Ігровий монітор — це сукупність технологій в одній коробці. За приставку «ігровий» відповідає не тільки матриця з високою щільністю пікселів, а й, наприклад, підтримка адаптивної синхронізації частоти кадрів. Серед інших фішок ігрових моніторів виділяють і швидкість відгуку. Виробникам складно поєднати швидкі пікселі і матрицю з високою передачею кольору, тому вони розганяють монітори з заводу і називають це овердрайвом. Що це таке і для чого потрібно — розбираємося.
Останнім часом жодна ігрова збірка не обходиться без розгону. За це варто дякувати виробникам материнських плат. Це вони зробили так, щоб комп’ютер розганявся натисканням однієї кнопки. З кожним поколінням процесори, оперативна пам’ять і відеокарти стають лояльнішими до підвищення тактових частот, тому більшість моделей розігнані ще з заводу. Але це мало кого дивує. Компанії називають розгін турбобустом, і він тепер існує як належне. Інша справа розігнані із заводу пікселі — це щось нове і незрозуміле.
Частота монітора
Ми розбиралися з тактовою частотою монітора, розглядали адаптивні методи синхронізації і навіть намагалися самостійно розігнати звичайний монітор (60 Гц) до «ігрових» 75 Гц. Усе це належить до непрямих факторів, що поліпшують зображення. Після цих налаштувань монітори дійсно показують плавне зображення, хоча насправді це скоріше візуальне відчуття, а не практична вигода. Зараз пояснимо, чому.
Частота матриці — це кількість оновлень зображення на дисплеї за одну секунду. Що вища частота, то більше ігрових кадрів може відобразити монітор. Це впливає на плавність в іграх — уже за 60 Гц і 60 к/с ігровий процес стає комфортнішим. Однак, чим вища частота кадрів і частота монітора, тим більше «мила» з’являється у швидких сценах. У деяких іграх це не так помітно і не настільки суттєво, в інших же мило на 100% вбиває геймплей і заважає хедшотити в кіберспортивних змаганнях із CS:GO.
Кількість «змазів» залежить від якості матриці. Тому частота монітора — це лише кількісна характеристика. Існує ще й інша величина — якісна. Саме друга характеристика задає планку різкості для об’єктів, що швидко переміщаються на моніторі. Її називають швидкістю або часом відгуку пікселів.
Звідки беруться колір і півтон
Пікселі, точніше, субпікселі дисплея бувають трьох кольорів: червоний, зелений і синій. Загоряючись разом або по черзі, вони утворюють єдиний піксель, який людина розрізняє як точку однорідного кольору. У звичайних матрицях пікселі не світяться самі по собі, а лише пропускають світло певної довжини хвилі. За налаштування цієї довжини відповідають електричні сигнали.
Напруга, що надходить на пікселі, змінюється залежно від того, який колір необхідно сформувати в результаті. Припустимо, процесор монітора подає умовні 5 В на кожну точку матриці. Цього достатньо, щоб світло пропускали тільки червоні субпікселі, тоді як зелені та сині «отвори» перебувають у закритому стані. Якщо відеокарта надішле монітору сигнал із фіолетовою заливкою, то пікселі отримають напругу, достатню для відкриття червоного і синього субпікселів, і тільки зелений залишиться в закритому положенні. Так монітор формує кольорове зображення.
На практиці, матриця рідко працює з повними кольорами. Інтерфейси, шпалери, сайти та ігри намальовані за допомогою відтінків і півтонів. Тому, щоб відобразити мільйони кольорових варіацій, напруга пікселів може варіюватися в широкому діапазоні. Наприклад, для відображення білого кольору всі пікселі повинні пропускати світло на 100%. Це режим повного відкриття. Якщо знизити напругу червоного, зеленого і синього пікселів наполовину, то в результаті змішування вийде не білий, а сірий колір з інтенсивністю 50%. Регулювання інтенсивності відтінку відбувається доти, доки піксель залишається чутливим до змін напруги. Це складно з точки зору електроніки, тому що ширший колірний діапазон, то вищим може виявитися час відгуку пікселів.
Час відгуку
Частота оновлення монітора відповідає тільки за швидкість зміни зображення на екрані. Але це не означає, що принцип «більше — краще» працюватиме до нескінченності. На практиці монітор обмежений не тільки герцами, а й часом відгуку. Чималу роль відіграє таке поняття, як швидкість реакції пікселів на зміну стану.
Час відгуку — це максимальний час, який необхідний пікселю, щоб повністю змінити колір. За стандартами ISO справжня швидкість реакції вимірюється в режимі повного переходу, тобто, Black-to-Black. Для цього на знеструмлений і непрозорий піксель подається максимальна напруга. Він відкривається, пропускає світло, напруга зникає, піксель закривається. Міллісекунди, витрачені на «розігрів» пікселя від чорного кольору до білого і його охолодження, вважаються мінімальною швидкістю відгуку.
Для стандартної IPS-матриці час відгуку пікселів у такому режимі становить 16-20 мс. TN в цьому плані мають серйозніший вигляд — це всього 5-8 мс. Щоправда, такі цифри не вказують у характеристиках моніторів. Навпаки, навіть у середньому по ринку IPS-дисплеї можна зустріти 8 мс і навіть 5 мс, що натякає на чергову хитрість від виробника. Щоб домогтися низької затримки, інженери використовують інший спосіб виміру. Замість повного BtB фахівці рахують час за GtG — від сірого до сірого або від 90% яскравості пікселя до 10%.
У цьому режимі пікселі виявляються набагато спритнішими: якісні IPS-матриці показують від 1 до 2 мс, а посередні — не більше 5 мс. Ці цифри зазвичай і публікують у технічних характеристиках дисплеїв. При цьому не можна сказати, що виробник обманює покупця. Просто пікселі працюють швидше в перехідних станах завдяки технології овердрайву.
На що впливає
Швидкість роботи пікселів впливає на різкість зображуваних об’єктів у динамічних сценах. Тому частота оновлення монітора залежить від цього фізично. Наприклад, анімацію з прийнятною різкістю на частоті 240 Гц може показати тільки матриця зі швидкими пікселями (1 мс). В іншому разі користувач не побачить переваг швидкого монітора і буде «насолоджуватися» плавним місивом із кольорових слайдів і напівтонів, що пропадають.
На початку епохи LCD час відгуку пікселів вимірювався десятками мілісекунд. Такий стан справ не влаштовував користувачів: очі занадто швидко втомлювалися від сильних «змазів». Дискомфорт проявлявся в роботі з текстом, де пікселі найчастіше переходять з одного стану в інший. Наприклад, плавне прокручування тексту змушувало його зникати через нездатність матриці швидко «блимати» пікселями. Виробники знайшли спосіб виправити час відгуку і повернути його на прийнятний рівень.
Овердрайв
Рідкокристалічні пікселі працюють за принципом заслінки. Можна уявити, що піксель — це водопровід, а кристали — автоматичні крани, які відкриваються, якщо подати на них напругу. Що вища напруга, то сильніше відкривається кран і то більше води надходить із труби. Те ж саме відбувається, коли напруга подається на піксель. Рідкі кристали реагують на електрику і починають повертатися. Природно, що вища напруга, то сильніше і швидше повертається кристал і тим більше він пропускає світла.
У теорії це звучить просто, але на практиці виявляється куди складніше. Вимоги до якості зображення динамічних сцен різко зросли з появою потужних відеокарт і високочастотних матриць. Тому інженери постійно модифікують будову піксельної сітки, а також форму кристалів і навіть відстань між ними — все це впливає на швидкість роботи. Крім цього, виробники прискорюють пікселі за допомогою форсування напруг.
Припустимо, кристали в пікселі можуть приймати 256 положень. У звичайному використанні пікселі рідко вимикаються повністю, тому їм доводиться працювати в половинному режимі. Наприклад, розпалюватися не від 0 до 255, а від 125 до 240. Це завдання дається кристалам складніше через особливості управління живленням, які нівелюються за допомогою технології Overdrive.
Щоб вирішити проблему із запізнюванням повільних кристалів, процесор монітора подає підвищену напругу на піксель. Тоді він швидше розганяється до робочого стану, після чого напруга знижується до рівня, за якого рідкі кристали формують заданий рівень світлопропускання. Наприклад, система подає напругу, що відповідає 100% відкриття пікселя, але пізніше знижує її до рівня, достатнього для 70% відкриття кристалів.
Звернемося до прикладу з краном: необхідно якомога швидше відкрити заслінку наполовину. Якщо подати розрахункову напругу, то кран відкриватиметься 2 хвилини. Якщо ж відправити двигуну напругу, що відповідає 100% відкриття, то шлях від 0 до 50% буде пройдено вдвічі швидше. При цьому біля значення 50% напруга має впасти до розрахункової, щоб заслінка залишилася в цьому положенні. Те ж саме відбувається з розгоном пікселів — це називається овердрайвом.
Цим рішенням виробники користуються вже десятки років. Але, незважаючи на відточеність технологій, овердрайв привносить у роботу дисплея артефакти і спотворення. І що «зліше» налаштована ця технологія, то сильніше проявляються недоліки.
Трейлінг і контрастність
У результаті роботи пікселів у режимі овердрайву зображення страждає від спотворень. Їх кількість залежить як від якості матриці, типу кристалів і способу їх розташування, так і від налаштування технології розгону пікселів. Більшість моніторів із середнього цінового сегмента налаштовані таким чином, щоб слід від застосування овердрайву залишався непомітним. І все ж, видимість артефактів варіюється від пристрою до пристрою. При цьому дисплеї з нижнього цінового сегмента теж розганяють кристали, і там це відбувається набагато «очевидніше»…
У роботі матриць IPS і VA часто виникає ефект, відомий як трейлінг. Він проявляється в контрастних сценах з об’єктами, що д бачаться. Наприклад, якщо ввімкнути плавне прокручування тексту в редакторі, то чорні літери на білому тлі почнуть плисти і ставати сірими. Що простіший і приземленіший монітор, то сильніший ефект. Також трейлінг можна побачити за допомогою тестів UFO.
В актуальних моделях дисплеїв розгін пікселів можна регулювати вручну. Це грає нам на руку: спробуємо побачити різницю в роботі пікселів без розгону і в різних режимах овердрайву.
Помітно, що з підняттям напруги на пікселі зменшується «хвіст» від рухомого інопланетянина. У режимі Faster монітор показує ідеальний результат у співвідношенні різкості та якості. Але варто збільшити живлення хоча б на один щабель, як хвости повертаються з подвійною силою: тепер це не просто розмите зображення, а ще й шлейф артефактів і привидів.
Візуальні спотворення в режимі овердрайву відбуваються через недосконалу будову пікселів матриць і неоптимізоване ПЗ. Більшість матриць на ринку однотипні, тому виробникам залишається трохи адаптувати їх під свою продукцію і написати власні алгоритми управління пікселями. Природно, робота апаратної частини і програмного боку виявляється неідеальною: кристали мають властивість підвисати і не завжди реагують на швидку зміну напруги. Як результат — залишкове зображення в швидких сценах.
В ігрових моніторах цей ефект проявляється набагато менше, тому його складно побачити неозброєним оком. Наприклад, у дисплеях Acer серії Predator.
Навіть у режимі Extreme монітор показує досить різку картинку без видимих артефактів. При цьому матриця розігнана до 240 Гц. Виробникові довелося постаратися, щоб швидкість пікселів відповідала високій частоті дисплея.
Другий наслідок овердрайву — надмірна контрастність, рандомні спалахи і мерехтіння екрану на суцільних заливках. Але це теж проблема відсталих технологій і сирого софту, який виробники навчилися «допилювати» тільки останнім часом. Здебільшого ці проблеми залишилися в минулому разом з довготелесими пікселями і низькочастотними матрицями.
Швидше — не краще
Кожен виробник називає технологію овердрайву власним ім’ям. У цьому ж стилі різняться і назви ступенів регулювання. Наприклад, монітори Philips мають функцію «SmartResponse», в якій пропонується 4 режими: off, fast, faster, fastest. У порівнянні вище помітно, що режим Faster працює ефективніше за інші — зображення стає різким, але ще не страждає від видимих артефактів. Зрушення на наступний щабель знищує якість картинки.
Схожим чином це працює і в моніторах інших фірм. Наприклад, ігрові панелі Acer Predator працюють адекватно в режимі Normal, хоча якісні матриці спокійно вивозять і Extreme. Монітори Samsung поводяться аналогічно в режимі Response Time Acceleration, а пристрої BenQ — в Advanced Motion Accelerator. Як правило, базовий алгоритм прискорення пікселів підтримується будь-яким монітором, але ручні налаштування фічі доступні тільки в моніторах ігрових серій.
Не забуваємо, що в ігрових моніторах існують й інші функції, що поліпшують зображення. Це можуть бути різні уплавнялки і технології адаптивної синхронізації, які теж впливають на загальне враження від роботи пікселів разом з овердрайвом. Тому ступінь прискорення краще вибирати не методом тику, а в реальних завданнях, орієнтуючись на окомір. Ще краще — вивчити огляди і результати тестування монітора, де фахівці обирали правильний режим, ґрунтуючись на вимірах за допомогою техніки.