Światło
Jasność i nity: jak mierzy się moc świetlną ekranu LED?
„Nit” to jednostka, która mówi, jak jasny jest ekran. Ale co to dokładnie znaczy i dlaczego ekran zewnętrzny potrzebuje ich tysięcy, podczas gdy wewnętrzny dużo mniej? Jasne wyjaśnienie, jak mierzy się światło.
Nit to sposób na powiedzenie, jak jasny wydaje się ekran twoim oczom. Im więcej nitów, tym intensywniejsze światło, które widzisz.
Pomyśl o latarce. W domu wydaje się bardzo mocna. Ale gdy włączysz ją na zewnątrz w słońcu, prawie nie widzisz jej światła, bo słońce jest znacznie jaśniejsze. Z ekranem jest tak samo: na zewnątrz ekran potrzebuje bardzo wielu nitów, aby być silniejszy niż słońce, inaczej nie zobaczysz obrazu. W pomieszczeniu, gdzie jest ciemniej, ekran potrzebuje dużo mniej nitów.
Dlatego wielkie ekrany przy autostradzie mają tysiące nitów, a mały ekran twojego tabletu dużo mniej.
Gdy mówimy, że ekran jest „jasny”, mamy w istocie na myśli jedną ściśle określoną wielkość: luminancję. Jej jednostką jest kandela na metr kwadratowy (cd/m²), a „nit” to po prostu krótsza nazwa dla niej: 1 nit = 1 cd/m².
Cztery często mylone wielkości
Pomiar światła obejmuje cztery pokrewne, ale różne wielkości. Różnica polega na tym, co się mierzy: źródło, kierunek czy powierzchnię.
| Wielkość | Jednostka | Co mówi |
|---|---|---|
| Strumień świetlny | lumen (lm) | Całkowita ilość światła, którą źródło wysyła we wszystkich kierunkach. |
| Światłość | kandela (cd) | Ile światła biegnie w jednym określonym kierunku. |
| Natężenie oświetlenia | luks (lx) | Ile światła dociera do powierzchni. |
| Luminancja | cd/m² = nit | Jak jasna wydaje się powierzchnia — to, co najbliższe temu, co ludzie nazywają „jasnością”. |
Dlaczego na zewnątrz potrzeba o wiele więcej nitów
Ekran musi wyróżniać się na tle otoczenia. W pomieszczeniu otoczenie jest oświetlone łagodnie, więc luminancja około 600–1000 nitów w zupełności wystarcza. Na zewnątrz na ekran pada bezpośrednie światło słoneczne; aby mimo to pozostać jasnym i czytelnym, ekran zewnętrzny potrzebuje zwykle 5000–7500 nitów.
Liczy się nie tylko jasność, lecz także kontrast: różnica między jasnymi punktami a ciemnym tłem ekranu. Czarna obudowa i czarne obudowy LED zwiększają ten kontrast, dzięki czemu obraz wydaje się ostrzejszy, nawet w jasnym świetle.
Istnieją dwa systemy pomiaru natężenia światła. Radiometria mierzy fizyczną energię promienistą (w watach), niezależnie od oka. Fotometria waży tę energię według czułości ludzkiego oka i jest właściwą metodą dla wyświetlaczy. Przeliczenia dokonuje się za pomocą fotopowej funkcji widzialności V(λ), która osiąga maksimum przy 555 nm (żółto-zielony): przy równej energii promienistej postrzegamy światło żółto-zielone jako znacznie jaśniejsze niż głęboką czerwień czy błękit.
Cztery fotometryczne wielkości SI
| Wielkość | Symbol | Jednostka SI | Definicja |
|---|---|---|---|
| Strumień świetlny | Φv | lumen (lm) | Całkowita wysłana ilość światła, wyprowadzona z radiometrycznego strumienia promienistego. |
| Światłość | Iv | kandela (cd) = lm/sr | Strumień świetlny na kąt bryłowy (steradian). Kandela jest jednostką podstawową SI. |
| Natężenie oświetlenia | Ev | luks (lx) = lm/m² | Strumień świetlny padający na powierzchnię. |
| Luminancja | Lv | cd/m² (nit) | Światłość na jednostkę powierzchni źródła rozciągłego, w danym kierunku. |
Natężenie oświetlenia maleje z kwadratem odległości: E = I / d². Źródło punktowe 36 cd daje na 3 m natężenie oświetlenia 36/3² = 4 luksy.
Luminancja jest niezależna od odległości — światłość również
Kluczowy i często źle rozumiany punkt: luminancja i światłość nie zależą od odległości od obserwatora. Ekran o 6000 nitów ma 6000 nitów, niezależnie od tego, czy stoisz 5, czy 50 metrów dalej. To, co maleje z odległością, to natężenie oświetlenia (luksy), które ekran rzuca na twoje oko. To wyjaśnia, dlaczego „nity” są właściwą miarą do porównywania ekranów między sobą, niezależnie od odległości oglądania.
Dlaczego jasność na zewnątrz to kwestia kontrastu
W bezpośrednim świetle słonecznym natężenie oświetlenia na płaszczyźnie pionowej szybko sięga dziesiątek tysięcy luksów. Część z niego jest odbijana przez powierzchnię ekranu i obniża skuteczny kontrast. Czytelności nie określa zatem sama luminancja, lecz stosunek między luminancją ekranu a odbitą luminancją otoczenia (kontrast zewnętrzny — kontrast). Dlatego technologia zewnętrzna łączy wysoką luminancję (5000–7500 nitów) z niskim odbiciem: czarne obudowy SMD lub COB i matowe maski.