Datorskärmar

Datorskärmar

Datorskärmen är fortfarande det primära sättet för en dator att presentera information. I det här kapitlet fokuserar vi på datorskärmens egenskaper och skillnaden mellan olika skärmar.

Skärmens egenskaper

Det som tydligast skiljer olika skärmar från varandra är storleken. Storleken på datorskärmar mäts på diagonalen och presenteras i tum (precis som mobilskärmar och TV-apparater).

Bildproportioner

De flesta datorskärmar idag har bildproportionen (förhållandet mellan bredd och höjd) 16:9. Det innebär att det går 16 pixlar på bredden för var nionde pixel på höjden, eller att bredden är 1,78 gånger längre än höjden. Tidigare var det vanligaste bildförhållandet 4:3 (tänk gamla tjockskärmar med nästan kvadratisk bildyta). När 16:9-förhållandet lanserades kallades det widescreen, ett begrepp som sedan dess nästan försvunnit.

Ett bildförhållande som blivit vanligare är 21:9 (kallas även 2,37:1). 21:9-skärmar brukar kallas för ultrabreda skärmar och är generellt ganska stora. Det största användningsområdet för en ultrabred skärm är nämligen att ersätta två skärmar med en. I stället för att använda två skärmar bredvid varandra används en ultrabred för att slippa skarven mellan skärmarna. Många spel har även stöd för 21:9-proportioner.

21:9-proportioner
LG 38UC99-W har 21:9-proportioner.

"Bildproportioner" i bokens hembiosektion behandlar proportioner närmare.

Upplösning

Eftersom vi oftast sitter nära en datorskärm spelar upplösningen stor roll för hur vi upplever bilden. Upplösningen mäts med två siffor, till exempel 1920x1080. Den första siffran visar hur många pixlar skärmen har på bredden och den andra hur många pixlar skärmen har på höjden ("Pixlar" i bokens hembiosektion behandlar pixlar ­närmare). Här följer några vanliga upplösningar och deras namn.

UpplösningsnamnUpplösningAntal pixlarBildproportion
Full HD 1920x1080 2 073 600 16:9
WUXGA 1920x1200 2 304 000 16:10
Ultra-wide HD 2560x1080 2 764 800 21:9
QHD 2560x1440 3 686 400 16:9
WQXGA 2560x1600 4 096 000 16:10
Ultra-wide QHD 3440x1440 4 953 600 21:9
Ultra HD 4K 3840x2160 8 294 400 16:9
5K 5120x2880 14 745 600 16:9
Ultra HD 8K 7680x4320 33 177 600 16:9

Uppdateringsfrekvens

Hur ofta en skärm uppdaterar bilden mäts i hertz (Hz). En standardskärm uppdateras 60 gånger per sekund, alltså 60 Hz. Detta räcker för att bilden inte ska upplevas hackig vid normalt användande.

60 Hz brukar dock inte räcka vid snabba spel. Då vill spelaren ha en så hög bilduppdateringsfrekvens som möjligt. Av den anledningen finns skärmar som kan uppdatera bilden 120 eller 144 gånger per sekund. Högre bilduppdateringsfrekvens ger ett bättre flyt i bilden och mindre hackighet som resultat. Det finns även spelskärmar med uppdateringsfrekvens upp till 240 Hz.

Gamingskärm med 240 Hz
Vissa gamingskärmar kan uppdatera bilden upp till 240 gånger per sekund. Bildkälla: Asus pressarkiv.

Responstid

Responstiden beskriver, något förenklat, hur lång tid det tar för varje pixel att ändra färg och mäts i millisekunder (ms). Ju snabbare pixlarna kan ändra sig, desto mindre blir eftersläpen. Eftersläps syns som skuggor och konturer efter ett objekt när det flyttas på skärmen.

Problemet med specifikationen är att responstiden skiljer beroende på hur pixeln ska ändras. Det tar olika lång tid att gå från vitt till svart som från ljusgrått till mörkgrått. Responstiden skiljer beroende på vilka förändringar som sker. Specifikationen säger därför inte så mycket om hur skärmen beter sig.

Många skärmar har eftersläpsreducering för att minska eftersläpen. Detta är normalt väldigt effektivt, men kan ge upphov till flimmer.

Skärmpaneler

Nästan alla datorskärmar idag baseras på LCD-tekniken (liquid-crystal display). En LCD-skärm består av flera lager. Lagret som ger tekniken sitt namn består av flytande kristaller. Kristallerna i sig ger inte ifrån sig något ljus. I stället skickas ljus genom dem. För att skapa rätt bild spänningssätts kristallerna. Beroende på vilken spänning som används släpper de genom olika mycket ljus. Ljuset leds sedan genom ett färgfilter där det antingen blir rött, grönt eller blått. De tre färgerna kombineras sedan till en pixel och flera pixlar bildar en skärm.

LCD-datorskärmar använde tidigare lysrör som ljuskälla. Idag använder nästan alla skärmar lysdioder i stället. Fördelen med lysdioder är att de drar mindre ström och tar mindre plats. Lysdioderna kan dessutom både placeras bakom och på sidorna av skärmen. Skärmar som benämns som LED-skärmar är LCD-skärmar som använder lysdioder som ljuskälla.

TN-paneler

Den vanligaste paneltypen är TN-panelen (Twisted Nematic). Fördelarna med en TN-panel är att den är billig att tillverka och att den generellt har mindre eftersläp än andra paneltyper. Många spelskärmar använder TN-paneler då det är relativt billigt att tillverka en TN-skärm med hög uppdateringsfrekvens och låga eftersläp.

Nackdelen med en TN-panel är framförallt betraktningsvinklarna och färgerna. Färgerna på en TN-panel förändras mycket beroende på vinkel. Det gör att bilden aldrig blir likadan över hela skärmen. TN-skärmar använder dessutom ofta ett lågt färgdjup (6-bitars).

IPS-paneler

Där TN-panelen har sina svagheter har IPS-panelen (In-Plane Switching) sina styrkor. IPS-paneler används där det finns höga krav på korrekta färger, till exempel vid bildbearbetning. IPS-paneler har mycket bra betraktningsvinklar som gör att färgerna är likadana oavsett vinkel (om inte vinkeln är extrem). Tidigare fanns inte IPS-paneler med hög uppdateringsfrekvens. Numera finns det IPS-baserade skärmar med uppdateringsfrekvenser hela vägen upp till 144 Hz.

IPS-panelerna har mer eftersläp än TN-paneler, och kostar mer att tillverka. IPS-paneler drar även mer ström vid samma ljusstyrka och är sällan lika ljusstarka som TN-paneler. Även om inte färgerna påverkas i vinkel påverkas svärtan (det svarta i bilden blir ljusare vid hög betraktningsvinkel, vilket kallas IPS-glow).

IPS-tekniken förekommer under många olika namn, till exempel PLS, AHVA och S-IPS. I grunden är det samma teknik, men utvecklad av olika företag.

VA-paneler

VA (Vertical Alignment) är den tredje vanligaste paneltekniken. VA-paneler är vanliga på TV-apparater tack vare en hög kontrast (djup svärta). Tekniken ligger någonstans mittemellan TN och IPS på många punkter. VA-paneler är inte lika känsliga för breda betraktningsvinklar som TN, men inte lika bra som IPS. Färgerna är sämre än hos en IPS-panel, men bättre än hos en TN-panel.

VA-paneler finns med hög uppdateringsfrekvensen men de dras generellt med mer eftersläp än både TN och IPS. Även VA-tekniken har många namn som till exempel MVA, A-MVA och PVA.

Bildsynkronisering

Hur snabbt ett grafikkort renderar (skapar) bildrutor mäts i FPS (frames per second), bildrutor per sekund. Om skärmens uppdateringsfrekvens överensstämmer med hur många bildrutor per sekund grafikkortet renderar blir bilden perfekt helt utan några eftersläpningar, åtminstone i teorin.

En skärm uppdaterar oftast bilden i jämna intervall. Tyvärr tar det olika lång tid för ett grafikkort att rendera en bildruta, beroende på hur mycket information som är i bilden. Det gör att skärmen och grafikkortet kan hamna ur synk. Det syns genom ett fenomen som kallas ”tearing” (som svenskans riva).

V-sync

En lösning på tearing är V-sync (vertikal synkronisering). Med V-sync väntar grafikkortet med att leverera bilden till skärmen tills skärmen ska uppdateras igen. Det gör att skärmen och grafikkortet alltid är i synk. Nackdelen är att uppdateringsfrekvensen kan bli mycket lägre. Om grafikkortet inte kan rendera 60 bildrutor per sekund sänks uppdateringsfrekvensen till 30 Hz och bilden upplevs hackig.

V-sync fungerar bäst när grafikkortet levererar högre FPS än skärmens uppdateringsfrekvens. Om grafikkortet renderar färre FPS sänks uppdateringsfrekvensen. Av denna anledning har AMD och Nvidia en funktion de kallar adaptiv V-sync som stänger av V-sync om grafikkortets FPS understiger skärmens bilduppdateringsfrekvens. Risken är då att tearing uppstår.

Adaptiv synkronisering

I stället för att anpassa grafikkortet efter skärmens uppdateringsfrekvens kan en anslutning använda adaptiv synkronisering. Det innebär att skärmen anpassar sig efter grafikkortet. Om grafikkortet kan rendera 70 bildrutor i sekunden uppdateras bilden på skärmen 70 gånger i sekunden, helt i synk med grafikkortet. Om antalet bilder per sekund förändras anpassas skärmens uppdateringsfrekvens.

Adaptiv synkronisering
Med adaptiv synkronisering visar skärmen bildrutorna i perfekt synkronisering med datorn, oavsett hur lång tid det tar mellan varje bildruta.

G-synk är Nvidias teknik för adaptiv synkronisering. G-sync är en proprietär lösning som kräver en speciell modul i skärmen och ett modernt Geforce GTX-grafikkort. G-sync är endast kompatibelt med en Displayport-anslutning.

Den andra tekniken för adaptiv synkronisering heter Freesync. Den utvecklades och används av AMD på utvalda grafikkort. Freesync är sedan 2015 en del av Displayport-specifikationen (1.2a och senare) och är gratis för tillverkare att bygga in. Freesync fungerar med Displayport och HDMI. Både Freesync och G-sync kräver att skärmen har inbyggt stöd för tekniken och teknikerna är inte kompatibla med varandra.

I samband med att HDMI 2.1 presenterades visades ytterligare en adaptiv synkroniseringsteknik upp: Game Mode VRR. Game Mode VRR fungerar över befintliga HDMI-kablar och är en valbar del av HDMI-standarden.

Senast ändrad: 2018-03-13