Metodika testování LCD televizí

Měření pomocí optické sondy

Základní myšlenka byla převzata z webu TomsHardware.com, kde proměřují LCD monitory pomocí optické sondy. Pro toto měření je nutné mít digitální osciloskop a optickou sondu. Obstarat osciloskop nebyl až tak velký problém (větší problém byl s výběrem typu, který by byl při zachování technických parametrů alespoň trochu cenově únosný). Optickou sondu však koupit nelze, resp. nelze jít do obchodu a říct "optickou sondu na měření LCD".

Naštěstí byl nablízku kamarád z ČVUT FEL (fakulta elektrotechnická), který pro naše účely vyrobil dvě optické sondy (pro poměrová měření dvou LCD). Tímto tedy ještě jednou děkuji ing. Tomáši Vítkovi, který odvedl jako vždy velmi profesionální práci. Posuďte sami:


Hlavním prvkem sondy je fotodioda, zde byla vybrána jedna z nejkvalitnějších - Vishay BPW21R. Její přesné specifikace najdete zde. Tato fotodioda má výhodu v tom, že její spektrální charakteristika je dost podobná lidskému oku.


Sondu jsme napojili na paměťový digitální USB osciloskop ETC M523, jehož výrobcem je slovenská firma ETC s.r.o. Osciloskop nabízí opravdu dobrý poměr cena/výkon - šířka pásma daného modelu je sice "pouze" 120 MHz, pro naše účely to však naprosto dostačuje.

Co jsme schopni touto sondou změřit?

Odezva

Sonda dokáže reagovat na světlo natolik rychle, že pro účely měření odezvy LCD televizí naprosto dostačuje. V cestě signálu nebrání žádný kondenzátor, který by vytvářel zpoždění. U LCD televizí rozlišujeme odezvu vzestupnou ("rise") a sestupnou ("fall") - rozsvícení a zhasnutí pixelu, jejich součet udává odezvu celkovou. Samozřejmě je nutné změřit odezvu pro více odstínů. I zde použijeme stejnou metodu jako na webu Tomshardware, vždy se tedy bude jednat o změnu ze stavu "nesvítí" (černá) do určitého odstínu šedé odstupňovaného od R=G=B=50 až do R=G=B=255 po s krokem 25 (poslední krok je 30 z 225 na 255). Odezvu 0-25-0 nebudeme uvádět, protože změna je to dost malá a také se na sondě vyskytuje trochu šumu, a tak by měření nebylo relevantní.



Jak však změřit odezvu, pokud televize používá technologii OverDrive (dnes většina LCD televizí)? Zde posloužila norma VESA "FLAT PANEL DISPLAY MEASUREMENTS STANDARD Version 2.0" kterou naleznete zde. Tato norma stanovuje, že pokud je použita technologie OverDrive resp. její modifikace (obecně označováno jako "overshoot" resp. "undershoot"), je třeba měřit odezvu v okamžiku, když pixel při "návratu" do požadované intenzity šedé protne hodnotu 110 % (u "rise"), resp. -10 % u "fall" - toto místo je označeno jako konec odezvy. Nejvíce vysvětluje však následující obrázek:



První případ označuje průběh rozsvícení (natočení krystalu) pixelu do požadované hodnoty bez technologie OverDrive. Zde se měří hodnota daná dvěma průsečíky 0 %, 100 % a tečny ke křivce průběhu odezvy. V reálném průběhu je však určení tečny nutno přesně definovat. To provedeme tak, že nalezneme nejrovnější úsek (ten musí být dlouhý cca 75 % z celkového průběhu jednotivé odezvy) a ten interpolujeme přímkou.

Naopak druhý případ je při použití technologie OverDrive (zde overshoot i undershoot). Ilustrovaná situace se však vyskytuje pouze v případě odezvy typu šedá-šedá. Pokud se ovšem pixel nachází v nějaké krajní poloze (bílá nebo černá barva), minimálně jeden (overshoot nebo undershoot) "překmit" zmizí. V tom případě se bude odezva měřit jako kombinace obou ilustrovaných situací. Poslední průběh je obdobný jako druhý, avšak pokud "overshoot" nebo "undershoot" nepřesáhne 10 % z celkové změny, tak se měří vrcholky onoho překmitu. Pokud však překmit nedosáhne alespoň 5 %, tak nebude brán v potaz. Tímto máme dost striktně dané podmínky měření odezvy, a tak nám již nic nebrání změřit reálný monitor. Tyto průběhy odezvy jsou však idealizované - nejspíše žádná reálná televize takovéto průběhy odezvy mít nebude. Přikládám proto reálný průběh zachycený již pomocí digitálního osciloskopu a optické sondy.
Odezva zachycená na obrázku je naměřena na monitoru Dell 2405FPW (udávaná odezva 16 ms, technologie MVA) a jedná se o odezvu z černé barvy do světle šedé a zpět (0-175-0, tedy z R=G=B=0 do R=G=B=175 a zpět do R=G=B=0). Modrá vodorovná linka znázorňuje hodnotu napětí na fotodiodě u černé barvy, bílá linka pak hodnotu napětí při barvě R=G=B=175. Červená vodorovná linka je hodnota 110 % z velikosti napětí mezi modrou a bílou vodorovnou linkou měřená od modré, je to tedy v souladu s předchozí teoretickou situací. Odezva je vzdálenost mezi modrou a červenou vertikální linkou. Jen pro zajímavost - hodnota odezvy "rise" je zde 17,2 ms a "fall" 6,8 ms (odezva "fall" je na následujícím obrázku). Celková odezva je tedy 24 ms. Průběh změny 0-175-0 bude také přiložen ke každé recenzi.


Jako poslední případ z měření odezvy bude zachycen průběh odezvy šedá-šedá (konkrétně 50-200-50 ). U tohoto průběhu se již může vyskytnout jak "overshoot" tak "undershoot." Příklad je na následujícím obrázku.

Homogenita podsvícení

Ano, i podsvícení lze touto sondou změřit. Stačí zobrazit na celém monitoru černou barvu - a měřit intenzitu v různých místech obrazovky. Měření probíhá v 64 místech (síť 8x8) a je vyneseno do prostorového a pro maximální přehlednost i 2D grafu, hodnota napětí je přepočtena na "%". Uvedu zde příklad, ale myslím, že dalšího vysvětlování není třeba. Jen snad poznámka: grafy jsou uvedeny jako čtvercové, avšak záleží na monitoru, jaký má poměr stran. Hodnoty H jsou souřadnice v horizontálním směru a V ve vertikálním. Měření začíná v levém horním rohu (H1V1).