Ñîçäàí äèñïëåé c ÿðêîñòüþ ñîëíöà
Äèñïëåé HDR ðàçðàáîòàí ôèðìîé Sunnybrook Technologies ñîâìåñòíî ñ ó÷åíûìè èç Óíèâåðñèòåòà Áðèòàíñêîé Êîëóìáèè è Éîðêñêîãî óíèâåðñèòåòà. ßðêîñòü íà ðàçëè÷íûõ ó÷àñòêàõ ýêðàíà ñîñòàâëÿåò îò 0,1 äî 10000 êàíäåë/ì2.  òî æå âðåìÿ HDR íè÷åì íå óñòóïàåò îáû÷íûì ÆÊ-äèñïëåÿì ïî äðóãèì ïàðàìåòðàì: ðàçðåøåíèþ, ÷àñòîòå îáíîâëåíèÿ è ãëóáèíå öâåòà.
Áëàãîäàðÿ íîâàòîðñêîé òåõíîëîãèè ïîäñâåòêè ïèêñåëåé HDR-äèñïëåé ñïîñîáåí îòîáðàæàòü äåòàëè â 30 ðàç áîëåå ÿðêèå, ÷åì îáû÷íûå äèñïëåè, à òàêæå â 10 ðàç áîëåå òåìíûå. Êîíòðàñòíîñòü äîñòèãàåò 60000:1, ÷òî çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàåò âîçìîæíîñòè ëþáûõ óñòðîéñòâ âèçóàëèçàöèè, êîòîðûå ñåãîäíÿ ïðèìåíÿþòñÿ â ãðàæäàíñêèõ öåëÿõ.
Áåç âñÿêîé «àäàïòàöèè»
Íàïîìíèì, ÷òî ÷åëîâå÷åñêèé ãëàç ñïîñîáåí ðàáîòàòü â äîñòàòî÷íî øèðîêîì äèíàìè÷åñêîì äèàïàçîíå (øèðå, ÷åì ó ïðåäëàãàåìîãî HDR-äèñïëåÿ), íî òîëüêî áëàãîäàðÿ óíèêàëüíîìó ïðèðîäíîìó ñâîéñòâó àäàïòàöèè. Ïîñëå ôóíêöèîíèðîâàíèÿ â óñëîâèÿõ ÿðêîãî îñâåùåíèÿ íàøå çðåíèå ñïîñîáíî ÷åðåç íåêîòîðîå âðåìÿ ïðèâûêíóòü ïî÷òè ê êðîìåøíîé òåìíîòå (÷åëîâåê òåðÿåò ñïîñîáíîñòü ðàçëè÷àòü öâåòà ëèøü ïðè îñâåùåííîñòè 10 ëþêñ, òî åñòü ïðè ñëàáîì ëóííîì ñâåòå). Åñëè ïðèíèìàòü â ðàñ÷åò òàêèå óíèêàëüíûå ïðèðîäíûå îñîáåííîñòè, òî äèàïàçîí ÿðêîñòè, âîñïðèíèìàåìûé ÷åëîâå÷åñêèì ãëàçîì, ñîñòàâëÿåò ïðèìåðíî ñåìü ïîðÿäêîâ. À âîò äèñïëåé HDR âûäàåò ñâåðõøèðîêèé äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí áåç âñÿêîé «àäàïòàöèè» îäíîâðåìåííî è î÷åíü ÿðêèå, è ÷ðåçâû÷àéíî òåìíûå.  òàêîì ðåæèìå ýòî äåéñòâèòåëüíî ïðåäåë âîñïðèÿòèÿ.
Ñîçäàòü òàêîå óíèêàëüíîå óñòðîéñòâî óäàëîñü ïóòåì îáúåäèíåíèÿ äâóõ ðàçíîòèïíûõ äèñïëååâ: ÆÊ-äèñïëåÿ âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ è «ìîíîõðîìíîãî» äèñïëåÿ íèçêîãî ðàçðåøåíèÿ, ñîñòîÿùåãî èç ðåøåòêè ÷ðåçâû÷àéíî ìîùíûõ áåëûõ ñâåòîäèîäîâ. Ðåøåòêà ñâåòîäèîäîâ âûïîëíÿåò ôóíêöèþ ïîäñâåòêè è çàìåùàåò òðàäèöèîííóþ äëÿ ÆÊ-äèñïëååâ òåõíîëîãèþ ðàâíîìåðíîé ïîäñâåòêè âñåõ ïèêñåëåé ìàòðèöû. Íîâàòîðñòâî ñîñòîèò åùå è â òîì, ÷òî ÷èñëî ñâåòîäèîäîâ íà íåñêîëüêî ïîðÿäêîâ ìåíüøå, ÷åì ÷èñëî ïèêñåëåé íà äèñïëåå âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ. Ó÷åíûå ïðîâåëè ñïåöèàëüíûå ïñèõîëîãè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ è âûÿñíèëè, ÷òî ïðè ýòîì êà÷åñòâî èçîáðàæåíèÿ âèçóàëüíî íå óõóäøàåòñÿ è îñòàåòñÿ òàêèì æå ÷åòêèì, êàê íà ÆÊ-äèñïëåå âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ áåç ñâåòîäèîäíîé ïîäñâåòêè.
Ïðåîäîëåâàÿ îãðàíè÷åíèÿ
Ñåé÷àñ íà ðûíêå ïðèñóòñòâóþò äèñïëåè, êîòîðûå ãåíåðèðóþò èçîáðàæåíèå ñ ïîìîùüþ ðàçíîîáðàçíûõ òåõíîëîãèé: íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåíû êèíåñêîïû íà ýëåêòðîííî-ëó÷åâûõ òðóáêàõ, æèäêîêðèñòàëëè÷åñêèå è ïëàçìåííûå ïàíåëè. Îäíàêî íè îäíà èç ýòèõ òåõíîëîãèé íå ñïîñîáíà äàæå áëèçêî îáåñïå÷èòü òó ÿðêîñòü èçîáðàæåíèÿ, êîòîðàÿ ïðèâû÷íà äëÿ ÷åëîâå÷åñêîãî ãëàçà. Ê ïðèìåðó, îáû÷íàÿ ëàìïà íàêàëèâàíèÿ îáåñïå÷èâàåò ÿðêîñòü 2000 êàíäåë/ì2, à â ñîëíå÷íûé äåíü âñå îáúåêòû îòðàæàþò ñâåò ñ ÿðêîñòüþ 10000 êàíäåë/ì2. Íî ñîâðåìåííûå êîìïüþòåðíûå äèñïëåè ñïîñîáíû ïîêàçûâàòü îáúåêòû â ñêðîìíîì äèàïàçîíå ïðèìåðíî îò 1 äî 300 êàíäåë/ì2. Íåóäèâèòåëüíî, ÷òî ïîñëå äîëãîé ðàáîòû ñ òàêèìè òåìíûìè êîìïüþòåðíûìè ìîíèòîðàìè ÷åëîâå÷åñêèå ãëàçà ñ òðóäîì ñïîñîáíû âîñïðèíèìàòü íîðìàëüíûé ñâåò.
Èíæåíåðû èç Sunnybrook Technologies ðåøèëè ïðåîäîëåòü îãðàíè÷åíèÿ òðàäèöèîííûõ äèñïëååâ è ñîçäàòü óñòðîéñòâî, ÿðêîñòü êîòîðîãî íå óñòóïàëà áû ÿðêîñòè îòðàæåííîãî ñîëíå÷íîãî ñâåòà, òî åñòü 10000 êàíäåë/ì2. È ýòî èì óäàëîñü. Ïðè÷åì HDR-äèñïëåé ñïîñîáåí îòîáðàæàòü íå òîëüêî î÷åíü ÿðêèå îáúåêòû, íî îäíîâðåìåííî äåìîíñòðèðîâàòü âûñîêóþ äåòàëèçàöèþ òåìíûõ. Áåëûå ñâåòîäèîäû HDR-äèñïëåÿ èçëó÷àþò ñâåò ñèëîé îò 0 äî 250 òûñ. êàíäåë/ì2. Èõ ìîùíîñòü òî÷íî ðåãóëèðóåòñÿ 8-áèòíûì öèôðî-àíàëîãîâûì ïðåîáðàçîâàòåëåì. Áîëüøèå ñâåòîäèîäû íàõîäÿòñÿ â ðåøåòêå ðàçìåðíîñòüþ 5 ìì, ïîäñâå÷èâàÿ ÆÊ-äèñïëåé èçíóòðè.
Îäíà èç íåñêîëüêèõ ìîäèôèêàöèé HDR-äèñïëåÿ
(ñëåâà âèä ñáîêó; ñïðàâà âèä ñïåðåäè)

Ïðèìå÷àíèÿ:
LED ñâåòîäèîäû; LCD ÆÊ-ïàíåëü; LCD Pixel ïèêñåëè ÆÊ-ïàíåëè.
Ñõåìà ðàçìåùåíèÿ ñâåòîäèîäîâ HDR-äèñïëåÿ ìîæåò áûòü è äðóãîé, áîëåå ïëîòíîé, íàïðèìåð, â âèäå øåñòèóãîëüíûõ «ñîò». Ðàçðàáîò÷èêè óòâåðæäàþò, ÷òî ñâåòîäèîäû ìîæíî ðàçìåùàòü ñ ðàçíîé ïëîòíîñòüþ â çàâèñèìîñòè îò ïðåäíàçíà÷åíèÿ äèñïëåÿ.
Èñòî÷íèê: Sunnybrooktech.com
Ñõåìà HDR-äèñïëåÿ äåìîíñòðèðóåò, êàêèì îáðàçîì óäàåòñÿ äîñòè÷ü òàêîãî íåáûâàëîãî äèíàìè÷åñêîãî äèàïàçîíà (ðèñóíîê âûøå). Âñå î÷åíü ïðîñòî: êîãäà äàííûé ó÷àñòîê äèñïëåÿ îòîáðàæàåò òåìíûé îáúåêò, òî ñîîòâåòñòâóþùèå ñâåòîäèîäû îòêëþ÷àþòñÿ è ðàáîòàþò òîëüêî ñëàáûå ïèêñåëè îáû÷íîãî ÆÊ-äèñïëåÿ.  ýòî æå âðåìÿ ñâåòîäèîäû íà äðóãèõ ó÷àñòêàõ äèñïëåÿ ìîãóò ñâåòèòüñÿ ñ ÿðêîñòüþ äî 250 òûñ. êàíäåë/ì2 êàæäûé, îáåñïå÷èâàÿ ñîîòâåòñòâèå óñòðîéñòâà çàÿâëåííûì õàðàêòåðèñòèêàì.
Òàêîå «íàñëîåíèå» äâóõ ïàíåëåé äðóã íà äðóãà, êàê íè ñòðàííî, óâåëè÷èâàåò òàêæå ãëóáèíó öâåòà, ïîñêîëüêó ÿðêîñòü îñòàåòñÿ î÷åíü âàæíîé ñîñòàâëÿþùåé öâåòà, à ñâåòîäèîäû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé äîïîëíèòåëüíûé âîñüìèáèòíûé «êàíàë ÿðêîñòè».
Áîðüáà ñ «ïàðàçèòíûì» îñâåùåíèåì
Ïðè ðàçðàáîòêå äèñïëåÿ íàèáîëåå ñåðüåçíîé ïðîáëåìîé ñòàë áîëüøîé ðàçìåð ñâåòîäèîäîâ, êîòîðûå çíà÷èòåëüíî ïðåâîñõîäÿò ïî ðàçìåðó ïèêñåëè ÆÊ-äèñïëåÿ è ïîýòîìó äåéñòâèòåëüíî çàñâå÷èâàþò ñîñåäíèå ïèêñåëè.  ðåçóëüòàòå ýòîãî çíà÷èòåëüíî óõóäøàåòñÿ ÷åòêîñòü êàðòèíêè (ïîÿâëÿåòñÿ «ïàðàçèòíîå» îñâåùåíèå).
Ðàçðàáîò÷èêàì ïðèøëîñü ïðèäóìàòü òàêîé àëãîðèòì ðàáîòû ÆÊ-äèñïëåÿ, ÷òîáû îí áûë ñïîñîáåí íåéòðàëèçîâàòü «ïàðàçèòíîå» îñâåùåíèå. Ýòî óäàëîñü ñäåëàòü ñëåäóþùèì îáðàçîì: çàñâå÷åííûå ïèêñåëè ñàìîñòîÿòåëüíî íåéòðàëèçóþò äîïîëíèòåëüíîå îñâåùåíèå çà ñ÷åò òîãî, ÷òî ñòàíîâÿòñÿ áîëåå òåìíûìè.
Íåéòðàëèçàöèÿ «ïàðàçèòíîãî» îñâåùåíèÿ
Èçîáðàæåíû (ñëåâà íàïðàâî): òðåáóåìàÿ êàðòèíêà; àêòèâíîñòü ñâåòîäèîäîâ; àêòèâíîñòü ïèêñåëåé ÆÊ-ïàíåëè, íåéòðàëèçóþùèõ «ïàðàçèòíîå» îñâåùåíèå; ôèíàëüíîå èçîáðàæåíèå íà HDR-äèñïëåå.
Èñòî÷íèê: Sunnybrooktech.com
Íàçâàííûé âûøå ìåòîä ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü àêòèâíóþ ìàòðèöó èç áîëüøèõ ïÿòèìèëëèìåòðîâûõ ìîùíåéøèõ ñâåòîäèîäîâ áåç óõóäøåíèÿ ðåçêîñòè èòîãîâîé êàðòèíêè.
Ïðèìå÷àòåëüíî, ÷òî HDR-äèñïëåé äàæå íåëüçÿ ñôîòîãðàôèðîâàòü, ïîòîìó ÷òî íè ñåðåáðîñîäåðæàùàÿ ïëåíêà, íè òåì áîëåå, ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûé ñåíñîð öèôðîâîé êàìåðû íå ñïîñîáíû çàðåãèñòðèðîâàòü äàæå ïîëîâèíó äåòàëåé, êîòîðûå äåìîíñòðèðóåò óíèêàëüíûé äèñïëåé. Èõ âèäèò òîëüêî ÷åëîâå÷åñêèé ãëàç è òî ñ òðóäîì.
Íîâûé ïðèíöèï âèçóàëèçàöèè èçîáðàæåíèÿ â ïîëíîé ìåðå ïðîÿâëÿåò ñâîè äîñòîèíñòâà òîëüêî íà ñïåöèàëüíî ñîçäàííûõ èçîáðàæåíèÿõ (èëè âèäåîðîëèêàõ), êîòîðûå ñîäåðæàò ñëóæåáíóþ èíôîðìàöèþ äëÿ ñâåòîäèîäîâ (òàê íàçûâàåìûé HDR-òýã). Ðàçðàáîò÷èêè óòâåðæäàþò, ÷òî íèçêîå ðàçðåøåíèå ñâåòîäèîäíîé ðåøåòêè ïîçâîëÿåò ìèíèìèçèðîâàòü îáúåì ýòîé èíôîðìàöèè îòíîñèòåëüíî îáùåãî îáúåìà ôàéëîâ. Òàê, íàïðèìåð, ôàéë â ôîðìàòå TIFF, ñîäåðæàùèé òðåáóåìóþ ñëóæåáíóþ èíôîðìàöèþ, áóäåò ïî ðàçìåðó ëèøü íà 1% áîëüøå îáû÷íîãî. Âïðî÷åì, äèñïëåé ñïîñîáåí ýìóëèðîâàòü íåäîñòàþùèé ñâåòîâîé êàíàë, îáðàáàòûâàÿ îáû÷íûå ôàéëû ñ 24-áèòíîé ãëóáèíîé öâåòà.
ßðêîñòü ïîðàæàåò âîîáðàæåíèå (è ãëàçà)
![]() Äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí âèäèìîãî ãëàçó èçîáðàæåíèÿ (ñïðàâà ââåðõó), êà÷åñòâåííîãî ÝËÒ-ìîíèòîðà (ñïðàâà âíèçó) è HDR-äèñïëåÿ (ñëåâà âíèçó) Èñòî÷íèê: Sunnybrook Technologies |
Ñâåòîäèîäíàÿ ðåøåòêà â ïðîòîòèïå íàñ÷èòûâàëà âñåãî 16 øòóê ïî ãîðèçîíòàëè è 12 ïî âåðòèêàëè. Îäíàêî äàæå ó ýòîãî «ìàëþòêè» ñ äàëåêî íå ñàìîé êà÷åñòâåííîé ÆÊ-ïàíåëüþ (ïðîçðà÷íîñòü 2%) ìàêñèìàëüíàÿ ÿðêîñòü ñîñòàâèëà 3000 êàíäåë/ì2. Ðàçðàáîò÷èêè ãîâîðÿò, ÷òî íà íîðìàëüíîé ÆÊ-ïàíåëè, êàê ó ñòàíäàðòíûõ íîóòáóêîâ (ïðîçðà÷íîñòü 7%) ìàêñèìàëüíàÿ ÿðêîñòü ñîñòàâëÿåò óæå 10000 êàíäåë/ì2. Èìåííî íà òàêîì äèñïëåå îíè ïðîâåëè ñïåöèàëüíûå òåñòû ñ öåëüþ íàãëÿäíî ïðîäåìîíñòðèðîâàòü ðàçíèöó â äèíàìè÷åñêîì äèàïàçîíå.
Íà ðèñóíêå ñïðàâà äàíà ôîòîãðàôèÿ êóïîëà öåðêâè Stanford Memorial Church è äèàãðàììà ÿðêîñòè êà÷åñòâåííîé ôîòîãðàôèè, ñíÿòîé âíóòðè çäàíèÿ (áîëåå òåïëûå öâåòà ñîîòâåòñòâóþò áîëåå âûñîêîé ÿðêîñòè).  íèæíåì ðÿäó äèàãðàììû ÿðêîñòè, ñíÿòûå ñ äâóõ äèñïëååâ, êîòîðûå ïîêàçûâàþò èñõîäíóþ ôîòîãðàôèþ: ñ î÷åíü êà÷åñòâåííîãî äèñïëåÿ NEC MultiSync XE21 è HDR-äèñïëåÿ. Ðàçíèöà íàëèöî: â òåõ ó÷àñòêàõ, ãäå ÷åðåç êóïîë ñîáîðà ïðîíèêàåò ñîëíå÷íûé ñâåò, HDR-äèñïëåé ñâåòèòñÿ ôàêòè÷åñêè ñ òîé æå ñàìîé èíòåíñèâíîñòüþ, ÷òî è íà ôîòîãðàôèè. Ïî÷òè òàê æå, êàê ñâåòèòñÿ ñàìè ëó÷è ñîëíöà, êîòîðûå ïðîíèêàþò â Ñòåíôîðäñêóþ öåðêîâü. Åñëè áû äèñïëåé áûë áîëüøå, ÷åì ïðîòîòèï íà âûñòàâêå Siggraph, òî ýòîò ó÷àñòîê èçîáðàæåíèÿ áûë áû âèäåí êàê ñâåòëîå ïÿòíî äàæå ñ ðàññòîÿíèÿ 500 ìåòðîâ îò äèñïëåÿ, åñëè íå äàëüøå (èìåþòñÿ ñïåöèàëüíûå òàáëèöû ïî âû÷èñëåíèþ îñâåùåííîñòè íà îïðåäåëåííîì ðàññòîÿíèè äî èñòî÷íèêà ñâåòà ñ èçâåñòíîé ÿðêîñòüþ).  ýòîì íåò íè÷åãî óäèâèòåëüíîãî, åñëè ó÷åñòü, ÷òî ÿðêîñòü àâòîìîáèëüíûõ ïðîòèâîòóìàííûõ ôàð ñîñòàâëÿåò òå æå 10000 êàíäåë/ì2.
Ðàçðàáîò÷èêè óòâåðæäàþò, ÷òî èííîâàöèîííûé HDR-äèñïëåé äîëæåí ïðèéòè íà ñìåíó îáû÷íûì ÆÊ-äèñïëåÿì. Îäíàêî âîçíèêàåò ðåçîííûé âîïðîñ: ïîíðàâèòñÿ ëè îáû÷íîìó ïîëüçîâàòåëþ íà ïðîòÿæåíèè âñåãî ðàáî÷åãî äíÿ ðàññìàòðèâàòü â óïîð ìîùíóþ àâòîìîáèëüíóþ ôàðó?




