mYYlywjooy

затемненному состоянию. Точные указания методов измерения и основные определения приведены в стандарте ISO 13406-2.

Время выключения пиксела это количество времени, необходимое для полного закрытия ячейки жидкокристаллического монитора. Полным закрытием ячейки считается достижения яркости в 0% (Рис. 9).

Рисунок 9. График, отображающий время, необходимое для выключения пиксела

Время включения пиксела это количество времени, необходимое для полного открытия ячейки жидкокристаллического монитора. Полным открытием ячейки считается достижения яркости в 90% (Рис. 10).

Рисунок 10. График, отображающий время, необходимое для включения пиксела

Несмотря на наличие стандарта, широкое распространение получил подход, при котором оценивается нестандартизированное время переключения пикселя. Дело в том, что при реальной работе с монитором довольно редко пиксели переключаются от полностью непрозрачного к полностью прозрачному состоянию и наоборот. Гораздо чаще пиксели переключаются между, так называемыми «полутонами». Поэтому, с прагматической точки зрения, гораздо важнее оценить не время перехода «от черного к белому» (Black to White), а время, которое требуется пикселю, чтобы переключить-

21

ся от «серого к серому» (Gray to Gray). Причем, часто это время переключения значительно превышает время полного закрытия (или открытия) ячейки (Рис. 11).

Рисунок 11. График, отображающий время, необходимое для переключения пикселя

Для полноты картины необходимо отметить тот факт, что за последние годы был достигнут значительный прогресс в области создания жидкокристаллических мониторов. Сегодня даже самые дешевые модели обеспечивают приемлемое качество изображения для решения большинства задач пользователя. [11]

Еще одним важным недостатком жидкокристаллических мониторов является высокая чувствительность матрицы к физическим воздействиям, что может привести к повреждению одиночных пикселей или их групп

(Рис. 12).

Рисунок 12. Увеличенное изображение, отображающее пример поврежденных пикселей (пиксели черного цвета)

22

Выходом из данной ситуации может быть защита матрицы специальным прозрачным материалом, устойчивым к сильным нажатиям, царапинам и другим физически и химическим воздействиям.

1.2.3.4. Газоразрядные или плазменные мониторы

Принцип действия газоразрядной или плазменной панели основан на эффекте люминесценции. Некоторые вещества обладают возможностью люминесцировать, то есть излучать свет. Эти вещества, называемые люминофорами, используются в газоразрядных дисплеях, построенных по технологии PDP (Plasma Display Panel). Для того, чтобы вызвать активное свечение, люминофор в дисплее облучается светом в ультрафиолетовом спектре.

Схематичное изображение внутреннего устройства и основной принцип работы газоразрядного или плазменного дисплея (монитора, панели) представлены на Рис. 13.

Рисунок 13. Схематичное изображение внутреннего устройства газоразрядного или плазменного монитора

Свое название плазменные (газоразрядные) дисплеи получили потому, что при их работе, в ячейках, выстланных люминофором, при электрическом разряде, образуется ионизированный газ, то есть плазма. Чем дольше будет светиться конкретная ячейка, тем ярче будет представлен на экране соответствующий ей участок визуализации. [14]

Схематичное изображение внутреннего устройства и основного принципа работы излучающей свет ячейки внутри газоразрядного (плазменного) дисплея представлено на Рис. 14.

23

Рисунок 14. Схематичное изображение внутреннего устройства ячейки плазменной панели

Важным достоинством применения газоразрядных дисплеев (панелей), обусловленных особенностью плазменной технологии для получения изображения (Plasma Display Panel), является возможность получения четкого изображения, не подверженного мерцанию.

При просмотре изображений на плазменных дисплеях зрительный аппарат пользователя, как правило, гораздо меньше подвержен утомлению, чем при просмотре таких же изображений на дисплеях, основанных на технологии cathode ray tube. Примерный внешний вид плазменного дисплея показан на Рис. 15.

Рисунок 15. Примерный внешний вид типового плазменного дисплея (газоразрядного дисплея)

24

1.2.3.5. Светодиодные дисплеи (панели)

Кроме традиционных задач отображения изображений, существуют и специфические задачи визуализации, требующие специальных решений. К таким решениям, пожалуй, в большой степени можно отнести и светодиодные дисплеи или LED – панели. Аббревиатура LED расшифровывается как Light Emitting Diode. Именно на использовании таких излучающих свет диодов и построены светодиодные дисплеи (панели)

Излучающие свет диоды хорошо подходят для построения на их основе дисплеев очень больших размеров. С одной стороны, они достаточно яркие, чтобы пользователь мог видеть их с большого расстояния, а с другой стороны, они достаточно мелкие, чтобы восприниматься в качестве отдельной экранной точки (пикселя) на значительном удалении от органов зрения.

Схематично, устройство типового светодиодного дисплея показано на Рис. 16.

Рисунок 16. Схематичное изображение устройства современного светодиодного монитора

Конечно, если пользователь приблизится к светодиодному дисплею на близкое расстояние, то он легко заметит каждый светодиодный элемент в отдельности и общая картинка для него разобьется на множество мелких ярких точек.

Это связано с тем, что размеры достаточно ярких светодиодов пока все еще слишком велики, чтобы воспринимать их в качестве точечных элементов изображения с близкого расстояния.

25

В настоящее время идут активные работы, направленные на миниатюризацию и повышение яркости светодиодов, но при текущих характеристиках, технология Light Emitting Diode не может быть использована для создания «настольных» дисплеев пользователя.

Это является главной причиной, по которой светодиоды практически не используются для создания дисплеев для, так сказать, традиционных задач визуализации. Если попытаться уменьшить размер самих диодов, то непременно снизится яркость излучаемого ими света и, наоборот, для обеспечения приемлемой яркости придется использовать слишком крупные излучающие свет диоды. [12]

Важным достоинством светодиодных дисплеев (панелей) является то, что при огромных размерах экранов, которые могут быть созданы при использовании данной технологии, относительная стоимость готовых изделий остается довольно низкой, по сравнению с аналогами.

При этом, такие дисплеи при практической их реализации составляются из блоков, включающих в себя несколько светодиодов. Это значит, что в случае выхода из строя нескольких излучающих свет диодов, или блоков, их можно быстро заменить новыми аналогичными блоками.

При этом, сам экран может в это время продолжать работать, так как остальные блоки светодиодов остаются неповрежденными и управляются независимо друг от друга. [12]

Примерный внешний вид типового светодиодного дисплея (панели) представлен на Рис. 17.

Рисунок 17. Примерный внешний вид типового светодиодного дисплея, составленного из большого количества соединенных между собой светодиодных панелей

26

1.2.3.6. Виртуальный ретинальный дисплей

Виртуальный ретинальный дисплей значительно отличается от всех других типов дисплеев, рассмотренных выше. Его главной особенностью является то, что визуализация происходит не на каком-то «экранеподложке», а на сетчатке глаза самого пользователя.

При использовании данной технологии (VRD - Virtual retinal display) у пользователя создается иллюзия того, что перед его глазами, как бы висит в воздух изображение. В некоторых источниках эту технологию также обозначают с помощью аббревиатуры RSD, что расшифровывается как retinal scan display.

Разработки в области ретинальных дисплеев, впервые предложенных широкой публике в 1991 году, находят свое практическое применение в таких областях как дополненная и виртуальная реальности.

Благодаря относительно высокой яркости визуализаций, получаемых с помощью применения излучающих свет диодов, и небольшим размерам оборудования, перспективным считается его использование в различных переносных и мобильных устройствах.

Как и многие другие современные технологии, технология виртуального ретинального монитора первоначально была создана в рамках военных исследований. В военной практике виртуальный ретинальный монитор используется пилотами и командирами боевых машин (например, Striker) для получения дополнительной визуальной информации. Stryker - это семейство колёсных боевых бронированных машин, разработанных и производимых американской компанией «Дженерал дайнемикс лэнд сис-

темз» (General Dynamics Land Systems). [13]

Перспективы использования технологии виртуального ретинального монитора на сегодняшний день еще не полностью осознаны в силу новизны технологии, однако уже сейчас можно найти успешные её применения. Вообще, можно отметить, что весь спектр возможных применений виртуальных ретинальных дисплеев на сегодняшний день сложно себе представить. Среди наиболее вероятных областей применения этой технологии можно назвать следующие:

Разработка принципиально новых систем интерфейса и взаимодействия с пользователем;

Использование виртуальных ретинальных дисплеев в инженерии и промышленности (ремонт и сопровождение сложных систем, одновременное наблюдение различных параметров и т.д.);

Игровая индустрия и разработка новых типов развлекательного контента; Медицинские интерфейсы (диагностика, хирургия, общая практика и т.д.);

27

Создание иллюзий трехмерных объектов, висящий в воздухе перед глазами пользователя; И другие.

Упрощенная схема работы виртуального ретинального монитора представлена на Рис. 18.

Рисунок 18. Схематичное изображение принципа работы виртуального ретинального монитора

Современные медицинские исследования показывают, что с точки зрения нанесения потенциального вреда здоровью пользователя, виртуальный ретинальный монитор является безопасным решением. Поэтому, следует ожидать в ближайшем будущем выход на массовый рынок адаптированных версий устройств.

1.3. Проекционный дисплей (телевизор)

Технология проекционных дисплеев построена на использовании проекторов совместно с экраном, на котором формируется изображение. Размеры проекционных дисплеев могут быть довольно большими (до нескольких метров).

Основные характеристики проекционного дисплея определяются почти полностью тем типом проектора (или системы формирования изображения), который используется для визуализации. Среди наиболее распространенных можно выделить следующие:

Проекторы, реализованные на основе использования техноло-

гии liquid crystal display;

Проекторы, реализованные на основе использования техноло-

гии cathode ray tube;

Проекторы, реализованные на основе использования технологии проецирования лазера;

Проекторы, реализованные на основе использования техноло-

гий Liqued Crystal on Silicon (LCOS) и Digital Light Processing (DLP).

28

Основными достоинствами технологии проекционных дисплеев является возможность получить достаточно четкое и реалистичное изображение большого формата.

К недостаткам можно отнести относительно высокое энергопотребление и большие габариты аппаратного обеспечения.

1.4. Лазерный телевизор (дисплей)

Дисплеи, изображение в которых формируется с помощью цветных лазеров, появились на рынке относительно недавно. Одной из первых, свою продукцию в этом сегменте представила фирма Mitsubishi. Это была модель лазерного телевизора «LaserVue L65-A90», которая имела не только очень высокую стоимость, но и выдающиеся характеристики изображения. Общий вид современного лазерного телевизора (дисплея) представлен на Рис. 19.

В дисплеях данного типа для построения изображения на экране используются три цветных лазера основных цветов (синий, зеленый и красный), а все остальные цвета получаются с помощью смешивания основных в разных пропорциях.

Ввиду относительно недолгого присутствия на рынке пока что трудно оценить реальные перспективы данной технологии. Но основные достоинства и недостатки понятны уже сейчас.

Одной из проблем, которая, впрочем, довольно успешно решается в современных моделях, является то, что зрительный аппарат человека может сильно переутомляться при просмотре изображений, построенных лазером. Это связано с природой и характеристиками лазерного луча. Дело в том, что зрительная система человека эволюционно плохо адаптирована к восприятию узких спектров света, генерируемых лазерами. [15] В результате выполнения несвойственной ей работы, может возникать значительное утомление.

29

Рисунок 19. Общий внешний вид современного лазерного монитора Мitsubishi laservue 65-a90

Одним из потенциальных решений является применение специальных светофильтров, дополнительной подсветки и модуляции параметров светового потока.

Однако, лазерные дисплеи имеют существенное количество преимуществ:

Относительно низкое энергопотребление в стандартных режимах работы; Длительный срок службы лазеров;

Возможность обеспечения высокой частоты обновления экрана при визуализации; Отсутствие проблемы отображения чистого черного цвета;

Широкая цветовая гамма визуализации; Крайне высокое качество изображения; Относительно малые габариты устройства;

Экран почти не подвержен деградации при штатных режимах эксплуатации;

30