Whitepaper Turbo 240 gaat bewegingsonscherpte tegen INHOUD Voorwoord... 2 Responstijd... 2 120 Hz-signaalingang... 3 Hold-type display and impulse-type display... 3 EIZO Turbo 240... 5 Dimmen van de achtergrondverlichting en flikkeringen... 7 Samenvatting... 8 Versie 1.00 Oktober 2013
Voorwoord Bij een standaard LCD-beeldscherm treedt bewegingsonscherpte op. Bewegingsonscherpte heeft drie belangrijke oorzaken: een trage LCD-responstijd, te weinig frames en de zogeheten hold-type weergave. Nieuwere LCD-schermen bieden een goede responstijd van een of twee milliseconden, maar toch blijft er sprake van storende bewegingsonscherpte. Om die bewegingsonscherpte tegen te gaan hebben we een nieuwe functie ontwikkeld, de Turbo 240. Responstijd De responstijd is de tijd die er nodig is voor een pixel in een LCD-monitor om van kleurtoon te wisselen. Bij een trage responstijd ziet de kijker een onscherp beeld, de verandering veroorzaakt bewegingsonscherpte. Tone Signal Slow RT Fast RT 0 5 10 15 20 25 30 Time (ms) Afb. 1 Responstijd Frame 1 Frame 2 Input Signal time Image Display (Slow Response Time) time Image Display (Fast Response Time) time Afb. 2 Weergave van de afbeelding Als een pixel geen tijd nodig heeft om van kleurtoon te veranderen, kan de kijker de verandering niet zien die Pagina 2
plaatsvinden. Toch neemt hij of zij het beeld nog steeds deels als onscherp waar. Dit komt omdat het beeld niet vloeiend verandert, waardoor de verandering voor het menselijk oog onnatuurlijk lijkt. Hold-type en impulse-type displays Een LCD heeft een zogeheten hold-type display, waarbij het apparaat het ene beeld vasthoudt totdat het volgende verschijnt. Bij voorkeur zouden bewegende beelden echter vloeiend moeten worden weergegeven, zonder die 'harde' overgang. Op een LCD komen ze onnatuurlijk over, waardoor de kijker ze als onscherp waarneemt. Een impulse-type display, zoals in traditionele televisies werd gebruikt, werkt anders. Het beeld verschijnt even en verdwijnt dan weer totdat het volgende frame wordt weergegeven. De kijker ziet het overgeslagen beeld op het scherm, maar neemt de overgang naar het volgende beeld waar als een vloeiende beweging. Dit komt omdat de hersenen van de kijker het 'lege' beeld invult. Afb. 3 Hold-type display en impulse-type display (1) Afb. 4 Hold-type display en impulse-type display (2) Pagina 3
120 Hz-signaalingang De meeste computers werken met een vernieuwingsfrequentie van 60 Hz. Dat betekent dat het scherm 60 keer per seconde wordt ververst. Als het ingangssignaal een vernieuwingsfrequentie heeft van 120 Hz, wordt het scherm dus 120 keer per seconde ververst, waardoor de weergegeven afbeelding vloeiender overkomt dan bij een signaal van 60 Hz. 0/60 sec 1/60 sec 2/60 sec Input Signal 60 frame/s (60 Hz) time Displaying Images 60 frame/s (60 Hz) time 0/120 sec 1/120 sec 2/120 sec 3/120 sec 4/120 sec Input Signal 120 frame/s (120 Hz) time Displaying Images 120 frame/s (120 Hz) time Afb. 5 60 Hz vergeleken met 120 Hz (1) Afb. 6 60 Hz vergeleken met 120 Hz (2) Voor bepaalde games, zoals first-person shooters, heeft 120 Hz de voorkeur. De speler neemt de snelle bewegingen op het scherm vloeiender waar, waardoor de gamer sneller kan reageren. Pagina 4
Hoe hoger de vernieuwingsfrequentie, des te natuurlijker is het beeld voor het menselijk oog. Een hogere vernieuwingsfrequentie vraagt echter ook meer van de computer, de grafische kaart en de software. Bovendien hebben de bestaande signaalkabels niet voldoende bandbreedte voor signalen met een hogere vernieuwingsfrequentie. EIZO Turbo 240 De EIZO Turbo 240 -functie gaat bewegingsonscherpte tegen door het aantal frames van het ingangssignaal te verdubbelen. Tegelijkertijd laat de functie de achtergrondverlichting knipperen. Dat knipperen zorgt ervoor dat het scherm de werking van een image-type display nabootst. Afb. 7 Het principe achter de Turbo 240 Allereerst verdubbelt de monitor de frequentie van het ingangssignaal van 120 naar 240 beelden per seconde. Er worden geen nieuwe beelden gemaakt, maar de frames van de invoer worden verdubbeld. De weergave is nu nog gelijk aan die van een standaard gamemonitor van 120 Hz. Vervolgens knippert de achtergrondverlichting synchroon met de weergave op het scherm, zodat steeds een zwart scherm wordt ingevoegd tussen twee beelden. Dat knipperen zorgt ervoor dat het scherm de werking van een impulse-type display nabootst en wel met een frequentie van 240 Hz. Pagina 5
Afb. 8 geeft aan hoe de monitor reageert op het ingangssignaal. Met de Turbo 240 is de verandering van de LCD zo vloeiend dat de kijker deze nauwelijks waarneemt. Tone Signal LCD Turbo 240 "On" Time Afb. 8 Respons van de monitor met Turbo 240 Afb. 9 laat het verschil zien tussen een standaard gamemonitor en een EIZO FORIS met Turbo 240. Een standaard gamemonitor heeft een hold-type display, waardoor gebruikers bewegingsonscherpte waarnemen. De EIZO FORIS met Turbo 240 werkt als een impulse-type display, zodat er geen sprake meer is van bewegingsonscherpte. Afb. 9 Standaardgamemonitor in vergelijking met FORIS met Turbo 240 Pagina 6
Motion Without Turbo 240 With Turbo 240 Afb. 10 Het effect van Turbo 240 Dimmen van de achtergrondverlichting en flikkeringen Met Turbo 240 ziet de gebruiker geen flikkeringen wanneer het beeld beweegt, maar bij stilstaande beelden kan het knipperen van de achtergrondverlichting wel zichtbaar zijn. Dat komt omdat de monitor de achtergrondverlichting laat knipperen om de bewegingsonscherpte te verminderen. Als dit storend is kan Turbo 240 ook worden uitgeschakeld voor een stabiele weergave van stilstaande beelden op alle helderheidsniveaus. Met deze instelling dimt het scherm de achtergrondverlichting door zowel de stroomvoorziening (DC) als de Pulse Width Modulation (PWM) aan te passen. Traditioneel wordt de helderheid bepaald door de PWM, waarbij de monitor de achtergrondverlichting zo'n 1 /200 keer per seconde in- en uitschakelt. Voor een minder helder scherm wordt de tijd verkort dat de verlichting is ingeschakeld, waardoor de gebruiker dan al gauw flikkeringen ziet (afb. 11). Als de verlichting snel wordt in- en uitgeschakeld ziet de gebruiker dit nauwelijks. De helderheid kan ook worden aangepast door de stroomvoorziening (DC) aan te passen, direct bij de bron van het licht. Dan is er geen sprake van flikkeringen op het scherm. 100 100 About 1/200 sec 80 80 Brightness (%) 60 40 DC / PWM Brightness (%) 60 40 DC PWM 20 20 0 Time 0 Time Afb. 11 Helderheid aanpassen met DC en met PWM (helderheid 100%, 50%) Pagina 7
Met DC kan de helderheid worden aangepast zonder flikkeringen, maar het bereik is wel minder groot dan wanneer er gebruik wordt gemaakt van PWM. Daarom hebben we DC en 'high-rate' PWM (Hi-PWM) gecombineerd. De stroomvoorziening maakt de aanpassingen voor hoge en gemiddelde helderheid mogelijk, voor de lage helderheid gebruikt de monitor Hi-PWM. 100 About 1/200 sec Brightness (%) 80 60 40 DC + Hi PWM PWM 20 0 Time Afb. 12 Turbo 240 Uit (DC & Hi-PWM) vergeleken met PWM (helderheid 10%) Afb. 12 laat zien hoe de combinatie van DC en Hi-PWM werkt. De monitor past de helderheid zoveel mogelijk aan door de stroomvoorziening aan te passen en dimt daarna pas met behulp van Hi-PWM. Met Hi-PWM schakelt de monitor de achtergrondverlichting zo'n 100 keer sneller in en uit dan met traditionele PWM. Zo ziet de gebruiker vrijwel geen flikkering, ook niet bij een sterk gedimd scherm. Samenvatting EIZO Turbo 240 is een effectieve functie om bewegingsonscherpte tegen te gaan. Met Turbo 240 ziet de gamer de beelden op het scherm scherper en kan zo nauwkeurig bepalen waar iets zich precies bevindt. Met Turbo 240 is de overdrachtsvertraging minimaal, net iets meer dan 10 milliseconden. Dat is ongeveer anderhalve frame per 120 frames. Hierdoor is het ideaal voor first-person shooters, racegames, vechtspellen en andere games die een snelle, realtime respons vereisen. Opmerking: alle afbeeldingen zijn versimpelde weergaven, die niet gebaseerd zijn op meetresultaten. Alle productnamen zijn handelsmerken of gedeponeerde handelsmerken van de respectieve bedrijven. Copyright 2013 EIZO CORPORATION. Alle rechten voorbehouden. Pagina 8