период затухания люминофора для уменьшения мерцания и утомления глаз.
Изображение, выдаваемое мониторами стандартизировано в наиболее существенных его составляющих: разрешение, частота смены кадров, глубина цвета, гамма, цветовое пространство.
Для построения математической модели восприятия цвета человеком двое ученых — Джон Гилд и Дэвид Райт, независимо друг от друга, провели эксперименты на людях с нормальным зрением.
По результатам этих экспериментов в 1931 году был принят стандарт CIE XYZ, легший в основу почти всех прочих стандартов, в которых так или иначе упоминается цвет. Конечно же эта модель неидеальна.
Например, большую часть цветов этого пространства невозможно увидеть в реальности. Области, увеличенные в 10 раз для наглядности, внутри которых цвета для большинства людей неотличимы друг от друга — весьма неравномерны.
Зато эта диаграмма очень удобна для описания цветовых охватов реальных устройств. Прямая линия между двумя цветами на диаграмме показывает те цвета, которые можно получить при их смешении в разной пропорции. Достаточно знать длину волны и ширину пиков основных цветов чтобы без сложных расчетов найти координаты точки прямо на диаграмме.
Существуют альтернативные пространства, отображающие полный цветовой охват, со своими особенностями. Например, CIE Lab в котором из-за нелинейных преобразований сравнивать мониторы неудобно. Но удобно сравнивать печатающие устройства, из-за того, что цвета рассматривается относительно точки белого, которая для напечатанного изображения меняется в зависимости от освещения.
О наиболее распространенных цветовых пространствах и будет рассказано в данном материале.
Стандарты аналогового телевидения. NTSC, SAMPT-C, PAL/SECAM, REC.601
NTSC стандартом на цвет обзавелся в 1953 году. В те далекие времена телевизоры обеспечивали очень широкий цветовой охват, но используемый люминофор оставлял длинные шлейфы и не давал достаточно яркой картинки, что привело к постепенному отказу производителей от этого стандарта.
В итоге появился стандарт SAMPT-C, учитывающий реальный цвет в телевизорах, который продолжили использовать в вещании NTSC.
Этой неразберихой (использование одного названия как для стандарта цветового пространства, так и системы вещания) пользуются хитрые производители, беря для расчётов процента охвата относительно NTSC (NTSC 1953) другой стандарт цветового охвата SAMPT-C (NTSC 1976) устройство на бумаге выглядело «круче» чем на самом деле. В современности стандарт цветового охвата NTSC (1953 года) нигде кроме маркетинга не используется
Чуть позже разработали другие стандарты телевиденья PAL/SECAM, которые описываются единым стандартом REC.601. В современном цифровом мире единственное подходящее его применение — оцифровка кассет, с последующей конвертацией в другое, более подходящее, пространство.
Но есть еще кое-что. Декодеры h.264 в зависимости от размера изображения по-разному преобразуют закодированную информацию о цвете в итоговые значения RGB. В зависимости от размеров изображения иногда неверно используется стандарт REC.601 вместо REC.709. Это проводит к искажению цветов либо в красноватую, либо в желтоватую область.
sRGB, REC.709
sRGB и REC.709 появились примерно так же, как SAMPT-C — чтобы навести порядок в том хаосе, который устроили производители мониторов. И то, что он так свободно перешел на ЖК-панели, можно считать чудом — принцип получения итоговой картинки разный (разные люминофоры, фильтры и так далее). Интересная особенность стандарта — он не имеет постоянной оптоэлектронной световой характеристики(гаммы).
Изначально обратную гамму использовали для компенсации неравномерности светимости люминофора от уровня сигнала управляющего током луча кинескопа, (производителям так было проще) чтобы итоговое изображение выглядело максимально близко к оригиналу. Но современным мониторам это не так уж и необходимо — они могут работать с любой гамма-функцией.
Сейчас гамма нужна для оптимального распределения информации о цвете на числовой последовательности бит. К примеру, в стандарте вещания HDTV (REC.709) числа 0-15,236-255 нужны для синхронизации кадров хотя реально для этой цели используются только 0 и 255. Чтобы учесть потерю этой части диапазона была подобрана соответствующая гамма функция. А что будет с изображением при подаче REC.709 сигнала на sRGB-монитор видно при неправильной настройке HDMI в драйвере видеокарты.
Так вот, несмотря на то, что везде для sRGB указывается гамма 2,2, на самом деле гамма меняется от 1 до 2,4.
Синий — локальное значение гаммы sRGB, пунктир — гамма 2,2, красный — гамма sRGB.
Сделано это как раз для оптимального распределения цвета по битам с учетом отражения освещения в комнате на экране монитора.
А еще все привыкли к тому, что точка белого указывается в кельвинах (к примеру, 6500К), но и это «неправда». По стандарту белый цвет используемый в sRGB соответствует дневному белому при полуденном солнце, выглядит немного зеленее привычного 6500К и называется D65.
Пока что sRGB — это стандарт цвета для интернета. Именно в этом пространстве стоит работать создателям изображений, дизайнерам, фотографам, ориентирующимся на цифровые публикации. А вот создателям видеоконтента стоит использовать другой стандарт — REC.709, у которого, несмотря на тот же самый цветовой охват, есть отличия в уровне точек черного и белого.
Еще одна особенность sRGB — отношение производителей мониторов к этому стандарту. Даже заявляя заводскую калибровку в sRGB, по факту от стандарта может отличаться все, кроме основных цветов, что осложняет работу. Обращайте внимание на обзоры.
AdobeRGB
Adobe RGB считается стандартом в печати, из-за того, что координаты основных цветов для подобраны таким образом, чтобы точно перекрывать swopCMYK — стандарт цветового охвата для печати 4 красками. В области голубого цвета у sRGB очень большие проблемы. Даже дешевенький домашний струйный принтер дает более насыщенный голубой цвет, чем дорогущий дизайнерский монитор, поддерживающий только sRGB.
Точка белого в Adobe RGB не D65, а D50 как соответствующая белому цвету на высококачественной бумаге. Который может доставить кучу неприятностей даже в любительской печати из-за принципа своей работы. Это вещество, преобразующее ультрафиолетовую часть спектра в синий цвет, что делает желтоватую низкосортную бумагу на вид яркой и белой, а отпечатки на такой бумаге сильно меняют цвета в зависимости от источника света.
Картинка, предназначенная для sRGB с отключенным управлением цветом, на таком мониторе, будет заметно отличаться от оригинального цвета, из-за того, что зеленая компонента не только дальше от точки белого, но еще и немного сдвинута в сторону от линии «точка белого/точка зеленого».
Такое пространство не подходит для потребления контента, цвета получаются нетолько более насыщенными, но и меняют оттенки, что больше всего заметно на лицах, к цвету которых глаз более чувствителен. По той же причине создателям контента, не занимающимся печатью, такое пространство доставит больше проблем чем пользы — практически никто не увидит изображение в изначальном виде.
Чтобы использовать такой монитор как следует, к нему потребуется колориметр-спектрофотометр для точной калибровки как самого монитора, так и принтера, источники света D50 и D65 для контроля отпечатков, помещение без окон, окрашенное серой краской. И всё это для того, чтобы исключить влияние внешнего освещения на восприятие цвета. В противном случае это будет просто монитор с насыщенными зелеными и голубыми цветами.
Но все эти ухищрения недостаточны, когда дело доходит до многоцветных принтеров. Даже обычный потребительский 6-цветный принтер может выйти за пределы возможностей начальных профессиональных мониторов, поэтому превышение охвата монитора над стандартным очень даже желательно.
DCI-P3, Display-P3, P3-D65
Изначально DCI-P3 был стандартом для кинотеатров.
У оригинального стандарта яркость точки белого всего 45 нит (кд/м²) и заметен зеленоватый оттенок, а используемая гамма 2,6. Большинство мониторов даже если выкрутить яркость на минимум, всё равно будут заметно ярче чем полагается экрану в кинотеатре.
Поэтому у стандарта появились адаптации для потребительской техники — Display-P3, P3-D65, отличающиеся точкой белого, и гаммой, которую приняли за 2,2. Общего у них с изначальным стандартом — только основные цвета.
Этот стандарт планируется в качестве замены sRGB. Своим приходом в массы в скором будущем он будет обязан квантовым точкам — дешёвому люминофору позволяющим получить практически любой цвет без применения редкоземельных металлов.
Мониторов, обеспечивающих достаточный уровень покрытия будущего стандарта, становится все больше, но сейчас это вызывает некоторые сложности. Хотя браузеры и научились преобразованию цвета, для этого им требуется знать охват монитора. А Windows 10 знать не знает об этом стандарте. И если вы стали счастливым обладателем монитора с цветовым охватом отличным от sRGB, то при отсутствии настроек это может привести к искажению цветов.
В отличии от Adobe RGB у семейства P3 охват расширен не только в области зеленых, но и красных оттенков. Это приводит к чрезмерно насыщенным, «кислотным» цветам. Чтобы избежать этого достаточно скачать соответствующий профиль и назначить его по умолчанию для монитора.
К сожалению, производители и обзорщики не часто балуют профилями мониторов, а калибровка стоит денег, которые не хочется тратить. В таком случае поможет стандартный профиль, делающий просмотр интернета более приятным.
REC.2020 REC.2100
Новейший формат для цифрового телевидения — REC.2020 REC.2100. Из-за того, что используются монохромные цвета, даже квантовые точки не смогут обеспечить такого охвата, а значит бюджетных устройств с 100% покрытием в обозримом будущем не предвидится. Скорее всего это цветовое пространство ожидает судьба контейнера —цветового пространства, не соответствующего ни одному реальному устройству, но используемое для хранения информации о цвете, чтобы уже само устройство выполнило преобразования цвета в соответствии со своим возможностями. Это уже происходит на YouTube. Где для правильного отображения цвета видео в формате HDR, перед загрузкой рекомендуется конвертация именно в пространство REC.2020.
Заключение
Заводская калибровка вовсе не гарантирует, что монитор будет пригоден для работы.
Но это все настолько заморочено, что даже разработчики ПО и оборудования допускают ошибки.
Прискорбно, но неоспоримо: все мониторы изначально показывают цвет по-разному, даже два экземпляра одной модели с серийными номерами, отличающимися на единицу. И если нет возможности рвануть в магазин и сравнить нос к носу с десяток мониторов, то приходится ориентироваться на отзывы и характеристики. Вот только отзывы бывают противоречивыми (глаза у всех разные, предпочтения тоже), а характеристики могут ввести в ступор. Если с разрешением, яркостью или диагональю все понятно, то сколько бит нужно монитору? Что такое цветовой охват sRGB/NTSC и сколько процентов необходимо? Стоит ли переплачивать за монитор с сертификатом Pantone? У какой матрицы лучше цветопередача? Ломали голову над этими вопросами? Отлично, тогда ответы ждут вас в данном материале.
Зависимость цветопередачи от типа матрицы
 |
Любые разговоры об умении монитора достоверно отображать цвета стоит начинать с типов матрицы.
Большинство TN-матриц не выдерживают никакой критики, когда речь заходит об отображении цветов. Их конек ― это быстрый отклик и дешевизна.
VA-экраны можно поставить на ступеньку выше, однако точность цветопередачи у них тоже не идеальная. Впрочем, в последнее время на рынке все чаще появляются VA-мониторы для дизайнеров с хорошими углами обзора, натуральной цветопередачей и ценниками чуть ниже IPS.
IPS в этом плане лучшие: они могут похвастаться не только точной цветопередачей, но и широким динамическим диапазоном вкупе с оптимальными показателями яркости и контрастности. Все это тоже важные параметры, влияющие на восприятие цвета. Именно поэтому дизайнеры предпочитают работать именно на IPS-мониторах.
PLS ― это «продвинутая» разновидность IPS, которую развивает Samsung. На самом деле убедительных доказательств преимущества PLS перед IPS не существует, а двух на 100% идентичных мониторов с такими матрицами для сравнения лоб в лоб мы, к сожалению, не встречали.
Глубина цвета и битность монитора
 |
Для начала давайте немного разберемся с битами. Бит ― это разряд двоичного кода, который может принимать одно из двух значений, 1 или 0, да или нет. Если говорить о мониторах и пикселях, если бы это был пиксель, он был бы абсолютно черного или абсолютно белого цвета. Для описания сложного цвета это не самая полезная информация, поэтому мы можем объединить несколько бит. Каждый раз, когда мы добавляем биты, количество потенциальных комбинаций удваивается. Один бит имеет 2 возможных значения, собственно ноль и единицу. В двух бита мы можем уместить уже четыре возможных значения ― 00, 01, 10 или 11. В трех битах количество вариантов вырастает до восьми. И так далее. Итоговое количество вариантов равняется являться двойке, возведенной в степень количества бит.
Вот как черно-белый градиент будет выглядеть на разной битовой глубине
 |
 |
Конечно, это невозможно и данная заметка — просто небольшая иллюстрация побочных эффектов, с которыми можно столкнуться при выводе изображения на графический LCD. Сразу скажем, что я не первооткрыватель эффекта и речь не идет о полноцветных TFT мониторах для PC, а о LCD, предназначенных для вывода несложной информации от микроконтроллеров.
Есть у меня вполне заурядный монохромный FSTN дисплей Raystar RG12864A-FHC-V-000 для внутренних технических нужд. Ничего выдающегося, разве что есть у него цветная RGB подсветка. При работе в светлое время можно обойтись и без подсветки, но обычно я подключал LCD при синей подсветке, красный и зеленый светодиоды при этом отдыхают.
Вывод точки в левом верхнем углу и окружности в центре при синей подсветке
Как-то баловался я с внешней памятью, подключенной к MCU Atmega8515, для создания цепочки экранных видеобуферов. И запрограммировал вывод полутонов. Разумеется, Raystar RG12864A, с его почти полусекундным послесвечением, непригоден для вывода картинки с частотой больше двух кадров в секунду, несмотря на то, что запись полного фрейма во внутреннюю графическую память LCD занимает менее 9мс. Поэтому от мерцания экрана не уйти даже и при трех полутонах (с учетом "черного" и "белого").
Вывод полутонов на монохромном (!) LCD
И при любой однотонной подсветке (красной, зеленой, синей) цвет видимых пикселов соответствует тону подсветки.
Многоцветность монохромного дисплея проявляется при подключении «белой» подсветки. Кавычки поставлены, поскольку смешивание RGB не проводилось по характеристикам спектральной яркости, просто были поставлены одинаковые резисторы в цепи питания светодиодов.
Триколор
На Raystar RG12864A-FHC-V-000 вполне различимы 8 полутонов (да еще и цветных)
Существенно изменив угол зрения, можно увидеть и нежный розовый цвет:
А если еще подключить и диммер PCA9533, то и недолго превратить монохромный LCD в полноцветный монитор .
Читайте также: