- Màn hình chuyển đổi tín hiệu điện tử thành hình ảnh
- Được cấu thành từ các pixel, hiển thị thông tin màu sắc và độ sáng
- Công nghệ hiển thị có nhiều loại khác nhau như CRT, LCD và OLED
- Mỗi công nghệ khác nhau về cách tạo nguồn sáng và nguyên lý điều khiển pixel
- Chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự để cung cấp thông tin thị giác
Nguyên lý hoạt động của màn hình
- Màn hình nhận tín hiệu điện tử và chuyển đổi chúng thành hình ảnh trực quan
- Màn hình được tạo thành từ hàng nghìn đến hàng triệu pixel, mỗi pixel biểu diễn nhiều màu sắc khác nhau thông qua tổ hợp RGB (đỏ, lục, lam)
- Trước đây, CRT hiển thị hình ảnh bằng cách dùng súng điện tử kích thích chất phát quang
- Các màn hình hiện đại như LCD và OLED lần lượt sử dụng phân tử tinh thể lỏng và pixel tự phát sáng
- LCD cần đèn nền, còn OLED thì mỗi pixel tự phát ra ánh sáng
Pixel và xử lý tín hiệu
- Hình ảnh được tạo ra bằng cách truyền tín hiệu pixel theo từng tọa độ (hàng, cột) trên màn hình
- Pixel quyết định màu sắc và độ sáng theo tín hiệu số đầu vào
- Chipset đồ họa bên trong máy tính hoặc điện thoại thông minh tạo tín hiệu phù hợp với định dạng màn hình
Các loại màn hình và sự khác biệt
- CRT: cồng kềnh và tiêu thụ nhiều điện năng, nhưng tốc độ phản hồi nhanh
- LCD: ưu điểm là mỏng và tiêu thụ điện thấp, sử dụng nguồn sáng và bộ lọc
- OLED: mỏng hơn và có thể đạt độ tương phản cao. Mỗi pixel tự phát sáng trực tiếp
Tóm tắt
- Màn hình tạo ra hình ảnh thông qua quá trình chuyển đổi tín hiệu phức tạp và công nghệ điều khiển pixel
- Tùy theo phương thức hiển thị, nguyên lý triển khai cũng như ưu nhược điểm sẽ khác nhau
- Mọi quá trình đều nhằm mục đích cuối cùng là hiển thị tín hiệu điện tử thành thông tin thị giác
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Bài này có một số câu có thể lướt qua theo kiểu mơ hồ về mặt kỹ thuật, nhưng nói nghiêm ngặt thì không đúng nên dễ dẫn đến hiểu sai
Tôi rất vui khi bài có nhắc đến việc IPS(PLS) và VA khác TN đời cũ như thế nào
Tuy vậy, cả LCD lẫn OLED về cơ bản vẫn cập nhật điện áp lưu trên ô hiển thị theo từng dòng (ví dụ: OLED dùng khoảng 5 xung clock trong GIP để hiệu chỉnh điện áp offset của transistor bên trong)
Cá nhân tôi thấy tiếc vì bài không nhắc tới
circular polarizercủa OLEDDù Quantum Dot OLED đang chuyển sang color filter, lý do màu đen trên thiết bị mobile OLED trông rất sâu là nhờ
circular polarizerNgoài ra cũng không đề cập đến bố cục subpixel
pentile RGGB, vốn là kiểu chủ đạo trên OLED di động (được dùng trên hơn 50% thiết bị)Gần đây công nghệ còn tiến hóa sang OLED xếp chồng kiểu
tandemđể tăng độ sáng và giảm mật độ dòng điện, nhưng đó không phải là bố cục subpixel phẳng-hình nêm (lateral)Điểm đặc trưng lớn của màn hình active matrix (và cả passive matrix) là với màn hình m x n, chỉ cần m+n đường tín hiệu là có thể truy cập pixel
Khi đổi màu của một pixel cụ thể, tín hiệu được đưa lên các đường ứng với hàng và cột của pixel đó để chọn nó, rồi một đường khác truyền giá trị thực tế
Với cấu trúc này thì không thể điều khiển toàn bộ pixel cùng lúc; nếu làm vậy sẽ cần đến hàng triệu đường điều khiển
Bản thân sơ đồ được giới thiệu lúc đầu đã rất đầy đủ và rõ ràng
Khi zoom in/zoom out hình ảnh còn phát ra tiếng “bóp”-“bíp”, vui như đang nghịch đồ chơi bóp bong bóng
Cây thước bên phải thậm chí còn có cả âm thanh
Tôi nghĩ đây là một trang thực sự tuyệt vời
Và cả trang đích https://www.makingsoftware.com/ cũng liên tục mang lại điều mới mẻ
Một sản phẩm được hoàn thiện thật sự gọn gàng
Tôi có cảm giác rằng nếu Dan viết sách giáo khoa khoa học/toán cho mọi cấp học thì thế giới sẽ tốt đẹp hơn cho những học sinh gặp khó khăn trong học tập
Đây là một người truyền đạt cực kỳ có năng khiếu
Làm tôi nhớ đến những tác phẩm xuất sắc của Bartosz Ciechanowski
https://ciechanow.ski/archives/
Tôi cũng muốn gửi lời chúc mừng và cảm ơn
Những hình minh họa và lời giải thích rõ ràng, dễ hiểu cả với người bán chuyên tạo nên một nền tảng giáo dục rất mạnh
Tôi thấy đây là một dự án thực sự tuyệt vời
Chúc tác giả thành công
Lâu lắm rồi tôi mới lại đăng ký một newsletter
Màn hình CRT thực sự là một công nghệ analog còn ngầu hơn rất nhiều so với các thiết bị kế nhiệm dạng số
Bên trong màn hình có hẳn một khẩu pháo ray thực thụ, tức một máy gia tốc hạt, để tạo ra hình ảnh tôi nhìn thấy
Việc mỗi pixel có transistor và tụ điện riêng để tự giữ trạng thái của pixel khiến cả quy trình chế tạo như một thứ ma thuật
Có thời dead pixel là vấn đề lớn của LCD, nhưng đã hơn 20 năm nay tôi gần như không còn nhớ đến chuyện đó nữa
CRT đến giờ vẫn là một thiết bị có phần như phép màu
Hình ảnh không thực sự tồn tại, mà là một ảo giác hoàn toàn
Nếu mắt người vận hành ở tốc độ của electron, bạn sẽ thấy một điểm cực sáng liên tục vẽ nên mẫu raster
Có thể thấy điều đó trong video YouTube của "The Slow Mo Guys"
https://youtu.be/3BJU2drrtCM?t=190
Video quay chậm đó có thể gây hiểu lầm đôi chút
Thực ra lớp phosphor của CRT vẫn phát sáng trong một khoảng thời gian, nên phần lớn hình ảnh luôn còn nhìn thấy được
Vấn đề là video đó chỉnh phơi sáng theo vùng quá sáng nên phần còn lại bị tối đi
Pixel hay phosphor đều có một mức độ lưu sáng nhất định nên cũng khó gọi là một ảo giác hoàn toàn
Rốt cuộc thị giác con người vẫn tích hợp hình ảnh theo từng khung hình để nhận biết
Ngoài ra còn có cả kiểu interlacing
Gần đây tôi có đọc một điều thú vị là tuổi càng cao thì “tốc độ khung hình tích hợp” càng thấp, nhưng tôi cũng không chắc điều đó có đúng không
Khi TV mới xuất hiện, tôi từng thấy thật tuyệt khi biết rằng chùm quét của TV và camera được đồng bộ hoàn hảo trên phạm vi toàn quốc
Có cảm giác như chiếc camera đang trực tiếp điều khiển TV của tôi vậy
Cá nhân tôi thấy phần kỳ diệu nhất của CRT là cách nó tạo màu
Tôi vẫn chưa thực sự hiểu cấu trúc của shadow mask
Có những lỗ tương ứng với từng khẩu súng electron, và chùm tia từ mỗi khẩu bằng cách nào đó chỉ đánh trúng đúng chấm phosphor của nó
Hơn nữa dù chùm tia bị bẻ hướng bởi cuộn dây, các chùm từ ba khẩu súng electron vẫn không ảnh hưởng lẫn nhau, điều này thật khó tin
Bạn nói “đây là ảo giác”, nhưng thật ra chính thị giác cũng về bản chất là một loại ảo giác
Tôi phản đối việc dùng các thuật ngữ “pixel” và “subpixel” cho CRT
CRT thực ra xuất ra “scanline” chứ không phải “pixel”
Mỗi dòng là một tín hiệu analog với điện áp thay đổi liên tục, nên độ phân giải phụ thuộc vào hiệu năng của DAC và phần cứng bên trong CRT
Và giữa khái niệm “pixel” này với các chấm phosphor thực tế (color dot) không có quan hệ 1:1
Ngay cả tín hiệu RGB số khi đi vào CRT cũng không còn là số theo nghĩa nghiêm ngặt
Mỗi kênh màu chỉ quy định điện áp bật/tắt, chứ không vận hành hoàn toàn theo kiểu “digital” (thậm chí còn có pin intensity riêng)
Súng electron cũng không thể phản ứng nhanh vô hạn trong từng khoảnh khắc
Màn hình số thực sự phổ biến chỉ xuất hiện từ thời LCD cùng DVI và HDMI
Ngay cả CRT HD analog cũng có thể nhận các tín hiệu số như vậy
Tôi chọn mẫu đó vì nó có cổng VGA, và nó được quảng cáo là hỗ trợ độ phân giải 640x480
Trên thực tế máy tính của tôi có thể chọn 848x480, và nó hoạt động hoàn hảo nên tôi rất vui
Thời đó, độ phân giải như vậy vẫn là đủ để dùng web thoải mái
Ban đầu tôi tưởng bài này nói về chương trình terminal
screen(terminal multiplexer)Tôi cũng phân vân gần như 50-50
Nhưng mã nguồn của
screenkhá dễ đọc, và so với code Unix thì phần comment cũng khá tử tếTên hàm cũng được đặt đủ rõ để có thể hiểu chúng thực sự làm gì
Tôi cũng đọc theo hướng đó
Tôi có một kính hiển vi soi nổi trên bàn, nên đã thử quan sát Pixel 9 ở mức phóng đại 100x (thị kính 10x x vật kính 10x)
Khi tôi hơi di chuyển đầu, hình ảnh cũng di chuyển trên võng mạc; màu xanh dương di chuyển nhanh hơn, màu đỏ gần như đứng yên, còn màu xanh lá thì nằm đâu đó ở giữa
Trên lý thuyết LCD có khá nhiều nhược điểm, nhưng thực tế công nghệ LCD hiện đại cho TV đang ở mức rất ấn tượng
Sắp tới, kết hợp đèn nền RGB LED với tấm nền WHVA+ có thể đạt góc nhìn rộng ngang IPS, hơn 95% dải màu REC 2020, và thời gian phản hồi 1-2ms
OLED xanh phát quang lân quang sẽ giúp giảm 20~30% điện năng tiêu thụ của màn hình OLED hiện tại
Tuy vậy, có lẽ vẫn còn một chặng đường dài trước khi công nghệ này được triển khai đại trà trên điện thoại hay thiết bị phổ thông
Thường thì một công nghệ lại đạt hiệu năng tốt nhất đúng vào giai đoạn sắp bị thay thế
Đèn điện tử chân không, CRT, đĩa quang, phim ảnh... đều từng như vậy
Thậm chí có lúc công nghệ cũ đã hoàn thiện còn vượt trội hơn công nghệ thế hệ mới ở giai đoạn đầu trên nhiều phương diện
Nhưng OLED thực sự có quá nhiều lợi thế ở các điểm quan trọng
Điện năng tiêu thụ thấp hơn nhiều, không cần đèn nền nên cấu trúc mỏng và nhẹ hơn
Những cải tiến đó rốt cuộc cũng không giúp được nhiều với các nhược điểm nền tảng của LCD là độ tương phản thấp và mức tiêu thụ điện tương đối cao
Do giới hạn cấu trúc của cơ chế đèn nền, đây luôn là điểm yếu so với màn hình tự phát sáng
Nếu đặt kính lúp lên LCD, bạn có thể trực tiếp nhìn thấy bố cục subpixel
Nhiều chục năm trước tôi từng tham gia nghiên cứu một cỗ máy khổng lồ dùng để sản xuất color filter cho LCD
Hình vẽ thực sự được làm rất ấn tượng
Tôi đã gửi email cho tác giả để hỏi họ dùng công cụ gì, nhưng vẫn chưa nhận được hồi âm
“Các hình vẽ được vẽ thủ công trực tiếp trong Figma. Không có bí quyết đặc biệt nào cả, chúng tôi làm đúng phức tạp như vẻ ngoài của nó”