Έχουμε αναφερθεί σε αρκετά νήματα για την χρησιμότητα ή όχι των 100Hz στις σύγχρονες LCD και νομίζω πως καλό είναι να μαζέψουμε όλες τις πληροφορίες και απορίες μας σε ένα νήμα. Κάνω την αρχή και όποιος θέλει ας προσθέσει ότι άλλο θεωρεί χρήσιμο.
Ως γνωστόν με τον όρο Motion Blur αναφερόμαστε στην "θαμπάδα", ή μείωση της ανάλυσης, που παρατηρείται στις τηλεοράσεις όταν υπάρχει γρήγορη κίνηση.
Το συγκεκριμένο πρόβλημα γίνεται κυρίως αντιληπτό στις LCD και έχει αποδοθεί από πολλούς στον υψηλό χρόνο απόκρισης (response time) που έχουν οι τηλεοράσεις της συγκεκριμένης τεχνολογίας σε σχέση με τις τηλεοράσεις άλλων τεχνολογιών (Plasma, CRT).
Τι είναι όμως ο χρόνος απόκρισης ? Στην ουσία είναι ο χρόνος που χρειάζεται ένα pixel για να βρεθεί από μία κατάσταση σε μία άλλη. Κάθε φορά που η κατάσταση ενός pixel μεταβάλλεται οι υγροί κρύσταλλοι πρέπει να επανατοποθετηθούν γεωμετρικά (με εφαρμογή ηλεκτρικού πεδίου). Ο χρόνος που χρειάζεται για αυτή την μεταβολή είναι και ο χρόνος απόκρισης. Η τιμή του εξαρτάται από την αρχική και την τελική κατάσταση του pixel και αυτό το έχουν εκμεταλευτεί οι κατασκευαστές και ο καθένας μετράει κυριολεκτικά ότι θέλει (Black To White To Black, Grey To Grey κλπ) και όπως θέλει, ώστε να πετύχει όσο το δυνατόν μικρότερη τιμή γίνεται. Ο χρόνος απόκρισης είναι χαρακτηριστικό της οδήγησης του πάνελ και υπάρχουν περιορισμοί που έχουν να κάνουν με τις φυσικές ιδιότητες των υγρών κρυστάλλων όταν βρίσκονται εντός ηλεκτρικού πεδίου. Όταν έχουμε γρήγορη κίνηση, δηλαδή απότομες μεταβολές της κατάστασης των pixel, βρισκόμαστε σε μία κατάσταση που οι υγροί κρύσταλλοι "αγκομαχούν" να ακολουθήσουν την ροή του εισερχόμενου σήματος με αποτέλεσμα προβλήματα στην εικόνα (smearing, ghosting, blur κλπ). Άραγε αν υπήρχε LCD με μηδενικό χρόνο απόκρισης το πρόβλημα του motion blur θα είχε λυθεί ?
Η απάντηση είναι όχι και οφείλεται στην write and hold φύση της τεχνολογίας LCD, στην οποία κυρίως οφείλεται το motion blur που παρατηρείται με γρήγορη κίνηση.
Τι σημαίνει το write and hold (ή sample and hold) ? Σημαίνει πως ένα pixel μιας LCD οθόνης παραμένει αναμμένο με την ίδια φωτεινότητα για όλη την διάρκεια προβολής ενός frame. Πόση είναι αυτή η διάρκεια ? Εξαρτάται από τον ρυθμό ανανέωσης της οθόνης. Για μια LCD οθόνη στα 50Hz η διάρκεια κατά την οποία ένα pixel είναι συνεχώς αναμμένο είναι 20ms. Αντιθέτως σε plasma και CRT τα pixel ανάβουν μόνο για ένα κλάσμα των 20ms και στο υπόλοιπο διάστημα ρίχνουν σταδιακά την φωτεινότητα τους μέχρι να σβήσουν και να ανάψουν πάλι με το επόμενο frame.
Για να καταλάβουμε για ποιο λόγο το write and hold αποτελεί πρόβλημα ας σκεφτούμε τον τρόπο με τον οποίο το ανθρώπινο μάτι αντιλαμβάνεται την κίνηση. Όταν παρατηρούμε κάτι που κινείται έχουμε την δυνατότητα του tracking, δηλαδή την ικανότητα να κρατάμε συνεχώς εστιασμένο το σε κίνηση αντικείμενο. Δυστυχώς όμως δεν υπάρχει συνεχής τεχνολογία καταγραφής της κίνησης. To video δεν είναι τίποτα παραπάνω από ένα σύνολο διαδοχικών στατικών δειγμάτων που προβάλλονται αρκετά γρήγορα ώστε να δώσουν την εντύπωση της κίνησης. Όταν έχουμε ένα αντικείμενο που μετακινείται κατά μήκος της LCD οθόνης, το μάτι μας προσπαθεί να κάνει tracking και να ακολουθήσει την κίνηση του αντικειμένου, αλλά αυτό παραμένει αναμμένο για 20ms στο ίδιο σημείο μέχρι να αλλάξει το frame και να μετακινηθεί σε κάποιο άλλο σημείο της οθόνης. Αυτός είναι και ο κύριος λόγος του blur. Το αντικείμενο σε κίνηση παραμένει ακίνητο και δεν βρίσκεται εκεί που το μάτι μας προσπαθεί να εστιάσει παρακολουθώντας την κίνηση.
Εδώ είναι που μπαίνουν στο παιχνίδι τα 100Hz στις μοντέρνες LCD και βελτιώνουν αρκετά την κατάσταση. Στις απλές υλοποιήσεις απλά κάθε frame προβάλλεται δύο φορές. Αυτό που γίνεται είναι πως μειώνεται στο μισό (10ms) ο χρόνος κατά τον οποίον ένα pixel παραμένει αναμμένο, μετά σβήνει και παραμένει αναμμένο για άλλα 10ms. Να σημειωθεί πως στην περίπτωση αυτή το "κινούμενο" αντικείμενο εξακολουθεί να παραμένει στο ίδιο σημείο για 20ms, απλά ενδιάμεσα υπάρχει μια διακοπή της φωτεινότητας. Για τον λόγο αυτό αρκετές υλοποιήσεις χρησιμοποιούν την τεχνική του motion interpolation. Σε αυτή την περίπτωση δεν έχουμε απλό διπλασιασμό των frames, αλλά η τηλεόραση προσπαθεί να φτιάξει ένα ενδιάμεσο frame με βάση το αμέσως προηγούμενο και το αμέσως επόμενο.
Το πλεονέκτημα μιας τέτοιας υλοποίησης είναι πως το αντικείμενο σε κίνηση βρίσκεται στο ίδιο σημείο μόνο για 10ms, μετά σβήνει στιγμιαία, και τα επόμενα 10ms βρίσκεται στο σημείο που ο επεξεργαστής εικόνας έχει υπολογίσει πως πρέπει να βρίσκεται. Το μειονέκτημα είναι πως στην ουσία ο επεξεργαστής προσπαθεί να μαντέψει και σε αρκετές περιπτώσεις το blur αντικαθίσταται από τεχνουργήματα.
Μερικά χρήσιμα links:
Charles Poynton: Motion Portrayal, eye tracking, and emerging display technology (pdf)
Home Theater: Motion Blur
HDTV Magazine: LCD specs playing with your eyes
Cnet: Taking the blur out of LCD TVs
Ως γνωστόν με τον όρο Motion Blur αναφερόμαστε στην "θαμπάδα", ή μείωση της ανάλυσης, που παρατηρείται στις τηλεοράσεις όταν υπάρχει γρήγορη κίνηση.
Το συγκεκριμένο πρόβλημα γίνεται κυρίως αντιληπτό στις LCD και έχει αποδοθεί από πολλούς στον υψηλό χρόνο απόκρισης (response time) που έχουν οι τηλεοράσεις της συγκεκριμένης τεχνολογίας σε σχέση με τις τηλεοράσεις άλλων τεχνολογιών (Plasma, CRT).
Τι είναι όμως ο χρόνος απόκρισης ? Στην ουσία είναι ο χρόνος που χρειάζεται ένα pixel για να βρεθεί από μία κατάσταση σε μία άλλη. Κάθε φορά που η κατάσταση ενός pixel μεταβάλλεται οι υγροί κρύσταλλοι πρέπει να επανατοποθετηθούν γεωμετρικά (με εφαρμογή ηλεκτρικού πεδίου). Ο χρόνος που χρειάζεται για αυτή την μεταβολή είναι και ο χρόνος απόκρισης. Η τιμή του εξαρτάται από την αρχική και την τελική κατάσταση του pixel και αυτό το έχουν εκμεταλευτεί οι κατασκευαστές και ο καθένας μετράει κυριολεκτικά ότι θέλει (Black To White To Black, Grey To Grey κλπ) και όπως θέλει, ώστε να πετύχει όσο το δυνατόν μικρότερη τιμή γίνεται. Ο χρόνος απόκρισης είναι χαρακτηριστικό της οδήγησης του πάνελ και υπάρχουν περιορισμοί που έχουν να κάνουν με τις φυσικές ιδιότητες των υγρών κρυστάλλων όταν βρίσκονται εντός ηλεκτρικού πεδίου. Όταν έχουμε γρήγορη κίνηση, δηλαδή απότομες μεταβολές της κατάστασης των pixel, βρισκόμαστε σε μία κατάσταση που οι υγροί κρύσταλλοι "αγκομαχούν" να ακολουθήσουν την ροή του εισερχόμενου σήματος με αποτέλεσμα προβλήματα στην εικόνα (smearing, ghosting, blur κλπ). Άραγε αν υπήρχε LCD με μηδενικό χρόνο απόκρισης το πρόβλημα του motion blur θα είχε λυθεί ?
Η απάντηση είναι όχι και οφείλεται στην write and hold φύση της τεχνολογίας LCD, στην οποία κυρίως οφείλεται το motion blur που παρατηρείται με γρήγορη κίνηση.
Τι σημαίνει το write and hold (ή sample and hold) ? Σημαίνει πως ένα pixel μιας LCD οθόνης παραμένει αναμμένο με την ίδια φωτεινότητα για όλη την διάρκεια προβολής ενός frame. Πόση είναι αυτή η διάρκεια ? Εξαρτάται από τον ρυθμό ανανέωσης της οθόνης. Για μια LCD οθόνη στα 50Hz η διάρκεια κατά την οποία ένα pixel είναι συνεχώς αναμμένο είναι 20ms. Αντιθέτως σε plasma και CRT τα pixel ανάβουν μόνο για ένα κλάσμα των 20ms και στο υπόλοιπο διάστημα ρίχνουν σταδιακά την φωτεινότητα τους μέχρι να σβήσουν και να ανάψουν πάλι με το επόμενο frame.
Για να καταλάβουμε για ποιο λόγο το write and hold αποτελεί πρόβλημα ας σκεφτούμε τον τρόπο με τον οποίο το ανθρώπινο μάτι αντιλαμβάνεται την κίνηση. Όταν παρατηρούμε κάτι που κινείται έχουμε την δυνατότητα του tracking, δηλαδή την ικανότητα να κρατάμε συνεχώς εστιασμένο το σε κίνηση αντικείμενο. Δυστυχώς όμως δεν υπάρχει συνεχής τεχνολογία καταγραφής της κίνησης. To video δεν είναι τίποτα παραπάνω από ένα σύνολο διαδοχικών στατικών δειγμάτων που προβάλλονται αρκετά γρήγορα ώστε να δώσουν την εντύπωση της κίνησης. Όταν έχουμε ένα αντικείμενο που μετακινείται κατά μήκος της LCD οθόνης, το μάτι μας προσπαθεί να κάνει tracking και να ακολουθήσει την κίνηση του αντικειμένου, αλλά αυτό παραμένει αναμμένο για 20ms στο ίδιο σημείο μέχρι να αλλάξει το frame και να μετακινηθεί σε κάποιο άλλο σημείο της οθόνης. Αυτός είναι και ο κύριος λόγος του blur. Το αντικείμενο σε κίνηση παραμένει ακίνητο και δεν βρίσκεται εκεί που το μάτι μας προσπαθεί να εστιάσει παρακολουθώντας την κίνηση.
Εδώ είναι που μπαίνουν στο παιχνίδι τα 100Hz στις μοντέρνες LCD και βελτιώνουν αρκετά την κατάσταση. Στις απλές υλοποιήσεις απλά κάθε frame προβάλλεται δύο φορές. Αυτό που γίνεται είναι πως μειώνεται στο μισό (10ms) ο χρόνος κατά τον οποίον ένα pixel παραμένει αναμμένο, μετά σβήνει και παραμένει αναμμένο για άλλα 10ms. Να σημειωθεί πως στην περίπτωση αυτή το "κινούμενο" αντικείμενο εξακολουθεί να παραμένει στο ίδιο σημείο για 20ms, απλά ενδιάμεσα υπάρχει μια διακοπή της φωτεινότητας. Για τον λόγο αυτό αρκετές υλοποιήσεις χρησιμοποιούν την τεχνική του motion interpolation. Σε αυτή την περίπτωση δεν έχουμε απλό διπλασιασμό των frames, αλλά η τηλεόραση προσπαθεί να φτιάξει ένα ενδιάμεσο frame με βάση το αμέσως προηγούμενο και το αμέσως επόμενο.
Το πλεονέκτημα μιας τέτοιας υλοποίησης είναι πως το αντικείμενο σε κίνηση βρίσκεται στο ίδιο σημείο μόνο για 10ms, μετά σβήνει στιγμιαία, και τα επόμενα 10ms βρίσκεται στο σημείο που ο επεξεργαστής εικόνας έχει υπολογίσει πως πρέπει να βρίσκεται. Το μειονέκτημα είναι πως στην ουσία ο επεξεργαστής προσπαθεί να μαντέψει και σε αρκετές περιπτώσεις το blur αντικαθίσταται από τεχνουργήματα.
Μερικά χρήσιμα links:
Charles Poynton: Motion Portrayal, eye tracking, and emerging display technology (pdf)
Home Theater: Motion Blur
HDTV Magazine: LCD specs playing with your eyes
Cnet: Taking the blur out of LCD TVs
Last edited:
