-->
Поиск:
Методика тестирования

26.04.2007 00:05

Методика тестирования мониторов

Качество подсветки

Как известно, ЖК-матрица не излучает свет. Она лишь придает цветность белой фоновой засветке, которая создается источниками света, расположенными за матрицей. Существует несколько способов организации засветки, но наибольшее распространение для данных целей получили лампы с холодным катодом (CFL) и светодиоды (LED). По сути, засветка организуется путем размещения небольшого числа малопротяженных источников света за матрицей – а значит, она по определению не может быть полностью равномерной. Как следствие, производителям постоянно приходится уделять много времени решению проблем, связанных с получением удовлетворительной равномерности засветки матрицы. В том случае, если производитель не уделил должного внимания проблеме однородности засветки монитора, это может доставить много дискомфорта конечному пользователю. Наиболее явно подобные огрехи видны при просмотре  DVD-фильмов и проявляются в виде светлых полос в верхней и/или в нижней частях экрана. Еще лучше их можно “оценить” на снимке залитого черным цветом экрана, сделанным цифровым фотоаппаратом в темной комнате. Оценить подсветку на белом фоне (типичный пример "из жизни" – чистый документ в MS Word)  не так просто. Прежде всего, стоит отметить два факта. Первый – то, что неоднородность засветки матрицы на темном и белом фонах не  всегда корреллируют между собой – то есть, к примеру, если на белом фоне монитор демонстрирует прекрасную однородность подсветки, то это еще не гарантирует того, что при просмотре DVD у вас на экране не возникнут светлые пятна и полосы. И второй – кажущаяся ужасной "на бумаге" относительная неоднородность белого фона в 25% между центром и краями матрицы на практике себя проявляет чрезвычайно слабо – фактически, заметить ее будет довольно тяжело. Даже опытный тестер едва ли сможет сказать вам, насколько неоднородной является засветка белого фона у какого-либо конкретного экземпляра – для осуществления подобных измерений (равно как и для измерения времени отклика и достоверности цветопередачи) необходим прибор куда более совершенный с фотометрической точки зрения, чем человеческий глаз. Именно для этих целей техническими специалистами портала TECHLABS был разработан и сконструирован прибор для измерения неоднородности засветки белого фона и времени отклика мониторов.  

Конструктивно установка состоит из блока обработки, фотодатчика, несущей конструкции и компьютера с установленным технологическим ПО верхнего уровня для обработки полученных данных. 

Блок обработки функционально предназначен для сэмплирования сигнала, получаемого с фотодатчика, его оцифровки и последующей передачи на компьютер. Все указанные действия выполняются силами микроконтроллера MSP430F1611  производства компании Texas Instruments. Микроконтроллер кроме всего прочего имеет интегрированные 14-битный АЦП и DMA-контроллер, что позволяет ему одновременно с пересылкой данных сэмплировать входной сигнал и выполнять математические преобразования, которые в нашем случае представляли собой алгоритмы усреднения и линеаризации амплитуды входного сигнала. Для передачи данных на компьютер блок обработки был оснащен интерфейсом RS232, реализованным на базе микросхемы MAX202 производства фирмы Maxim-Dallas. Для осуществления управления двигателями позиционирования фотодатчика блок обработки был дополнен схемой переключения обмоток двигателей на полевых транзисторах, известной радиолюбителям как H-bridge. Конструктивно блок выполнен в виде пластиковой коробки для монтажа радиоэлементов со степенью защиты IP65 размером 18x15x10 см. Питание всего устройства осуществляется от 5-вольтовой линии питания шины USB компьютера.

В качестве чувствительного элемента для фотодатчика был выбран фотодиод VISHAY BPW21R со встроенным светофильтром, который приближает спектральную чувствительность диода к спектральной чувствительности человеческого глаза. Говоря по-другому, фотометрическое восприятие светового излучения у данного фотодиода примерно такое же, как и у наших глаз.  Фотодиод использовался в фотовольтажном включении – типичном для линейных прецизионных приложений. В качестве усилителя для фотодиода был выбран операционный усилитель AD8605 производства компании Analog Devices.  Данный усилитель не только прекрасно подходит по своим характеристикам для использования совместно с фотодиодом, но имеет немаловажную особенность в том что изначально рассчитан на работу от однополярного питания малого напряжения – от 2.7 В до 5.5 В – что позволяет запитывать его от стабилизатора питания микроконтроллера – микросхемы ADP3303 , ограждая тем самым усилитель от импульсных помех блока питания.  

Для позиционирования фотодатчика при сканировании поверхности монитора была изготовлена жесткая алюминиевая конструкция. Конструкция представляет собой рамку с опорами и имеет вертикальные и горизонтальные направляющие для перемещения фотодатчика. Процесс сканирования полностью автоматизирован и управляется сигналами с контактных реле, расположенных на обоих концах горизонтальных направляющих.

Далее полученные данные направляются на COM-порт компьютера, где они ловятся и обрабатываются специально разработанным программным обеспечением. Результатом обработки данных программой является 3D-график. Пример подобного графика представлен на рисунке. По осям X и Y откладываются значения координат обмеряемого фрагмента относительно верхнего левого угла матрицы. В свою очередь, положительное направление оси L соответствует возрастанию абсолютного значения яркости данного фрагмента. Измерения производятся на заводских настройках монитора.   

На получаемом графике виртуально воссозданная поверхность монитора условно разделена на полигоны. В пределах каждого такого полигона яркость полагается постоянной и рассчитывается относительно максимальной яркости монитора, предварительно измеренной с помощью калибратора. Величину яркости каждого конкретного участка матрицы можно определить по цветовой легенде отображаемой справа внизу относительно графика. Для лучшего визуального восприятия градиентов яркости засветки график имеет хорошо выраженную 3D-структуру, благодаря которой воссоздается целостная картина плавного изменения градиента яркости.  

Для оценки качества подсветки черного мы фотографируем монитор с выведенным на экран черным шаблоном в темной комнате. Именно на таких фотографиях хорошо заметна визуально засветка отдельных областей матрицы, причем именно в таком виде в каком будет ее наблюдать конечный пользователь.  

Время отклика

Во время непосредственного проведения эксперимента при помощи вышеописанной установки в режиме измерении времени отклика на экран выводится шаблон – равномерная заливка экрана требуемым оттенком на 50 миллисекунд, после чего происходит переключение  шаблона  на другой оттенок, и опять-таки по прошествии 50 миллисекунд возвращение к первоначальному оттенку. Таким образом, измеряется полный цикл переключения – как зажигание пикселя, так и его гашение.  Тут следует напомнить, что за время отклика традиционно принимается сумма времени, необходимого для изменения относительной яркости пикселя с 0,1 до 0,9 (время включения) и обратно с 0,9 до 0,1 (время гашения).

Оценка скорости матрицы проводится сразу для четырех режимов измерения полного цикла ее переключения между различными оттенками: переключение с нуля до максимальной яркости белого (0-100-0) и три типа переключений между оттенками серого, которые традиционно занимают несколько больше времени и дают реальную характеристику скорости матрицы. Также, кроме настроек яркости и контрастности, выставленных производителем по умолчанию, для сравнения проводится весь комплекс  измерений еще для нескольких значений этих параметров. После чего строится трехмерный график, отображающий изменение времени отклика в зависимости от всех параметров.

Субъективное тестирование

Во время  проведения субъективного тестирование тестируемый монитор используется в качестве повседневного оборудования и на нем в течение недели выполняются привычные операции от работы с графическими редакторами и Интернет-серфинга до просмотра фильмов и запуска различных игрушек.  

Установки  яркости и контрастности мы оставляем заводскими, цветовая температура 6500 K, профиль используется идущий по умолчанию вместе с софтом, разрешение рекомендуемое производителем. 

Для оценки качества цветопередачи,  на полный экран  выводятся тестовые изображения, а также набор заставок из программы TFT Monitor Test. Кроме того рассматриваются крайние участки шкалы серого, а именно 245.245.245- 255.255.255 и 0.0.0-10.10.10, и мы проверяем вплоть до какого значения оттенки визуально различимы, при необходимости, а такая бывает для самых дешевых мониторов, приходится брать даже большие интервалы. При работе в Adobe Photoshop  мы обращаем внимание на то, какой характер носят плавные градиенты – появляются ли там характерные ступеньки и полосы с чётко выраженными границами.  

Используя текстовые редакторов и Интернет-браузеры  мы визуально оцениваем контрастность монитора,  равномерность подсветки белого и даже время отклика (при плавной прокрутке текстов и веб-страничек). 

Далее начинается самое интересное – просмотр фильмов, записанных в различном качестве. По мере возможности мы будем стараться не очень часто менять набор используемых DVD и новинки будут появляться только когда нам уже окончательно и бесповоротно надоест смотреть одно и тоже десятки раз :). На данный момент мы используем следующие DVD: 

"Kingdom of Heaven" (Царство небесное)

Множество богатых оттенками и контрастных сцен, скоростные батальные сцены

Версия Superbit высокого качества

"Night On Earth"

 (Ночь на земле)

Большая часть планов темные, яркие тона изображения

Оригинальный диск

the Cardigans

"Live in London"

Сильное сжатие, телевизионное качество

Уровень качества большинства пиратских дисков

Прежде всего мы оцениваем шумность матрицы, используя DVD высокого качества. Кроме того мы визуально устанавливаем хватает ли матрице скорости для отработки динамичных эпизодов, особенно в  темных сценах, в которых мы можем наблюдать много наиболее сложных для мониторов переходов между оттенками серого.  В тех же самых темных эпизодах, хорошо становится заметной неравномерная подсветка черного, особенно по краям экрана.  

DVD низкого качества позволяет заметить насколько скорость матрицы влияет на демонстрацию видео с сильным сжатием,  увидеть появление ярких блоков и прочих нежелательных артефактов, да заодно и лишний раз убедиться, что пиратские и прочие левые диски смотреть на современных мониторах с большим разрешением и быстрой матрицей никакого удовольствия не доставляет. 

Для оценки качества отработки динамичных сцен в современных играх мы исключительно для дела, а не потехи ради проводим пару часов за игрушками.  В качестве тестовых игр мы выбрали: 

Return To Castle Wolfenstein

Динамичный шутер, с множеством сложных темных переходов

Half-Life 2

потрясающая графика и прекрасная детализация мелких объектов

Return to Castle Wolfenstein изобилует  сценами, в которых лучше всего становятся заметны успехи монитора в плане высокой скорости матрицы или же наоборот его неудачи. Хотя  эта игра и не самая новая, но ее темные участки карт очень хорошо  подходят для тестирования. 

Half-Life 2 был выбран прежде всего за счет присущей данной игре прекрасной и хорошо  детализированной графике. Кроме времени отклика матрицы здесь мы в том числе  проверяем  уровень яркости и контрастности монитора.  

Вывод

Выводы мы делаем на основе данных обоих этапов тестирования, как объективного так и субъективного. В своей оценке мы отмечаем наиболее сильные стороны устройства, не забывая , правда, и добавить ложку дегтя недостатков. Также во внимание принимается и цена монитора - насколько адекватно она отражает качество устройства и отвечает реалиям рынка. В результате всего этого мы определяем  какой категории пользователей стоит обратить своё внимание на тестируемый монитор.

Благодарим Сафрановича Сергея за разработку и изготовление установки по измерению равномерности подсветки и времени отклика ЖК-мониторов, а также за техническое описание установки.

Методика


       Опубликовать в twitter.com   Опубликовать в своем блоге livejournal.com           

Рекомендуем прочитать