CRT vs. LCD, aneb proč nechci domů LCD

      19.11.2008 Když jsem před lety začínal s PC, tak téměř všude u nás vládly malé, kulaté, poblikávající, analogové, ale přitom pěkně drahé CRT monitory (sám jsem měl zpočátku analog 14" 800 x 600 @75 Hz). LCD se používaly téměř výhradně u notebooků a kvalita jejich zobrazení byla hrozná (STN LCD). Obě technologie se vyvíjely, CRT ale mělo velký náskok už z dob televize. LCD se zpočátku nedařilo vyrábět ve větších rozměrech kvůli veliké zmetkovitosti. Někdy v roce 2002 / 2003 dosáhly u nás CRT vrcholu. Za rozumný peníz se dal koupit 19" zcela plochý CRT monitor schopný obnovovací frekvence 100 Hz v 1280 x 1024 nebo 85 Hz v 1600 x 1200 s vyladěnou geometrií, konvergencí a s širokým nastavením v OSD. V dalších letech přišel boom plochých displejů LCD, kde převládala levná TFT TN technologie, která zdaleka nedosahovala kvalit dobrých CRT, ale marketingová masáž dokázala přesvědčit spoustu lidí, aby si LCD pořídili, protože to prostě je teď in. Během dalších let se staly běžně dostupné i lepší technologie LCD xVA a S-IPS. CRT monitory naopak téměř zcela vyklidily pole a najdou si jen pár skalních příznivců z řad grafiků.
      LCD přinesly některé nesporné výhody, ale z mého úhlu pohledu bohužel nepřevažují nad jejich nevýhodami. Zajímavé je, že řada lidí si u LCD chrochtá blahem a tyto nevýhody nevnímá nebo si je nepřipouští. Za zásadní výhody LCD považuji:

• dokonalá geometrie a barevná konvergence plynoucí z pevného rastru pixelů
• dokonale ostrý obraz v nativním rozlišení (i když to je otázka vkusu, někomu se kostičky líbit nemusí)
• nyní zvládnutá technologie velkoplošných panelů - konečně si tak můžete dopřát opravdu velkou pracovní plochu
• výrazně menší hloubkový rozměr - úspora místa na stole a nižší hmotnost
• nižší spotřeba, i když velké LCD už taky pěkně žerou, takže nakonec úspora zas tak velká nebude
• LCD je imunní vůči magnetickému poli
• žádná emise RTG záření

Tím ale výčet končí a dál už jsou jen samé nevýhody:

• barevné podání - spousta TN displejů pracuje pouze s 6-ti bity na kanál a případně se snaží o dithering, střední třída xVA ujde a teprve drahé S-IPS se můžou CRT vyrovnat nebo jej předčit
• pozorovací úhly - u CRT neexistovalo, aby se nějak měnilo barevné podání nebo kontrast, když na stínítko nekoukáme kolmo. U TN LCD může pod šikmým úhlem dojít až k barevné inverzi. Dnes se sice skoro u všech LCD píše úhel 178°, ale to je píčovina jako třeba PMPO výkon plastových reprobedniček.
• absolutní kontrast - z principu funkce LCD, kdy podsvětlovací panel svítí na plný kotel a prosvěcuje i zhasnuté pixely, nelze docílit zcela černé barvy. V noci v místnosti bez dalšího osvětlení funguje LCD zobrazující "černou" plochu jako celkem solidní lampička. To může dost vadit při sledování filmů a hraní temnějších her. Naopak při běžné práci ve Windows, kde převažuje bílá, není tento efekt patrný. Naproti tomu CRT rozsvěcuje pouze body, které jsou třeba.
• problematická regulace jasu - u některých levných LCD svítí podsvětlovací zářivky konstantně a snížení jasu se dělá úpravou vstupního signálu, což snižuje bitovou hloubku. Lepší LCD používají PWM modulaci, ale i tak obvykle dochází ke ztrátě kontrastu u menších jasů.
• lineární převodní charakteristika - jednoduše čím větší napětí, tím víc se tekuté krystaly natočí a tím více nebo méně světla projde. Lidské oko (ani ucho) ale není lineární a tento jev u CRT respektuje gamma křivka. U lepších LCD se gamma realizuje hardwarově pomocí vícebitové (>8) LUT tabulky s vícebitovým zpracováním signálu.
• homogenita podsvětlení není dokonalá ani u CRT, ale mírného monotónního poklesu jasu u krajů si nikdo nevšimne. Zato u LCD velmi záleží na počtu a rozmístění zářivek a na kvalitě difuzorů. Na tmavé ploše lze okem vždy odhalit více a méně svítící místa. Naděje je v LED podsvětlení s dostatečně hustou maticí LED.
• viditelný rastr - záleží na rozlišení a rozměru panelu. Např. 19" LCD mají většinou rozlišní pouze 1280 x 1024 a z toho plyne dot pitch 0,294 mm, což jsou obrovský kostky a musel bych na ten monitor koukat hodně z dálky. Navíc aktivní plocha pixelu je ještě o něco menší a mezi pixely je vidět tmavá mřížka jako na milimetrovém papíru. Naproti tomu 20" s rozlišením 1600 x 1200 má 0,255 mm - to už se docela dá.
• interpolace nižších rozlišení je problematická a to dokonce i u rozlišení, která jsou celočíselným násobkem nativního rozlišení a při použití digitálního přenosu po DVI. Pokud si člověk chce zahrát nějakou novější hru a nemá zrovna nabušenou tripple-SLI grafiku (nebo naopak starou hru, která větší rozlišní neumí), tak se může stát, že holt bude nucen snížit rozlišení a tím se kvalita zobrazení výrazně zhorší. CRT si bez problémů poradí s desítkami různých rozlišení.
• doba odezvy - tekuté krystaly jsou od přírody lenoši a nesledují tak okamžitě změnu budícího el. pole. To má v praxi za následek duchy při rychlých pohybech. Doba odezvy navíc není konstantní pro různé rozdíly napětí. Levné TN LCD tímto neduhem tolik netrpí a jsou tak vhodné i pro hráče. Bohužel u těch lepších technologií je to s odezvou bída a proto se vymyslel trik Overdrive, což je vyhánění čerta ďáblem.
• input lag - aby se líné LC popohnaly, přišlo se na to, že jim stačí trochu okouřit řídicí napětí. To má ale jeden háček - elektronika potřebuje dopředu vědět, jak se jas pixelu změní. Proto si bufferuje několik snímků dopředu a vypočítává optimální průběh řídicího napětí tak, aby se jas pixelu změnil co nejrychleji. Někdy se to nepovede dokonale a dochází k překmitům, které jsou v obraze vidět jako pohybový šum. Navíc tímto dochází ke zpoždění obrazu za vstupním signálem, což může být dosti nepříjemné ve hrách vyžadujících rychlou reakci. Pokud elektronika bufferuje např. 3 snímky při 60 Hz, tak to znamená zpoždění 50 ms. Nevšiml jsem si, že by se výrobci LCD obtěžovali tento údaj uvádět, hlavně že vidíme kecy typu "odezva 2 ms".

      Jak je vidět, tak v současnosti neexistuje žádný dokonale univerzální LCD. Buď tu máme drahé profesionální S-IPS panely, které mají super barvy, ale jsou pomalé nebo levné TN displeje, které s rychlostí nemají problém, jenže jinak stojí za houby. V práci používám 24" Dell 2407WFPb s rozlišením 1920 x 1200 na běžné věci, programování a CAD, k čemuž se hodí dobře, ale domů bych ho asi nechtěl. Bohužel můj CRT už má svoje nejlepší léta za sebou a tak budu muset časem pořídit nový monitor a to zřejmě LCD :( Moje tipy jsou 20" EIZO S2000 (A-MVA), 20" NEC 2090UXi (S-IPS), 21" NEC 2190UXi (S-IPS) a 21" NEC 2190UXp (S-PVA). Byl jsem spíše nakloněn EIZu, protože u NECu jsem četl o výrazném krystalickém efektu a o problémech s podsvětlením u některých kusů, ale před časem ho EIZO přestalo prodávat a v současnosti nemají žádnou 20" 4:3 náhradu. Takže s nechutí přesouvám výběr k 21" s většími pixely. Dilema je, zda-li S-IPS s lepšími barvami a úhly, ale horší černou a navíc trochu delší odezvou nebo S-PVA, u kterého je to přesně naopak.
      Velkou naději vkládám v budoucnost displejů OLED, které vyřeší řadu problémů LCD (barvy, kontrast, rychlost). Už se objevují první OLED televize a monitory (LG, Sony, Samsung a příští rok by mělo být i EIZO), ale stále není uspokojivě vyřešen problém se životností. Avšak věřím, že se to během pár let zlepší a OLED technologie nás od dob CRT konečně posune někam dále, nikoliv zpět. Před 10-ti lety taky nikdo nečekal, že si běžně koupíme 30" LCD panely...

LCD monitor NEC 2190UXp

      5.1.2009 O výměně svého (dnes již 7 let starého) CRT Samsung 757p jsem začal poprvé uvažovat někdy před rokem. Nakonec jsem ale nenašel žádného kvalitního kandidáta za rozumnou cenu a tak jsem to dal k ledu. K hledání jsem se vrátil letos na podzim. Jak jsem zjistil, tak CRT monitory úplně vymizely z nabídek obchodů, lze sehnat pouze repasované nebo bazarové kusy a tím bych si moc nepomohl. Zaměřil jsem se tedy na hledání kvalitnějšího LCD, aby přechod z CRT tak nebolel a vybral několik kandidátů, viz výše. Po přečtení mnoha tech. specifikací, recenzí, diskusí na fórech jsem se rozhodl pro 21" S-PVA panel NEC 2190UXp s klasickým poměrem stran 4:3 a nativním rozlišením 1600 x 1200 (když upgrade, tak jedině nahoru).
      Naivně jsem si myslel, že výběrem konkrétního typu je problém vyřešen. Začlo však menší martyrium s koupí monitoru. Panely této vyšší třídy nemá prakticky žádný maloobchod v ČR skladem, takže bylo třeba čekat na objednávku. I přes vyšší cenu jsem se rozhodl monitor objednat v CzechComputeru, protože tam má alespoň člověk možnost vizuální kontroly před koupí, což se ukázalo jako velice důležité. Na prvním objednaném monitoru mě hned do očí praštily 3 vadné subpixely. Podle reklamační politiky to není závada (musel by být vadný celý pixel a to hned 3x nebo 5 vadných subpixelů), ale já tohle odmítám akceptovat. Když si někdo koupí nové fáro za mega, tak si taky nevezme dobrovolně kus s poškrábaným lakem (přitom při jízdě se na lak nekouká). I technikovi z CC se to zdálo hodně a poslali monitor zpátky. Další monitor už měl jen 2 vadné červené subpixely - nebrat, objednal jsem další. Teprve na potřetí jsem konečně po měsíci dostal monitor bez vadných subpixelů. Podle data výroby a stavu balení se domnívám, že předchozí 2 monitory tu už v ČR kolovaly delší dobu a až 3. monitor byla nová objednávka, v OSD je datum výroby prosinec 2008.
      Několik dní jsem měl na stole oba monitory a tak se pokusím nového NECa podrobit všem výše zmíněným kritériím.

Výhody:

• dokonalá geometrie a barevná konvergence - k tomu není co dodat, to splní i ten nejlevnější LCD
• dokonale ostrý obraz v nativním rozlišení - ano, avšak všechny šikmé hrany jsou viditelně zubaté. U písem si lze sice vypomoci vyhlazováním ClearType (nástroj ClearType Tuner pro Windows XP), ale výsledek mě zrovna moc nenadchnul a musel jsem to po chvíli vypnout. Přitom na PDA ClearType používám a vypadá to s ním lépe (jenže displej 214tky má mnohem větší DPI). Snad si časem nějak zvyknu.
• velká pracovní plocha a rozlišení je prostě super, na to si člověk zvykne velice rychle
• výrazně menší hloubkový rozměr a nižší hmotnost. To je v mojem případě velice důležité. Větší CRT jak 17" se mi rozumně na stůl nevejde. Díky malé hloubce tohoto 21" LCD panelu jsem získal na stole před monitorem 15 cm místa k dobru. Hmotnost není zrovna malá - skoro 11 kg, ale to je dáno masivní konstrukcí podstavce, která tak zabraňuje, aby se monitor rozkýval při každém kejchnutí :)
• nižší spotřeba - podle mého měření TrueRMS wattmetrem je spotřeba LCD 38 W při běžně používaném jasu 36%, 63 W při jasu vytočeném na max. a <1 W ve stand-by. CRT žral při běžném provozu 65 W (max. 90 W papírově). Takže evidentně tady úspora el. energie je. O to víc si budu muset v zimě přitopit :P
• LCD je imunní vůči magnetickému poli - u předchozího CRT monitoru, když jsem si pustil pořádně nahlas hudbu, tak mi magnetické pole asi 0,5 m vzdáleného nestíněného basového reproduktoru v bedně na zdi dokázalo pěkně rozvlnit obraz. Teď je obraz za každých okolností dokonale stabilní :)
• Jako další výhodu musím vypíchnout, že má hned 3 vstupy (VGA, DVI-D a kombinovaný DVI-I), které lze rychle přepínat jedním tlačítkem. To se mi náramně hodí. Škoda jen, že tam nezabudovali i USB hub nebo čtečku karet.
• A takou třešničkou na dortu (jen pro představu jakými detaily se vývojáři NECu zabývali) je nastavení indikační LED diody, která může svítit buď modře (nepříjemně pronikavé světlo) nebo zeleně a lze nastavit i její jas v 10-ti krocích.

A teď k nevýhodám:

• barevné podání - zatím se mi nepodařilo sehnat nikoho s kalibrační sondou, takže objektivně nic nezměřím. V OSD monitoru se nabízí široké možnosti pro ladění barev: nastavení barevné teploty [3000 - 9600 K] a nezávislé nastavení šesti složek R, G, B, C, M, Y [0 - 255] pro barevný odstín, sytost, offset a černou. Subjektivně mi barvy přijdou decentní, ne přesaturované jako na některých levných LCD.
• pozorovací úhly jsou problém. Už při celkem malém odklonu od kolmice lze pozorovat barevný posun k teplejším tónům a gamma shift (zesvětlování nejtmavších tónů). Kontrast zůstává celkem dobrý i při větších úhlech. Při úpravě fotek se na práci soustředím a koukám na monitor pod správným úhlem, takže to nevidím jako až tak zásadní problém.
• absolutní kontrast - černá prostě není černá, tohle není Jim Beam. V tmavších zákoutích Unreal Tournamentu nebo při sledování filmů to viditelně prosvítá. Ve srovnání s jinými LCD je na tom tento ještě docela dobře.
• problematická regulace jasu - je zde bez problémů, PWMkou lze řídit příkon podsvětlovacích trubic v poměrně širokém rozsahu a po jemných krocích. Maximální jas je vysoký, proto běžně používám hodnotu 36%. Při snižování jasu není vidět že by se nějak snižoval kontrast, není vidět žádné blikání a PWM regulátor je naprosto tichý (některé LCD začnou pískat). Monitor má také funkci automatické regulace jasu podle okolního osvětlení. Zatím jsem tuto funkci nevyužil.
• lineární převodní charakteristika - s ní se monitor vypořádal pomocí hardwarové regulace gamma v rozsahu [0,5 - 4,0] s 12-bitovou LUT tabulkou. Takže se mi podařilo docílit, aby tmavší odstíny nebyly přesvětlené.
• homogenita podsvětlení je dobrá, pouze u krajů je vidět mírně vyšší intenzita podsvětlení než uprostřed, žádné tmavé nebo světlé fleky uprostřed obrazu. Celkem tomu nemám co vytknout.
• viditelný rastr - co na plat, 20" by byla jistě lepší volba, ale žádný 2090UXp neexistuje.
• interpolace nižších rozlišení je problematická, avšak tento monitor apoň nabízí možnost zobrazení 1:1 a uživatelského resamplingu 1:[1,00 - 3,00] nezávisle pro obě osy a pro každé rozlišení zvlášť. Takže z pohledu monitoru by to mělo být celkem bez problému, jenže jak jsem zjistil, tak do toho ještě kibicuje grafická karta (v případě připojení přes DVI-D). A to se nám zas jednou nVidioti vyznamenali. Po restartu je na grafickém čipu automaticky aktivována funkce upscalingu do nativního rozlišení, takže do monitoru jde vždy 1600 x 1200 a nelze tak nastavit zobrazení 1:1 ani žádné jiné. Teprve ovladač pro Windows nebo Xorg tuto funkci umožní vypnout. Další rána je, že pokud grafika po startu detekuje na DVI-D připojený LCD monitor tak z nepochopitelného důvodu vyřadí ze seznamu VESA módů rozlišení 1600 x 1200 a vyšší. Přestože LCD po DDC reportuje i svoje nativní rozlišení. Prostě kvalita VESA VBE implementace jde u nových karet od 10 k 5... Zatím jsem to vyřešil tak, že mám monitor připojený k oběma výstupům grafické karty a můžu se tak přepnout na analogový výstup, kde si můžu nastavit uživatelskou interpolaci. Až bude čas, pokusím se nějak domluvit video BIOSu grafické karty.
• doba odezvy - subjektivně žádné rozmazávání ve hrách nepociťuju, ale třeba ve flag testu prográmku PixPerAn jsou jezdící vlaječky viditelně rozmazané, zejména ve tmavých odstínech. Docela sranda když to člověk vidí vedle na CRT naprosto ostře.
• input lag - monitor používá funkci overdrive a nelze ji vypnout (narozdíl od podobného typu s S-IPS), takže lze očekávat zpožděnou odezvu. Zpoždění se dá snadno změřit tak, že si na CRT a LCD monitoru připojeným k dualhead VGA spustíme stopky (např. jedna ze součástí těchto LCD testů) a vyfotíme naráz oba monitory (fotil jsem na 1/200 s) a odečteme časy CRT - LCD. V mojem případě to dělá 50 - 60 ms, takže si monitor bufferuje minimálně 3 snímky. Měření není úplně přesné, k input lagu se ještě připočítává doba náběhu - rosvícení pixelů, ve výsledku nám jde ale o celkové zpoždění. Při hraní ZDoomu to nevnímám, u Unreal Tournamentu se mi zdá že trochu jo. S tím nic nenadělám. Pro hardcore gamery bych ho tedy rozhodně nedoporučil.

      Myslím si, že NEC z tohoto LCD panelu vyždímal maximum díky kvalitní elektronice a propracovanému OSD. TIP: pro vstup do Advanced OSD menu je potřeba monitor vypnout, stisknout tlačítko INPUT spolu s tlačítkem POWER a držet asi vteřinu. Pak stisknout tlačíko MENU a objeví se rozšířené OSD s položkami 1-9, A-E. Po vypnutí a zapnutí se vrátí zpět klasické OSD. Zde je moje OSD nastavení. Zmíněné nevýhody nejsou problémem konkrétního typu, ale dané technologie. Doufám, že můj další monitor už nebude LCD ale OLED nebo nějaká podobná technologie, kde každý pixel je nezávislým zdrojem světla.

      13.1.2009 Tak se mi podařilo částečně vyřešit problém s on-chip upscalingem na grafické kartě. Voláním nedokumentované VESA/VBE funkce 4F14h je možné přepínat mezi třemi režimy: normální scaling obrazu na celou plochu, zobrazení 1:1 uprostřed s černými kraji okolo u menších rozlišení a zobrazení 1:1 posazené do levého horního rohu. Avšak tato funkce nemění rozlišení, které se posílá na DVI-D výstup, tam jde pořád nativní, takže ho nelze upscalovat monitorem. Ale tak lepší než nic. Napsal jsem si malý prográmek v assembleru, kterým si režim podle potřeby přepnu. Mělo by to fungovat na každé nVidia VGA. Pokud si chce někdo nastavit 1:1 trvale, je to možné modifikací VideoBIOSu nástrojem NiBiTor, kde přejdeme do záložky "Boot Settings" a klikneme na tlačítko "More Bootoptions" a zatrhneme volbu "Non-Native Panel Control" (v BIOSu se změní konfigurační Byte na offsetu 0034h, bit 0 z 0 na 1).

      16.12.2009 Nakonec jsem zvítězil i nad stupidním omezením VESA BIOSu u vyšších rozlišení jak 1280 x 1024. Zde si můžete stáhnout můj upravený video BIOS pro Asus EN7900GT. Je tam i popis, podle kterého lze jednoduše modifikovat BIOSy dalších nVidia karet. Později jsem měl jsem možnost vyzkoušet kartu 8800GT, která už tuto chybu neměla, takže na novějších to asi bude v pohodě.

      19.7.2013 Už jsem také přemýšlel nad tím, jaký monitor bych si koupil, kdyby mi můj NEC odešel, protože tento typ se dnes již neprodává. Naštěstí se svět ještě úplně nezbláznil do stále užších "nudlí" a firma EIZO vydala nový 21,3" model FlexScan S2133 s IPS panelem 4:3 o rozlišení 1600 x 1200 a LED podsvětlením. Elektronika umí 10-bitovou gamma LUT. Monitor má 3 vstupní konektory D-SUB, DVI-D, DisplayPort a obsahuje USB hub. Nové OLED monitory jsou stále v nedohlednu, takže by se dalo případně uvažovat o této alternativě. Doufám však, že NEC byl vyroben solidně a ještě dlouho vydrží...

      6.10.2019 OLED monitory jsou i po letech stále zřídka k vidění a tak potěší novinka EIZO Foris Nova. Jedná se o 4k monitor s rozlišením 3840 x 2160 @60 Hz (16:9) a 10-bitovými barvami na úhlopříčce 21,6" (hustota 204 PPI) s dobou odezvy 40 µs. Pro připojení ke zdroji signálu disponuje 2 konektory HDMI (čekal bych aspoň kombinaci s Display Portem a DVI). Poněkud méně pak potěší cena, která je stanovena na cca 80000 Kč.