מטריקס - מה זה? סוגי מטריצות

היום זה כמעט בלתי אפשרי למצואאדם שהיה עדיין להשתמש צג CRT או טלוויזיה kinescope הישן. טכנולוגיה זו החליפה במהירות ובמהירות דגמי LCD, המבוססים על גבישים נוזליים. אבל מטריצות הן לא פחות חשובות. מהם גבישים נוזליים ומטריצות? תוכלו ללמוד את כל זה מן המאמר שלנו.

פרהיסטוריה

העולם הראשון למד על גבישים נוזליים בשנת 1888שנה, כאשר הבוטניקן המפורסם פרידריך רייניצר גילה את קיומם של חומרים מוזרים בצמחים. הוא נדהם כי חומרים מסוימים, בתחילה בעל מבנה גבישי, לשנות לחלוטין את המאפיינים שלהם כאשר מחומם.

אז, בטמפרטורה של 178 מעלות צלזיוסהחומר הוא בהתחלה עכירות, ולאחר מכן הפך לחלוטין לנוזל. אבל הפתיחה על זה לא הסתיימה. התברר כי נוזל מוזר הוא ביטוי אלקטרומגנטי כמו גביש. זה היה אז כי המונח "גביש נוזלי" הופיע.

העיקרון של מטריצות LCD

זהו הבסיס לעבודה של המטריצה. מהי מטריצה? זהו מונח פוליסמנטי. אחד המשמעויות שלו הוא להציג מחשב נייד, צג LCD או מסך טלוויזיה מודרנית. עכשיו אנחנו יודעים מה העיקרון של העבודה שלהם מבוסס על.

וזה מבוסס על הקיטוב הרגיל של האור. אם אתה זוכר את הקורס פיסיקה בבית הספר, אז יש רק נאמר כי חומרים מסוימים מסוגלים להעביר אור רק ספקטרום אחד. זו הסיבה שני מקטבבים בזווית של 90 מעלות לא יכול להעביר אור בכלל. במקרה שבו יש איזה מכשיר ביניהם שיכול להפוך את האור, נוכל להתאים את בהירות של זוהר ופרמטרים אחרים. באופן כללי, זוהי המטריצה ​​הפשוטה ביותר.

מכשיר מטריקס פשוט

תצוגת ה- LCD הרגילה תכלול תמיד מספר חלקים קבועים:

• מנורות תאורה.
• רפלקטורים המבטיחים את אחידות התאורה הנ"ל.
• מקטב.
• המצע עשוי מזכוכית, שעליה מופקדים מגעים מוליכים.
• חלק מן הגבישים הנוזליים הידועים לשמצה.
• מקטב נוסף ומצע.

כל פיקסל של מטריצה ​​כזו נוצרת מאדום, ירוק וכחול נקודות, שילוב אשר מאפשר לך לקבל את כל הצבעים הזמינים. אם אתה מפעיל את הכל בבת אחת, התוצאה היא לבנה. אגב, מה הפתרון של המטריצה? זהו מספר הפיקסלים עליו (לדוגמה, 1280x1024).

מה הן המטריצות?

אם זה פשטני, אז הם פסיביים (פשוט)ופעיל. פסיבי - הפשוטה ביותר, בהם פיקסלים מופעלים ברצף, משורה לקו. לפיכך, כאשר מנסים להתאים את הייצור של תצוגות עם אלכסון גדול, התברר כי יש צורך להגדיל באופן לא פרופורציונלי את אורך המנצחים. כתוצאה מכך, לא רק להגדיל את העלות באופן משמעותי, אבל גם מתח גדל, אשר הובילה לעלייה חדה במספר ההפרעות. לכן, מטריצות פסיביות ניתן להשתמש רק בייצור של צגים זולים עם אלכסון קטן.

זנים פעילים של צגים, TFT, לאפשרלנהל כל (!) של מיליוני פיקסלים בנפרד. העובדה היא שכל פיקסל נשלט על ידי טרנזיסטור נפרד. כדי למנוע התא לאבד את המטען בטרם עת, קבל נפרד נוסף אליו. כמובן, בשל תוכנית כזו ניתן היה לצמצם את זמן התגובה של כל פיקסל כמה פעמים.

הצדקה מתמטית

במתמטיקה, אובייקט נקרא מטריצה,שנכתב בצורת שולחן שאליו נמצאים צומת שורותיו ועמודיו. יש לציין כי מטריצות הן בדרך כלל בשימוש נרחב במחשבים. ניתן להציג את אותה תצוגה כמטריצה. כי כל פיקסל יש קואורדינטות מסוימות. לכן, כל תמונה שנוצרת על התצוגה של המחשב הנייד, יש מטריצה, בתאים המכילים את הצבעים של כל פיקסל.

כל ערך לוקח בדיוק 1 בתים של זיכרון. קצת? למרבה הצער, אפילו במקרה זה, רק מסגרת FullHD (1920 × 1080) יהיה לכבוש כמה מגה. וכמה זמן לוקח לסרט להימשך 90 דקות? לכן התמונה דחוסה. הקובע הוא בעל חשיבות רבה במקרה זה.

אגב, מהו הקובע של מטריצה? פולינום זה המשלב אלמנטים של מטריצה ​​ריבועית כך הערך שלו מאוחסן טרנספוזיציה ושילובים ליניארית של שורות או עמודות. תחת מטריקס במקרה זה הוא הבין את הביטוי המתמטי המתאר את סדר הפיקסלים אשר צבעם מקודד. לריבוע עליו נקרא משום שמספר שורות ועמודות בו באותה מידה.

למה זה כל כך חשוב? הנקודה היא כי טרנספורמציה Haar משמש קידוד. למעשה, טרנספורמציה של Haar היא סיבוב של נקודות בצורה כזו, כי הם יכולים להיות מקודד בנוחות קומפקטית. כתוצאה מכך, אנו מקבלים מטריצה ​​אורתוגונלית, עבור פענוח שבו נעשה שימוש הקובע.

עכשיו נבחן את הטיפוסים הבסיסיים של המטריצה ​​(מהי המטריצה ​​עצמה, כבר גילינו).

TN + הסרט

אחד הזול ביותר הנפוץ ביותרהיום מודלים של מציג. הוא מאופיין זמן תגובה מהיר יחסית, אבל צבע גרוע ביצוע. הבעיה היא כי גבישים במטריצה ​​זו מסודרים כך זוויות הצפייה הם קטנים. כדי להילחם בתופעה זו, פותח סרט מיוחד, המאפשר זווית צפייה רחבה יותר.

הגבישים במטריצה ​​זו מסודרים בטורהדומה ביותר לחיילים במצעד. הגבישים מעוותים לתוך ספירלה, כך שהם נאחזים זה בזה בצורה מושלמת. על מנת השכבות לדבוק היטב את המצעים, חריצים מיוחדים עשויים על פני השטח של מצעים.

לכל גביש ניתנת אלקטרודה,ויסות מתח על זה. אם אין מתח, אז הגבישים לסובב 90 מעלות, כך האור עובר בחופשיות דרכם. מתברר מטריצה ​​רגילה פיקסל לבן. מה זה אדום או ירוק? איך זה מסתדר?

ברגע שהמתח מוחל, הספירלהיחס הדחיסה תלוי ישירות בחוזק הנוכחי. אם הערך הוא מקסימלי, אז הגבישים בדרך כלל לא לשדר אור, וכתוצאה מכך רקע שחור. כדי לקבל צבע אפור הגוונים שלו, את המיקום של הגבישים של הספירלה מותאם כך כמות מסוימת של אור הם עוברים.

אגב, כברירת מחדל מטריצות אלה, תמידכל הצבעים מופעלים, וכתוצאה מכך פיקסל לבן. לכן זה כל כך קל לזהות פיקסל שנשרף כי תמיד מופיע כמו נקודה בהירה על הצג. בהתחשב בכך צבע ביצוע של מטריצות מסוג זה היא תמיד בעיה, זה גם מאוד קשה להשיג שחור מיפוי צבע.

איכשהו לתקן את המצב, מהנדסיםסידר את הגבישים בזווית של 210 °, וכתוצאה מכך איכות הביצוע של צבע וזמן התגובה גדל. אבל במקרה זה זה לא היה ללא חפיפה: בניגוד מטריצות קלאסי TN, היתה בעיה עם גוונים של לבן, הצבעים התברר מטושטש. אז היתה טכנולוגיה DSTN. המהות היא שהתצוגה מחולקת לשני חלקים, שכל אחד מהם נשלט בנפרד. איכות התצוגה השתפרה באופן דרמטי, אך המשקל והמחיר של צגים עלו.

זה מה מטריקס ב TN + הסרט סוג המחברת הוא.

S-IPS

היטאצ'י, כפי שהיה צריך להיותהחסרונות של הטכנולוגיה הקודמת, החליט לא לנסות לשפר את זה יותר, אלא פשוט להמציא משהו קיצוני חדש. יתר על כן, בשנת 1971 גונתר באור גילה כי גבישים ניתן להציב לא בצורה של עמודות מעוותות, אבל מוערמים במקביל אחד על השני על גבי מצע זכוכית. כמובן, במקרה זה אלקטרודות שידור קבועים גם שם.

אם אין מסנן קיטוב ראשוןמתח, אור עובר בחופשיות דרכו, אך מתעכב על המצע השני, המטוס של הקיטוב הוא תמיד ממוקם בזווית של 90 מעלות ביחס הראשון. בשל כך, לא רק את מהירות התגובה של המסך הוא גדל בחדות, אבל גם את הצבע השחור הוא שחור באמת, ולא וריאציה של גוון אפור כהה. בנוסף, יתרון גדול הוא זווית צפייה מורחבת.

חסרונות של טכנולוגיה

אבוי, אבל את התור של גבישים, אשרהממוקם במקביל אחד לשני, זה לוקח הרבה יותר זמן. לכן זמן התגובה על מודלים ישנים הגיע ערך cyclopean באמת, 35-25 ms! לפעמים היה אפשר לצפות אפילו ברכבת מהסמן, ועדיף לשכוח את המראות הדינאמיים של צעצועים וסרטים.

מאז האלקטרודות ממוקמות על המצע אותו,דורש הרבה יותר חשמל כדי להפוך את הגבישים בכיוון הרצוי. לכן כל צגים המבוססים על מטריצות שב"ס לעיתים רחוקות מקבלים את כוכב האנרגיה כוכב לכלכלה. כמובן, עבור backlighting, יש גם צורך להשתמש מנורות חזקים יותר, וזה בשום אופן לא משפר את המצב עם צריכת החשמל גדל.

Manufacturability של ייצור מטריצות כאלה הוא גבוה,אלא כי עד לאחרונה הם היו מאוד, יקר מאוד. בקיצור, עם כל היתרונות והחסרונות, צגים כאלה הם גדולים עבור מעצבים: איכות הביצוע שלהם צבע מעולה, ובמקרים מסוימים, התגובה ניתן להקריב.

זה מה מטריצה ​​שב"ס הוא.

MVA / PVA

מאז הן של סוגי לעיל של מטריצות ישהחסרונות כי לא ניתן לבטל, Fujitsu פיתחה טכנולוגיה חדשה. למעשה MVA / PVA הוא גרסה שונה של שב"ס. ההבדל העיקרי הוא האלקטרודות. הם ממוקמים על המצע השני בצורת סוג של משולשים. פתרון זה מאפשר לך להגיב מהר יותר גבישים כדי לשנות את המתח, ואת טיוח צבע הרבה יותר טוב.

מצלמות

ומה מטריצה ​​במצלמה? במקרה זה, מה שנקרא קריסטל המוכר ידוע גם, אשר ידוע גם בשם מכשיר מצמידים תשלום (CCD). ככל שיותר תאים במטריצה ​​של המצלמה, כן ייטב. כאשר התריס של המצלמה נפתח, זרם של אלקטרונים עוברת דרך המטריצה: ככל שיותר, כך הזרם חזק יותר. לפיכך, לא נוצרים חלקים כהים של הזרם. תחומי המטריצה ​​הרגישים לצבעים מסוימים, וכתוצאה מכך יוצרים תמונה שלמה.

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