53. טכנולוגיות תצוגה, חלק א: מבוא

פוסט זה הינו הראשון בסדרה של פוסטים אותם אקדיש לדיון בטכנולוגיות השונות המשמשות אותנו לצורך הצגה של דימויים, בסטילס ובוידאו כאחד.

מערכת התצוגה הינה אחת משתי מערכות הפלט, בעזרתן אנו ממירים את המידע הדיגיטלי הנוצר ומאוחסן במצלמה ובמחשב  למידע חזותי הניתן לצפייה ע"י המשתמש.מערכת זו מוגדרת כ- Soft Copy לעומת המערכת השניה המיועדת להדפסה ומוגדרת כ- Hard Copy: הפקת הדפסות ש.ל או צבע על נייר או כל מצע הדפסה אחר. לביצועי מערכת התצוגה חשיבות רבה מאחר והיא משמשת להצגה חזותית של מידע שיופק גם כ- Hard Copy.
אי התאמה בין הדמות המוצגת לדמות המודפסת מהווה מקור לתסכול מתמיד של משתמשי המחשב.

בפוסט זה אסקור את גורמי האיכות העיקריים של צגים. בפוסטים הבאים ייסקרו טכנולוגיות התצוגה הנפוצות וגם  הסיבות לאי ההתאמה בין ה- Soft Copy ל- Hard Copy. סדרת מאמרים טובה (באנגלית) בנושאים הקשורים לעקרונות הפעולה וגורמי האיכות של צגים ניתן למצוא כאן.

מערכת התצוגה כוללת למעשה שני חלקים עיקריים:

א. מתאם התצוגה (Display Adapter), ידוע גם בשם "מאיץ גרפי" (Graphic Accelerator): כרטיס אלקטרוני הנמצא בתוך המחשב ותפקידו להמיר את הקובץ למידע דיגיטלי בפורמט המתאים המועבר לצג. מתאם התצוגה מאפשר שליטה בצג באמצעות תוכנה המופעלת בד"כ מצלמית Display  בלוח הבקרה (System Preferences, Control Panel) של מערכת ההפעלה.
ב. הצג  (Monitor): מקבל את המידע הדיגיטלי ממתאם התצוגה וממיר אותו לאנרגיה של אור הניתנת לראיה ע"י המשתמש. אופן יצירת האור והצבע תלוי בטכנולוגיה עליה מבוסס הצג.

במחשבים ניידים (Laptops), במחשבי לוח (Tablets) ובמחשבים שולחניים מסוג Apple iMac מערכת התצוגה הינה סגורה: הן מתאם התצוגה והן הצג הינם קבועים ובלתי ניתנים להחלפה או שדרוג. במחשבים שולחניים רגילים ניתן לבחור במתאם תצוגה בהתאם לדרישות המשתמש (עיבוד תמונה, עריכת וידאו, 3D וכו׳) ולהצמיד לו צג בעל ביצועים מתאימים. חשוב להבין שללא מתאם תצוגה מתאים לא יהיה ניתן לנצל את מלוא היכולות של הצג.

הטכנולוגיה הנפוצה כיום היא (LCD (Liquid Crystal Display המיושמת גם בצגים וגם במקרנים. טכנולוגיות נוספות הן (DLP (Digital Light Processing המיושמת במקרנים בלבד ו-(OLED (Oragnic Light Emitting Diode המיושמת בצגים ובמחפשים אלקטרוניים (EVF) במצלמות.

לפני שנתחיל את הדיון בטכנולגיות התצוגה השונות מן הראוי לבדוק מהם גורמי האיכות המאפיינים את מערכת התצוגה:

1. גודל הצג: כיום נמצאים בשימוש צגים החל בגודל זעיר המשולבים ב-EVF, מחפשים אלקטרוניים במצלמות דיגיטליות מסוג Mirrorless, דרך צגים קטנים במצלמות ובסמארטפונים ועד צגי ענק בגדלים של עשרות מטרים המורכבים מפנלים רבים.  גודל הצג נמדד בד״כ באמצעות אורך האלכסון שלו באינצ׳ים (1 אינצ׳ =2.54 ס״מ).לדוגמא, השוואה בין גודלי הצג של מספר סמארטפונים:
2. מספר הפיקסלים, לאורך ולרוחב הצג: לדוגמא, צג באיכות HD כולל 1920X1080פיקסלים
   ואילו צג באיכות 4K כולל 4096X2304 פיקסלים.                                                   מקור: ExtremeTech.com
3. צפיפות הפיקסלים: Pixel Pitch זהו המרחק בין הפיקסלים במ״מ.מספר הפיקסלים והמרחק בינהם הם הגורמים העיקריים הקובעים את כושר ההפרדה של הצג. משתמשים גם בנתון המביא לידי ביטוי את שני הגורמים יחד: מספר הפיקסלים לאינצ׳: PPI.
   
4. יחס האורך לרוחב:  Aspect Ratio: בעבר היה מקובל יחס אורך רוחב של 3:4. כיום היחס המקובל הוא 9:16.לפניכם טבלה המסכמת את הקשר שבין גודל הצג, מספר הפיקסלים, המרחק בין הפיקסלים, יחס האורך-רוחב ומספר הפיקסלים לאינצ׳. מקור: Eizo
5. תחום הצבעים של הצג: ככל שתחום הצבעים (Color Gamut) גדול יותר כך הוא איכותי יותר. רוב הצגים הפשוטים מסוגלים להציג את תחום הצבעים הקטן יחסית sRGB. צגים מקצועיים מסוגלים להציג את תחום הצבעים הרחב יותר Adobe RGB.

בשרטוט זה הפרסה מייצגת את תחום הצבעים של הצופה התקני, כלומר את תחום הצבעים שאדם ממוצע בעל ראיה תקינה מסוגל לראות. תחום הצבעים sRGB מיוצג כמשולש הכחול כהה שקודקדיו הם אדום, כחול וירוק. Adobe RGB מיוצג ע״י המשולש האדום, תחום הצבעים DCI-P3 מקובל בקולנוע הדיגיטלי ומיוצג כאן ע״י המשולש בצבע תכלת ואילו המשולש הצהוב מייצג את תחום הצבעים שמסוגל להציג צג חדיש מדגם CG318-4K מתוצרת חב׳  Eizo (למתענינים: צג מקצועי מעולה אולם יקר, מחירו בחו״ל כ-$6000).

5. מספר הגוונים (מעברי הצבע) שמסוגל הצג לייצג נקבע ע״י מספר הביטים בהם נעשה שימוש: ככל שמספר הביטים גבוה יותר התמונה שתוצג תהיה חלקה יותר ותכיל יותר מעברי צבע. בד״כ צגים פשוטים מייצגים צבע באמצעות 8 ביטים, צגים איכותיים יותר באמצעות 10 או 12 ביטים.

למעלה: 10-12 ביט. למטה: 6-8 ביט

6. יחס הקונטרסט (Contrast Ratio): זהו היחס בין הבהירות הגבוהה ביותר לבין הבהירות הנמוכה ביותר שמסוגל הצג להציג. ערך גבוה יותר הוא טוב יותר, אולם חשוב להבין שנתון זה לכשעצמו איננו מעיד על האיכות הכללית של הצג, מאחר ויש חשיבות רבה גם למספר גווני האפור ולא רק לניגוד.

7. אחידות התצוגה מבחינת בהירות וצבע על פני שטח הצג.

8. בהירות מירבית, נמדדת בנר/מ״ר.

9. קצב הרענון Refresh Rate של הפיקסלים, כלומר מהי המהירות בה פיקסל משנה את בהירותו כאשר התמונה משתנה. נמדד באלפיות השנייה  mili seconds. זמן קצר יותר הוא טוב יותר, נתון זה חשוב מאד לצגים המשמשים לעריכת וידאו ולמשחקי מחשב.

10. אילו חיבורים כולל הצג: קיימים מספר תקנים לחיבור צגים למחשבים, ככל שלצג יותר אפשרויות בתחום זה כן ייטב. החיבורים הנפוצים כיום מסוכמים בטבלה הבאה:

מאמר מפורט בנושא זה ניתן למצוא כאן.

בפוסט הבא נסקור את טכנולוגיית התצוגה הנפוצה ביותר כיום, LCD.

עדכון 31.10.15: מסתבר כי הגרסא האחרונה של מערכת ההפעלה למק El Capitan   10.11.1 מאפשרת, במחשבי iMac ו- Mac Pro מן הדור האחרון שימוש ב- 10bit לצורך תצוגה. בשלב זה הדבר נתמך רק ע״י ישומים כמו Preview ו-Photos אולם תוך זמן קצר תתאפשר יכולת זו גם בישומים של Adobe ואחרים. לפרטים נוספים לחצו כאן.