Piksele w obrazie wyświetlanym na monitorach, telewizorach i innych ekranach towarzyszyły nam od zawsze. Początkowo nie były to takie piksele do jakich jesteśmy przyzwyczajeni dziś, gdzie każdy punkt ekranu jest dokładnie zdefiniowany. W czasach technologii kineskopowej obraz był rysowany przez wiązkę elektronów padająca na luminofor i wtedy mówiło się o rozdzielczości w liniach (tych rysowanych).
Od bańki do płaskiego ekranu
Strumień elektronów wystrzeliwany był z działa kineskopowego (tak, w domach mieliśmy liniowe akceleratory elektronów) i kierowany tak by paść w odpowiednim miejscu ekranu. Wiązka omiatała zatem cały ekran i czyniła to tak szybko, że ludzki wzrok nie był w stanie tego wprost zauważyć. Ale do czasu. Gdy pojawiły się ekrany odświeżające cały obraz nie 50 czy 60 razy na sekundę, ale jeszcze szybciej, nagle dostrzegliśmy niedoskonałość starszej technologii kineskopowej. W swoim czasie przyjmowano, że częstotliwość odświeżania 75 Hz zapewnia użytkownikowi komfort i nie powoduje zmęczenia oczu.
Dziś monitory komputerowe wyświetlając cały kadr 60 razy (w przypadku statycznych obrazów wystarczy nawet dwa razy wolniej) na sekundę nie migoczą jak to miało miejsce w czasach bańkowych wyświetlaczy. Powodem jest inny sposób generowania obrazu - na przykład gdy wyświetlany jest statyczny obraz to wszystkie piksele cały czas mają ten sam stan (stale wyświetlają odpowiedni kolor). W monitorze kineskopowym piksele na całym ekranie były po kolei zaświecane i po chwili gasły - działo się to tak szybko, ze mieliśmy iluzję stale świecącego ekranu.
Rysowanie linii w kineskopie
Natomiast odświeżanie obrazu w monitorze LCD nadal odbywa się linia po linii jak w ekranach kineskopowych. Okazuje się, że dziś nawet to 60 razy nie wystarcza gdy chcemy cieszyć się płynnie wyświetlanymi grami czy elegancko upłynnionym ruchem w filmach. Dlatego i w monitorach LCD (OLED) stosowane są jeszcze większe częstotliwości odświeżania.
Ekran z bliska i w slo-mo - różne technologie
Jeden obraz wart jest tysiąca słów, dlatego zachęcam do obejrzenia poniższego materiału. Po angielsku, ale najważniejszy przekaz zawarty jest w obrazie. Pokazywane są tam kolejno nakręcone superszybką kamerą ekrany kineskopowe, LCD i OLED. Szczególnie niezwykle wygląda to w pierwszym przypadku, gdy na przykładzie postaci Mario widać jak obraz rysowany jest plamka po plamce, linia po linii. Potem zestawione są w powiększeniu piksele nowoczesnego kineskopowego monitora (z przeplataną maską pikseli RGB) i ekranu LCD (z regularnie ułożonymi pikselami) oraz OLED (tym razem to produkt LG).
Legenda z najważniejszymi momentami filmu:
- 1:17 - migotanie ekranu kineskopowego, ze względu na różnice w częstotliwości odświeżania i rejestracji obrazu przez kamerę
- 1:47 - to sam migotanie, ale w zwolnieniu (rejestracja 1600 kl/s), widać gasnące linie
- 2:20 - ten sam efekt, ale już bez szumu, a przy grze (rejestracja 2500 kl/s)
- 2:30 - zbliżenie na ekran
- 2:44 - jeszcze wolniej, widać jak obraz powstaje linia po linii (rejestracja 28500 kl/s)
- 2:53 - teraz rejestrujemy obraz w tempie 118000 kl/s
- 3:05 - jeszcze większe zbliżenie (rejestracja 147000 kl/s)
- 3:32 - widzimy jak powstają kolejne punkty obrazu (rejestracja 380000 kl/s)
- 4:02 - porównanie rozdzielczości
- 4:20 - przechodzimy od SD do UHD i zmieniamy technologię
- 4:35 - odświeżanie na ekranie LCD
- 4:55 - gra w Halo w dużym zwolnieniu
- 5:20 - odświeżanie ekranu w iPhone
- 6:20 - fotografowanie lustrzanką ekranu LCD z bliska
- 6:50 - to samo z obiektywem makro
- 7:30 - poszczególne piksele na ekranie LCD
- 7:55 - skąd biorą się kolory, wyjaśnienie
- 8:30 - obraz ruchomy z bliska na LCD
- 8:44 - to samo, ale na nowoczesnym kineskopie z maską pikseli
- 9:33 - czerń i biel na LCD w zbliżeniu
- 9:50 - dlaczego w LCD nie ma idealnej czerni
- 10:30 - a jak to wygląda w OLEDzie
- 10:50 - czerń i biel na OLED w zbliżeniu
Technologie wykorzystujące bezwładność ludzkiego oka
Skoro jesteśmy już przy oglądaniu wyświetlanego na ekranie obrazu w dużym spowolnieniu, warto powiedzieć parę słów o technologiach, które wykorzystują bezwładność ludzkiego oka i sekwencyjne wyświetlanie obrazów.
- XPR - technologia projektorowa, umożliwiająca sprzętowe tworzenie obrazu o rozdzielczości przekraczającej rozdzielczość zastosowanego panelu DMD. Obraz docelowy powstaje w wyniku złożenia dwóch, czterech lub większej liczby podobrazów. W superszybkiej kamerze dostrzeglibyśmy te składowe elementy.
- DLP - technologia wykorzystująca panele DMD i koło filtrów. Obraz z projektora DLP rejestrowany kamerą, albo sfotografowany aparatem na bardzo krótkim czasie otwarcia migawki wygląda bardzo nieładnie, gdyż jest to tylko jeden z wielu obrazów składających się na to co nasze łatwe do oszukania oko widzi jako jednolity obraz.
- aktywne 3D - technologia, w której każde oko widzi inny obraz, są one wyświetlane tak szybko, że nie zauważamy sekwencyjności
