Kineskopu aparāti aiziet vēsturē

 

Lai gan videomoduļu ražošanas tehnoloģijas mūsdienās ir izstrādātas gandrīz līdz pilnībai un katra nākamā televizoru paaudze ir labāka par iepriekšējo, tomēr plazmas (PDP) un šķidro kristālu (LCD) televizoru attēla kvalitāte joprojām nav ideāla. Vai vēl ir palikušas kvalitātes paaugstināšanas rezerves un kur tās var rast?

 

Atšķirība strauji samazinās

Attēla kvalitāte ir atkarīga no signālu ciparu apstrādes algoritmiem un videoprocesoriem, kurus izmanto televizora traktā. Klasiskie plazmas paneļi (vienkāršie moduļi bez iepriekšējas signālu ciparu apstrādes) nodrošina labu attēla kontrastu slikti apgaismotās telpās, tomēr, apgaismojumam uzlabojoties, krāsu spilgtums ātri izbalē. Šķidro kristālu displejos kontrasta kvalitāte ir labāka labi apgaismotā telpā, bet, apgaismojumam pasliktinoties, tā pavājinās. Tomēr pēdējā laikā, izmantojot ātrdarbīgus specializētus procesorus un pilnīgākus signālu apstrādes algoritmus, PDP un LCD paneļu raksturojumu atšķirība strauji samazinās.

Lai radikāli uzlabotu PDP paneļu attēla kvalitāti, jaunākajos videoprocesoros, piemēram, Sony (Wega Engine), Philips (Pixel Plus 2) un Samsung (DNIe^TM 3), 8 bitu signāla vietā izmanto 10 bitu videosignālu. Tādējādi videomoduļa vadības sistēmai 256 spilgtuma gradāciju vietā nepieciešamas 1024. Kineskopu televizoros 10 bitu signāls nerada problēmas, jo tajos ekrāna spilgtums ir tieši saistīts ar elektronu stara modulācijas amplitūdu. Savukārt plazmas televizoros, kur vadība tiek nodrošināta ar šūnu stāvokļa binārajām izmaiņām (spīd vai nespīd), pastāv gradāciju skaita stingri ierobežojumi. Ciparu videosignāla mazāka spilgtuma parametra vērtība tiek ierobežota ar minimālu elektriskā lādiņa aktivācijas un slapēšanas laiku ekrāna elementārajā šūnā. Atrisināt šo problēmu pat ar mūsdienīgāko tehnoloģiju palīdzību nav vienkārši. Tāpēc 10 bitu signāla plazmas paneļi parādījās tikai pagājušā gada beigās.

Attēlu PDP ekrānā izveido ar sublauku palīdzību. To daudzums ir proporcionāls videosignāla attēlošanas laikam. Vecākās kārtas sublauka spīdēšanas laiks ir divreiz ilgāks nekā jaunākās kārtas sublauka – jo lielāks ir kārtas numurs, jo ilgāk spīd lauks un otrādi. Vecākās kārtas izlādēšanas ilgumu nosaka kadru izvērses frekvence, kuru nedrīkst palielināt. Tādējādi, palielinoties videosignāla attēlošanas laikam, ir jāpanāk, lai šūnu ieslēgšanas un izslēgšanas laiks ir pēc iespējas mazāks. Tradicionālajā PDP panelī pikseļa spīdēšanu vada ar rindu un kadru elektrodu konsekventu komutāciju. Katra šūna saņem individuālu ieslēgšanas un izslēgšanas komandu. Savukārt sublauks sāk spīdēt tikai tad, kad pārbaudīti visi ekrāna pikseļi.

Šīs tehniskās problēmas risinājumus var apskatīt ar PDP Pioneer ceturtās paaudzes (ražotāja klasifikācija) modeļu palīdzību. Saskaņā ar jauno Pioneer metodi, ko realizē, izmantojot spēcīgu signālu procesoru LSI, katrā skenēšanas traktā tiek aktivizēta viena rinda. Tās elementu spīdēšanas vadību nodrošina konsekventa kadru elektrodu komutācija, kas krasi samazina vadības signālu ierakstīšanas laiku visās ekrāna šūnās. Vēl viena no ceturtās plazmas paaudzes novitātēm ir šūnu komutācija ar mazas amplitūdas signāla palīdzību. Lai to realizētu, katrā šūnā ir jāpastiprina ieejošais signāls. Tādējādi komutācijas laiks pieaug gandrīz divreiz, jo samazinās vadības shēmas ieejas kapacitātes lādēšanas laiks.

Pateicoties šiem risinājumiem, jaunākie Pioneer plazmas paneļi nodrošina 10 bitu attēla signālu. RGB ieejas signāls ar 1024 katras krāsas spilgtuma gradācijām nodrošina 1,07 miljardus nokrāsu. Uzlabojas arī attēla spilgtums un kontrasts. Pēdējos Pioneer televizoru modeļos tiek izmantots procesors ar divreiz lielāku skaitļošanas jaudu nekā iepriekš. Tas ļauj palielināt kadru frekvenci progresīvās izvērses režīmā līdz 72 Hz (salīdzinājumam – kadru sekošanas frekvence kinolentē ir 24 Hz).

NTSC sistēmai ir 60 Hz kadru izvērse. Lai demonstrētu filmas, kas ir ierakstītas DVD formātā, ir jāveic papildu signāla transformācija – viena daļa puskadru no viena kinolentes kadra tiek atskaņota divreiz, bet otrā daļa – trīsreiz:

(24 x 2 = 48 puskadri) + (24 x 3 = 72 puskadri) = 120 puskadri (60 kadri sekundē).

Tādējādi katri divi kinokadri ir jāsinhronizē ar pieciem puskadriem, kas tiek attēloti displejā. Lai gan DVD atskaņotājos iebūvējami pārveidotāji darbojas diezgan efektīvi, radikāli atrisināt ātruma problēmu var, tikai izmantojot 24 Hz kadru frekvenci displejā. Jaunākajos PDP modeļos šis uzdevums jau ir atrisināts ar skenēšanas shēmas automātisku pārslēgšanos no 60 uz 72 Hz. Komandu dod ciparu procesors, pamatojoties uz blakus kadru satura analīzes rezultātiem. Drīzumā PDP modeļus ar 72 Hz progresīvās izvērses frekvenci sāks piedāvāt arī citi ražotāji. Atskaņojot filmas, kas ir ierakstītas PAL sistēmā ar 50 Hz kadru frekvenci, izvērses sinhronizācija tiek atrisināta, palielinot kinolentes rādīšanas ātrumu līdz 25 kadriem sekundē.

 

Krāsaināki un lielāki

Lai radikāli uzlabotu attēlu uz plazmas ekrāna, nepietiek tikai palielināt skanēšanas frekvenci, jo signālu procesoram vienlaikus ir jākoriģē tāds PDP trūkums kā sliktāka, salīdzinot ar citiem displeju tipiem, pelēkas krāsas gradāciju attēlošana uz tumša fona. To var izlabot, izmantojot dažādus paņēmienus. Piemēram, Super Clear Drive metode piedāvā izmantot mazu videosignālu kvantēšanas soli: dinamiskais diapazons tiek sadalīts pēc amplitūdas ar frekvenci, kas ir ekvivalenta 32 000 pelēkas krāsas līmeņu. Tālāk atkarībā no sižeta (tumšs vai gaišs kadrs) notiek signāla adaptīva apstrāde, lai to vislabāk varētu ierakstīt PDP moduļa spilgtuma raksturojumā.

Iespējami arī citi videosignāla iepriekšējas apstrādes algoritmi attēla adaptācijai cilvēka redzes īpatnībām. Piemēram, PEAK procesors, ko radīja Matsushita speciālisti, palielina kvantēšanas nolasījumu skaitu uz pelēkas krāsas un samazina to uz gaišajiem posmiem. Pateicoties šādai apstrādei, krasi uzlabojas attēla kvalitāte. Analoģiski darbojas Dynamic contrast procesors, kas ir firmas Philips tehnoloģijas Pixel plus 2 sastāvdaļa. Tas veic pozitīvu videosignāla gamma korekciju uz pelēkajiem un negatīvu – uz gaišajiem attēla posmiem.

Liela nozīme ir arī krāsu attēlošanas kļūdu korekcijai. Piemēram, algoritms MCC (My Color Control), kas ietilpst DNLe3 (Digital Natural Image Technology) tehnoloģijā, ko izstrādājuši Samsung speciālisti, nodrošina krāsu reproducēšanas pieskaņošanu dažādās spektrālajās joslās: ādas krāsas, gaiši zilas un gaiši zaļas krāsas apgabalā. Tas ļauj ne tikai precīzi pieskaņot attēla krāsu gammu skatītāja vēlmēm, bet arī koriģēt krāsu uztveres neprecizitāti.

Principiāli jaunu algoritmu lietojums neprecizitāšu kompensācijai ļauj PDP ne tikai paaugstināt attēla kvalitāti, bet arī palielināt paneļa diagonāli. Pavisam nesen Samsung ir radījis 80 collu (pagaidām lielāko pasaulē) paneli, kurā attēla kvalitāti nodrošina trešās paaudzes DNLe3 ciparu platforma.

Pēdējos plazmas televizoru modeļos displeja vadīšanas princips ir kombinēts ar videosignāla ciparu iepriekšējo apstrādi. Shēma ir sadalīta divās funkcionāli un konstruktīvi pabeigtās daļās – videomodulis un signāla iepriekšējas apstrādes bloks, kas iekļauj ieejas ciparu un analogo signālu (kas iet caur analogo ciparu pārveidotāju - ACP) komutāciju, spilgtuma un kompozītu signālu krāsu sadali un papildu apstrādi.

Šāgada CEBIT izstādē LG demonstrēja plazmas televizoru ar 76 collu diagonāli, 1920 x 1080 pikseļu paplašinājumu un XD Engine procesoru. Tas izpilda vairākas sarežģītas operācijas: Pixel Works (analoga signāla paplašinājuma palielināšana), Super Detailer (spilgtuma un kontrasta adaptīva vadīšana), Noise Buster (trokšņu slapēšana), True Color (krāsu ekvalaizers) un Base Coordinatror (optimālo parametru automātiska uzstādīšana). Galvenā tendence apstrādes bloku uzbūvē ir pāreja uz ciparu tehnoloģijām, jo agrāk PDP izmantoja jauktu principu.

Tradicionālajos plazmas paneļos, konvertējot analogā videosignāla starprindu izvērsi progresīvajā, tas tika pārveidots ciparu formā. Pēc pārveidošanas progresīvais ciparu signāls tika atsūtīts atpakaļ analogā formā un ievadīts analoga krāsu dekodētāja shēmā, kura izejā tika pārveidots ciparu signāla. Tādējādi attēla kvalitāte ievērojami pasliktinājās. Tik sarežģīti pārveidojumi tika veikti tādēļ, ka tādai ciparu trakta izveidei, kas pildītu visas nepieciešamas darbības, vajag jaudīgāku procesoru un papildu atmiņas apjomu. Mikroshēmas ciparu trakta uzbūvei tika izstrādātas pavisam nesen. Līdzīgi var novērst visus LSD displeju trūkumus.

 

Nākotne atkarīga no cenas

Lai attēla kvalitāte būtu ideāla, galvenā problēma ir attēla elementu nepietiekamais skaits. Reproducējot signālus no standarta avotiem, neizdodas novērst televīzijas rastra diskrētumu. Kad parādījās PDP un LCD paneļi ar diagonāli, kas ir lielāka par 42 collām, tas kļuva īpaši aktuāli. Uz šāda lieluma ekrāniem attēla rindu struktūra ir pārāk pamanāma. Pārejot uz augstas izšķirtspējas attēla televīzijas (HDTV) modeli un izmantojot augstas izšķirtspējas DVD-HD (Blue-ray disk un citi formāti) diskus, šī problēma būs pilnīgi atrisināta.

Mūsdienu ciparu tehnoloģijas palīdz uzlabot kvalitāti: ja pamatattēlam ir mazs elementu skaits, trūkstošās daļas ir iespējams izrēķināt un paredzēt. Jaudīgi procesori spēj veikt sarežģītus aprēķinus reālajā laikā.

Pagājušā gadsimta beigās parādījās vairākas tehnoloģijas, kas ļāva ievērojami paaugstināt attēla elementu skaitu, izmantojot standarta signāla avotus. 1998. gadā sāka pārdot Sony WEGA televizorus ar DRC (Digital Reality Creation) tehnoloģiju, kas palīdzēja četrreiz palielināt rastra elementu skaitu. Vēlāk līdzīgus modeļus sāka ražot arī Matsushita (Panasonic TAU GIGA), Philips (Pixel Plus) un citi.

Sākumā televizoros izmantoja augstas izšķirtspējas kineskopus. Pirms pieciem gadiem to maksimālā izšķirtspēja bija 600-800 rindu. Tipveida modeļu plakanajiem paneļiem ir 768 un pat 1024 rindas. Lai maksimāli izmantotu tādu ekrānu iespējas, bija nepieciešams izstrādāt jaunas procesoru versijas. Piemēram, Sharp speciālisti radīja paaugstinātas izšķirtspējas procesoru Quick Shoot (QS), bet Fujitsu – AVM (Advanced Video Movement).

LCD un PDP paneļiem ir nepieciešams stingri kontrolēt augstas izšķirtspējas televīzijas rastra parametrus, kas ir cieši saistīti ar ekrāna pikseļu fiksēto skaitu. Tāpēc interpolatora blokā jāizmanto papildu pasākumi, lai algoritmus adaptētu konkrētas videomatricas parametriem (rastra mēroga izmaiņa). 

Jaunākie ciparu procesori un progresīvas displeja moduļu izgatavošanas tehnoloģijas, ka arī pāreja uz paaugstinātas izšķirtspējas rastru ļauj iegūt perfektas kvalitātes attēlu. Ja tuvākajā laikā šādu modeļu cenas pazemināsies, tie kļūs ļoti pieprasīti. Šis process jau ir sācies, piemēram, 50 collu Pioneer PDP-504HD ceturtās paaudzes televizoru ar P.U.R.E. Drive sistēmu jau var nopirkt par 10 000 ASV dolāru, bet tādu pašu Panasonic TH-50PX20 ar PEAKS procesoru - par 7500 dolāriem.

Augstas izšķirtspējas displeji veicinās HDTV plašāku izmantošanu un jaunu videosistēmu atskaņotāju ražošanu. Daži plaši pazīstami ražotāji, to skaitā arī Sharp un Sony, jau paziņojuši, ka plāno apturēt kineskopu aparātu ražošanu tuvākajā nākotnē.

Marina VĒVERE