מטריצות - מה זה? סוגי מטריצות

Сегодня уже практически невозможно найти אדם שעדיין ישתמש בצג CRT או בטלוויזיה ישנה של CRT. טכניקה זו הוחלפה במהירות ובהצלחה בדגמי LCD, המבוססים על גבישים נוזליים. אבל מטריצות חשובות לא פחות. מהם גבישים נוזליים ומטריצות? תוכלו ללמוד את כל זה מהמאמר שלנו.

פרהיסטוריה

העולם למד לראשונה על גבישים נוזליים בשנת 1888השנה בה הבוטנאי המפורסם פרידריך רייניצר גילה את קיומם של חומרים מוזרים בצמחים. הוא נדהם מכך שחומרים מסוימים, אשר בתחילה היו בעלי מבנה גבישי, משנים לחלוטין את תכונותיהם כאשר הם מחוממים.

אז בטמפרטורה של 178 מעלות צלזיוסתחילה החומר הזה היה מעונן, ואז הפך לחלוטין לנוזל. אבל הגילויים לא הסתיימו שם. התברר שנוזל מוזר מהבחינה האלקטרומגנטית בא לידי ביטוי כגביש. רק אז הופיע המונח "גביש נוזלי".

עקרון הפעולה של מטריצות LCD

זה הבסיס של המטריצה.מה זה מטריצה? זהו מונח דו-משמעי. אחת ממשמעויותיה היא תצוגת מחשב נייד, צג LCD או מסך טלוויזיה מודרני. כעת אנו מגלים על מה עיקרון עבודתם מבוסס.

А зиждется он на обычной поляризации света.אם אתה זוכר את קורס הפיזיקה בבית הספר, אז הוא רק אומר שחומרים מסוימים מסוגלים להעביר אור בספקטרום אחד בלבד. זו הסיבה ששני מקטבים בזווית של 90 מעלות עשויים לא להעביר אור כלל. במקרה בו נמצא ביניהם מכשיר שיכול להפוך את האור, נוכל לכוון את בהירות הזוהר ופרמטרים אחרים. באופן כללי, זו המטריצה ​​הפשוטה ביותר.

סידור מטריצה ​​פשוט

LCD טיפוסי יהיה תמיד עם כמה חלקים קבועים:

• מנורות תאורה אחורית.
• רפלקטורים המבטיחים את אחידות התאורה הנ"ל.
• מקטבים.
• מצע זכוכית עם מגעים מוליכים.
• מספר הגבישים הנוזליים הידועים לשמצה.
• מקטב ומצע נוסף.

כל פיקסל של מטריצה ​​כזו נוצר מנקודות אדומות, ירוקות וכחולות, שהשילוב ביניהן מאפשר לך להשיג את כל הצבעים הזמינים. אם אתה מפעיל הכל בו זמנית, התוצאה היא לבנה. אגב, מהי רזולוציית מטריצה? זהו מספר הפיקסלים עליו (1280x1024, למשל).

אילו מטריצות יש?

במילים פשוטות, הם פסיביים (פשוטים)ופעיל. פסיבי - הפשוט ביותר, שבו הפיקסלים מופעלים ברצף, מקו לשורה. לפיכך, כשניסינו להקים ייצור תצוגה באלכסון גדול, התברר כי יש צורך להגדיל באופן לא פרופורציונאלי את אורך המוליכים. כתוצאה מכך, לא רק שהעלות עלתה משמעותית, אלא שגם המתח עלה, מה שהוביל לעלייה חדה במספר ההפרעות. לכן, ניתן להשתמש במטריצות פסיביות רק בייצור צגים זולים עם אלכסון קטן.

סוגים פעילים של צגים, TFT, מאפשריםלנהל כל אחד (!) ממיליוני הפיקסלים בנפרד. העובדה היא שכל פיקסל נשלט על ידי טרנזיסטור נפרד. כדי למנוע מהתא לאבד את מטענו בטרם עת, מתווסף אליו קבלים נפרדים. כמובן שעקב תוכנית כזו ניתן היה להפחית את זמן התגובה של כל פיקסל פעמים רבות.

הצדקה מתמטית

במתמטיקה מטריצה ​​היא אובייקטכתוב בצורת טבלה שרכיביה נמצאים בצומת שורותיה ועמודותיה. יש לציין כי בדרך כלל משתמשים במטריצות במחשבים. ניתן לפרש את אותה תצוגה כמטריצה. מכיוון שלכל פיקסל יש קואורדינטות ספציפיות. לפיכך, כל תמונה שמופיעה בתצוגה של מחשב נייד היא מטריצה, שהתאים שלה מכילים את הצבעים של כל פיקסל.

כל ערך תופס זיכרון בייט אחד בדיוק.קטן? למרבה הצער, גם במקרה זה, רק מסגרת FullHD אחת (1920 × 1080) תתפוס כמה מגה-בייט. כמה מקום נדרש לסרט של 90 דקות? לכן התמונה דחוסה. הקובע הוא בעל חשיבות רבה כאן.

אגב, מה קובע מטריצה?זהו פולינום המשלב את האלמנטים של מטריצה ​​מרובעת באופן שערכו נשמר על פני טרנספוזיציה ושילובים לינאריים של שורות או עמודים. במקרה זה, מטריצה ​​היא ביטוי מתמטי המתאר את מיקום הפיקסלים בהם מקודדים צבעיהם. זה נקרא ריבוע מכיוון שמספר השורות והעמודות זהה.

מדוע זה כל כך חשוב?העובדה היא שהקידוד משתמש בטרנספורמציית האר. בעיקרו של דבר, טרנספורמציית האר היא סיבוב הנקודות באופן שניתן לקודד אותן בצורה נוחה וקומפקטית. התוצאה היא מטריצה ​​אורתוגונאלית, שעבורה נעשה שימוש בפענוח הקובע.

כעת נבחן את סוגי המטריצות העיקריות (כבר גילינו מה המטריצה ​​עצמה).

סרט TN +

אחד הזולים והשכיחים ביותרלהציג דגמים היום. יש לו זמן תגובה מהיר יחסית, אך עיבוד צבעים גרוע למדי. הבעיה היא שהגבישים במטריצה ​​זו ממוקמים כך שזוויות הצפייה זניחות. כדי להילחם בתופעה זו פותח סרט מיוחד המאפשר הרחבה קלה של זוויות הצפייה.

הגבישים במטריקס זה מסודרים בטור, כךמזכיר ביותר את החיילים במצעד. הגבישים מעוותים לספירלה, שבגללה הם נצמדים זה לזה בצורה מושלמת. על מנת שהשכבות יצמדו היטב למצעים, נעשים שקעים מיוחדים על פני האחרונים.

אלקטרודה מחוברת לכל גביש,ויסות המתח עליו. אם אין מתח, הגבישים מסתובבים 90 מעלות, וכתוצאה מכך האור עובר דרכם בחופשיות. מתברר הפיקסל הלבן הרגיל של המטריצה. מה זה אדום או ירוק? איך זה עובד?

ברגע שמופעל מתח, הספירלהדחוס, ויחס הדחיסה תלוי ישירות בחוזק הזרם. אם הערך הוא מקסימאלי, הגבישים מפסיקים להעביר אור לחלוטין, וכתוצאה מכך נוצר רקע שחור. כדי לקבל את הצבע האפור וגווניו, מווסתים את מיקום הגבישים בספירלה כך שמאפשרת לעבור אור מסוים.

אגב, כברירת מחדל המטריצות האלה תמידכל הצבעים מופעלים, מה שהופך את הפיקסל לבן. לכן כל כך קל לזהות פיקסל שרוף, שתמיד מופיע כנקודה בהירה על הצג. בהתחשב בכך שלמטריצות מסוג זה יש תמיד בעיות בעיבוד צבעים, קשה מאוד להשיג גם עיבוד צבע שחור.

כדי לתקן את המצב איכשהו, מהנדסיםמיקם את הגבישים בזווית של 210 מעלות, וכתוצאה מכך עלתה איכות הצבע וזמן התגובה. אך במקרה זה, זה לא היה בלי שכבות-על: בניגוד למטריצות TN הקלאסיות, הייתה בעיה בגווני לבן, הצבעים היו מטושטשים. כך הופיעה טכנולוגיית DSTN. המהות שלה היא שהתצוגה מחולקת לשני חצאים, שכל אחד מהם נשלט בנפרד. איכות התצוגה השתפרה באופן דרמטי, אך משקלם ועלותם של צגים עלו.

זה מה שמטריצה ​​במחשב נייד מסוג TN +.

S-IPS

היטאצ'י, שהיה לו קשה עםאת החסרונות של הטכנולוגיה הקודמת, החלטתי לא לנסות לשפר אותה יותר, אלא פשוט להמציא משהו חדש לחלוטין. יתר על כן, גונתר באור בשנת 1971 גילה כי גבישים אינם יכולים להיות מונחים בצורה של עמודים מפותלים, אלא מונחים במקביל זה לזה על גבי מצע זכוכית. כמובן שבמקרה זה גם האלקטרודות המשדרות מחוברות שם.

אם המסנן המקוטב הראשון לאמתח, האור עובר דרכו בחופשיות, אך מתעכב על המצע השני, שמישור הקיטוב שלו ממוקם תמיד בזווית של 90 מעלות ביחס לראשון. בשל כך, לא רק מהירות התגובה של הצג עולה באופן דרמטי, אלא גם שחור הוא שחור באמת, ולא וריאציה של גוון אפור כהה. בנוסף, זוויות צפייה רחבות הן יתרון גדול.

חסרונות הטכנולוגיה

אוי ואבוי, אבל בתור הקריסטלים שבמקביל אחד לשני, זה לוקח הרבה יותר זמן. ולפיכך זמן התגובה בדגמים ישנים הגיע לערך ציקלופי באמת, 35-25 אלפיות השנייה! לפעמים היה אפשר אפילו לצפות בלולאה מהסמן, ועדיף למשתמשים לשכוח מסצינות דינמיות בצעצועים ובסרטים.

מכיוון שהאלקטרודות ממוקמות על אותו מצע,נדרש הרבה יותר חשמל בכדי להפוך את הגבישים לכיוון הנדרש. לכן, כל המסכים מבוססי ה- IPS מקבלים לעיתים רחוקות כוכב אנרגיה לכלכלה. כמובן שנדרשות גם מנורות חזקות יותר כדי להאיר את המצע, וזה לא משפר בשום צורה את המצב עם צריכת חשמל מוגברת.

יכולת הייצור של מטריצות כאלה גבוהה,ולכן, עד לאחרונה, הם היו יקרים מאוד מאוד. במילה אחת, עם כל היתרונות והחסרונות, צגים כאלה הם מושלמים עבור מעצבים: איכות הצבע שלהם מעולה, ובמקרים מסוימים ניתן להקריב את זמן התגובה.

זוהי מטריצת IPS.

MVA / PVA

מכיוון ששני סוגי המטריצות לעיל ישפגמים שלמעשה אי אפשר לבטל, פותחה בטכנולוגיה חדשה בפוג'יטסו. למעשה, MVA / PVA היא גרסה שונה של IPS. ההבדל העיקרי הוא האלקטרודות. הם ממוקמים על המצע השני בצורה של משולשים מוזרים. פתרון זה מאפשר לגבישים להגיב מהר יותר לשינויי מתח, ועיבוד הצבעים הופך להיות הרבה יותר טוב.

מצלמות

מהי מטריצה ​​במצלמה?במקרה זה, זהו שמו של גביש המוליך, הידוע גם כמכשיר צמוד מטען (CCD). ככל שתאים רבים יותר במטריצה ​​של המצלמה, כך היא טובה יותר. כאשר תריס המצלמה נפתח, זרם אלקטרונים עובר במטריקס: ככל שיש יותר, כך הזרם המתקבל חזק יותר. בהתאם, לא נוצר זרם בחלקים החשוכים. אזורי המטריצה ​​הרגישים לצבעים מסוימים, יוצרים כתוצאה מכך תמונה מן המניין.

אגב, מה גודל המטריצה, אם אנחנו מדברים על מחשבים או מחשבים ניידים? זה פשוט - זה שם אלכסוני המסך.