Телевизоры

ШИМ, все вокруг говорят про ШИМ. Ну фиг знает я его не вижу. Что хотите сказать, если понижу яркость дисплея, это как-то будет меня утомлять? Кажется тут есть в чём разобраться!

Сегодня мы объясним как на самом деле работает ШИМ. Узнаем сколько FPS видит человек, а сколько муха. Проведём тесты ШИМ на осциллографе.И, конечно, расскажем как избавиться от ШИМа на Samsung и на iPhone.



OLED дисплеи фактически во всём превзошли IPS. Но некоторые люди просто физически не могут пользоваться OLED, ведь они чувствуют усталость глаз, сухость и даже головные боли.

Почему так? Дело в том, что в отличие от большинства IPS-экранов большинство OLED-матриц мерцают. Примерно как дешевые люминесцентные лампы. И это не очень хорошо сказывается на зрении.

Но стоп! Лично у меня нет никаких проблем с OLED-дисплеями, да и мои друзья ходят с OLED и не жалуются.

Действительно, по статистике большинство (примерно 90%) людей не ощущают мерцания OLED-дисплеев. Мы даже провели опрос:Устают ли у Вас глаза от OLED дисплеев? Устают ли у вас глаза от IPS дисплеев? Иполучили вот такие результаты: примерно четверть 27% сообщила, что у них глаза устают. Меньшинство, но всё же четверть!

Тем не менее есть люди, которые не просто чувствуют ШИМ, но даже отчетливо его видят. Как так получается?

ШИМ в кинопроекторах

Чтобы ответить на этот вопрос давайте поговорим про кино. В старых кинопроекторах, в которых еще были бобины с плёнкой, крутили кино со скоростью 24 кадра в секунду.

Так вот, для того чтобы при смене кадров изображение не смазывалось и вы не видели момент перемотки пленки, в этот момент поток света перекрывался. Это приводило к адскому мерцанию, так как изображение постоянно обрывал черный кадр.

Так как ускорить процесс смены кадров не было технической возможности киноделы придумали другой хак. Они стали перекрывать изображение дважды: не только во время смены кадра, но и когда на экране отображался статический кадр.Ммм. И какой в этом смысл?

Такое чередование изображения и дополнительных черных кадров позволяло искусственно увеличить частоту мерцания до 58 раз в секунду. Чего было достаточно, чтобы обмануть мозг. Видя постоянно мелькающую картинку, мозг просто отключает восприятия мерцания и мы видим плавную картинку.Кстати в немом кино, где использовалась частота 16 К/с, вообще перекрывали 3 раза и получилось мерцание 48 раз в секунду.

Сколько мы видим кадров?

Этот невероятный эффект человеческого зрения называется порогом слияния мерцаний и этот порог равен 60 Гц. Это значит, всё что мерцает чаще чем 60 раз в секунду человек будет воспринимать как непрерывное изображение.

Кстати, у собак и кошек этот порог выше в районе 70-80 Гц, а у мух так вообще 250-300 Гц.



Что же это получается, игровые мониторы 144 Гц и выше это всё маркетинг? Нет, 60 кадров в секунду это минимальный порог, при котором человек перестает видеть мерцание.
А люди с натренированным зрением, например, пилоты истребителей на тестированиях различают кадры, появившиеся на 4 мс. Что соответствует 250 кадрам в секунду. К хардкорным геймерам это тоже относится.

На самом деле есть исследования, где люди смогли различить и 480 к/с и даже больше в некоторых условиях.

Но в целом если верить ГОСТАм:Пульсация освещенности свыше 300 Гц не оказывает влияния на общую и зрительную работоспособность.ГОСТ Р 54945-2012

Зачем нужен ШИМ?

Итак, со зрением разобрались. Но зачем вообще мерцают OLED-дисплеи и на какой частоте?

Сначала ответим на вопрос Зачем?

Существует два способа регулировки яркости дисплея:

Первый и самый очевидный способ, при помощи понижения напряжения. Чем меньше мы подаем энергии на дисплей, тем меньше он светится.

Именно так регулируется яркость в большинстве IPS-дисплеев в наших смартфонах, ноутбуках и мониторах.



Но почему бы на OLED-дисплеях не делать также? На самом деле можно, и так даже делали раньше. Например в смартфоне LG G Flex 2 использовался именно такой подход. Но есть проблема! На OLED-дисплеях при уменьшении напряжения сильно страдает картинка. Возникает так называемый мура-эффект, более известный как эффект наждачной бумаги. Мы подробно рассказывали об этом в материале про OLED.



Поэтому чтобы избежать такой деградации изображения используется второй подход: регулировка яркости при помощи мерцания или ШИМ. ШИМ это широтно-импульсная модуляция, или PWM по-английски.Это буквально значит регулировка ширины, ну или длительности, импульса.

Так, стоп, что еще за импульс? Дело в том, что напряжение в дисплеях, использующих ШИМ, не постоянное, а прерывистое. Оно подаётся при помощи вот таких всплесков или импульсов.



Количество импульсов в секунду называется частотой и измеряется в Гц. А время, которое занимает каждый цикл пульсации, называется периодом.

К примеру, возьмем частоту 250 Гц, в этом случае период будет 4 мс. Частота и период это фиксированные значения, и с изменением яркости дисплея они не меняются. А вот ширина каждого импульса это как раз то, что мы можем регулировать. Это значение называется рабочим циклом, и он выражается в процентах.



Если рабочий цикл 100%, импульс будет длиться 100% своего периода, то есть 4 мс. Это соответствует 100% яркости дисплея. Если мы сократим ширину импульса до 50% или 2 мс, воспринимаемая яркость дисплея также упадет до 50%.А на яркости 1% фактически 99% будет отображаться просто черный экран, но наше зрение это интерпретирует как просто очень тусклую картинку. Получается, чем меньше яркость дисплея, тем более выражен эффект мерцания. И тем это вреднее для глаз.

Частота ШИМ в разных дисплеях

На самом деле ШИМ используется не только в OLED-дисплеях, но и в IPS. Но в отличие от OLED в IPS-экранах используют очень высокую частоту мерцания, свыше 2000 Гц. Естественно, столь быстрое мерцание не сможет заметить ни человек, ни муха. А значит и глазки уставать не будут.

Например, у Xiaomi Redmi Note 7 2336 Гц, а уrealme 6 Pro 2336 Гц.

А какая частота ШИМ в OLED?

Тут всё зависит от конкретной модели, но есть определенные закономерности. Во-первых, желательно чтобы частота ШИМ была кратной частоте обновления дисплея. Потому на 60 Гц или 120 Гц дисплеях, как правило частота ШИМ 240 Гц, а на 90 Гц дисплеях 360 Гц.

Мы решили убедиться в этом самостоятельно и отправились в Санкт-Петербург. Там ребята из компании ЛЛС подготовили для нас осциллограф с высокоскоростным фотодетектором.

Так мы проверили на ШИМ на iPhone 11 Pro и Pixel 4.

Тесты показали, что iPhone 11 Pro, вопреки общему мнению, немного мерцает даже на максимальной яркости, с частотой 240 Гц. При снижении яркости до 50%, мерцание становится менее выраженным, а значит до этого момента на iPhoneиспользуется уменьшение напряжения.Ну а дальше в бой вступает ШИМ. На осциллографе очень хорошо видно, как при снижении яркости уменьшается ширина импульса, а значит увеличивается мерцание.

В Pixel 4 вплоть до 70% яркости мы не обнаружили ШИМа совсем, видно только обновление экрана 90 Гц. А дальше начинается ШИМ с частотой 360 Гц. Но так как частота обновления экрана в Pixel 4 после 40% падает до 60 Гц, видно как каждыйчетвёртый импульс немного скачет. Это потому что частота обновления не совпадает с частотой модуляции.

Посмотреть частоту ШИМ в других моделях можно на портале notebookcheck.net.Впрочем, некоторые измерения там выглядят сомнительно. Либо на нашем родном IXBT.com, там всё ок с тестами.

• Galaxy S20 242.7 Гц
• Galaxy S20 Ultra 240.4 Гц
• Google Pixel 2 245.1 Гц
• Google Pixel 2 XL 242.7 Гц
• Google Pixel 3a 271.1 Гц
• Google Pixel 3a XL 242.7 Гц
• Google Pixel 4 367.6 Гц
• Google Pixel 4 XL 367.6 Гц
• Huawei P30 240.4 Гц
• Huawei P30 Pro 231.5 Гц
• Huawei P40 245 Гц
• Huawei P40 Pro 365 Гц
• iPhone 11 Pro 290.7 Гц
• iPhone 11 Pro Max 245.1 Гц
• iPhone XS 240.4 Гц
• iPhone XS Max 240.4 Гц
• OnePlus 5T 242.7 Гц
• OnePlus 6T 240 Гц
• OnePlus 7 200 Гц
• OnePlus 7 Pro 122 Гц
• OnePlus 7T Pro 294 Гц
• OnePlus 8 Pro 258 Гц
• Samsung Galaxy A50 119 Гц
• Samsung Galaxy A51 242.7 Гц
• Samsung Galaxy A71 247.5 Гц
• Samsung Galaxy S10e 232 Гц
• Xiaomi Mi 10 362.3 Гц
• Xiaomi Mi 8 238 Гц
• Xiaomi Mi 8 Explorer Edition 100 Гц

OnePlus 7 Pro:



Samsung Galaxy A50:



На самом деле, частоту мерцания OLED-дисплеев можно увеличить, пусть не до 2000 Гц, но хотя бы до 500 Гц. Кстати, именно такая частота ШИМ была в древнем Windows Phone Lumia 950. Но это удорожает производство, а так как страдающих людей мало, производители воровать у себя из кармана не готовы.



Кстати, практически все современные LCD-телевизоры тоже ШИМят на частоте 240 Гц. И в теликах этот эффект даже более заметен, чем в телефонах.

Разве что SONY не поскупились установить в свои LCD модели контроллеры управления яркостью либо совсем без мерцания, либо с мерцанием на частоте 720 Гц.

Как проверить ШИМ самому?

Но как проверить ШИМ на вашем телефоне, ноутбуке или телевизоре самостоятельно? Если у вас нет под рукой осциллографа с высокоскоростным кремниевым фотодетектором.

На самом деле очень просто! Вам нужно снять экран экран на видео в замедленной съемке 240 к/с или больше. Сейчас почти любой телефон так может. Если на всех значениях яркости вы не увидите мерцания в виде перемещающихся полос. Значит ШИМа нет.

Что такое DC Dimming?

Тем не менее проблема есть и первой её осознал Xiaomi, представив функцию DC Dimming в Black Shark 2 Pro. Эта тема настолько хорошо зашла, что очень быстро подсуетились OnePlus, OPPO и Huawei. И начиная с прошлого года во всех флагманах точно есть DC Dimming.

Само название расшифровывается как Direct Current Dimming, что переводится как затемнение постоянным током. Иными словами в этом случае яркость регулируется как и положено снижением напряжения.

СТОП! Но также нельзя! Картинка же убьется!На самое деле, так нельзя было делать раньше, потому как качество OLED-дисплеев оставляло желать лучшего. Но теперь всё иначе.

Уже давно многие производители стали использовать гибридный способ регулировки яркости. Например на iPhone до 50% яркости используется снижение напряжения, и только потом включается ШИМ.А телефоны с функцией DC Dimming пошли дальше и стали регулировать яркость исключительно снижением напряжения.

Да, включив DC Dimming на низких яркостях могут немного поплыть цвета и появиться шум. Но это совсем не критично.

И тесты показывают, что функция реально работает. Хотя колебания яркости и не сглаживаются полностью, всё равно такой подход позволяет многократно снизить нагрузку на наши с вами глаза.

По нашим замерам на Xiaomi Mi 10 ШИМ с включенным DC Dimming исчезает полностью! А значит ваши глазки смогут отдохнуть.

Убираем ШИМ для всех

Но что делать, если вам DC Dimming не завезли? Например у вас Samsung, который ШИМит даже на 100% яркости, или iPhone который начинает ШИМить на 50%?

На самом деле решение есть и оно программное.Имя ему экранные фильтры!

Android.Например, на любой Android можно поставить программу OLED Saver. Она умеет накладывать полупрозрачный серый фильтр поверх всего изображения. Регулируя прозрачность фильтра, регулируется яркость. Это программа умеет имитировать функциюавтояркости. Можно довольно быстро из шторки регулировать прозрачность фильтра и настроить автозапуск после перезагрузки.

Не могу сказать что это очень удобно. Но может быть очень полезно, если любите позалипать в телефон перед сном в темноте.

iPhone.А на iPhone вообще есть специальный режим встроенный в систему. Он называется понижение точки белого и прячется в разделе Универсальный Доступ. Путь такой: Настройки > Универсальный доступ > Дисплей и размер текста > Понижение точки белого

А чтобы постоянно не лезть в настройки можно назначить включение режима на тройное нажатие кнопки питания с помощью такого пути:Настройки > Универсальный доступ > Быстрая команда.

В iOS 14 можно даже назначить тоже самое на постукивание по задней крышке. Но я бы не рекомендовал так делать, будут ложные срабатывания.

Ну и напоследок можно вынести ярлык с этой функцией в пункт управления. Для этого идём в Настройки > Пункт управления и перетаскиваем иконку Команды для универсального доступа.

Итоги

Что в итоге? ШИМ, конечно, зло. Хоть я его и не вижу, и мои глаза не устают, эта шутка всё равно напрягает мозг. А с возрастом может появиться и усталость глаз.

С другой стороны, благодаря ШИМ вообще стал возможен прогресс в развитии технологии OLED. Если б его не было сидели бы мы IPS и о всех прелестях классных OLED-дисплеев даже бы и не знали.

Очень надеемся, что DC Dimming станет стандартом и мы забудем о ШИМ в смартфонах и телевизорах точно также, как забыли о нём в настольных мониторах с появлением Flicker Free мониторов от BenQ. Это, кстати, та же самая технология что и DC Dimming.

В основу ролика легла статья с портала deep-review.com и материал Олега Афонина для журнала Хакер. Ребята проделали отличную работу, а мы продолжаем их дело.

Спасибо компании ЛЛС за оборудование и теплый приём в Питере! Очень приятно вместе с вами делать крутой науч-поп контент.На этом сегодня всё!

Человек на протяжении всей своей истории стремился максимально точно эмулировать реальность, в которой живёт, передать ощущения, имитировать различные аспекты действительности в виде звука, изображения, реже других воздействий на органы чувств. Этим постом я открываю небольшой цикл статей, посвященных истории VR-шлемов, а также других устройств и технологий виртуальной реальности.


Отмечу, что после каждой статьи этого цикла помимо традиционного дисклеймера с рекламой мы предложим небольшой опрос.

От литературы к действию

В 1935-м году был напечатан рассказ американского фантаста и футуриста Стэнли Вейнбаума Очки Пигмалиона. В произведении главный герой знакомится с профессором, который изобрел очки, позволяющие создать оптическую, слуховую, вкусовую, кинестетическую и обонятельную иллюзию реальности. Таким образом появилось, пожалуй, первое, концептуальное представление о виртуальной реальности.



Не исключено, что произведением вдохновлялся создатель одного из ранних предков современных VR-очков, американский писатель и изобретатель Хьюго Гернсбек. Думаю, не будет ошибкой и то, что детство и юность большинства пионеров VR пришлось на время популярности фантастических рассказов Вейнбаума, и, очевидно, они также заимствовали оттуда идеи. Такой вывод я делаю из того, что большинство ранних прообразов того, что сегодня мы называем VR реализация идей, описанных в Очках пигмалиона.

Ранние практические опыты Sensorama

Первая известная система имитации реальности была создана кинематографистом Мортоном Хейлитом в 1956-м году, в 1962-м на нее был получен патент. Машина виртуальной реальности из 50-х представляла собой достаточно вместительную будку, в которую были интегрированы кинопроекторы, воспроизводящие кино на стереоскопическом экране, стереозвук, виброкресло для имитации вибрации (например, тонущего корабля или обвала в горах), установка для имитации различных запахов и эмулятор атмосферных явлений, например, ветер и дождь.



По мнению создателя устройства, Хайтинга, Sensorama должна была стать будущим киноиндустрии. Но, как мы знаем, не стала. Устройство осталось спорным аттракционом, для которого было создано всего шесть короткометражных фильмов. Будка была громоздкой и дорогой, что лишило Sensorama шансов на серьезное инвестирование и масштабирование.

Первые шлемы Telesphere Mask и Headsight

Другой ранней системой имитации реальности стала Telesphere Mask, которая уже приобрела форму шлема, можно сказать, что именно эта система была первым прообразом VR-очков. Шлем был оснащён стереозвуком и позволял транслировать стереоскопическое изображение через две небольшие электроннолучевые трубки. VR-гарнитура не была оснащена ситемой отслеживания движения пользователя. Устройство было экспериментальным и использовалось для просмотра видеоконтента и телевизионных программ.



Уже через год в США появляется похожий шлем, но уже с отслеживанием движений головы. Его разрабатывают инженеры Philco Corporation Комо и Брайаном. Шлем не является VR устройством в полном смысле этого слова. Headsight военная разработка, которая упрощает удаленное наблюдение за объектами. Движения головы передавались на приводы камеры и позволяли наблюдать в шлеме то, на что направлена камера.

Очки-телевизор Хьюго Гернсбека

В 1963-м году появляются серийные очки-телевизор, разработанные писателем и изобретателем Хьюго Гернсбека. Они всё еще не отслеживают движения головы, не предназначены для работы с компьютерами. Очки позволяют принимать телепередачи и воспроизводить телеконтент (в т.ч. и стереоизображения) на двух небольших кинескопах. Торчащие из устройства антенны для приёма, у покупателей в 60-е вызывали стойкие ощущения с космической и даже инопланетной тематикой. В отличие от предыдущих устройств, очки-телевизор выпускались серийно.

Вклад Сазерленда и Дамоклов меч

Пионером VR-технологии, связанной с компьютерами, заслуженно считается американский учёный Айвен Сазерленд, более известный как один из отцов интернета. В 1965 году Сазерленд описал концепцию, в которой компьютерная имитация мира воздействует на пользователя через специальный шлем, который создаёт настолько реалистичную иллюзию, что человек не способен отличить имитацию от действительности, при этом у пользователя есть возможность взаимодействовать с объектами в виртуальной реальности.



Описанные в статье возможности в дальнейшем воспринимались исследователями и разработчиками как цель, концепция стала восприниматься как список будущих достижений и некий футуристический план. Пик развития технологии Сазерленд видел в том, чтобы пользователь мог сравнить опыт от использования VR c кэрроловским путешествием Алисы в Страну чудес.

В 1968 году Сазерленд совместно со своим учеником и коллегой Бобом Спроуллом разработали первый компьютерный шлем виртуальной реальности. Его назвали Дамоклов меч, в связи с характерными особенностями стационарного крепления. Устройство, по текущим меркам, было достаточно простым и отображало на экране только примитивные 3D-модели в виде незамысловатых объемных геометрические форм.



Дамоклов меч был оснащен отслеживанием движений головы, в зависимости от которых менялась перспектива на экране. Устройство было исключительно лабораторным, в первую очередь из-за своей высокой массы, которая требовала крепление к потолку.

Продолжение следует

Сазерленд завершил первый этап развития VR, до появления полноценных серийных систем оставалось ещё полтора десятилетия военных разработок и лабораторных изысканий. Между тем, именно он и его предшественники определили направления развития VR.

Джинса:
У нас в каталоге можно приобрести множество разнообразной электроники: телевизоры, акустические системы, наушники, саундбары и многое другое. Возможно, в ближайшем будущем, у нас появятся VR-очки. Пока мы изучаем спрос на эти устройства.

Человек на протяжении всей своей истории стремился максимально точно эмулировать реальность, в которой живёт, передать ощущения, имитировать различные аспекты действительности в виде звука, изображения, реже других воздействий на органы чувств. Этим постом я открываю небольшой цикл статей, посвященных истории VR-шлемов, а также других устройств и технологий виртуальной реальности.


Отмечу, что после каждой статьи этого цикла помимо традиционного дисклеймера с рекламой мы предложим небольшой опрос.

От литературы к действию

В 1935-м году был напечатан рассказ американского фантаста и футуриста Стэнли Вейнбаума Очки Пигмалиона. В произведении главный герой знакомится с профессором, который изобрел очки, позволяющие создать оптическую, слуховую, вкусовую, кинестетическую и обонятельную иллюзию реальности. Таким образом появилось, пожалуй, первое, концептуальное представление о виртуальной реальности.



Не исключено, что произведением вдохновлялся создатель одного из ранних предков современных VR-очков, американский писатель и изобретатель Хьюго Гернсбек. Думаю, не будет ошибкой и то, что детство и юность большинства пионеров VR пришлось на время популярности фантастических рассказов Вейнбаума, и, очевидно, они также заимствовали оттуда идеи. Такой вывод я делаю из того, что большинство ранних прообразов того, что сегодня мы называем VR реализация идей, описанных в Очках пигмалиона.

Ранние практические опыты Sensorama

Первая известная система имитации реальности была создана кинематографистом Мортоном Хейлитом в 1956-м году, в 1962-м на нее был получен патент. Машина виртуальной реальности из 50-х представляла собой достаточно вместительную будку, в которую были интегрированы кинопроекторы, воспроизводящие кино на стереоскопическом экране, стереозвук, виброкресло для имитации вибрации (например, тонущего корабля или обвала в горах), установка для имитации различных запахов и эмулятор атмосферных явлений, например, ветер и дождь.



По мнению создателя устройства, Хайтинга, Sensorama должна была стать будущим киноиндустрии. Но, как мы знаем, не стала. Устройство осталось спорным аттракционом, для которого было создано всего шесть короткометражных фильмов. Будка была громоздкой и дорогой, что лишило Sensorama шансов на серьезное инвестирование и масштабирование.

Первые шлемы Telesphere Mask и Headsight

Другой ранней системой имитации реальности стала Telesphere Mask, которая уже приобрела форму шлема, можно сказать, что именно эта система была первым прообразом VR-очков. Шлем был оснащён стереозвуком и позволял транслировать стереоскопическое изображение через две небольшие электроннолучевые трубки. VR-гарнитура не была оснащена ситемой отслеживания движения пользователя. Устройство было экспериментальным и использовалось для просмотра видеоконтента и телевизионных программ.



Уже через год в США появляется похожий шлем, но уже с отслеживанием движений головы. Его разрабатывают инженеры Philco Corporation Комо и Брайаном. Шлем не является VR устройством в полном смысле этого слова. Headsight военная разработка, которая упрощает удаленное наблюдение за объектами. Движения головы передавались на приводы камеры и позволяли наблюдать в шлеме то, на что направлена камера.

Очки-телевизор Хьюго Гернсбека

В 1963-м году появляются серийные очки-телевизор, разработанные писателем и изобретателем Хьюго Гернсбека. Они всё еще не отслеживают движения головы, не предназначены для работы с компьютерами. Очки позволяют принимать телепередачи и воспроизводить телеконтент (в т.ч. и стереоизображения) на двух небольших кинескопах. Торчащие из устройства антенны для приёма, у покупателей в 60-е вызывали стойкие ощущения с космической и даже инопланетной тематикой. В отличие от предыдущих устройств, очки-телевизор выпускались серийно.

Вклад Сазерленда и Дамоклов меч

Пионером VR-технологии, связанной с компьютерами, заслуженно считается американский учёный Айвен Сазерленд, более известный как один из отцов интернета. В 1965 году Сазерленд описал концепцию, в которой компьютерная имитация мира воздействует на пользователя через специальный шлем, который создаёт настолько реалистичную иллюзию, что человек не способен отличить имитацию от действительности, при этом у пользователя есть возможность взаимодействовать с объектами в виртуальной реальности.



Описанные в статье возможности в дальнейшем воспринимались исследователями и разработчиками как цель, концепция стала восприниматься как список будущих достижений и некий футуристический план. Пик развития технологии Сазерленд видел в том, чтобы пользователь мог сравнить опыт от использования VR c кэрроловским путешествием Алисы в Страну чудес.

В 1968 году Сазерленд совместно со своим учеником и коллегой Бобом Спроуллом разработали первый компьютерный шлем виртуальной реальности. Его назвали Дамоклов меч, в связи с характерными особенностями стационарного крепления. Устройство, по текущим меркам, было достаточно простым и отображало на экране только примитивные 3D-модели в виде незамысловатых объемных геометрические форм.



Дамоклов меч был оснащен отслеживанием движений головы, в зависимости от которых менялась перспектива на экране. Устройство было исключительно лабораторным, в первую очередь из-за своей высокой массы, которая требовала крепление к потолку.

Продолжение следует

Сазерленд завершил первый этап развития VR, до появления полноценных серийных систем оставалось ещё полтора десятилетия военных разработок и лабораторных изысканий. Между тем, именно он и его предшественники определили направления развития VR.

Джинса:
У нас в каталоге можно приобрести множество разнообразной электроники: телевизоры, акустические системы, наушники, саундбары и многое другое. Возможно, в ближайшем будущем, у нас появятся VR-очки. Пока мы изучаем спрос на эти устройства.

Продолжаем цикл об истории VR. На этот раз коснемся военных разработок, которые сделали технологии виртуальной реальности такими, как мы их знаем, первыми попытками применять vr в игровой индустрии, а также рассмотрим первые опыты применения VR для подготовки космонавтов. Иными словами, рассматриваем наиболее заметные исследования и устройства, повлиявшие на представления о том, какой должна быть виртуальная реальность.

1970-е военные разработки и продолжение экспериментов

Итак, пожалуй, первой заметной разработкой 70-х годов стал авиасимулятор для пилотов военной авиации с полноценной имитацией полета от компании General Electric. Разработки начались ещё в начале 60-х, но с улучшением качества транзисторов, а также с развитием транзисторной схемотехники и информатики удалось создать полноценную компьютерную имитацию полета. Характерной особенностью был обзор 180 градусов, за счет применения 3-х экранов, которые окружали кабину. Летные тренажеры, использующие этот принцип, применяются до настоящего времени.

Следующий шаг в развитии технологий виртуальной реальности VIDEOPLACE Крюгера. Комплекс представляет собой первую интерактивную VR-платформу. Систему впервые показали в Центре искусств Милуоки в 1975 году. В VIDEOPLACE применялась компьютерная графика, проекторы, видеокамеры с одной из ранних систем отслеживания местоположения объекта. В системе, как и в военных симуляторах того времени, не использовались очки и перчатки.

Основой платформы была темная комната с большими экранами, которые окружали пользователя. Подобно современным кинект-системам, движения пользователя передавались компьютерным моделям. Также модели пользователей, находящихся в разных комнатах, могли взаимодействовать между собой в виртуальном пространстве, что было принципиально новой функцией для систем такого рода.

Ещё одним, скорее идеологическим и концептуальным, нежели технологическим прорывом стала фильм-карта Аспена (штат Колорадо), созданная командой исследователей из Массачусетского технологического. Система, представленная в 1977-м, позволяла провести виртуальную экскурсию по городу, почти также, как это позволяет сделать Google Street View.



Контент создавался при помощи многократного фотографирования города с проезжающей по улицам машины. В процессе виртуальной экскурсии кадры интерактивно воспроизводились при виртуальном посещении города. Шлем для этого не использовался, применялись стандартные ЭЛТ и проекционные телевизоры. Концептуальный прорыв был в том, что VR-технологии позволяют достаточно точно имитировать другие места.
В 1979 появляется первый VR-шлем, близкий к современным функциональным возможностям. Речь о мелкосерийной модели военного авиационного тренажера, оснащенного системой отслеживания головы, а также движения глаз пилота и компьютерной генерацией картинки в стереоскопических видеоочках. Шлем оснащался ЭЛТ дисплеями для каждого глаза, а также снабжался стереонаушниками и микрофоном для связи с диспетчером.

1980-е развитие технологии и начало массового VR

Многие истории виртуальной реальности начинают рассказ о 80-х с игровых консолей, забывая о фундаментальных технологических и конструкторских прорывах. Так? в 1982-м году Sandin и Defanti создают перчатки Sayre, которые могут контролировать движения рук при помощи фотоэлементов и источников света. В момент движения количество света, попадающего на поверхность фотоэлемента, менялось, изменения в виде электрических сигналов фиксировались системой. Некоторые авторы пишут об этом, как о первых опытах в распознавании жестов.

В 1985 г. появляется компания, оставившая заметный след в развитии VR VPL Research, её основали Джарон Ланье и Томас Циммерман. VPL Research известна как первая компания, начавшая серийное производство и продажу шлемов и перчаток виртуальной реальности. В 80-х они разработали такие системы, как DataGlove, EyePhone HMD и Audio Sphere. Все эти устройства были связаны с игровой индустрией и не представляли ничего принципиально нового, но были достаточно технологичны для серийного производства, а также достаточно просты в использовании. Считается, что The EyePhone стали первыми игровыми устройствами, отслеживающими положение головы, а The Data Glove послужили основой для легендарных Power Glove от Nintendo.

В 1980-х один из VR-пионеров, американский исследователь Томас Фарнесс создал виртуальный симулятор для ВВС, который назвали имитатором визуально связанных бортовых систем (VCASS). В настоящий момент об изобретении не много данных, но известно, что модель имитировала воздушный бой и по степени реалистичности превосходила существовавшие в тот момент аналоги.

С 1986 по 1989 год Фарнесс разработал ещё один авиасимулятор, известный как Super Cockpit. Тренировочная кабина тренажера была оснащена компьютерными 3D-картами, пилот может видеть и слышать в режиме реального времени. Система слежения и датчики шлема позволяли пилоту управлять самолетом с помощью жестов, речи и движений глаз.

В 1987-м году появились очки SegaScope 3-D Glasses (1987), в связи с этим многие называют компанию Sega первопроходцами VR в игровой индустрии, что не совсем верно. Дело в том, что SegaScope 3-D, придуманные Марком Серни, автором игры Marble Madness, стали аксессуаром для Sega Master System. Очки создавали иллюзию 3D графики в играх, что производило большое впечатление на игроков в эпоху, когда 3D было большой редкостью. При этом SegaScope 3-D не были в полном смысле VR-устройством, так как не создавали имитации присутствия пользователя в виртуальном пространстве, не отслеживали его движений и ограничивались созданием объемных изображений. Несмотря на это, успех таких игр, как Maze Hunter, Missile Defense и Zaxxon 3D, сильно подогрели интерес к теме виртуальной реальности.



Интересен также оригинальный принцип действия очков. ЭЛТ телевизоры, к которым подключалась консоль, посылали на очки поочередно по половине изображения, так имитировалось 3D. Был также негативный эффект, за счет такого принципа в 2 раза уменьшалась частота кадров и появлялось заметное глазу мерцание.

В 1989 г. Скотт Фостер создал компанию Crystal River Engineering Inc, которая приняла деятельное участие в проекте НАСА. Национальное агентство использовало хорошо известные к тому моменту средства виртуальной реальности. Среди инноваций было использование полноценного костюма, а также перспективной, по степени реалистичности, аудиосистемы. Особенностью последней стало использование бинауральных эффектов вместо банального стерео, именно этой системой занималась компания Фостера. Crystal River удалось создать систему обработки, которая позволяла создавать динамично движущиеся кажущиеся (фантомные) источники звука и при этом работала в реальном времени. Бинауральные звуковые эффекты стали одной из технологий, которые вывели современный VR на принципиально новый уровень реализма.

Продолжение следует

Исследования 70-х 80-х создали базу для массового использования, коммерческого применения МК. Потенциал некоторых разработок этого времени используется и сегодня, например, бинауральный звук, интерактивное взаимодействие и отслеживание положения тела.

Джинса:

У нас в каталоге можно приобрести множество разнообразной электроники: телевизоры, акустические системы, наушники, саундбары и многое другое. Возможно, в ближайшем будущем, у нас появятся VR-очки. Пока мы изучаем спрос на эти устройства.

Продолжаем цикл об истории VR. На этот раз коснемся военных разработок, которые сделали технологии виртуальной реальности такими, как мы их знаем, первыми попытками применять vr в игровой индустрии, а также рассмотрим первые опыты применения VR для подготовки космонавтов. Иными словами, рассматриваем наиболее заметные исследования и устройства, повлиявшие на представления о том, какой должна быть виртуальная реальность.

1970-е военные разработки, интерактивные карты и арт-эксперименты

Итак, пожалуй, первой заметной разработкой 70-х годов стал авиасимулятор для пилотов военной авиации с полноценной имитацией полета от компании General Electric. Разработки начались ещё в начале 60-х, но с улучшением качества транзисторов, а также с развитием транзисторной схемотехники и информатики удалось создать полноценную компьютерную имитацию полета. Характерной особенностью был обзор 180 градусов, за счет применения 3-х экранов, которые окружали кабину. Летные тренажеры, использующие этот принцип, применяются до настоящего времени.

Следующий шаг в развитии технологий виртуальной реальности VIDEOPLACE Крюгера. Комплекс представляет собой первую интерактивную VR-платформу. Систему впервые показали в Центре искусств Милуоки в 1975 году. В VIDEOPLACE применялась компьютерная графика, проекторы, видеокамеры с одной из ранних систем отслеживания местоположения объекта. В системе, как и в военных симуляторах того времени, не использовались очки и перчатки.



Основой платформы была темная комната с большими экранами, которые окружали пользователя. Подобно современным кинект-системам, движения пользователя передавались компьютерным моделям. Также модели пользователей, находящихся в разных комнатах, могли взаимодействовать между собой в виртуальном пространстве, что было принципиально новой функцией для систем такого рода.



Ещё одним, скорее идеологическим и концептуальным, нежели технологическим прорывом стала фильм-карта Аспена (штат Колорадо), созданная командой исследователей из Массачусетского технологического.



Система, представленная в 1977-м, позволяла провести виртуальную экскурсию по городу, почти также, как это позволяет сделать Google Street View.

Контент создавался при помощи многократного фотографирования города с проезжающей по улицам машины. В процессе виртуальной экскурсии кадры интерактивно воспроизводились при виртуальном посещении города. Шлем для этого не использовался, применялись стандартные ЭЛТ и проекционные телевизоры. Концептуальный прорыв был в том, что VR-технологии позволяют достаточно точно имитировать другие места.

В 1979 появляется первый VR-шлем, близкий к современным функциональным возможностям. Речь о мелкосерийной модели военного авиационного тренажера VITAL от McDonnell-Douglas Corporation. Он был оснащен системой отслеживания головы, а также движения глаз пилота и компьютерной генерацией картинки в стереоскопических видеоочках. Шлем оснащался ЭЛТ дисплеями для каждого глаза, а также снабжался стереонаушниками и микрофоном для связи с диспетчером.

1980-е развитие технологии и начало массового VR

Многие истории виртуальной реальности начинают рассказ о 80-х с игровых консолей, забывая о фундаментальных технологических и конструкторских прорывах. Так? в 1982-м году Sandin и Defanti завершают работы над перчатками Sayre, которые могут контролировать движения рук при помощи фотоэлементов и источников света. В момент движения количество света, попадающего на поверхность фотоэлемента, менялось, изменения в виде электрических сигналов фиксировались системой. Некоторые авторы пишут об этом, как о первых опытах в распознавании жестов.



В 1985 г. появляется компания, оставившая заметный след в развитии VR VPL Research, её основали Джарон Ланье и Томас Циммерман. VPL Research известна как первая компания, начавшая серийное производство и продажу шлемов и перчаток виртуальной реальности. В 80-х они разработали такие системы, как DataGlove, EyePhone HMD и Audio Sphere.

Все эти устройства были связаны с игровой индустрией и не представляли ничего принципиально нового, но были достаточно технологичны для серийного производства, а также достаточно просты в использовании.



Считается, что The EyePhone стали первыми игровыми устройствами, отслеживающими положение головы, а The Data Glove послужили основой для легендарных Power Glove от Nintendo.

В 1980-х один из VR-пионеров, американский исследователь Томас Фарнесс создал виртуальный симулятор для ВВС, который назвали имитатором визуально связанных бортовых систем (VCASS). В настоящий момент об изобретении не много данных, но известно, что модель имитировала воздушный бой и по степени реалистичности превосходила существовавшие в тот момент аналоги.



С 1986 по 1989 год Фарнесс разработал ещё один авиасимулятор, известный как Super Cockpit. Тренировочная кабина тренажера была оснащена компьютерными 3D-картами, пилот может видеть и слышать в режиме реального времени. Система слежения и датчики шлема позволяли пилоту управлять самолетом с помощью жестов, речи и движений глаз.

В 1987-м году появились очки SegaScope 3-D Glasses (1987), в связи с этим многие называют компанию Sega первопроходцами VR в игровой индустрии, что не совсем верно. Дело в том, что SegaScope 3-D, придуманные Марком Серни, автором игры Marble Madness, стали аксессуаром для Sega Master System. Очки создавали иллюзию 3D графики в играх, что производило большое впечатление на игроков в эпоху, когда 3D было большой редкостью.



При этом SegaScope 3-D не были в полном смысле VR-устройством, так как не создавали имитации присутствия пользователя в виртуальном пространстве, не отслеживали его движений и ограничивались созданием объемных изображений. Несмотря на это, успех таких игр, как Maze Hunter, Missile Defense и Zaxxon 3D, сильно подогрели интерес к теме виртуальной реальности.



Интересен также оригинальный принцип действия очков. ЭЛТ телевизоры, к которым подключалась консоль, посылали на очки поочередно по половине изображения, так имитировалось 3D. Был также негативный эффект, за счет такого принципа в 2 раза уменьшалась частота кадров и появлялось заметное глазу мерцание.

В 1989 г. Скотт Фостер создал компанию Crystal River Engineering Inc, которая приняла деятельное участие в проекте NASA. Национальное агентство использовало хорошо известные к тому моменту средства виртуальной реальности. Среди инноваций было использование полноценного костюма, а также перспективной, по степени реалистичности, аудиосистемы. Особенностью последней стало использование бинауральных эффектов вместо банального стерео, именно этой системой занималась компания Фостера.



Crystal River удалось создать систему обработки, которая позволяла создавать динамично движущиеся кажущиеся (фантомные) источники звука и при этом работала в реальном времени. Бинауральные звуковые эффекты стали одной из технологий, которые вывели современный VR на принципиально новый уровень реализма.

Продолжение следует

Исследования 70-х 80-х создали базу для массового использования, коммерческого применения МК. Потенциал некоторых разработок этого времени используется и сегодня, например, бинауральный звук, интерактивное взаимодействие и отслеживание положения тела.

Джинса:

У нас в каталоге можно приобрести множество разнообразной электроники: телевизоры, акустические системы, наушники, саундбары и многое другое. Возможно, в ближайшем будущем, у нас появятся VR-очки. Пока мы изучаем спрос на эти устройства.

70% информации о мире человек получает через зрение. Фактически глаза наш главный орган чувств.Но можем ли мы доверять нашему зрению?

Давайте взглянем на картинку. Вроде ничего необычного. Но что если я вам скажу, что ячейки A и B совершенного одного цвета.





На самом деле мы не всегда можем отличить светлое от темного. Далеко за примерами ходить не надо: помните сине-черное / бело-золотое платье или появившиеся чуть позже кроссовки?





И все современные экраны пользуются этой особенностью человеческого зрения. Вместо настоящего света и тени нам показывают их имитацию. Мы настолько к этому привыкли, что даже не представляем что может быть как-то иначе. Но на самом деле может. Благодаря технологии HDR, которая намного сложнее и интереснее, чем вы думаете.Поэтому сегодня мы поговорим, что такое настоящее HDR-видео, поговорим про стандарты и сравним HDR10 и HDR10+ на самом продвинутом QLED телевизоре!



На самом деле первое, что надо знать про HDR: это не просто штука, которая правильно хранит видео. Чтобы увидеть HDR-контент нам нужно две составляющие: сам контент, и правильный экран, который его поддерживает. Поэтому смотреть мы сегодня будем на QLED-телевизоре Samsung.

6 стопов SDR

Ежедневно наши глаза сталкиваются с экстремальными перепадами яркости. Поэтому человеческое зрение в ходе эволюции научилось видеть достаточно широкий динамический диапазон (ДД), то есть разницу улавливать разницу между разными уровнями яркости. Фотографы и киноделы знают, что ДД измеряется в ступенях экспозиции или стопах (f-stop).

Так сколько стопов видит человеческий глаз? Скажу так по разному.

Если завязать вам глаза, вывести в незнакомое место и резко снять повязку, то в эту секунду вы увидите 14 стопов экспозиции. Это не мало. Вот камера, на которую я снимаю ролики, видит только 12 стопов. И это ничто по сравнению с человеческим зрением, потому что оно умеет адаптироваться.

Спустя пару секунд, когда ваши глаза привыкнут к яркости и обследуют пространство вокруг, настройки зрения подкрутятся и вы увидите потрясающую игру света и тени из 30 стопов экспозиции!





Ух! Красота! Но когда мы смотрим видео на ТВ или на экране смартфона, нам остаётся довольствоваться только 6 стопами экспозиции, потому как видео со стандартным динамическим диапазоном или SDR больше не поддерживает.

Яркость

Почему так мало? Вопрос исторический и связан он с двумя этапами.

Стандарты современного SDR видео зародились еще в середине 20-го века, когда появилось цветное телевидение. Тогда существовали только ЭЛТ телевизоры, и они были очень тусклые. Максимальная яркость была 100 нит или кандел на квадратный метр. Кстати, кандела это свеча. Поэтому 100 кандел на квадратный метр буквально означает уровень яркости 100 свечей, расположенных на площади в 1 метр. Но если вам не нравится измерять яркость в свечах, вместо кандел на квадратный метр можно просто говорить ниты. Кстати в нашем телевизоре Samsung Q950T 4000 нит.

Так вот, это ограничение яркости было заложено в стандарт SDR. Поэтому современные телевизоры показывая SDR-контент по сути игнорируют потрясающую адаптивность человеческого зрения подсовывают нам тусклую и плоскую картинку. И это несмотря на то, что с тех пор техника сильно продвинулись вперед.

Одной из особенностей технологии QLED является высокая пиковая яркость. Это самые яркие ТВ на рынке, они даже ярче OLED.

Современные QLED-телевизоры способны выдавать целых 4000 нит яркости, что в 40 раз больше, чем заложено в стандарт SDR. Потрясающе показывай, что хочешь. Но по-прежнему 99% контента, который мы видим это SDR, поэтому смотря YouTube на своём потрясающем AMOLED-дисплее, вы фактически смотрите эмуляцию кинескопа из гостиной времен разгара холодной войны. Такие дела.

Глубина цвета

Второе ограничение тоже происходит из глубокой древности 1990-х.

Тогда появился революционный стандарт цифровое телевидение высокой четкости HDTV, частью которого стала глубина цвета 8 бит.Это значит, что у каждого из базовых цветов красного, зеленого и синего может быть только 256 значений. Возводим 2 в 8-ю степень получается 256 это и есть 8 бит..

Итого на три канала, всего 16 777 216 миллионов оттенков.



Кажется, что это много. Но человек видит куда больше цветов. И все эти некрасивые ступенчатые переходы, которые часто можно заметить на видео и фотографиях и конечно в YouTube, спасибо его фирменному кодеку это как раз ограничения 8 бит.



Но самое интересное, что эти два ограничения: 6 стопов экспозиции и 8 бит на канал, не позволяли SD-видео сымитировать главную особенность человеческого зрения его нелинейность! Поэтому поговорим про восприятие яркости.

Восприятие яркости

Так уж эволюционно сложилось, что для человека всегда было важнее, что там находится в тени, чем на ярком солнце. Поэтому человеческий глаз гораздо лучше различает темные оттенки. И поэтому любое цифровое изображение кодируется не линейно, чтобы как можно больше бит информации отдать под темные участки изображения.



Иначе, для человеческого глаза в тенях перепады между уровнями яркости будут уж слишком большие, в светах, наоборот, совершенно незаметные, особенно если у вас в распоряжении всего 256 значений, которые есть в распоряжения SDR видео.



Но в отличие от SDR HDR видео кодируется с глубиной цвета, как минимум 10 бит. А это 1024 значения на канал и итоговые более миллиарда оттенков (1024 x 1024 x 1024 = 1 073 741 824)





А предельная яркость изображения в HDR видео стартует от 1000 нит и может достигать 10000 нит. Это в 100 раз ярче SDR!

Такое раздолье позволяет закодировать максимум информации в темных участках изображения и показать картинку куда более естественную для человеческого глаза.

Метаданные

Итак, мы с вами выяснили, что возможности HDR сильно превосходят SDR, и HDR показывает куда более страшную и всю из себя контрастную картинку, но! Какая разница, какой там у тебя формат видео, SDR или HDR, если качество изображения всё равно зависит от экрана, на котором ты смотришь. На некоторых экранах SDR выглядит так насыщенно и контрастно, что HDR даже и не снилось.Всё так!

Все дисплеи отличаются. Они по-разному откалиброваны, в них разный уровень яркости и прочие параметры.

Но HDR-видео в отличие от SDR не просто выводит изображение на экран, но еще и умеет сообщать телевизору, как именно нужно его показывать! Делается это при помощи так называемых метаданных.



Они бывают двух видов.

Статические метаданные. Содержат в себе настройки настройки яркости и контраста всего видео целиком. Например, человек, который мастерил какое-нибудь атмосферное, темное кино может указать, что максимальная яркость в этом фильме всего 400 нит. Поэтому телевизор с яркостью 4000 нит не будет задирать яркость и превращать ваш хоррор-фильм в детский утренник. Или наоборот фильм с яркостью 4000 нит по максимуму раскроется не только на телевизоре, который тянет такую яркость, но и на более тусклом экране, так как картинка правильно сожмётся до возможностей телевизора.

Но бывают такие фильмы, которые в целом темные, но в них есть сцены с яркими вспышками света. Или например фильм про космос, в котором ярко сияют звезды. В таких случаях необходимо настроить яркость каждой сцены отдельно.

Для это существуют динамические метаданные. Они содержат в себе настройки каждого пикселя в каждом кадре фильма. Более того, эти метаданные содержат информацию на каком дисплее мастерился контент. А значит ваш дисплей может взять эти настройки и адаптировать изображение так, чтобы вы получили максимально приближенную к задумке автора картинку.

HDR10 и HDR10+

Самый распространённый формат с поддержкой статический метаданных это HDR10.Более того это самый распространенный HDR формат в принципе. Если видите наклейку HDR на телевизоре знайте: он поддерживает HDR10. Это его плюс.

Но поддержка только статических метаданных не позволяют назвать его настоящим HDR.Поэтому компания Samsung, совместно с 20th Century Fox и Panasonic решили исправить это недоразумение и добавили к HDR10 поддержку динамических метаданных, назвав новый стандарт HDR10+.



Получился он царский 10 бит, 4000 нит, более миллиарда оттенков.Но видна ли разница между HDR10 и 10+ на практике.

У нас есть QLED телевизор Samsung Q950T, который как раз поддерживает оба формата. Поэтому сравнение будет максимально корректным. Мы запустили кино, которые смастерили в HDR10 и HDR10+. И знаете, что я действительно увидел разницу.На этом телевизоре и HDR10 выглядит круто, а HDR10+ вообще разрывает шаблон. И дело не только в стандарте HDR10+.

Adaptive Picture

Дело в том, что HDR-контент существенно более придирчив к качеству дисплея, чем SDR. Например, яркость в HDR-видео указывается не в относительных значениях, то есть в процентах, а в абсолютных в нитах.Поэтому, хочешь не хочешь, но если в метаданных указано, что этот конкретный участок изображения должен светить 1000 нит нужно, чтобы телевизор сумел выдать такую яркость. Иначе, это уже будет не HDR.

А если, вдруг, вы смотрите видео днём, в ярко освещенной комнате, то нужно еще компенсировать окружающее освещение.Большинство устройств не справляются с этой задачей. Но, у QLED телевизоров Samsung, в этом плане есть, огромное преимущество.

Во-первых, в них используется технология Adaptive Picture, которая подстраивает яркость и контрастность изображения в зависимости от окружающего освещения.

Во-вторых, как я уже говорил, запас яркости в QLED 4000 нит. А этого с головой хватит для компенсации практически любого внешнего освещения.

В отличие от OLED-телевизоров, которые могут выдавать необходимый уровень контраста только при плотно зашторенных шторах.

Другие технологии

Естественно, это не единственная крутая технология внутри данного телевизора. Здесь установлен мощный нейропроцессор Quantum 8K, который в реальном времени умеет апскейлить 4K-контент до 8К. Причём он не просто повышает четкость изображения, он распознаёт разного типа текстуры и дополнительно их прорабатывает.Еще тут сверхширокие углы обзора, прекрасный объемный звук, который кстати тоже адаптируется под уровень шума в помещении в реальном времени. И масса других технологии, эксклюзивных для QLED-телевизоров Samsung.

Но главная технология сегодняшнего вечера HDR10+ и, что прекрасно это не эксклюзив.



HDR10+ это открытый и бесплатный стандарт, как и обычный HDR10. Всё это дает ему огромное преимущество перед, по сути, таким же, но платным Dolby Vision.Поэтому HDR10+ есть не только в телевизорах и смартфонах Samsung его поддерживают практически все производители телевизоров, смартфонов, камер, ну и, конечно, в этом формате снимаются и делаются фильмы. А значит у HDR10+ есть все шансы стать настоящим народным стандартом HDR, которым вы сможете насладиться на всех экранах страны, как больших, так и малых.

Технологию mini-LED незаслуженно обделили вниманием, ведь этом году она станет особенно актуальной. Вы наверное уже слышали, что такие дисплеи ждут в новых iPad Pro и MacBook! А телевизоры с mini-LED-матрицами уже появляются в продаже. Лучше ли они чем всеми любимый OLED?

Но что же такое mini-LED по своей сути? Главное не путайте ее с microLED и чуть позже поймете почему!


Название дословно говорит нам мини-светодиоды, но о чём конкретно идёт речь и какие именно светодиоды уменьшили, а также почему это важно надо разобраться...

Вот вам первый сюрприз! mini-LED уходит корнями в традиционную технологию жидкокристаллических дисплеев Liquid Crystal Display с подсветкой. Эти самые мини-светодиоды работают так же, как и обычные светодиоды подсветки на LED-экранах.

Они состоят из кристалла на подложке, излучающей свет, корпуса с линзой, анодом и катодом с двух разных сторон для проведения электрического тока. И тут все как в учебниках светодиоды преобразуют электрический ток непосредственно в световое излучение.Подаешь больше тока и получаешь больше света, но конечно это работает не до бесконечности.



Первое, что провернули технологи с mini-LED они в разы уменьшили сами элементы. Так, при диаметре всего около 200 микрон или 0,008 дюйма мини-светодиоды составляют пятую часть размера стандартных светодиодов, используемых в обычных ЖК-дисплеях.То есть мы поняли что уменьшение произошло в пять раз, закрепили!

Поскольку сами диоды меньше, на экране их можно разместить больше. Они также как и в LED-матрицах разделены на зоны подсветки, как раз за счет меньших размеров сами зоны тоже можно уменьшить и их количество возросло, что как раз очень важно для HDR контента.

Мы рассказывали об HDR и не раз, но я немного напомню, что самое важное скрывается в названии High Dynamic Range, то есть расширенный динамический диапазон.

Если совсем по-простому, отбросив битность цветов, скажу о свете. Тот самый диапазон оттенков от абсолютного черного до яркого чистого белого, именно яркого настолько, чтобы можно было передать на экран например свет фар или даже солнца приблизив картинку к реальной жизни.


Но, к сожалению, на ЖК-панелях достичь этого самого расширенного диапазона сложно из-за свойств самой технологии.Так как жидкокристаллические дисплеи идут с подсвечивающейся подложкой, по-настоящему, чёрного как на OLED там нет. Вам ли не знать, у кого смартфон с IPS-дисплеем. Поэтому производители идут на ухищрения, разбивая подсветку на зоны: чем больше зон подсветки, тем меньше ореолов на черном.

В чем же принципиальная разница mini-LED?В нём, этих зон существенно больше чем на LED-экранах как раз за счет мини-светодиодов. Каждая зона включается отдельно только там, где требуется. Получается прямо как волна на стадионе, когда нужно встать и включиться в неё, вы встаёте, а затем ждёте когда вновь до вас дойдёт очередь.

Полотно со светодиодами mini-LED может иметь более тысячи зон полного локального затемнения. К примеру, у LED таких зон может быть всего несколько десятков. А их отключение, в зависимости от качества дисплея, приводит к эффекту гало вокруг ярко освещённых объектов на тёмном фоне.

Такая система подсветки называется Local Dimming: те области, что не нужны для воспроизведения картинки просто отключаются и там как раз и возникает идеальный черный. И, вместе с запасом яркости, мы получаем тот самый диапазон по свету в итоге технология mini-LED готова к воспроизведению HDR-контента гораздо лучше обычного LCD.

Главные достоинства mini-LED

Подытожим главные достоинства по пунктам и немного сравним с OLED:

1. В последних разработках mini-LED используется неорганический нитрид галлия (GaN), который не выцветает со временем, как OLED, и не становится жёлтым в местах, с часто используемыми светодиодами отличие от органических,
2. Максимальная яркость составляет 4000 нит, что опять же выше чем у OLED.

Mini-LED умеет отображать HDR-контент, благодаря прокачанной системе Local Dimming по сравнению с обычными LED экранами, где зон подсветки существенно меньше, но тут он скорее проигрывает OLED-матрицам.

Производство mini-LED дешевле, чем производство OLED-матриц; то есть и цена готового продукта должна быть ниже.

Светодиоды сами по себе маленького размера, а значит позволяют сделать экран и само устройство тоньше.

Получается, все звезды сошлись: mini-LED это дешево, надежно, а еще мы получаем больший запас яркости и глубокий чёрный цвет (и это всё ещё технология на основе ЖК).

Но все ли так хорошо и стоит ли переставать копить на OLED и бежать в магазин за mini-LED телевизорами?

Главные проблемы mini-LED

Не торопитесь, ведь главная проблема, заключается в том, что даже за счет большого количества зон подсветки вокруг объектов на экране все равно могут образовываться серые участки вместо чисто чёрного цвета, то есть все равно идеально черный как у OLED-телевизоров вы не получите.

Поэтому все сводится к тому, что mini-LED это некий компромисс он уже гораздо лучше LED и LCD, но ещё не OLED.

В конечном итоге всё сводится к тому что mini-LED дает превосходное качество изображения без больших затрат и рисков выгорания. Таким образом, все получили правильный баланс цена/качество/надёжность.

Так было бы в идеальном мире, но с ценой все тоже не так гладко, мы еще к этому перейдем!

Важный момент сравнения с OLED: последний далеко не всегда является предпочтительным вариантом для дисплеев ноутбуков и планшетов с высокой плотностью пикселей, особенно если необходимо добиться максимально возможной яркости.

Сравнение mini-LED и microLED

Существует утверждение, что mini-LED это некая переходная технология между LCD и microLED, однако если вы смотрели наш разбор microLED, то понимаете, что это не совсем так!

Mini-LED и MicroLED разные по своей природе. Первый основан на ЖК-технологии с использованием диодов меньшего размера для подсветки. Второй является эволюционным развитием OLED, в котором используются неорганические ещё более мелкие и яркие отдельные светодиоды красного, зеленого и синего цветов для прямого излучения света.

Другими словами, каждый пиксель излучает свой собственный свет в microLED, в то время как Mini-LED по-прежнему использует ЖК-матрицу для фильтрации подсветки, но подсветка предлагает больше контроля, чем традиционный ЖК-дисплей.То есть, если заглянуть в ближайшее будущее, то LED-дисплеи эволюционируют в mini-LED, а OLED в MicroLED. Немного обидно, что названия такие похожие но, по сути, мы опять получим две основные технологии, как и сейчас.

Будущие продукты на mini-LED

Как начнётся переход на mini-LED и в каких именно продуктах?

По сообщениям издания DigiTimes тайваньская компания Ennostar начала производство mini-LED дисплеев для будущего 12,9-дюймового iPad Pro, который выйдет уже совсем скоро, в конце первого или второго квартала этого года.

Джон Проссер также делал анонсы в Твиттере, которые напрямую связаны с mini-LED. Он подтвердил, что iPad Pro (2021) станет первым планшетом Apple с mini-LED дисплеем.Он даже назвал месяц: новый iPad выйдет уже в апреле!Но я бы не стал верить этому на 100%.

Помимо нового iPad Минг-Чи Куо предрекает выход новых моделей MacBook, которые будут представлены во второй половине этого года, также с новым типом дисплеев. Аналитик ожидает, что экраны новых 14-дюймовых и 16-дюймовых MacBook будут также выполнены по технологии mini-LED.

Из того, что уже представили на mini-LED, можно сделать список:

• TCL представила на CES 2021 новую серию телевизоров с mini-LED;
• Philips также показала два новый телевизора MiniLED 9636 и 9506;
• LG показала линейку светодиодных телевизоров QNED Mini LED;
• Samsung представила телевизоры линейки 2021 4K и 8K Neo QLED. В них Samsung будет использовать Quantum Mini LED собственная форма технологии, которая в сочетании с технологией квантовой матрицы и процессором Neo Quantum делает черные области экрана полностью чёрными (в них почти не будет серых зон от подсветки работающих областей), а яркость теоретически может быть выше, чем у конкурирующих самосветящихся OLED панелей.

И тут стоит вернуться к вопросу цен



Модели от Samsung с 8K-дисплеями Mini-LED будут стоить от $3500 до $9000 (от ~260 000 рублей до ~670 000 рублей) в зависимости от диагонали (65, 75 и 85 дюймов). Модели с 4K соответственно $1599,99, $2199,99, $2999,99 и $4499,99 за диагонали 55", 65", 75" и 85". LG и Philips пока ещё не объявили официальных цен на свои mini-LED телевизоры, но что-то подсказывает, что цена будет в том же диапазоне.

А теперь ради интереса давайте сравним народный 4K mini-LED телевизор от Samsung с диагональю 55" с аналогичной моделью от LG, но только с технологией OLED. За пример возьмём модель OLED55BXRLB 2020-го года выпуска, которая максимально схожа по характеристикам.



Вес, размер и разрешение безрамочного экрана (3840 2160), поддержка HDR то, что идентично в обоих моделях. Вплоть до того размеры телевизоров отличаются всего на пару миллиметров в ширину и на десять в глубину. Да, у модели Samsung целых четыре разъёма HDMI, тогда как у LG их всего два. Но зато у LG на борту Bluetooth 5.0, а у Samsung старый протокол версии 4.2. Но это всё мелочи, стоит лишь перейти к цене.

OLED-модель LG продаётся в России за 119 990 рублей, в то время как Samsung только-только начала продавать mini-LED модели за границей, где ту самую народную модель с диагональю 55" можно приобрести за те же 119 000 рублей в пересчёте на наши деньги. И это цена по курсу, наверняка, в России она будет дороже за счет дополнительных затрат на доставку, налоги и так далее.

Итоги

Вот тебе и более дешевая технология, понятно что она еще новая и Samsung будет держать планку.Хотя уже сейчас понятно, что производство mini-LED панелей должно быть дешевле, чем производство OLED, даже сейчас.

Другое дело, что пройдёт несколько лет, и Samsung уже нужно будет следить за предложениями своих конкурентов, да и технологию mini-LED точно обкатают и наладят массовое производство. Остаётся лишь ждать

Уже не первый год утечки кричат, что Apple инвестирует много миллионов долларов в компании по разработке дисплеев на основе microLED.

Многие аналитики, в том числе анонимный китайский инсайдер @L0vetodream, заявляли в Твиттере, что в Apple Watch Series 6 будет совершенно новый дисплей, но этого не произошло.

Возможно виноват COVID-19, который затормозил процессы в технологической сфере и уже по новым данным нам известно, что новый тип дисплеев, microLED, мир увидит в гаджетах от яблочной компании не раньше 2023 года и, возможно, в совершенно новом гаджете!


Прошу не путать с miniLED, хоть названия и похожи разница колоссальная. Сегодня мы заглянем в настоящее будущее дисплеев и разберемся во всём, как вы любите.

Почему не развивать дальше OLED?

Прежде чем отправиться в будущее давайте разберемся с проблемами настоящего. Сейчас идет эпоха OLED, но мы по-прежнему миримся с некоторыми болячками данных экранов: выгорание, время отклика, яркость, да и энергопотребление неплохо было бы понизить! И часть из этих проблем ушла бы в прошлое с уменьшением числа светодиодов!

Вы спросите, а почему нельзя было дальше развивать OLED просто уменьшая светодиоды?Дело в том, что если уменьшить размер элемента снизится количество производимого света. А если повысить мощность, чтобы компенсировать уменьшение света увеличится энергопотребление и нагрев, что в разы снизит срок службы органических соединений, который на фоне неорганических и так слишком мал.

Получается, что OLED в тупике но почему же microLED видится как единственная правильная альтернатива и какие же продукты с этими экранами стоит ждать в первую очередь?

Что такое microLED?

Хоть о технологии мы услышали недавно microLED начали создавать ещё в далёком 2000-ом году, два профессора в Канзасском государственном университете Хунсин Цзян и Цзинюй Линь. Всеэти 20 лет технология совершенствовалась. Если всё начиналось с простых несенсорных панелей с буквально несколькими субпикселями, крошечными огоньками красного, зелёного и синих цветов, то теперь это уже настоящее поле из миллионов таких огоньков.



К слову, только в 2011 году группа учёных наконец преодолела планку разрешения 640 на 480 пикселей в формате Video Graphics Array или VGA, где были хромовые синие и зеленые микродисплеи, способные передавать видео.Основная сложность в процессе создания таких дисплеев заключается в том, что. microLED использует очень маленькие светодиоды субпикселей, тех самых: RGB.Их размеры составляют порядка 5 микрон, у OLED размеры выше в разы красный 64 на 46 мкм, зелёный 95 на 15 мкм, синий 95 на 49 мкм. (порядка 5 микрон в сравнении с миллиметровыми пикселями LED).

Кроме того время их отклика вместе с тем в разы меньше. И это один из первых бонусов, о котором мы еще поговорим подробнее.

Копнем глубже, и разберемся из чего же делаются и те, и другие светодиоды ведь именно материалы стали ключом к уменьшению размера.

MicroLED в отличие от OLED в качестве пикселей использует не органические светодиоды, а диоды на основе нитрида галлия, который широко используется для создания светодиодов полупроводниковых лазеров и сверхвысокочастотных транзисторов, в общем, для всего того, где нужна высокая точность и резкость.Такие диоды очень малы около одной десятой толщины человеческого волоса!

В чём главный плюс в microLED от того, что используется неорганический светодиод?

Да в том, что он просто не выцветает в процессе использования, как его органический конкурент OLED.

Чтобы было проще понять, представьте: на солнце лежат две футболки одна из 100% хлопка, а вторая синтетическая. Так вот та, что выполнена из натурального хлопка, выцветет или выгорит, а синтетическая продолжит лежать как ни в чём не бывало.Примерно то же происходит и с дисплеями у OLED при длительном использовании будет постепенно проявляться те самые выцветшие пиксели, вы их заметите по жёлтому оттенку на дисплее.

microLED придёт на смену OLED?

А теперь посмотрим что же мы получим при переходе от OLED к MicroLED. Внимание на табличку.



В итоге мы получаем: более высокую яркость, эффективность, скорость, высокую термостабильность и контрастность.

Так, например, компания LuxVue, купленная Apple, в какой-то момент сообщила, что разработанная ею технология в девять раз ярче, чем OLED и LCD!

Да-да, вы не ослышались, Apple уже купила компанию по производству microLED! То есть уже с 2023 года в гаджетах изКупертино могут стоять собственные microLED-матрицы.

Продукты на microLED

Но если не заглядывать в будущее, что мы имеем сегодня на microLED?

Первым, кто попытался (именно попытался) представить технологию microLED свету, была компания Sony и их телевизор Crystal LED Display в 2012 году. В нём компания использовала всего 6,22 миллиона микросветодиодов, но исходя из тех показателей, что были заложены в модели, контрастность изображения по сравнению с ЖК-дисплеями стала в 3,5 раза выше, цветовой диапазон в 1,4 раза выше, углы обзора составляли более 180 градусов, а также вышло более низкое энергопотребление (менее 70 Вт) по сравнению с моделями на LCD.

Лёд тронулся благодаря Sony, но у телевизора безусловно присутствовали детские болезни, а главное, дисплей был целиком воспроизведён из одного куска microLED-панели, а не был модульным, какэто предусматривается изначально.



Но прошло 5 лет, и Samsung ответила Sony, выпустив 146-дюймовый дисплей под названием Стена. И здесь корейская компания уже продемонстрировала возможность собирать экран под свои нужды и по необходимым размерам.



Хочешь небольшой телевизор с microLED на кухню? Да запросто! А, хочешь из тех же частей дособрать огромный телевизор в гостиную? Легко! Похоже, что использование модульного подхода становится промышленным стандартом для производства больших экранов.

Но увы, даже такой подход слишком дорого обходится потенциальному массовому покупателю чего уж говорить, Стена выставлялась на продажу исключительно под заказ и ценник на них составлял от 490 000 долларов, а заканчивался на отметке в 1,68 млн долларов! И это без учёта налогов.

Почему же так дорого и где другие гаджеты с microLED-ом?

Трудности microLED

Технология хоть и новая, но трудности с выходом на массовый рынок всё те же, что и когда-то были и с OLED-ом. Всё дело в том, что производить в огромных количествах на первых порах и под каждого конкретного производителя (той же Apple) и его гаджеты, очень трудно!

Заводов ещё слишком мало, производство не такое масштабное, отсюда и цена! Сейчас, когда OLED-дисплеи стали массовыми цена постепенно опускается всё ниже и ниже, а сами дисплеи проверены временем, производителям проще сделать выбор в пользу имеющихся технологий.

Но уже сейчас сами создатели технологии microLED заявляют: В связи с быстрым прогрессом, достигнутым в последнее время в этой области, вопрос уже не в том, сможет ли microLED, а в том, когда данные дисплеи проникнут на массовые рынки для различных применений. Получается, это уже вопрос времени!

Будущее с microLEDКакие же устройства будут первыми массовыми юзерамиmicroLED-а?

Еще раз упоминая доклад по этой технологии, процитирую: Внастоящее время microLED находится под пристальным вниманием почти всех крупных компаний в области технологий для умных часов, смартфонов,умных очков, приборных панелей и пико-проекторов и 3D/AR/VR дисплеев.

Почему именно эти области?Говоря о часах или Apple Watch, которые часто всплывали в слухах там важнейшими параметрами являются энергопотребление и яркость microLED даст прирост по обоим пунктам.

iPhone само собой перейдет на microLED, но тут нужно будет обеспечить огромные объемы производства.Что действительно интересно загадочные Apple Glass могут также стать носителем microLED, на это даже намекает схематичное изображение в том самом докладе, оно перед вами.



Другое подтверждение далее по тексту: microLED был исследован в качестве источника света для применения в оптогенетике и для связи с видимым светом.

Если оптогенетика это перспективное направление в медицине, то вот последняя фраза про связь с видимым светом намекает нам, что эти дисплеи, из-за своих конструктивных особенностей, будут использоваться не только в наших смартфонах, но и в умных очках, будь-то VR или AR.

Говоря другими словами, глаз находится в непосредственной близости от экрана и он способен разглядеть рисунок, в то время как расположение диодов OLED бы мешало погружению. У ЖК-дисплеев такой проблемы нет, но там по-прежнему нет и идеального черного.У microLED маленькие диоды, рисунок будет замечен меньше и черный также идеальный еще и время отклика выше одни бонусы.

Выводы

Подведём итог. microLED исправляет проблемы OLED, такие как выгорание, у него более высокая яркость и контрастность, а также возможность уменьшать или увеличивать дисплей под свои задачи модульность.Осталось удешевить производство, чем сейчас и занимаются Apple и Samsung, инвестировав в данную технологию уже несколько заводов переквалифицировались в производство microLED-дисплеев.

Но это не единственный тип дисплея неизученный нами: еще же есть какой-то miniLED.