ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 ČESKÝ OBRANNÝ STANDARD
KRITÉRIA PRO KONSTRUKCI PLOCHÝCH DISPLEJŮ
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2
(VOLNÁ STRANA)
2
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 ČESKÝ OBRANNÝ STANDARD KRITÉRIA PRO KONSTRUKCI PLOCHÝCH DISPLEJŮ
Základem pro tvorbu tohoto standardu byly originály následujících dokumentů: STANAG 7095, ed. 2 – FLAT PANEL TECHNOLOGY DISPLAY DESIGN CRITERIA Kritéria pro konstrukci displejů na základě technologie plochých panelů
© Úřad pro obrannou standardizaci, katalogizaci a státní ověřování jakosti
Praha 2005
3
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 OBSAH Strana 1
Předmět standardu............................................................................................................... 5
2
Nahrazení standardů (norem).............................................................................................. 5
3
Souvisící dokumenty........................................................................................................... 5
4
Zpracovatel ČOS................................................................................................................. 6
5
Použité zkratky, značky a definice ..................................................................................... 6
6
Všeobecná ustanovení....................................................................................................... 12
7
Požadavky ......................................................................................................................... 12
8
Stavové displeje ................................................................................................................ 15
9
Alfanumerické displeje ..................................................................................................... 17
10
Displeje využívající vektorovou grafiku........................................................................... 19
11
Videodispleje .................................................................................................................... 21
12
Speciální požadavky ......................................................................................................... 23
13
Ploché displeje .................................................................................................................. 24
4
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2
1
Předmět standardu ČOS 151003, 1. vydání, zavádí STANAG 7095, edice 2, do prostředí ČR.
Tento standard stanovuje kritéria pro konstrukci plochých displejů. Je určen pro odběratele a dodavatele výrobků a služeb určených k zajištění obrany státu ve smyslu zákona č. 309/2000 Sb.
2
Nahrazení standardů (norem) Tento standard nenahrazuje žádnou normu ani standard.
3
Související dokumenty
V tomto ČOS jsou normativní odkazy na následující citované dokumenty (celé nebo jejich části), které jsou nezbytné pro jeho použití. U odkazů na datované citované dokumenty platí tento dokument bez ohledu na to, zda existují novější vydání/edice tohoto dokumentu. U odkazů na nedatované dokumenty se používá pouze nejnovější vydání/edice dokumentu (včetně všech změn). ČOS 051627 (STANAG 4370, – ZKOUŠKY VOJENSKÉ TECHNIKY V ELEKTRICKÉM AECTP-500) A ELEKTROMAGNETICKÉM PROSTŘEDÍ ČOS 399007 (STANAG 4370, – METODA HODNOCENÍ ZPŮSOBILOSTI AECTP-600) VOJENSKÉHO MATERIÁLU SPLNIT POŽADAVKY NA PRODLOUŽENÍ ŽIVOTNOSTI ČOS 999902 (STANAG 4370, – ZKOUŠKY ODOLNOSTI VOJENSKÉ TECHNIKY VŮČI AECTP-400; STANAG 4242) MECHANICKÝM VLIVŮM PROSTŘEDÍ ČOS 999905 (STANAG 4370, – ZKOUŠKY ODOLNOSTI VOJENSKÉ TECHNIKY VŮČI AECTP-300) KLIMATICKÝM VLIVŮM PROSTŘEDÍ ČOS 999933 (STANAG 4370, – VLIV OKOLNÍHO PROSTŘEDÍ NA VOJENSKOU AECTP-200, 230) TECHNIKU. KLIMATICKÉ PODMÍNKY ČOS 999935 (STANAG 4370, – VLIV OKOLNÍHO PROSTŘEDÍ NA VOJENSKOU AECTP-200, 250) TECHNIKU. PODMÍNKY ELEKTRICKÉHO A ELEKTROMAGNETICKÉHO PROSTŘEDÍ ČOS 999936 (STANAG 4370, – VLIV OKOLNÍHO PROSTŘEDÍ NA VOJENSKOU AECTP-200, 240) TECHNIKU. MECHANICKÉ PODMÍNKY AECTP-100 (STANAG 4370) – ENVIRONMENTAL GUIDELINES FOR DEFENCE MATERIEL Směrnice ke vlivu prostředí na vojenský materiál STANAG 3224 – AIRCRAFT INTERIOR AND EXTERIOR LIGHTING NIGHT VISION GOGGLE (NVG) AND NON-NVG COMPATIBLE Vnitřní a vnější osvětlení letadla slučitelné při použití brýlí pro noční vidění (noktovizoru) i bez nich1
1
STANAG 3224 byl v podmínkách ČR zaveden odbornou instrukcí ředitele Sekce podpory MO, Osvětlení letounu nepřizpůsobené a přizpůsobené pro přístroje na noční vidění (čj. 6345-46/2006/DP-3042).
5
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 STANAG 3370 STANAG 3705
STANAG 3994
Zákon č. 309/2000 Sb.
4
– AIRCREW STATION ALERTING SYSTEMS Signalizační systémy v kabinách posádek letadel – HUMAN ENGINEERING DESIGN CRITERIA FOR CONTROLS AND DISPLAYS IN AIRCREW STATIONS Ergonomická kritéria pro (návrh) rozmístění ovládacích prvků a displejů v kabinách posádek letadel – APPLICATION OF HUMAN ENGINEERING TO ADVANCED AIRCREW SYSTEMS Aplikace ergonomie do moderních palubních systémů2 – o obranné standardizaci, katalogizaci a státním ověřování jakosti výrobků a služeb určených k zajištění obrany státu a o změně živnostenského zákona
Zpracovatel ČOS LOM PRAHA, s. p., odštěpný závod VTÚL a PVO, Mgr. Ing. Zbyněk Nikel
5
Použité zkratky, značky a definice
5.1
Zkratky a značky
Zkratka
Výraz v angličtině
Výraz v češtině
AC
Alternating Current
Střídavý proud
AM
Active Matrix
Aktivní matice
cd/m2
Kandela na metr čtvereční
CIE
Commission Internationale ľEclairage
Mezinárodní komise pro osvětlování
CR
Contrast (Luminance) Ratio
Poměr svítivosti
CRT
Cathode Ray Tube
Obrazovka
ČOS
Český obranný standard
ČR
Česká republika
ČSN
Česká technická norma
ČSVN
Československá vojenská norma
DC
Direct Current
Stejnosměrný proud
DMD
Digital micromirror device
Digitální mikrozrcadlový displej
ELD
Electroluminescent Display
Elektroluminiscenční displej
EMC
Electromagnetic compatibility
Elektromagnetická slučitelnost
FED
Field Emission Display
Displej řízený polem
fL
Foot Lambert
Stopový Lambert
2
STANAG 3994 byl v podmínkách ČR zaveden odbornou instrukcí ředitele Sekce podpory MO, Aplikace ergonomie do moderních palubních systémů (čj. 6345-21/2006/DP-3042).
6
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 Zkratka
Výraz v angličtině
Výraz v češtině
LASER
Light amplification by stimulated emission of radiation
Záření zesilované pomocí stimulované emise radiace
LCD
Liquid Crystal Display
Displej na bázi tekutých krystalů
LED
Light Emitting diode
Světelná emisní dioda
MO ČR
Ministerstvo obrany ČR –
NVIS
Night Vision Instrument
Přístroj pro noční vidění
PIXEL
Picture Element
Obrazový prvek
PM
Passive Matrix
Pasivní matice
RGB
Red, green, blue
Červená, zelená, modrá; týká se barevných displejů
STANAG
NATO Standardization Agreement
Standardizační dohoda NATO
UCS
Uniform Colour Scale
Rovnoměrná stupnice barev
VFD
Vacuum Fluorescent Display
Vakuový fluorescenční displej
5.2
Definice Pro účely ČOS 151003 o plochých displejích se používají tyto termíny a definice:
Aktivní oblast (Active area) Aktivní matice (Active matrix) Podsvícení (Backlight) Kandela na metr čtvereční [cd/m2] (Candela per square meter (cd/m2)) Obrazovka (Cathode ray tube (CRT)) Chromatičnost (Chromaticity)
Aktivní plocha displeje, která se používá k zobrazení informací nebo grafickému zobrazení. Za aktivní plochu celkové plochy pixelu považujeme tu část pixelu, která vyzařuje, odráží nebo přenáší světlo. Technika adresování, při níž je každý pixel displeje řízen aktivním spínacím zařízením (tranzistorem, diodou atd.). Samostatný vnější světelný zdroj, který se u nevyzařujících displejů, které pracují s podsvícení (by modulating the backlight). Kandela na metr čtvereční, původně zvaná metrická jednotka svítivosti. Jedna [cd/m2] je 0,29 stopového lambertu (fL).
používá modulací „nit“, je přibližně
Elektronka, která má na jednom konci fluorescenční stínítko. Nasměrováním svazku elektronů na toto stínítko se tvoří viditelné stopy, jejichž kombinací vzniká reprodukovaný obraz. Měřítko barevného odstínu a sytosti. Metoda klasifikace barvy využívá standardní barevný souřadný systém, jako je systém Mezinárodní komise pro osvětlování z r. 1931 (1931 Commission Internationale ľEclairage (CIE)) a Rovnoměrný diagram chromatičnosti v měřítku z r. 1976 (1976 Uniform Colour Scale (UCS)).
7
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 Shlukový (hroznový) defekt (Cluster defect)
Skupina dvou nebo více sousedních pixelů, které obsahují jeden nebo více poškozených (vadných) subpixelů.
Barevná provázanost (Barevné označení) (Colour banding)
Proměnná distribuce barvy v řádku nebo symbolu (within a line or symbol).
Barevné lemování (Colour fringing)
Zkreslení barvy podél okraje řádku nebo symbolu způsobené interakcí orientace řádku nebo symbolu s geometrií struktury pixelu.
Barevná škála (Colour gamut)
Škála vytvořitelných barev.
Kontrast (Contrast)
Měřítko rozdílu svítivosti mezi dvěma sousedními plochami. Vypočítá se jako C = (Lt – Lb)/Lb, kde Lt je celková svítivost jasnější plochy (například symbolu) a Lb je svítivost tlumené plochy (například pozadí). Může nabývat hodnot od nuly (žádný kontrast) do nekonečna. Kontrast lze vyjádřit také v jednotkách typu poměr, rozlišení odstínů šedi, práh, modulace atd.
Kontrastní poměr (poměr svítivosti) (CR) (Contrast (luminance) ratio (CR))
Poměr celkové svítivosti pixelu v zapnutém stavu k sousednímu pixelu ve vypnutém stavu. Vypočítá se jako CR = Lon/Loff. Může nabývat hodnot od jedné do nekonečna.
Přeslech (Crosstalk)
Nechtěné prosáknutí svítivosti na prvky displeje, které je způsobeno křížovou vazbou (zkřížením) elektrických signálů adresovaných jiným oblastem displeje. Přeslech může způsobit ztrátu vzájemného kontrastu sousedních pixelů.
Vadný (chybný) (sub)pixel (Defective (sub)pixel)
(Sub)pixel, který nepracuje tak, jak konstrukce předpokládala, tj. vždy zapnut nebo vždy vypnut.
Elektromagnetická slučitelnost (EMC) (Electromagnetic compatibility (EMC))
Citlivost na rušivé signály, které generují jiná zařízení a schopnost displeje vytvářet své signály a rušit činnost jiných zařízení.
Elektroluminiscenční (Electroluminescent)
Technika plochých displejů založená na vrstvě luminoforu sendvičově uloženého mezi dvěma vrstvami transparentního dielektrického (izolačního) materiálu, které aktivuje elektrické pole. Pixely se tvoří skládáním (vzorováním) luminoforu do teček.
Emisní displeje (Emissive display)
Displej, jehož použitá technologie produkuje své vlastní světlo převedením elektrické energie na světelnou jako funkce obrazového signálu. Například plazmové displeje, světelné diody (LED) a elektroluminiscenční displeje.
Doba poklesu (Fall time)
Čas požadovaný pro pokles svítivosti pixelu ze svého maxima na 10 % této hodnoty.
8
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 Autoemise (Field emission)
Technika plochých panelů založená na matici miniaturních zdrojů elektronů, které vysílají elektrony prostřednictvím procesu autoemise. Autoemise je emise elektronů z povrchu kovového vodiče do vakua působením silného elektrického pole. Světlo se vyrábí tehdy, když elektrony narážejí na stínítko obrazovky.
Faktor plnění (Fill factor) Technika plochých displejů (Flat panel technology displays)
Poměr aktivní plochy pixelu k jeho celkové ploše vyjádřený v procentech. Třída displejů, které nejsou založeny na technologii konstrukce obrazovek a jejichž název je odvozen z fyzikálních vlastností ploché zobrazovací plochy a redukované hloubky (tenké formy). Hlavními představiteli technologie plochých zobrazovacích panelů jsou displeje z tekutých krystalů (LC), elektroluminiscenční displeje (EL), světelné diody (LED), displeje řízené polem (FE), vakuově-fluorescenční displeje (VF), plazmové displeje (P) a digitální mikrozrcadlová zařízení (DMD).
Blikání (Flicker)
Postřehnutelné, nežádoucí, rychlé přechodné kolísání svítivosti displeje.
Celobarevný (Full (RGB) colour) Odstíny šedé (Gray shades (levels))
Displej, který je schopen zobrazit 256 nebo více barev.
Chvění obrazu (Jitter)
Nežádoucí rychlý prostorový pohyb obrazu na displeji, zobrazovacího prvku nebo symbolu. Nazývá se také plavání nebo dýchání.
Zařízení pro zesilování obrazu (obrazové zesilovače) (Image intensification devices) Světelná emisní dioda (Light emitting diode (LED))
Zobrazovací zařízení pro noční vidění, které pracuje na principu zesílení světla.
Řada vzestupných úrovní, s měnícím se poměrem černé a bílé s cílem poskytnout plnou škálu šedých odstínů mezi černou a bílou (mezi 0 % černé a 100 % bílé). Každá úroveň se vzhledem ke své sousední úrovni liší o přírůstek a vedlejší úrovně mohou mít logaritmický nebo lineární vztah. Ve výzkumu zobrazování jsou odstíny šedé často založeny na rozdílech druhé odmocniny ze dvou. Ve světě digitálních displejů znamená množství odstínů (nebo úrovní) šedé počet rozdílných úrovní svítivosti, jichž lze využívat.
Technologie plochých panelů založená na fyzikálním jevu polovodičové luminiscence, při níž se převádí elektrická energie na světelnou, když je dioda v propustném stavu. Výstupní světlo z LED diody je poměrně úzkopásmové a často se považuje za monochromatické (jednobarevné) a určuje se dominantní vlnovou délkou.
9
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 Tekutý krystal (Liquid crystal)
Technologie plochých panelů, která generuje obrazy modulací okolního světla. Okolní světlo může být odražené nebo přenášené světlo ze sekundárního, vnějšího zdroje (podsvícení). Modulační mechanismus je založen na změně orientace molekul tekutého krystalu mezi polarizátory použitím elektrického pole.
Svítivost (Luminance)
Míra uvolněné energie, která v daném směru povrch opouští nebo na povrch přichází.
Mikrozrcadla (Micromirrors)
Mikrozrcadla jsou kombinované sestavy s vnějším světelným zdrojem (například světlo LASERu), různými barvami, elektricky řízeným polem a podsvíceným stínítkem.
Černobílý (Monochrome) Polychromatický (Multichromic) Mura (Mura)
Displej, který vyzařuje jednobarevné světlo.
Zobrazovací systém pro noční vidění (Night vision imaging system (NVIS)) Nevyzařující displej (Nonemissive display)
Systém kterékoli generace s obrazovkami, které zesilují obraz (I2). (Any generation system of image intensification (I2) tubes.)
Pasivní matice (Passive matrix)
Technologie, v níž jsou řádky anebo sloupce matice displeje adresovány použitým časovým průběhem signálu. K zapínání pixelů nejsou nutné žádné aktivní prvky (tj. tranzistory, diody atd.)
Luminofor (Phosphor)
Substance, která světélkuje, je-li vybuzena ultrafialovým zářením, rentgenovými paprsky nebo svazkem elektronů.
Displej, který vyzařuje dvou nebo vícebarevné světlo. Kazy, které se projevují patrnými měřitelnými odlišnostmi na displeji ve struktuře šedé škály (intenzita a oddělení úrovní).
Displej, jehož technologie přímo neprodukuje svou vlastní světelnou energii, ale vyžaduje vnější světelný zdroj. Obraz na displeji se produkuje řízením okolního světla difúzí, absorpcí, odrazem nebo refrakcí (lomem světla). Displeje s tekutými krystaly se považují za NEVYZAŘUJÍCÍ, protože jako vlastní světelný zdroj využívají podsvícení, které se moduluje materiálem tekutého krystalu. Za nevyzařující se považují také digitální mikrozrcadla, protože k odrazu světla a výrobě obrazu využívají malých plochých zrcadel.
10
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 Obrazový prvek (pixel) (Picture element (pixel))
Historicky řečeno se pixely definují jako nejmenší adresovatelná plocha displeje a jako nejmenší rozeznatelný prostorověinformační prvek. Pixel se obvykle skládá z aktivní a neaktivní plochy. Poměr aktivní plochy k celkové ploše pixelu je faktorem plnění pixelu. Pixel umožňuje vytvořit celobarevnou škálu (barevný displej), šedou škálu a svítivost displeje. Pixel lze dále dělit na subpixely, jejichž účelem je dosáhnout barevných nebo šedivých odstínů.
Hustota pixelů (Pixel density)
Počet pixelů na přímou vzdálenost (v palcích nebo centimetrech) a používá se při definování rozlišení.
Rozteč pixelů (Pixel pitch)
Vzdálenost předem určeného bodu na jednom pixelu k odpovídajícímu bodu na sousedním pixelu (tento parametr se může lišit ve vodorovném, kolmém a úhlopříčném směru). Rozlišení displeje se někdy vyjadřuje jako reciproční k pojmu rozteč pixelů.
Plazma (Plasma)
Technologie plochých panelů, při níž se světlo produkuje tehdy, když se použije elektrické pole přes obálku s plynem. Atomy plynu se ionizují a fotony (světlo) jsou emitovány tehdy, když se atomy vrátí do základního stavu. Plazmový displej je řada miniaturních plynových výbojek.
Zadření (Ratcheting)
Nespojitý (přerývaný) pohyb nebo nespojité (přerývané) otáčení detailu dynamického obrazu způsobené nadměrnými kvantizačními kroky nebo dlouhou aktualizační periodou přenosu nebo otáčení detailu.
Stupeň odrazivosti displeje (Reflectance ratio)
Zlomek dopadajícího světla odraženého od povrchu displeje. Obvykle se vyjadřuje v procentech.
Obnovovací kmitočet (Refresh rate)
Kmitočet, při němž musí být použit takový signál displeje, který udržuje dostatečnou hodnotu svítivosti bez postřehnutelného blikání. Obnova se požaduje například u displejů s luminofory, u nichž klesá svítivost pixelu v závislosti na čase.
Rozlišovací schopnost (Resolution)
Nejvyšší prostorová frekvence, která může být přenesena na displej. Alternativně tento pojem znamená celkový počet pixelů použitý pro znázornění obrazu na displeji, obvykle vyjádřený jako počet pixelů nebo řádků horizontálních krát vertikálních.
Doba náběhu (Rise time)
Je to čas požadovaný k nárůstu svítivosti pixelu z nuly do 90 procent jeho maximální hodnoty.
Pruhy (Roping)
Periodicky se opakující modulace svítivosti podél řádku produkující jev podobný „jemným pruhům“.
Zubatost (Stairstepping)
Nežádoucí diskrétní zuby objevující se podél okrajové čáry symbolu, které takto produkují „zubatost“.
11
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 Subpixel (subpixel)
Nejmenší nezávisle ovladatelná plocha displeje. Některé displeje ale mají jeden subpixel na pixel a jiné mají několik subpixelů (3 až 4 barevné, 2 nebo 4 černobílé) na pixel.
Aktualizační kmitočet (Update rate)
Kmitočet, při němž se revidují informace (zakódované svítivostí nebo barvou).
Vakuové fluorescenční displeje (VF) (Vacuum fluorescent (VF))
Technologie plochých displejů založená na plochých elektronkách, která využívá žhavicího vlákna, řídicí mřížky a anody pokryté luminoforem. Tyto displeje pracují tak, že se ze žhaveného vlákna emitují elektrony, které jsou urychlovány na řídicí mřížce a narážejí na anodu s luminoforem, která produkuje světlo. VF displeje se obvykle používají v malých bodových maticích nebo segmentových displejích.
Zorný úhel (Viewing angle)
Takový úhel pohledu na displej, který umožňuje dostatečnou svítivost a barevný kontrast. Měří se vzhledem k pomyslné kolmici vedené od oka k displeji.
6
Všeobecná ustanovení
Cílem tohoto ČOS je standardizovat terminologii plochých displejů a stanovit požadavky na tato zařízení.
7
Požadavky
7.1 Přehled požadavků na ploché displeje U stávajících základních konstrukčních kritérií nebo minimálních požadavků na displeje je nutné zvážit tři faktory: a) fyzikální koncepci podstatnou pro všechny displeje, b) zamýšlené použití displeje (jeho funkce) a c) vztah fyzikálních parametrů displeje a požadavků operátorů na jeho vizuální výkon. Navíc je třeba zvážit provozní nároky na napájení, prostor, hmotnost a okolní podmínky. 7.1. a. Parametry plochých displejů Všeobecně mohou být parametry displeje seskupeny do čtyř optických domén: prostorové, spektrální, svítivosti a časové. Tyto optické domény korelují přímo s doménami vizuálního výkonu člověka. Prostorová doména obsahuje parametry displeje, které jsou sdruženy s úhlem pohledu pozorovatele a je v souladu (koreluje) se zrakovou ostrostí a prostorovou citlivostí pozorovatele. Spektrální doména obsahuje parametry, které jsou spojeny s vizuální citlivostí pozorovatele na barvu (její vlnovou délku) (barvocitem). Doména svítivosti zahrnuje parametry displeje určené celkovou citlivostí pozorovatele na úrovně svítivosti. Časová doména určuje parametry displeje spjaté s citlivostí pozorovatele měnicí se úrovně svítivosti.
12
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 TABULKA – Seznam základních parametrů pro všechny optické domény Prostorová
Spektrální
Svítivosti
Časová
Rozlišení pixelu (H x V)
Spektrální rozložení
Špičková svítivost
Obnovovací kmitočet
Velikost pixelu
Rozsah barev
Rozsah svítivosti
Aktualizační kmitočet
Tvar pixelu
Chromatičnost
Úrovně šedé
Doby náběhu/doběhu pixelu
Rozteč pixelů
Kontrastní poměr
Konfigurace subpixelu
Rovnoměrnost
Počet vadných (sub)pixelů
Zorný úhel Stupeň odrazivosti
Prostorová doména Prostorové parametry se vztahují k vlastnostem nejmenší adresovatelné plochy displeje použité k předávání informací. O této ploše se hovoří jako o „obrazovém prvku“ nebo pixelu. U některých displejů se pixel ještě dále dělí na subpixely. Technika subpixelů se používá k dosažení odstínů šedé nebo barevné škály. Pixely mohou být v jedné z mnoha forem (forma pixelu). Jsou to například tečky, čtverce, obdélníky atd. Rovněž rozměry pixelů bývají různé. Pixely jsou srovnány v obdélníkové řadě, která obsahuje H vodorovných řad s V pixely na řádek, což dává celkových H x V pixelů. Rozlišovací schopnost displeje se často udává jako součin horizontálních a vertikálních pixelů. U rozsáhlejších pixelových řad možná některé pixely nebudou adresovatelné (aktivovány) a celkový počet vadných (sub)pixelů lze využít ke stanovení kvality displeje. Hustota pixelů se definuje jako existence počtu pixelů na přímou vzdálenost (v palcích nebo centimetrech) a považuje se za nejužitečnější parametr pro určování rozlišovací schopnosti displeje. Analogická k hustotě pixelů je rozteč pixelů, která se definuje jako vzdálenost předem určeného bodu na jednom pixelu k odpovídajícímu bodu na sousedním pixelu. Hustota pixelů je reciproční k pojmu rozteč pixelů. Dalším aspektem prostorové domény je faktor uspořádání subpixelu. Některé jednobarevné displeje používají strukturu subpixelu k tomu, aby se dosáhlo úrovní šedé. U celobarevných panelů mohou pixely obsahovat tři nebo čtyři barevné body (subpixely). Konfigurace těchto subpixelů může být různá. Příklady zahrnují čtvercové pixely, které obsahují tři nebo čtyři svislé nebo vodorovné pruhy (subpixely) a konstrukce s pixely typu delta obsahují subpixely tří barev (RGB). Parametry prostorové domény jakéhokoli plochého displeje musejí být optimalizovány dle prostorových parametrů lidského oka. Spektrální doména Spektrální výstup se primárně definuje jako spektrální rozložení energie jednotlivých pixelů na emisním displeji nebo jako spektrální rozložení podsvícení nebo světelného zdroje a parametry přenosu a/nebo odrazu materiálu pixelu a struktury displeje. Barvu monochromatických displejů lze definovat její chromatičností, která je soustavou souřadnic ve standardním barevném souřadnicovém systému dle Komise pro osvětlení (CIE) 1931 13
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 a Jednotné barevné škály (UCS) 1976. Schopnost barevného zobrazení barevně omezených nebo celobarevných displejů se obvykle definuje jejich barevnou škálou, kterou je displej schopen produkovat míšením úrovní intenzity primárních barevných (sub)pixelů. Parametry spektrální domény jakéhokoli plochého displeje se musejí optimalizovat dle spektrálních parametrů lidského oka. Doména svítivosti Špičková svítivost se definuje jako nejvyšší kvantitativní míra vnímaného jasu displeje, zatímco rozsah svítivosti je rozdíl špičkové a nejmenší měřitelné svítivosti. Schopnost displeje produkovat šedou škálu je počet (obvykle se udává škála druhé odmocniny ze dvou) viditelných různých jasových úrovní, jichž je displej schopen dosáhnout. Vzhledem k digitální konstrukci většiny plochých displejů se šedá škála často nahrazuje koncepcí úrovní šedé, což je počet různých úrovní svítivosti, které lze vytvořit. Obvykle platí, že čím větší počet kroků šedé škály a rozsahu svítivosti lze dosáhnout, tím vyšší je kvalita výstupu displeje. Ostrost obrazu je měřítkem množství rozdílů, jichž displej dosahuje v modulaci pixelů na displeji. Existuje několik různých způsobů, jak měřit ostrost obrazu plochých displejů. Sem patří: 1) Poměr svítivosti velké plochy displeje v zapnutém stavu ke stejné ploše ve vypnutém stavu, 2) poměr svítivosti pixelu v zapnutém stavu ke svítivosti téhož pixelu ve vypnutém stavu a 3) poměr svítivosti pixelu v zapnutém stavu ke svítivosti sousedního pixelu ve vypnutém stavu. Obecně lze říci, že měření kontrastu založené na pixelech dává lepší představu o skutečné ostrosti obrazu než měření založená na větších plochách displeje, protože jednotlivé pixely vytvářejí znaky, které se zobrazují. Přednost se dává druhému zde uvedenému způsobu měření ostrosti obrazu, protože počítá s přeslechem, což je nežádoucí svítivost, která se objevuje na „vypnutých“ pixelech a je způsobena křížovou vazbou elektrických určujících (adresných) signálů. Uživatele mohou rušit rozsáhlé odchylky (v rovnoměrnosti) svítivosti displeje, které snižují použitelnost displeje. Důležité jsou také rozdíly mezi jednotlivými pixely. Aby byl displej plně použitelný, musí být způsobilý k pohledu pod definovaným úhlem (zorný úhel) a za rozsáhlé škály okolních světelných podmínek. Pro přijatelné pozorování za denního světla musí být displej schopen řídit množství okolního světla odraženého od své čelní strany (stupeň odrazivosti displeje). Parametry domény svítivosti jakéhokoli plochého displeje se musejí optimalizovat dle citlivosti lidského oka na svítivost při sledování displeje při zamýšlených podmínkách okolního osvětlení. Časová doména Displeje zobrazují informace. Stav informací zobrazovaných na displeji se může nepřetržitě měnit. Je-li tomu tak, musí displej reagovat na danou změnu v čase, která je účelná a efektivní. Frekvence, při níž je nutné změnit zobrazení na displeji, se nazývá aktualizační frekvencí displeje. Některé displeje používají pixely, jejichž výstupní svítivost se mění v závislosti na čase. U těchto displejů je třeba zobrazované informace neustále obnovovat (obnovovací frekvence), a to i tehdy, když se jejich obsah nezměnil. Požaduje se, aby se po dobu, kdy pozorovatel sleduje monitor, udržovala dostatečná hodnota svítivosti a také aby se zamezilo vjemu blikání. Právě displeje s luminofory se těmito nedostatky vyznačují. V závislosti na typu luminoforu se požaduje určitá časová perioda, během níž dosáhne luminofor maxima (špičky) po vybuzení [doba rozsvícení (náběhu)] a časová perioda, během níž svítivost doznívá k nějaké části maximální hodnoty [doba dosvitu (doběhu)]. 14
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 Parametry časové domény jakéhokoli plochého displeje se musejí optimalizovat dle časových parametrů lidského oka. 7.1. b. Režimy displejů Ploché displeje je třeba přiřadit k jednomu z těchto funkčních režimů: hlásič (stavu) (stavový displej), alfanumerický, využívající vektorové grafiky a video hlásič. Stavové displeje sestávají z jednoúčelového uspořádání pixelů a používají se pro přenos jednoduchých informací jako jsou: zapnuto/vypnuto, výstrahy, v provozu/mimo provoz (go/no-go), stav atd. Alfanumerické fonty pixelů jsou schopny zobrazovat pouze předdefinované znaky nebo symboly. Tento režim displeje se používá pro různé typy digitálních přístrojů. Displeje využívající vektorové grafiky jsou obdélníkové matice přímo adresovatelných pixelů, obvykle černobílé s omezenou schopností tvorby šedé škály. Používají se na meteorologických radarech, mapách a v systémech řízení letového provozu. Videodispleje se skládají z obdélníkové matice obrazových prvků (pixelů), které jsou adresovatelné použitím standardních video formátů. Jako příklady obrazových informací přenášených na videodispleje lze uvést čidla pilotáže a cílení z termovizoru (FLIR) [infračervený systém s dopředným (čelním) snímáním], zesílení obrazu a televize s nízkou úrovní světelnosti a „pohyblivé“ mapy. Požadavky na ploché displeje musí být založeny na funkčním režimu a technologii.
8
Stavové displeje
Stavové displeje sestávají z jednoúčelového uspořádání pixelů a používají se pro přenos jednoduchých informací jako jsou: zapnuto/vypnuto, výstrahy, v provozu/mimo provoz (go/no-go), stav atd. Tyto displeje mohou být v dvojkovém formátu, obsahujícím jednotlivé pixely, které jsou buď „vypnuty“ nebo „zapnuty“, nebo formát vyhrazené maticové řady s vícenásobnými pixely, v němž je zobrazen jeden z několika popisů stavu (např. „nízký“, „vysoký“). Displeje musejí pro příslušné optické domény splňovat tyto požadavky: 8.1
Prostorové požadavky
Rozlišovací schopnost pixelu (H x V). Displeje mohou být pevnou řadou jednotlivých nebo vícenásobných pixelů (tj. určenými maticemi pixelů, které tvoří stanovený popis). Rozměr pixelu. Displeje hlásiče sestávající z pevné řady jednotlivých pixelů a pixel, který leží proti plnému zornému úhlu podél svého nejmenšího rozměru, nesmí být menší než 4 minuty obloukové míry. Detail pixelu displejů, které zobrazují popisy stavu, musí mít rozměr, který odpovídá minimálnímu zornému úhlu 4 minuty obloukové míry a jehož celková velikost (rozměr nejmenšího popisu), odpovídá minimálnímu zornému úhlu 20 minut obloukové míry (preferuje se 30 minut obloukové míry). Tvar pixelu. Jednopixelové displeje (z pevné řady jednotlivých pixelů) mohou mít jakýkoli tvar. Aby se zajistily čitelné fonty znaků nebo symbolů, je třeba vybírat tvary pixelů, použitých u displejů zobrazujících stav a popisy. Rozteč pixelů. Není použitelný pro jednopixelové displeje. Pixelové řady použité k zobrazení popisů mohou mít rozteč maximálně 0,4 milimetrů, což odpovídá minimální hustotě 2,5 pixelů/milimetr.
15
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 Uspořádání subpixelů. Není použitelný pro jednopixelové displeje (které se skládají z pevné řady jednotlivých pixelů). Pixelové řady použité k zobrazení popisů mohou využít jakéhokoli požadovaného uspořádání subpixelů k tomu, aby se dosáhlo šedé škály nebo specifické barvy displeje. Vadné (chybné) pixely. U jednopixelových displejů hlásičů ani u displejů hlásičů s vícenásobným pixelem nejsou povoleny žádné vadné (chybné) pixely. 8.2
Spektrální požadavky
Spektrální rozložení. Spektrální rozložení energie displeje musí obsahovat pokud možno co největší část viditelného spektra a ještě splňovat správná konstrukční kritéria pro ergonomii. Je nezbytné vyhnout se úzkému spektrálnímu rozsahu vlnových délek a/nebo blízkosti jednoho či druhého konce viditelného spektra. Požaduje-li se, aby byl displej slučitelný se zesilovači obrazu v zařízeních pro noční vidění, musí se jeho spektrální výstup shodovat s požadavky stanovenými v STANAG 3224 AI, Vnitřní a vnější osvětlení letadla slučitelné při použití brýlí pro noční vidění (noktovizoru) i bez nich. Barevná škála. Obecně se u displejů hlásičů spíše než škála barev používají specifické barvy (jedna nebo více). Mezi tyto barvy obvykle patří: červená, žlutá, zelená a bílá. Červená se zpravidla používá pro indikaci možného rizika, žlutá signalizuje nějakou mezní podmínku, zelená znamená vyhovující podmínku a bílá není spojena s žádnou „dobrou“ nebo „špatnou“ konotací. Barvy musejí splňovat požadavky STANAG 3370 AI, Výstražné, varovné a návěstní signály v kabinách pro posádky letadel, a STANAG 3224 AI, Vnitřní a vnější osvětlení letadla slučitelné při použití brýlí pro noční vidění (noktovizoru) i bez nich. Chromatičnost. Chromatičnost displeje musí splňovat správná konstrukční kritéria pro ergonomii. Barvy musejí vykazovat dostatečnou chromatickou odlišnost, která umožní uživatelům rozlišovat různé barvy v provozu za každého okolního osvětlení. Požaduje-li se, aby byl displej slučitelný se zesilovači obrazu v zařízeních pro noční vidění, musí se jeho chromatičnost shodovat s požadavky stanovenými v STANAG 3224 AI, Vnitřní a vnější osvětlení letadla slučitelné při použití brýlí pro noční vidění (noktovizoru) i bez nich. 8.3
Požadavky na svítivost
Špičková (maximální) svítivost. Špičková (maximální) svítivost pixelu musí překračovat nejvyšší předpokládanou svítivost pozadí nejméně o 50 procent. Doporučuje se minimální špičková svítivost 100 cd/m2 (29 fL) a musí být zajištěna schopnost ztlumit displej alespoň na 1 procento špičkové svítivosti. Požaduje-li se čitelnost displeje při osvětlení slunečním světlem (až do 100 000 luxů), bude možná nutné zvýšit špičkovou svítivost nebo použít nějaký způsob ochrany proti oslnění. Rozsah svítivosti. Displeje hlásiče pracují v binárním (dvojkovém) režimu. Tyto displeje jsou buď „zapnuty“ („on“), nebo „vypnuty“ („off“). Svítivost stavu „vypnuto“ musí být nula nebo hodnota menší než pozadí displeje (zpravidla 0,03 cd/m2 nebo 0,01 fL). Svítivost stavu „zapnuto“ se musí rovnat maximální svítivosti. Úrovně šedé. Pro displeje hlásiče jsou potřebné pouze dva stavy svítivosti [„zapnuto“ („on“), nebo „vypnuto“ („off“)], a tudíž lze vyžadovat minimálně dvě úrovně šedé. Pokud je displej schopen tlumit vlastní světlo, může se požadovat zvýšený počet úrovní šedé. Kontrastní poměr. Kontrastní poměr musí být větší než 100 pro všechny podmínky okolního osvětlení, vyjma přímého slunečního světla (100 000 luxů). U jednopixelových
16
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 displejů se používá svítivost pozadí displeje jako svítivost sousedního pixelu ve vypnutém stavu („off“). V nejhorším případě se požaduje kontrastní poměr okolního světla, přímého slunečního světla (100 000 luxů) vůči lidskému oku (5). Rovnoměrnost. Nepoužívá se u jednopixelových displejů. Displeje s vícenásobnými pixely musejí omezovat kolísání svítivosti na využitelné ploše displeje v průměru na ± 40 procent (lépe ± 20 procent). Sousední pixely nesmějí kolísat více než o ± 10 procent. Zorný úhel. Displeje musejí být čitelné odkudkoli z plného zorného úhlu ohraničeného elipsou kolmou k horizontále pohledu a vystředěnou kolem ní. Elipsa má hlavní osu v horizontální rovině při zorném úhlu minimálně 60 stupňů (± 30 stupňů) a vedlejší osu ve vertikální rovině při zorném úhlu minimálně 40 stupňů (± 20 stupňů), pokud to nevylučují požadavky na speciální použití displeje. Stupeň odrazivosti. Méně než 2 procenta, je-li to použitelné. 8.4
Časové požadavky
Obnovovací kmitočet. Udržuje-li se svítivost pixelu obnovováním, musí být obnovovací kmitočet dostatečně vysoký k tomu, aby se zabránilo blikání displeje. Obnovovací kmitočet musí být zpravidla vyšší než 75 Hz. Aktualizační kmitočet. Displeje musejí být schopny zobrazit změnu stavu při jednom aktualizačním cyklu přidruženého čidla nebo minimálně v časovém intervalu udávajícím kritičnost informací o stavu. Doby náběhu/doběhu pixelu. Udržuje-li se svítivost pixelu obnovováním, musí být součet časů náběhů a doběhů pixelů menší než obnovovací perioda. Doby náběhu a doběhu pixelů musejí být vždy menší než polovina aktualizační periody.
9
Alfanumerické displeje
Alfanumerické displeje jsou určeny k zobrazování písmenných, číselných nebo symbolických pixelových fontů. Zobrazovat na nich lze pouze určité předdefinované znaky, které se však mohou měnit z jednoho na jiný. Dobrými příklady alfanumerických displejů jsou digitální displeje hodin, teploměrů a voltmetrů. 9.1
Prostorové požadavky
Rozlišení pixelu (H x V). Nečíselné znaky na alfanumerických displejích musí mít minimálně 5 (H) x 7 (V) pixelů. Preferuje se rozlišení 7 (H) x 9 (V) pixelů. Číselné znaky používající pixely s mřížovým segmentem (bar segment pixels) mohou mít jen (as few as) 7 pixelů. Rozměr pixelu. Jednotlivé znaky musejí mít velikost pixelu, která odpovídá minimálnímu zornému úhlu 4 minuty obloukové míry a takovou celkovou velikost, která odpovídá minimálnímu zornému úhlu 30 minut obloukové míry (upřednostňuje se úhel 45 minut obloukové míry) na zamýšlenou pozorovací vzdálenost. Tvar pixelu. Musí se vybrat takový tvar pixelu, aby se zajistily vysoce čitelné fonty znaků nebo symbolů.
17
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 Rozteč pixelů. Rozteč pixelů znaku může být maximálně 0,8 milimetrů. Uspořádání subpixelu. Pole pixelů může využívat jakéhokoli požadovaného uspořádání subpixelů k tomu, aby poskytovalo požadovanou barvu nebo šedou škálu. Vadné (chybné) pixely. Nepřipouštějí se žádné vadné pixely. 9.2
Spektrální požadavky
Spektrální rozložení. Spektrální rozložení energie displeje musí obsahovat pokud možno co největší část viditelného spektra a ještě splňovat kritéria konstrukce pro ergonomii. Je nezbytné vyhnout se úzkému spektrálnímu rozsahu vlnových délek a/nebo blízkosti jednoho či druhého konce viditelného spektra. Požaduje-li se, aby byl displej slučitelný se zesilovači obrazu v zařízeních pro noční vidění, musí se jeho spektrální výstup shodovat s požadavky stanovenými v STANAG 3224 AI, Vnitřní a vnější osvětlení letadla slučitelné při použití brýlí pro noční vidění (noktovizoru) i bez nich. Barevná škála. Obecně se u alfanumerických displejů spíše než škála barev používají specifické barvy (jedna nebo více). Kvůli zhoršení čitelnosti určitými druhy případů vadných barev (by certain types of colour defective individuals) se nesmí používat červená. Chromatičnost. Chromatičnost displeje musí splňovat správná konstrukční kritéria pro ergonomii. Barvy musejí vykazovat dostatečnou chromatickou odlišnost, která umožní uživatelům rozlišovat různé barvy v provozu za každého okolního osvětlení. Požaduje-li se, aby byl displej slučitelný se zesilovači obrazu v zařízeních pro noční vidění, musí se jeho chromatičnost shodovat s požadavky stanovenými v STANAG 3224 AI, Vnitřní a vnější osvětlení letadla slučitelné při použití brýlí pro noční vidění (noktovizoru) i bez nich. 9.3
Požadavky na svítivost
Špičková (maximální) svítivost. Špičková (maximální) svítivost pixelu musí překračovat nejvyšší předpokládanou svítivost pozadí nejméně o 50 procent. Doporučuje se minimální špičková svítivost 100 cd/m2 (29 fL) a musí být zajištěna schopnost ztlumit displej alespoň na 1 procento špičkové svítivosti. Požaduje-li se čitelnost displeje při osvětlení slunečním světlem (až do 100 000 luxů), bude možná nutné zvýšit špičkovou svítivost nebo použít nějaký způsob ochrany proti oslnění. Rozsah svítivosti. Svítivost stavu „vypnuto“ musí být nula nebo hodnota menší než pozadí displeje (zpravidla 0,03 cd/m2 nebo 0,01 fL). Svítivost stavu „zapnuto“ se musí rovnat maximální svítivosti. Úrovně šedé. Ideálně potřebují alfanumerické displeje pracovat pouze ve stavu [„zapnuto“ („on“), nebo „vypnuto“ („off“)], a tudíž lze vyžadovat minimálně dvě úrovně šedé. Pokud je displej schopen tlumit vlastní světlo, může se požadovat zvýšený počet úrovní šedé. Kontrastní poměr. Při maximální svítivosti musí být kontrastní poměr větší než nebo roven 100. V nejhorším případě se požaduje kontrastní poměr okolního světla, přímého slunečního světla (100 000 luxů) vůči lidskému oku (5). Rovnoměrnost. Kolísání svítivosti mezi jednotlivými znaky musí být omezeno na ± 40 procent (lépe ± 20 procent). Sousední pixely nesmějí kolísat více než o ± 10 procent. Zorný úhel. Displeje musejí být čitelné odkudkoli z plného zorného úhlu ohraničeného elipsou kolmou k horizontále pohledu a vystředěnou kolem ní. Elipsa má hlavní osu 18
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 v horizontální rovině při zorném úhlu minimálně 60 stupňů (± 30 stupňů) a vedlejší osu ve vertikální rovině při zorném úhlu minimálně 40 stupňů (± 20 stupňů), pokud to nevylučují požadavky na speciální použití displeje. Stupeň odrazivosti. Méně než 2 procenta, je-li to použitelné. 9.4
Časové požadavky
Obnovovací kmitočet. Udržuje-li se svítivost pixelu obnovováním, musí být obnovovací kmitočet dostatečně vysoký k tomu, aby se zabránilo blikání displeje. Obnovovací kmitočet musí být zpravidla vyšší než 75 Hz. Aktualizační kmitočet. Displeje musejí být schopny zobrazit změnu stavu hodnoty zobrazovaných informací při jednom aktualizačním cyklu přidruženého čidla nebo minimálně v časovém intervalu udávajícím užitečnost a kritičnost informací. Doby náběhu/doběhu pixelu. Udržuje-li se svítivost pixelu obnovováním, musí být součet časů náběhů a doběhů pixelů menší než obnovovací perioda. Doby náběhu a doběhu pixelů musejí být vždy menší než polovina aktualizační periody.
10
Displeje využívající vektorovou grafiku
Displeje, které využívají vektorovou grafiku, jsou obdélníkové matice přímo adresovavatelných pixelů, obvykle monochromatické (jednobarevné) nebo limitované barvou s omezenou možností tvorby šedé škály. Dobrými příklady displejů s vektorovou grafikou jsou počítačové terminály a grafické displeje a aplikace typu meteorologických radarů, map a systémů řízení letového provozu. 10.1 Prostorové požadavky Rozlišení pixelu (H x V). Počet horizontálních a vertikálních pixelů musí být aplikačně závislý. Doporučuje se minimálně 640 (H) x 480 (V). Rozměr pixelu. Rozměr pixelu musí být definován roztečí pixelů (nebo hustotou pixelů). Tvar pixelu. Pixely mohou mít jakýkoli tvar, který zajistí čitelnost znaků nebo symbolů. Rozteč pixelů. Rozteč pixelů displejů může být maximálně 0,4 milimetrů, což odpovídá minimální hustotě pixelů 2,5 pixelů/milimetr. Uspořádání subpixelů. Jednopixelové uspořádání barevných displejů znamená barevnou skupinu uspořádanou do čtvercové matice z červené, zelené, modré a zelené se dvěma zelenými subpixely v protilehlých rozích čtverce. Dalšími přijatelnými uspořádáními subpixelů jsou pruhy, trojice a mozaika (bodová struktura). Vadné (chybné) pixely. Nepřipouští se více vadných subpixelů než 0,01 procent z jejich celkového počtu. Nesmí se vyskytnout ani jedna řada nebo sloupec vadných subpixelů. Skupinu dvou nebo více sousedních pixelů obsahujících jeden nebo více vadných subpixelů je třeba považovat za shlukový (hroznový) defekt. Poměr plochy displeje v centimetrech čtverečních k počtu shlukových (hroznových) defektů musí být alespoň (nesmí být menší než) 16 : 1. Na ploše, na níž se zobrazují kritické informace, se nesmí vyskytovat žádné shlukové (hroznové) defekty.
19
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 Nežádoucí prostorové jevy. U všech displejů je třeba minimalizovat přítomnost zubatosti (stair stepping) a jiných nežádoucích prostorových jevů. 10.2 Spektrální požadavky Spektrální rozložení. Spektrální rozložení energie displeje musí obsahovat pokud možno co největší část viditelného spektra a ještě splňovat kritéria konstrukce pro ergonomii. Požaduje-li se, aby byl displej slučitelný se zesilovači obrazu v zařízeních pro noční vidění, musí se jeho spektrální výstup shodovat s požadavky stanovenými v STANAG 3224 AI, Osvětlení kabiny posádky letadla (nepřizpůsobené pro noktovizi). Barevná škála. Displeje musejí být schopny zobrazit každou ze základních barev (červenou, zelenou a modrou) v doporučených 256 úrovních šedé. Navíc musejí být displeje schopny zobrazit všechny smíšené barvy, které jsou výsledkem všech možných kombinací úrovní šedé každé základní barvy. Chromatičnost. Chromatičnost displeje musí splňovat správná konstrukční kritéria pro ergonomii. Barvy musejí vykazovat dostatečnou chromatickou odlišnost, která umožní uživatelům rozlišovat různé barvy v provozu za každého okolního osvětlení. Požaduje-li se, aby byl displej slučitelný se zesilovači obrazu v zařízeních pro noční vidění, musí se jeho chromatičnost shodovat s požadavky stanovenými v STANAG 3224 AI, Vnitřní a vnější osvětlení letadla slučitelné při použití brýlí pro noční vidění (noktovizoru) i bez nich. Nežádoucí barevné jevy. U všech displejů je třeba minimalizovat přítomnost barevných pruhů, barevného lemování, posunů barev kvůli zornému úhlu a jiné s barvami související nežádoucí jevy. 10.3 Požadavky na svítivost Špičková (maximální) svítivost. Displeje musejí zajišťovat maximální špičkovou svítivost 1200 cd/m2 (350 fL) v okolních podmínkách bílého a plného denního světla. Musí být zajištěna schopnost ztlumit displej alespoň na 1 procento špičkové svítivosti. Požaduje-li se čitelnost displeje při osvětlení slunečním světlem (až do 100 000 luxů), bude možná nutné zvýšit špičkovou svítivost nebo použít nějaký způsob ochrany proti oslnění. Rozsah svítivosti. Svítivost displeje musí být mezi špičkovou a minimální hodnotou svítivosti menší než je svítivost pozadí displeje (zpravidla 0,03 cd/m2 nebo 0,01 fL). Úrovně šedé. Doporučuje se minimálně 256 digitálních úrovní šedé. Kontrastní poměr. Je-li v okolí displeje tma, nesmí být kontrast displeje při grafickém a alfanumerickém znázornění menší než 20. Za plného denního světla (100 000 luxů) nesmí být kontrast displeje vůči oku menší než 4. Optimální kontrast je 5. Rovnoměrnost. Kolísání svítivosti na užitečné ploše displeje musí být omezeno na ± 40 procent (± 40 percent relative to the mean) (lépe ± 20 procent). Sousední pixely nesmějí kolísat více než o ± 10 procent. Zorný úhel. Displeje musejí být čitelné odkudkoli z plného zorného úhlu ohraničeného elipsou kolmou k horizontále pohledu a vystředěnou kolem ní. Elipsa má hlavní osu v horizontální rovině při zorném úhlu minimálně 60 stupňů (± 30 stupňů) a vedlejší osu ve vertikální rovině při zorném úhlu minimálně 40 stupňů (± 20 stupňů), pokud to nevylučují požadavky na speciální použití displeje. Stupeň odrazivosti. Méně než 2 procenta, je-li to použitelné. 20
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 Nežádoucí jevy spojené se svítivostí. U všech displejů je třeba minimalizovat přítomnost pruhů, mur, přeslechů a dalších nežádoucích jevů spojených se svítivostí. 10.4 Časové požadavky Obnovovací kmitočet. Udržuje-li se svítivost pixelu obnovováním, musí být obnovovací kmitočet dostatečně vysoký k tomu, aby se zabránilo blikání displeje. Obnovovací kmitočet musí být zpravidla vyšší než 75 Hz. Aktualizační kmitočet. Displeje musejí být schopny zobrazit změnu stavu hodnoty zobrazovaných informací při jednom aktualizačním cyklu přidruženého čidla nebo minimálně v časovém intervalu udávajícím kritičnost stavových informací. Doby náběhu/doběhu pixelu. Udržuje-li se svítivost pixelu obnovováním, musí být součet časů náběhů a doběhů pixelů menší než obnovovací perioda. Doby náběhu a doběhu pixelů musejí být vždy menší než polovina aktualizační periody. Nežádoucí jevy spojené s časovými požadavky. Displeje musejí minimalizovat výskyt blikání, chvění obrazu, zadření a další nežádoucí jevy spojené s časovými požadavky.
11
Videodispleje
11.1 Prostorové požadavky Rozlišení pixelu (H x V). Počet horizontálních a vertikálních pixelů musí být aplikačně závislý. Doporučuje se minimálně 640 (H) x 480 (V). Rozměr pixelu. Rozměr pixelu musí být definován roztečí pixelů (nebo hustotou pixelů). Tvar pixelu. Pixely mohou mít jakýkoli tvar, který zajistí čitelnost znaků nebo symbolů. Rozteč pixelů. Rozteč pixelů displejů může být maximálně 0,4 milimetrů, což odpovídá minimální hustotě pixelů 2,5 pixelů/milimetr. Uspořádání subpixelů. Jednopixelové uspořádání barevných displejů znamená barevnou skupinu uspořádanou do čtvercové matice z červené, zelené, modré a zelené se dvěma zelenými subpixely v protilehlých rozích čtverce. Dalšími přijatelnými uspořádáními subpixelů jsou pruhy, trojice a mozaika (bodová struktura). Vadné (chybné) pixely. Nepřipouští se více vadných subpixelů než 0,01 procent z jejich celkového počtu. Nesmí se vyskytnout ani jedna řada nebo sloupec vadných subpixelů. Skupinu dvou nebo více sousedních pixelů obsahujících jeden nebo více subpixelů je třeba považovat za shlukový (hroznový) defekt. Poměr plochy displeje v centimetrech čtverečních k počtu shlukových (hroznových) defektů musí být alespoň (nesmí být menší než) 16 : 1. Na ploše, na níž se zobrazují kritické informace, se nesmí vyskytovat žádné shlukové (hroznové) defekty. Nežádoucí prostorové jevy. U všech displejů je třeba minimalizovat přítomnost zubatosti (stair stepping) a jiných nežádoucích prostorových jevů.
21
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 11.2 Spektrální požadavky Spektrální rozložení. Spektrální rozložení energie displeje musí obsahovat pokud možno co největší část viditelného spektra a ještě splňovat kritéria konstrukce pro ergonomii. Požaduje-li se, aby byl displej slučitelný se zesilovači obrazu v zařízeních pro noční vidění, musí se jeho spektrální výstup shodovat s požadavky stanovenými v STANAG 3224 AI, Vnitřní a vnější osvětlení letadla slučitelné při použití brýlí pro noční vidění (noktovizoru) i bez nich. Barevná škála. Displeje musejí být schopny zobrazit každou ze základních barev (červenou, zelenou a modrou) v doporučených 256 úrovních šedé. Navíc musejí být displeje schopny zobrazit všechny smíšené barvy, které jsou výsledkem všech možných kombinací úrovní šedé každé základní barvy. Chromatičnost. Chromatičnost displeje musí splňovat správná konstrukční kritéria pro ergonomii. Barvy musejí vykazovat dostatečnou chromatickou odlišnost, která umožní uživatelům rozlišovat různé barvy v provozu za každého okolního osvětlení. Požaduje-li se, aby byl displej slučitelný se zesilovači obrazu v zařízeních pro noční vidění, musí se jeho chromatičnost shodovat se STANAG 3224 AI, Vnitřní a vnější osvětlení letadla slučitelné při použití brýlí pro noční vidění (noktovizoru) i bez nich. Nežádoucí barevné jevy. U všech displejů je třeba minimalizovat přítomnost barevných pruhů, barevného lemování, posunů barev kvůli zornému úhlu a jiné s barvami související nežádoucí jevy. 11.3 Požadavky na svítivost Špičková (maximální) svítivost. Displeje musejí zajišťovat maximální špičkovou svítivost 1200 cd/m2 (350 fL) v okolních podmínkách bílého a plného denního světla. Musí být zajištěna schopnost ztlumit displej alespoň na 1 procento špičkové svítivosti. Požaduje-li se čitelnost displeje při osvětlení slunečním světlem (až do 100 000 luxů), bude možná nutné zvýšit špičkovou svítivost nebo použít nějaký způsob ochrany proti oslnění. Rozsah svítivosti. Svítivost displeje musí být mezi špičkovou a minimální hodnotou svítivosti menší než je svítivost pozadí displeje (zpravidla 0,03 cd/m2 nebo 0,01 fL). Úrovně šedé. Doporučuje se minimálně 256 digitálních úrovní šedé. Kontrastní poměr. Je-li v okolí displeje tma, nesmí být kontrast displeje při grafickém a alfanumerickém znázornění menší než 20. Za plného denního světla (100 000 luxů) nesmí být kontrast displeje vůči oku menší než 4. Optimální kontrast je 5. Rovnoměrnost. Kolísání svítivosti na užitečné ploše displeje musí být omezeno na ± 40 procent (lépe ± 20 procent). Sousední pixely nesmějí kolísat více než o ± 10 procent. Zorný úhel. Displeje musejí být čitelné odkudkoli z plného zorného úhlu ohraničeného elipsou kolmou k horizontále pohledu a vystředěnou kolem ní. Elipsa má hlavní osu v horizontální rovině při zorném úhlu minimálně 60 stupňů (± 30 stupňů) a vedlejší osu ve vertikální rovině při zorném úhlu minimálně 40 stupňů (± 20 stupňů), pokud to nevylučují požadavky na speciální použití displeje. Stupeň odrazivosti. Méně než 2 procenta, je-li to použitelné. Nežádoucí jevy spojené se svítivostí. U všech displejů je třeba minimalizovat přítomnost pruhů, mur, přeslechů a dalších nežádoucích jevů spojených se svítivostí.
22
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 11.4 Časové požadavky Obnovovací kmitočet. Udržuje-li se svítivost pixelu obnovováním, musí být obnovovací kmitočet dostatečně vysoký k tomu, aby se zabránilo blikání displeje. Obnovovací kmitočet musí být zpravidla vyšší než 75 Hz. Aktualizační kmitočet. Displeje musejí být schopny zobrazit změnu stavu hodnoty zobrazovaných informací při jednom aktualizačním cyklu přidruženého čidla nebo minimálně v časovém intervalu udávajícím kritičnost stavových informací. Doby náběhu/doběhu pixelu. Udržuje-li se svítivost pixelu obnovováním, musí být součet časů náběhů a doběhů pixelů menší než obnovovací perioda. Doby náběhu a doběhu pixelů musejí být vždy menší než polovina aktualizační periody. Nežádoucí jevy spojené s časovými požadavky. Displeje musejí minimalizovat výskyt blikání, chvění obrazu, zadření a další nežádoucí jevy spojené s časovými požadavky.
12 Speciální požadavky Dále musejí být splněny tyto požadavky: 12.1 Provozní podmínky Displeje musejí zajistit přijatelný výkon a kvalitu obrazu s ohledem na teplotu, vlhkost, nadmořskou výšku, vibrace a otřesy dle nároků provozního prostředí displeje a dle podmínek předepsaných v ČOS 051627, 399007, 999902, 999905, 999933, 999935, 999936 (AECTP-200–600, 230, 240, 250) a v AECTP-100, viz kapitolu 3 tohoto ČOS. 12.2 Slučitelnost s NVIS Displeje, u nichž se požaduje provoz se zřetelem na zesilovače obrazu ze zařízení pro noční vidění, musí být s těmito zařízeními slučitelné dle ustanovení STANAG 3224 AI, Vnitřní a vnější osvětlení letadla slučitelné při použití brýlí pro noční vidění (noktovizoru) i bez nich. 12.3 Ovladače Ovladače používané k aktivaci a nastavení provozních parametrů všech plochých displejů musejí splňovat správná konstrukční kritéria pro ergonomii, která obsahují požadavky STANAG 3705 AI, Ergonomická kritéria pro (návrh) rozmístění ovládacích prvků a displejů v kabinách posádek letadel. 12.4 Elektromagnetická slučitelnost (EMC) EMC je stále důležitější parametr technologie plochých displejů. EMC obsahuje citlivost na signály a generování signálů. Tato citlivost souvisí s rušením displeje sebou samým, nebo je displej ovlivněn jinými zdroji signálů. Generování nežádoucích signálů souvisí se schopností displeje rušit jiná zařízení. U všech typů displejů se musí minimalizovat citlivost na nežádoucí signály i generování (spekter) nežádoucích signálů.
23
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 12.5 Kvalita povrchu displeje Na displeji nesmějí být prostým okem viditelné bubliny nebo škrábance. 12.6 Zdraví a bezpečnost Displeje musejí být navrženy tak, aby se minimalizovala potenciální možnost zranění při jejich provozu a obsluze. Žádný materiál, z něhož je displej vyroben, nesmí uvolňovat plyny nebo výpary, které škodí zdraví, nebo činnosti pracovníků nebo funkci zařízení, do nějž je displej nainstalován. 12.7 Spolehlivost Střední doba mezi předpokládanými opravami displejů musí být alespoň 10 000 hodin. Spolehlivost displejů kolísá podle použitých technologií. Nejméně spolehlivé jsou LCD displeje, které používají fluorescenční podsvícení. Mají-li speciální displeje typické střední doby mezi opravami delší než 10 000 hodin, musí se tyto hodnoty považovat za minimální. 12.8 Doba rozsvícení Všechny displeje musejí dosáhnout minimálně 25 procent špičkové (maximální) svítivosti a být schopné znázornit obrazy při aktualizačním kmitočtu 1 Hz do 30 sekund od zapnutí při nižší hodnotě požadovaného provozního rozsahu. Všechny displeje musejí dosáhnout 100 procent špičkové (maximální) svítivosti a být schopné grafického zobrazení při plných výkonnostních parametrech do 300 sekund od zapnutí při nižší hodnotě požadovaného provozního rozsahu. Všechny displeje musejí dosáhnout plných výkonnostních parametrů do 30 sekund při typické okolní teplotě 15 stupňů Celsia.
13
Ploché displeje
Ploché displeje jsou třídou displejů založených na technologii, která nepoužívá obrazovky a jejich název se odvozuje z fyzikálních vlastností jejich rovné zobrazovací plochy a zmenšené hloubky (tenké formy) ve srovnání s obrazovkovými displeji. Počet slibných technologií plochých displejů se stále zvyšuje. V současnosti sem patří displeje na bázi tekutých krystalů (LC), elektroluminiscenční displeje (EL), displeje na bázi světelných diod (LED), displeje řízené polem (FE), fluorescenční displeje (VF), plazmové displeje (P) a digitální mikrozrcadlová zařízení (DMD). Tyto technologie se liší fyzikálním mechanismem, jímž emitují nebo modulují světlo. Displeje, založené na těchto technologiích, se často dělí na emisní a neemisní. Emisní displeje zobrazují informace tak, že používají světlo přirozeně produkované mechanismem displeje. [Poznámka: Obrazovkové displeje spadají do této skupiny, protože světelná energie produkující konečný obraz je výsledkem elektronového svazku, který aktivuje krystaly luminoforu.] Neemisní jsou takové displeje, které zobrazují informace tak, že modulují strukturu okolního světla u pozorovatele nebo modulují přenos světla z vnějšího zdroje. Obecně lze konstatovat, že každá uvedená technologie umožňuje vyrábět displeje, které jsou buď monochromatické (jednobarevné), polychromatické či s omezeným počtem barev (dvě nebo více barev), nebo „celobarevné (RGB)“. Tato barevnost je dána schopností displejů produkovat 256 nebo více barev. Výraz „plochý displej“ v tomto dokumentu znamená displej a přidruženou elektroniku.
24
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 Následuje stručný popis jednotlivých hlavních technologií. 13.1 Displeje na bázi tekutých krystalů (LCD) Nejrozšířenější jsou displeje založené na technologii tekutých krystalů. Displeje z tekutých krystalů (LCD) patří mezi neemisní displeje. Ty produkují obrazy modulací okolního světla. Okolním světlem může být odražené světlo nebo světlo přenesené ze sekundárního vnějšího zdroje (podsvícení). Modulační mechanismus spočívá ve změně orientace molekul tekutých krystalů mezi polarizátory použitím elektrického pole. Displeje z tekutých krystalů (LCD) lze dále třídit podle metody, při níž jsou aktivovány (nebo adresovány) jednotlivé obrazové prvky (pixely). Obvykle se používají dva režimy adresování: pasivní (passive matrix – PM) a aktivní matice (active matrix – AM). U LCD s pasivní maticí (PMLCD) se pixely definují průsečíkem páru svislé a vodorovné elektrody. Napětí přivedené na kterýkoli vybraný pár vyvolává reakci materiálu tekutého krystalu v průsečíku elektrod. U LCD s aktivní maticí (AMLCD) se využívá řada jednotlivých pixelů, přičemž je každý z nich řízen elektronickým spínačem. LCD displeje jsou monochromatické nebo celobarevné (RGB). Monochromatické LCD obvykle využívají podsvícení, které zajišťuje jeden nebo více světelných zdrojů, nějaká odrazná plocha a difuzor. Méně často se používá podsvícení, jehož zdrojem světla je vhodný elektroluminiscenční panel. [Viz další odstavec.] Existuje mnoho metod, jak dosáhnout barevných LCD displejů, a jejich počet se denně zvyšuje. Jedna z nich se podobá aditivní metodě aplikované v moderních obrazovkových displejích. Při této metodě se pixely skládají ze tří barev nebo více subpixelů. Aktivační kombinací těchto subpixelů a řízením přenosu každého z nich lze dosáhnout poměrně rozsáhlé barevné škály. 13.2 Elektroluminiscenční displeje (ELD) Obecně jsou elektroluminiscenční displeje vrstvou luminoforu vloženou mezi dvě vrstvy průhledného dielektrika (izolátoru), kterou aktivuje elektrické pole. Pixely se formují vzorováním luminoforu do teček. Elektroluminiscenční displeje jsou napájeny střídavým (AC) nebo stejnosměrným (DC) proudem a lze je také označit jako práškový nebo tenký (thin)/silný (thick) film. Dva nejrozšířenější typy EL displejů jsou displeje se silným filmem napájené stejnosměrným proudem (DCTFEL) a displeje s tenkým filtrem napájené střídavým proudem (ACTFEL). Všechny EL displeje jsou emisní. Elektroluminiscenční displeje mohou být monochromatické, s omezenou barevnou škálou, nebo celobarevné (RGB). Barvy se dosahuje buď klasickou filtrační technikou „colour-by-white“ (barvy získané rozložením bílého světla) nebo strukturovanými luminofory podobnými těm, které se používají v konvečních obrazovkových displejích. EL panely z jednolitých vrstev luminoforu se někdy používají jako podsvícení LCD displejů. 13.3 Displeje na bázi světelných diod (LED) Displeje na bázi světelných diod jsou emisní displeje složené z mnoha LED diod uspořádaných do různých konfigurací, jejichž uplatnění kolísá od jednoduchého stavového indikátoru složeného z jedné LED diody až k rozsáhlým plochám adresovatelných matic x, y. Jednotlivé LED diody pracují na principu polovodičové fyziky, kde se elektrická energie převádí na světelnou elektroluminiscenčním mechanismem, na přechodu diody. Světelná
25
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 energie se vyrábí tehdy, když se použije předpětí v propustném směru. Světelný výstup LED diody se vyznačuje poměrně úzkým spektrálním pásmem a často se považuje za monochromatický (jednobarevný) a určený dominantní vlnovou délkou. „Barva“ LED diody je funkcí polovodičového materiálu a pro viditelné spektrum zahrnuje zelenou, žlutou, červenou a modrou. Displeje na bázi světelných diod jsou obvykle monochromatické, ale použití subminiaturních LED diod v uspořádání červená-modrá-zelená umožňuje získat plné (RGB) barev. 13.4 Displeje řízené polem (FED) Displeje řízené polem jsou emisní displeje. FED displeje se skládají z matice z miniaturních zdrojů elektronů, které produkují elektrony pomocí procesu autoemise. Autoemise je emise elektronů z povrchu kovového vodiče do vakua působením silného elektrického pole. Světlo se vytvoří tehdy, když elektrony narazí na stínítko displeje. [Tento proces je známý také pod názvem studená emise.] FED displeje lze třídit dle geometrie: bod, klín, nebo tenký filmový okraj. Každá geometrie má své výhody a nevýhody. Byly vyvinuty monochromatické a celobarevné displeje. 13.5 Fluorescenční displeje (VFD) Vakuové fluorescenční displeje (VFD) jsou plochá elektronková (obrazovková) zařízení, která používají žhavicí vlákno, řídicí mřížku a anodu z vrstveného luminoforu. Pracují žhavením vlákna, z něhož se uvolňují elektrony urychlované přes řídicí mřížku, které nárazem na luminoforovou anodu produkují světlo. VFD se zpravidla používají v malých bodových maticích nebo v segmentovaných displejích. Lze je dělit podle uspořádání anody: jednoduchá matice, vícenásobná matice a aktivní matice. Uspořádání s jednou maticí používá jednu anodu a je nejjednodušší konstrukce. Uspořádání s vícenásobnou maticí využívá vícenásobné anody, které umožňují rozšířit pracovní cyklus displeje. Uspořádání s aktivní maticí má také vícenásobné anody, ale má v každé anodě spínací prvky. K dispozici jsou monochromatické i vícebarevné displeje s možností celobarevného (RGB) displeje, ačkoli jsou vyvíjeny účinnější modré luminofory. 13.6 Plazmové displeje Plazmové (plynový výboj) displeje, které jsou přirozeně emisní, produkují světlo tehdy, když se přivede elektrické pole přes obálku s plynem. Atomy plynu se ionizují a fotony (světlo) jsou emitovány, když se atomy vrátí do základního stavu. Plazmový displej je pole miniaturních výbojek podobných zářivkám. Obrazy se tvoří řízením intenzity a/nebo trváním vybíjecích proudů každé výbojky. Plazmové ploché displeje lze dělit podle toho, zda se používá střídavý nebo stejnosměrný proud, existuje však hybridní AC-DC plazmový displej. Plazmové displeje se také mohou dělit podle metody, která se používá pro aktualizaci informací na displeji. Tyto metody známe jako paměťové a obnovovací. Původně byly plazmové displeje pouze monochromatické a světelná emise byla oranžová, zelená, žlutá nebo červená podle barvy plynu. Plných barev bylo dosaženo umístěním luminoforů do plazmového panelu, a poté jejich vybuzením ultrafialovým zářením z plazmy.
26
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2 13.7 Digitální mikrozrcadlová zařízení (DMD) Digitální mikrozrcadlový displej (DMD) je matice, na níž je každý pixel velmi malým zrcadlem velikosti řádově 10–20 mikronů. Každý zrcadlový pixel je zavěšen nad dvěma malými elektrodami, řízenými pomocnými řídicími signály. Tato zrcadla jsou zavěšena mezi místy (posts) na velmi tenkém torzním závěsu připevněném k protějším rohům (diagonálně) zrcadla. Nepřivede-li se na elektrody napětí, je zrcadlo v plochém stavu. Přivedení řídicího signálu způsobí, že se zrcadlo nakloní na jednu nebo druhou stranu. Náklon zrcadla je obvykle 10 stupňů. Tyto dvě podmínky (vlastně tři, protože náklon může být ve dvou směrech) odpovídají stavům pixelů „zapnuto (on)“ nebo „vypnuto (off)“. DMD se často používají v promítacích displejích a tam, kde jejich použití nabízí potenciálně významné výhody v rozměru, hmotnosti a svítivosti oproti jiným typům projekčních systémů.
27
ČOS 151003 1. vydání Oprava 2
Účinnost českého obranného standardu od: 14. prosince 2005
Opravy: Oprava číslo
Účinnost od
Opravu zapracoval
Datum zapracování
1
17. 12. 2008
OOS
24.11.2008
2
21.4.2015
VTÚ, s. p., o. z. VTÚL a PVO Mgr. Ing. Zbyněk NIKEL
9. 2. 2015
Upozornění:
Poznámka
Oznámení o českých obranných standardech jsou uveřejňována měsíčně ve Věstníku Úřadu pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví v oddíle „Ostatní oznámení“ a Věstníku MO. V případě zjištění nesrovnalostí v textu tohoto ČOS zasílejte připomínky na adresu distributora.
Rok vydání: Tisk: Distribuce: Vydal:
2005, obsahuje 14 listů Ministerstvo obrany ČR Odbor obranné standardizace Úř OSK SOJ, nám. Svobody 471, 160 01 Praha 6 Úřad pro obrannou standardizaci, katalogizaci a státní ověřování jakosti www.oos.army.cz
NEPRODEJNÉ
28
