Tìm hiểu màn hình LCD –
Plasma – LED – Laser
Nhiệm vụcủa màn hình là tái tạo lại hình ảnh. Để tái tạo lại hình ảnh,
phương pháp phổbiến nhất hiện nay là hiển thịhình ảnh dựa vào bảnđồ ma
trậnđiểmảnh. Theo phương pháp này, một khung hình sẽ được chia ra làm
vô sốcác điểmảnh nhỏ. Các điểmảnh có dạng hình vuông, có kích thước rất
nhỏ. Kích thước “thực” của mộtđiểmảnh là: 0.01×0.01 (cm).
Tuy nhiên kích thước thực này phần lớn chỉcó ý nghĩa lý thuyết, vì hầu như
chúng ta ít khi quan sát được các điểmảnh tại kích thước thực của chúng, một
phần do chúng quá bé, một phần do kích thước quan sát củađiểmảnh phụthuộc
vào độ phân giải: với cùng một diện tích hiển thị,độ phân giải (sốlượng điểmảnh)
càng lớn thì kích thước quan sát được của chúng càng bé. Kích thước của một
khung hình được cho bởi sốlượng điểmảnh theo chiều ngang và sốlượng điểm
ảnh theo chiều dọc.
Ví dụkích thước khung hình 1600×1200 (pixel) có nghĩa khung hình đó sẽ được
hiển bịbởi 1600 điểmảnh theo chiều ngang và 1200 điểmảnh theo chiều dọc.
Nhiều người lầm tưởng giá trị1600×1200 trên chính là độ phân giải của hình ảnh.
Thực chất, giá trịvềsốlượng pixel chỉmang ý nghĩa kích thước (image dimension),
còn độ phân giải (resolution) được cho bởi sốlượng điểmảnh hiển thịtrên diện
tích một inch vuông. Độ phân giải càng cao, hình ảnh được hiển thịsẽcàng nét. Độ
phân giảiđạtđến giá trị độ phân giải thực khi mà một pixel được hiển thịvớiđúng
kích thước thực của nó (kích thước thực của pixel đựơc lấy sao cho ởmột khoảng
cách nhấtđịnh, pixel đó đựơc nhìn dưới một góc xấp xỉbằng năng suất phân li của
mắt người). Nếuđộ phân giải bé hơn giá trị độ phân giải thực, mắt người sẽcó cảm
giác hình ảnh bịsạn, không nét. Nếuđộ phân giải cao hơnđộ phân giải thực, trên lý
thuyết, độ nét và độ chi tiết của hình ảnh sẽtăng lên, tuy nhiên thực sựmắt người
không cảm nhậnđược hoàn toàn sựkhác biệt này.
Mắt người cảm nhận hình ảnh
dựa vào hai yếu tố, màu sắc và độ sáng (chói) của hình ảnh. Màn hình muốn hiển
thị được hình ảnh thì cũng phải tái tạo lạiđược hai yếu tốthịgiác này của hình ảnh.
Vềmàu sắc, mắt người có khảnăng cảm nhận hơn 4 tỉsắcđộ màu khác nhau, trong
đó có một phổmàu khoảng hơn 30 triệu màu được cảm nhận rõ rệt nhất. Muốn tái
tạo lại hình ảnh chân thực, màn hình hiển thịcần phải có khảnăng hiển thịít nhất
là khoảng 16 triệu màu. Bình thường, khi muốn tạo ra một màu sắc, người ta sử
dụng kĩthuật lọc màu từánh sáng trắng, mỗi bộlọc màu sẽcho ra một màu. Tuy
nhiên, với kích thước vô cùng bé củađiểmảnh, việcđặt 16 triệu bộlọc màu trước
mộtđiểmảnh là gần nhưvô vọng. Chính vì thế,để hiển thịmàu sắc một cách đơn
giản nhưng vẫn cung cấp khá đầyđủ dải màu, người ta sửdụng phương pháp phối
hợp màu từcác màu cơbản. Hệcác màu cơbản phải thoảmãn điều kiện tái tạo
được một phổmàu rộng từcác màu thành phần, và các màu thành phần, khi được
tổng hợp với cùng tỉlệphải tạo ra một trong hai màu sơcấp là màu đen (loại trừ
của tất cảmàu sắc) hoặc màu trắng (tổng hoà của tất cảmàu sắc).
Vềcác màu cơbản, trong các tài liệu mỹthuật cổ điển thường đề cậpđến ba
màu cơbản vàng, đỏ, xanh lam. Màu đỏ hợp với màu vàng sẽtạo ra màu da cam,
màu xanh vớiđỏ tạo ra màu tím, màu vàng với xanh tạo ra xanh lá. Tiếp tục từcác
màu trên, phối hợp với nhau sẽra được tất cảcác màu khác. Tuy nhiên, hệ3 màu
cơbản của mỹthuật cổ điển ngày nay đã tỏra có nhiều nhượcđiểm trong các ứng
dụng kĩthuật. Thứnhất, với mỗi lần phối hợp màu, màu thu được thường bịxỉnđi,
gây khó khăn trong việc tái tạo lại những màu sắc “tươi” nhưxanh lá mạ, vàng
chanh…, và nhượcđiểm quan trọng nhất, khi chồng ba màu cơbản vàng, đỏ, xanh
lam với cường độ giống nhau lên nhau thì không thu được màu đen hoàn toàn. Yếu
điểm này đã khiến cho hệmàu đỏ, vàng, xanh lam bây giờchỉcòn tồn tại trong
sách vở, và hầu nhưkhông có mộtứng dụng kĩthuật thực tếnào. Thay vào đó,
ngày nay có hai hệmàu được sửdụng rất phổbiến là hệmàu RGB và hệmàu CMYK.
Cơsở để xây dựng nên hai hệmàu cơbản này dựa trên nguyên lý phối màu phát xạ
và phối màu hấp thụcủa ánh sáng.
Vềhai nguyên lý phối màu trên, cần nói qua vềcơchếmắt cảm nhận màu.
Màu sắc mà mắt cảm nhậnđựơc phụthuộc vào bước sóng của ánh sáng chiếu tới
mắt. Bước sóng của ánh sáng chiếu tới mắt lại phụthuộc vào bản chất nguồn sáng.
Có hai loại nguồn sáng, đó là nguồn sáng sơcấp và nguồn sáng thứcấp. Nguồn
sáng sơcấp là các nguồn sáng có khảnăng tựphát ra sóng ánh sáng, còn nguồn
sáng thứcấp là nguồn sáng phát ra ánh sáng bằng cách phản xạlại ánh sáng từ
nguồn sáng sơcấp. Khi quan sát một nguồn sáng sơcấp, màu sắc mà mắt người
quan sát được chính là màu của ánh sáng mà nguồn sáng phát ra, còn khi quan sát
nguồn sáng thứcấp, màu sắc quan sát được là màu mà nguồn sáng thứcấp không
có khảnăng hấp thụtừnguồn sáng sơcấp. Ví dụ: khi quan sát ánh sáng đỏ phát ra
từ đèn led, chúng ta có cảm nhận màu đỏ thì ánh sáng từ đèn led phát ra có bước
sóng nằm trong vùng ánh sáng đó. Còn khi quan sát một tấm bảng màu đỏ, ta có
cảm nhận màu đỏ bởi tấm bảng đã hấp thụhầu hết các bước sóng khác (xanh, tím,
vàng…) từnguồn sáng sơcấp, chỉcó màu đỏ là không hấp thụ được và truyềnđến
mắt chúng ta. Màu sắc của nguồn sáng sơcấp luôn không đổi, còn màu sắc của
nguồn sáng thứcấp lại thay đổi phụthuộc vào màu sắc của nguồn sáng sơcấp.
Chiếu sáng nguồn sáng thứcấp bằng các nguồn sáng sơcấp có màu khác nhau sẽ
thu được ánh sáng thứcấp khác nhau.
Phối màu phát xạlà hình thức phối màu sửdụng cho các nguồn sáng sơcấp,
còn phối màu hấp thụlà hình thức phối màu sửdụng cho các nguồn sáng thứcấp.
Chúng khác nhau cơbản: cơchếcủa phối màu phát xạlà cộng màu, còn cơchếcủa
phối màu hấp thụlà trừmàu. Có thểkiểm chứng điều này một cách đơn giản: theo
định nghĩa, ánh sáng trắng là tổng hoà của vô sốánh sáng đơn sắc có màu sắc khác
nhau, có bước sóng từ0.4 đến 0.7um. Tuy nhiên, chúng ta chỉcó thểthu được ánh
sáng trắng nếu chiếu các chùm sáng chồng lên nhau (các chùm sáng được phát ra
từcác nguồn sáng sơcấp), còn nếu chồng các màu sắc lên nhau bằng cách tô chúng
lên một tờgiấy, tất nhiên sẽchẳng bao giờnhậnđược màu trắng, mà ngược lại, còn
ra màu đen. Lý do là quá trình tô màu sắc lên tờgiấy không phải quá trình “tổng
hợp” các màu, mà ngược lại, là quá trình “loại trừ” các màu. Khi oại trừhết tất cả
các màu thì rõ ràng chỉcòn màu đen.
Minh hoạnguyên tắc phối màu phát xạ
Phối màu phát xạ được sửdụng trong các thiết bịphát ra ánh sáng nhưcác
loạiđèn, các loại màn hình. Các ánh sáng có màu khác nhau, khi chiếu chồng lên
nhau sẽtạo ra ánh sáng có màu sắc khác. Ba màu cơbản của cơchếphối màu phát
xạtrong các màn hình là màu đỏ, xanh lam và xanh lá (RGB). Theo hình trên, sựkết
hợp màu sắc có vẻhơi lạ: màu đỏ cộng màu xanh lá lại ra màu vàng ? Cần chú ý,
nguyên lý phối màu phát xạchỉ đúng khi được quan sát trực tiếp từcác nguồn
sáng sơcấp nhưmàn hình, đèn, còn khi quan sát quá trình phối màu trên giấy hoặc
trên màn chiếu, thực chất chúng ta đang quan sát một nguồn sáng thứcấp nên
hiển nhiên nguyên lý phối màu phát xạtrông khá vô lý. Tổng hoà của ba màu cơ
bản trong phối màu phát xạlà màu trắng.
Minh hoạnguyên tắc phối màu hấp thụ
Phối màu hấp thụ được sửdụng trong các ứng dụng mà con người phải quan
sát các nguồn sáng thứcấp, nhưin báo, vẽtranh…Nguyên lý của phối màu hấp thụ
là trừmàu. Lớp vật liệuđỏ sẽhấp thụtất cảcác màu sắc, ngoại trừmàu đỏ, nên
chúng ta nhìn được màu đỏ. Phối màu hấp thụdựa trên 4 màu cơbản: CMYK: vàng,
xanh lơ, hồng, đen. Vềlý thuyết, chỉcần ba màu vàng, xanh lơ, hồng là có thểtạo ra
dải màu khá trung thực. Sau này, trong kĩthuật in ấn, màu đen được thêm vào để