Почему нам нравится музыка? Эта загадка давно мучит философов, музыкантов и ученых самых разных специальностей. Возможно, теперь новый путь к ее решению удалось найти объединенной команде математиков, физиков, нейрофизиологов и психологов.
Ученые записали биотоки коры головного мозга стандартным медицинским электроэнцефалографом и проанализировали их с помощью новых методов статистического анализа случайных процессов. Теми же методами была обработана музыка, которую синтезировал компьютер (чтобы исключить влияние культурных особенностей, присущих произведениям живых композиторов).
Оказалось, что статистические характеристики обоих сигналов очень похожи. Оба относятся к категории так называемых процессов восстановления, которыми обычно моделируют задачи отказов и ремонта техники. Однако изученные процессы не подчиняются справедливой в таких случаях статистике Пуассона, что говорит о наличии у них внутренних взаимосвязей. Кроме того, предложенный исследователями "индекс сложности" указывает на то, что обоим процессам свойственна самоорганизация. Впрочем, справедливость такой интерпретации результатов еще должна быть проверена.
Ученые считают, что их метод помогает объяснить, как музыка воспринимается нашим мозгом. В ближайших планах научной группы – проследить, как будут меняться биотоки мозга во время прослушивания различных музыкальных произведений. Будет ли зависеть «сложность» активности мозга от сложности музыкального произведения? Какие произведения лучше соответствуют особенностям электроэнцефалограммы конкретного человека? Если повезет, ответы на эти вопросы помогут автоматически отбирать ту музыку, которая нам наверняка понравится. ГА
Старую проблему случайной упаковки твердых сфер удалось решить группе профессора Николая Медведева из Института химической кинетики и горения Сибирского отделения РАН. Расчеты позволили выявить тонкие закономерности взаимного расположения шаров и объяснить механизм формирования в случайной упаковке предельной плотности Бернала, которая уже более полувека удивляет ученых.
Задачи об упаковке зачастую просто формулируются, иногда очевидно решаются, но очень трудно поддаются строгому анализу и математическим доказательствам. Каким образом в большой ящик уложить как можно больше одинаковых шариков, легко догадается и ребенок. Нужно плотно сложить первый слой, поместив шары в вершины равносторонних треугольников, а следующие слои укладывать так, чтобы шары попадали точно в углубления предыдущего слоя. Считается, что первым оптимальную упаковку шаров с упорядоченной структурой кристалла описал еще в 1611 году Иоганн Кеплер. Оптимальными являются две кристаллические структуры из шаров – гексагональная и гранецентрированная кубическая, и обе заполняют примерно 74% объема. Однако строго доказать это никому не удавалось почти четыре столетия. В 1900 году великий математик Гильберт даже включил эту задачу в свой знаменитый список математических проблем под номером 18. И лишь в 1998 году профессор Томас Хэйлс построил полное доказательство длиной 282 страницы, сведя задачу к компьютерной проверке плотности более пяти тысяч различных упаковок. Впрочем, до сих пор это длиннющее доказательство и компьютерные коды профессора никто как следует не проверил.
При случайной упаковке шаров задача сильно усложняется. Если шары просто навалить в ящик и потрясти, то оптимального расположения не получится. Еще в пятидесятые годы прошлого века профессор Лондонского университета Джон Бернал выяснил, что неупорядоченная упаковка шаров в лучшем случае заполняет лишь 64,5% объема. Из этого странно устойчивого хаотического состояния шарам очень трудно перейти к более плотной упорядоченной структуре кристалла. С тех пор многие ученые наблюдали этот удивительный предел в экспериментах и компьютерных расчетах, но никто не мог объяснить его природу.
Новосибирские ученые воспользовались собственными алгоритмами, построенными на основе геометрических конструкций российских математиков Георгия Вороного (1868—1908) и Бориса Делоне (1890—1980). С помощью этих алгоритмов они обнаружили, что ответы можно найти, если сгруппировать шары по четыре в политетраэдры – треугольные пирамидки почти правильной формы, у которых самое длинное ребро не более чем на четверть длиннее ребра идеального тетраэдра (шары не обязательно должны касаться друг друга). Эти кривоватые пирамидки объединяются в кластеры, если два соседних политетраэдра имеют общую треугольную грань. Оказывается, что по мере увеличения плотности случайной упаковки кластеры начинают расти. А когда плотность приближается к пределу Бернала, почти все сферы входят в такие политетраэдры, объединенные в большие кластеры. Подобная структура нехарактерна для кристаллов и затрудняет дальнейшее увеличение плотности.
Теперь у ученых есть новый способ описания случайных плотноупакованных состояний твердых сфер, и это хорошее начало для их строгого математического анализа. А твердые сферы – достаточно хорошее приближение для моделирования поведения атомов благородных газов, коллоидов и сыпучих материалов. ГА
Галактион Андреев
Александр Бумагин
Евгений Гордеев
Артем Захаров
Денис Зенкин
Сергей Кириенко
Денис Коновальчик
Игорь Куксов
Алексей Левин
Алексей Носов
Иван Прохоров
Дмитрий Пустовалов
Дмитрий Шабанов
Микрофишки
По подсчетам компании Research and Markets, за 2006 год в Китае было произведено 455 млн. мобильных телефонов, или 43,75% от общемирового объема. 385 млн. из этих телефонов были экспортированы, что тоже является своеобразным рекордом. Бурный рост производства мобильников в КНР начался в 2002 году, когда крупнейшие производители телефонов взялись переносить производство в Китай, который известен своей дешевой рабочей силой. Кстати, в текущем году в стране, по прогнозам, будет изготовлено 560 млн. трубок. ДП
Похоже, проблема перегрева консолей Xbox 360 стала ахиллесовой пятой игрового проекта Microsoft. С самого момента выхода приставки на рынок в 2005 году эта беда уже успела стать даже причиной пожара, не говоря о таких мелочах, как отзыв 14 млн. кабелей питания, поставленных в Европу. По поводу причин перегрева до сих пор идут споры среди пользователей и экспертов. Одни винят в этом избыток термопасты, другие, как ни странно, ее недостаток. Однако факт остается фактом – графическое ядро приставки, Xenos GPU, имеет склонность к превышению рабочей температуры.
Недавно один из владельцев Xbox, сдавший приставку в гарантийный ремонт и получивший ее обратно вполне работоспособной, решил вскрыть консоль дома – посмотреть, что же там было заменено? Первым делом в глаза бросилась новая улучшенная система охлаждения. Правда, остается открытым вопрос: устанавливаются ли усовершенствованные системы охлаждения на новые консоли или только на отданные в гарантийный ремонт? ДП
Суперкар Tesla Roadster отныне не одинок. Британская Lightning Car Company представила спортивный автомобиль GT на электротяге. Модель обладает породистым экстерьером в духе культовых Jaguar и TVR и впечатляющей мощностью моторов (установлены по одному на каждое колесо) в 700 лошадиных сил (для сравнения у Tesla Roadster всего лишь 250 "лошадок"). Lightning Car Company готовит три версии авто, на одном полюсе – облегченная гоночная, способная разогнаться до сотни километров в час меньше чем за четыре секунды, на другом – вариант с удлиненной базой и дополнительными батареями, позволяющими довести запас хода до 400 километров. АЗ
На авиасалоне в Ле Бурже европейский авиаконсорциум EADS представил проект корабля для суборбитального туризма. Космолет (пока безымянный) должен достигать высоты 100 км, обеспечивая пассажирам три минуты невесомости. Особенностью этого проекта является самодостаточность корабля: он должен будет взлетать с аэродрома, используя авиационные реактивные двигатели, а уже на высоте 12 км в ход пойдут двигатели ракетные. Пока есть лишь идея, а также внешний и внутренний дизайн. Конструкторы всерьез возьмутся за дело в следующем году, если, конечно, найдутся источники финансирования: нужно, ни много ни мало, миллиард евро. Желающие же полететь на европейском космическом лайнере, пока суть да дело, могут поискать 150—200 тысяч евро на билет. АБ
Начало июня в Тайбэе выдалось жарким. Отметились на Computex и оверклокеры – главные борцы с жарой (правда, исходящей от процессоров). На сей раз их силы в основном были сосредоточены на стенде тайваньской компании Abit, на системных платах которой и демонстрировались возможности современного оверклокинга. В качестве подопытных процессоров выступали Intel Core 2 Quad с частотой ядра 2,66 ГГц, которые благодаря оригинальной системе охлаждения на жидком азоте удалось разогнать до 4,7 ГГц. Свои достижения на стенде другой тайваньской компании, Foxconn Electronics, демонстрировал оверклокер из Сингапура Shimano. В его системе, охлаждаемой сухим льдом, трехгигагерцовый процессор Intel Core 2 Duo работал на частоте 5 ГГц. ДП
"Микробософт" для биоинформатики
Два события в области синтетической биологии – одно громкое, другое "тихое", если рассматривать их в совокупности, дают картину очень серьезных сдвигов, происходящих как в науке о жизни, так и в "бизнесе на жизни".
Начнем с события тихого и для неспециалистов прошедшего почти незаметно. В последние дни мая на страницах научного журнала BMC Bioinformatics опубликована статья двух германских исследователей из Университета Мюнстера "Водяные знаки на основе ДНК и алгоритма ДНК-Крипт" (Dominik Heider, Angelika Barnekow. DNA-based watermarks using the DNA-Crypt algorithm, BMC Bioinformatics, 8:176, 29 May 2007). Авторы хотели продемонстрировать приложения разработанной ими технологии по внесению в код ДНК закрытых криптографией водяных знаков. Такие знаки, закодированные в молекулах, позволяют выявлять неавторизованное использование генетически модифицированных организмов, защищенных патентами.
Исследование Хайдера и Барников нельзя назвать абсолютно новым словом в биоинформатике, ибо эксперименты по внесению дополнительных данных в код искусственно синтезируемых ДНК ведутся уже давно, включая и применение алгоритмов засекречивания из областей криптографии (шифрование) или стеганографии (сокрытие информации). Однако до последнего времени все подобные разработки были чреваты тем, что данные, встроенные в ДНК для защиты интеллектуальных прав создателя, могли вызывать и нежелательные генетические мутации организмов. Теперь же, как считают германские авторы, удалось разработать такой механизм водяных знаков, который не оказывает воздействия на процессы синтеза белков, управляемые кодом ДНК. Точнее, возникающие мутации корректируются самим кодом водяных знаков.
Другое событие, породившее ожесточенные дискусии, наглядно показывает, для кого и почему подобные разработки чрезвычайно актуальны. По случайному совпадению Патентное бюро США в конце мая присвоило номер #20070122826 заявке на "минимальный геном", который может быть использован для создания синтетических форм жизни. Подчеркнем, что искусственно синтезировать новую форму жизни пока не удалось, поэтому формально патент выдан быть не может. Но по мнению ряда видных специалистов, рано или поздно он все-таки будет выдан.
В центре горячих споров вокруг патента на "минимальный геном" – и вообще о чьем бы то ни было праве интеллектуальной собственности на жизнь – фигурирует известный ученый и бизнесмен Крейг Вентер (Craig Venter). Более всего Вентер знаменит как основатель и первый глава компании Celera Genomics, безуспешно пытавшейся ради коммерческой выгоды опередить международный научный проект Human Genome по расшифровке человеческого генома. Целью компании Celera было создание платной базы данных с информацией о полном геноме человека. Столь бесстыжая алчность, естественно, вызвала неприятие ученых-генетиков, которые приложили максимум усилий, дабы расшифровать генокод и опубликовать результаты в доступной всем исследователям форме.
Тогда Вентер решил застолбить другой участок. Еще в 1999 году в организованном им институте имени себя, J. Craig Venter Institute, нобелевский лауреат Гамильтон Смит (Hamilton Smith) с коллегами использовали в экспериментах бактерию Mycoplasma genitalium, чтобы грубо оценить минимальное количество генов, при котором организм продолжает оставаться жизнеспособным. В институте были развернуты исследования по искусственному синтезу "минимального генома" внутри живой клетки, куда затем можно было бы встраивать дополнительные гены для придания микроорганизмам нужной функциональности. В частности, в июне 2005 года Крейг Вентер стал соучредителем новой компании Synthetic Genomics, занявшейся модификацией микроорганизмов с целью биологического производства разных видов альтернативного топлива.
Для подведения фундаментальной правовой и экономической базы под новое бизнес-направление ученые из J. Craig Venter Institute во главе со Смитом прошлой осенью оформили заявку на патент, который провозглашает их право собственности на набор из четырехсот генов, необходимых для существования микроба. Согласно этому патенту, синтетический геном с этим набором может быть встроен в бактерию с удаленной собственной ДНК. Получившаяся в результате новая бактерия становится биологическим "шасси", на основе которого методами синтетической биологии можно создавать генетические схемы с новыми функциями организмов. Этот же патент, в частности, столбит и конкретные приложения – производство этанола и водорода для энергетической индустрии.
Еще до того как заявка была принята, правозащитники забили тревогу, попытавшись предупредить общество, что втихую предпринимаются попытки внедрить этически сомнительные и потенциально опасные технологии. Особую активность проявила базирующаяся в Канаде ETC Group, объединившая около сорока других организаций, озабоченных опасной тенденцией, и рассылающая письма со следующим призывом: «Мы считаем, что претензии на монополию являются сигналом о начале крупномасштабной коммерческой гонки по получению и приватизации синтетических форм жизни. Компания же Вентера позиционирует себя как будущую „Микробософт“ синтетической биологии. Прежде чем эти притязания начнут обретать реальность, общество должно всесторонне рассмотреть их далеко простирающееся воздействие как на проблемы социального и этического характера, так и на окружающую среду. Насущно необходимы дебаты о том, насколько это вообще социально приемлемо или желательно».
Все прежние попытки объявить права собственности на чужую жизнь удавалось пресечь. Остается надеяться, что удастся и на этот раз.
ГОСТИНАЯ: Увидеть прошлое
Настоящее – следствие и, если хотите, заложник прошлого. Глядя вокруг, мы видим факты, но не понимаем их причины, прячущиеся в прошедшем. Увы, прошлое нельзя наблюдать – его можно только реконструировать. Хорошо еще, если следы былых фактов лишь исказились, побывав под пятой разрушающего времени. Подавляющая часть событий прошлого просто-напросто стерта без следа.
Всеведущий демон Лапласа, выражение классической веры в силу науки, по положению и характеристикам движения всех существующих частиц мог полностью исчислить предысторию и постысторию Вселенной. Теперь мы осознали пугающую неопределенность будущего, скрывающуюся за терминами "детерминированный хаос", "странный аттрактор", "неопределенность Гейзенберга" и другими заклинаниями. С прошлым не легче. Раз настоящее не однозначно определяется своей предысторией, наблюдаемому настоящему может соответствовать бесконечное множество потенциальных прошлых, определяющих его своими свойствами!
Любое развитие – конфликт между памятью (сохранением свойств системы) и изменением (адаптацией этой системы или ее разрушением). Тот, кто многое приобрел, многое и забыл…
Простите, я затянул обращение к примеру реконструкции прошлого, о котором расскажу. Речь идет о выходе позвоночных на сушу. Трудно осознать, сколь различны условия для жизни крупных животных в воде и на суше. Как наши предки перешли через эту границу? Счастливая случайность? Наверняка нет. Такой переход, по-видимому, происходил независимо в нескольких эволюционных ветвях рыб, давших начало нескольким группам первых четвероногих! Приспособления рыб к жизни в мелководных водоемах девонского периода оказались ключом к освоению суши. Не вдаваясь в детали, укажу, что конечности возникли как орган отталкивания от дна на мелководье, а легкие – как орган дыхания воздухом, когда голова находится над поверхностью воды. Хорошо, что мы имеем свидетельства строения конечностей у нескольких полурыб-получетвероногих. А как перестраивались другие системы?
Заглядывать в прошлое можно с помощью моделей. Исследователи из Швейцарского федерального политехнического института в Лозанне (EPFL) построили модель первых четвероногих. Тело – цепочка из девяти подвижных блоков; на втором и шестом – ножки [Совсем не похожие на ноги первых четвероногих…]. "Нервная система" устроена по аналогии с нервной системой миноги [Почему именно миноги? Она что, в родстве с первыми четвероногими? Ну, в каком-то смысле мы все родственники, но минога дальше от моделируемых животных, чем, к примеру, рыбы…]. Такое устройство, несмотря на примитивность нервной системы, может не только плавать, но и ползать. Интересно, только жаль, что отношения к действительному прошлому эти эксперименты практически не имеют.
Другая работа использует средства генетики. Nature опубликовала статью Маркуса Дэвиса (Marcus Davis) и соавторов из университета Чикаго (University of Chicago). Авторы исследовали Hox-гены – переключатели, отвечающие за формирование плана строения тела. Экспрессия Hox-генов, отвечающих за формирование конечностей у четвероногих, проходит две фазы. Первая связана с формированием самой конечности или плавника, вторая – с образованием пальцев. У четвероногих регистрируются обе фазы, у данио рерио (аквариумной рыбешки) – лишь первая. Авторы работы исследовали веслоноса, американского представителя осетровых, и обнаружили у него и первую, и вторую фазу экспрессии таких генов. Ну что ж, интересный факт. А вот вывод из него сомнителен: ученые считают, что развитие конечностей у древних рыб было предопределено, заранее «вшито» в их гены.
Веслонос находится с четвероногими примерно в таком же родстве, как и данио, – четвероногие произошли от другой группы рыб, лопастеперых. Наличие сходных генных последовательностей вовсе не говорит о сходстве функций: они могут быть переопределены. Аналогия: кости, находящиеся в среднем ухе человека и других млекопитающих (молоточек и наковальня), происходят от костей, формировавших челюстной сустав у наших рептильных предков. Означает ли это, что в челюстях рептилий «зашит» план среднего уха млекопитающих? Нет! Когда прежние функции этих костей оказались утрачены, они приобрели новые. А можно ли тогда утверждать, что гены, выполнявшие одни функции у древних рыб, содержали план тех функций, которые они начали выполнять у четвероногих?
Выходит, предопределенности в освоении суши не было? Как знать… То, что она не доказана в работе Дэвиса, не означает, что ее не существовало. Один пример. Есть такая рыба, илистый прыгун (кстати, скорее родственник данио, чем веслоноса, и, вероятнее всего, лишенный второй фазы экспрессии Hox-генов конечностей). В 1934 году Дж. Хармс (J. W. Harms) показал, что при введении гормона тироксина[Гормона, который запускает созревание и выход на сушу у личинок земноводных] грудные плавники илистого прыгуна превращаются в нечто вроде конечностей, эдакие тонкие лапы. Предопределенность относилась к путям перестройки онтогенеза?
А можно ли вообще реконструировать прошлое, изучая нынешние живые системы, которые стали тем, чем они являются, только потому, что забыли существенную часть своего прошлого? Хоть мы и заложники прошлого, нам не дано точно знать, что и как определяет нашу судьбу. Так, догадки высказываем…
ТЕМА НОМЕРА: Сгорел на работе
В первой части темы Евгений Козловский подробно рассказал, чем хороши и плохи ЭЛТ– и ЖК-телевизоры. Теперь пришла очередь PDP.
Плазменные панели, конечно, помоложе кинескопов [Технологические ограничения плазмы] (хотя имеют с ними нечто общее, а именно: замкнутую стеклянную колбу с люминофором на стенке, который светится под ударами заряженных частиц), однако современным LCD-панелям все равно годятся в дедушки. Что и дает Голубицкому повод поворчать по поводу этой "дремучей и навсегда устаревшей и бесперспективной технологии прошлого века". Мне же плазменные дисплеи всегда представлялись эдакими сугубо информационными, в чьи функции и не должно входить тонкое отображение "художественных материй": динамическая доска объявлений в аэропорту или – там же – площадка, с которой, приподняв голову, можно узнать последние новости, курсы валют или счет матча… рекламное пространство… Сравнительно большие диагонали при мелкой глубине, почти полное равнодушие к углу зрения и внешним засветкам. Если концептуально, это нечто похожее на огромные рекламные щиты в больших городах, состоящие из мелких лампочек или светодиодов: издалека, на ходу, – все достаточно хорошо видно, и никому в голову не придет наслаждаться на таких щитах тонкими цветовыми переходами «Амаркорда» Феллини.
Производители, однако, такую точку зрения принимать отказываются (в чем их нетрудно понять) и затрачивают огромные маркетинговые и рекламные деньги на продвижение плазменных панелей именно в качестве домашних устройств, в пределе – универсальных телевизоров. И усилия эти, и деньги определенные плоды приносят: у меня лично есть несколько знакомых, которые взяли себе домой не изысканный ЭЛТ-телевизор, не современную ЖК-панель, а именно эту тяжеленную (сравнительно с ЖК), вечно шумящую вентиляторами и издающую сильный тепловой шум (рядом с плазмой не работают инфракрасные приборы, вроде, например, наушников) махину с постепенно, но неизбежно вылетающими пикселами и неравномерно угасающим люминофором, с нерекордным разрешением (хотя в самое последнее время уже появились и подлинные Full HD-плазмы, одна из которых простояла у меня дома на тестировании добрый десяток дней, – о чем в подробностях – ниже) и неглубоким цветом. – Почему? – изумлялся я, пытаясь понять что-то скрытое от моих нищих глаз, – и получал всегда один и тот же ответ (который, правда, частенько был завуалирован массой красивых и замысловатых слов, порою – технических терминов): – Круто!
Чтобы понять, откуда растут ноги у недостатков плазм, насколько они преодолимы и преодолимы ли в принципе, – давайте на уровне журнала "Юный техник" глянем на принцип работы PDP.
Итак, между двумя стеклянными пластинами (с сетью проводников) заключены сотни тысяч или миллионы (в зависимости от разрешения) газосветных колбочек, заполненных смесью неона и ксенона (иногда еще добавляют гелий), – по принципу ничем не отличающихся от ламп дневного света. На одну из поверхностей колбочек нанесен люминофор одного из трех основных цветов (RGB, Красный, Зеленый, Синий), подобный тому, который применяется в ЭЛТ-телевизорах. При подаче напряжения на нужную колбочку электрическое поле вызывает в газовой среде тлеющий разряд (плазму или, точнее, холодную плазму), и этот разряд дает ультрафиолетовое излучение. Люминофор возбуждается ультрафиолетом и дает видимый свет. Тлеющий разряд в колбочке возникает не вдруг, а с некоторой, пусть и очень краткой (миллисекунды) задержкой, которая, скажем, для освещения комнаты некритична, а вот для отображения движущихся объектов – совершенно недопустима. С одной стороны, конечно, микроскопический размер колбочек сам по себе снижает задержку, с другой – чтобы довести ее практически до нуля, колбочки надо держать в предвозбужденном состоянии, в так называемом состоянии предподжига, – когда мгновенный управляющий импульс вызывает мгновенную же реакцию. Однако в состоянии предподжига газ хоть частично, хоть, так сказать, на фоновом уровне, а все же возбужден, в связи с чем практически на любых плазменных панелях, не снабженных специальными «фильтрующими» экранами, легко заметно в тенях эдакое серо-бурое шевеление, дыхание, словно в муравейнике. И вот это бурое шевеление и отсутствие, таким образом, достаточно черного черного – и есть один из родовых недостатков плазменных панелей.
Второй концептуальный недостаток, который можно назвать паразитной памятью, вызван тем, что, во-первых, люминофор колбочек постепенно выгорает, и во-вторых – наиболее часто возбуждаемый газ начинает возбуждаться от все менее сильных управляющих импульсов, как бы… "разогревается". Потому на плазменных панелях бывают видны паразитные изображения на местах, на которых сравнительно долгое время изображалось одно и то же. Ну, к примеру, марочка (логотип) телевизионного канала. Производители пытаются бороться с призраками марочек, вылавливая долгие статические изображения и слегка двигая их вверх-вниз и вправо-влево, но если такая немудрящая технология на марочках более или менее работает, в других, куда как часто встречающихся случаях – вроде неполного заполнения экрана картинкой, – работать по понятным причинам отказывается. Я имею в виду, что хотя плазменные панели всегда (или очень часто; я, во всяком случае, других не встречал) имеют пропорцию экрана 16:9, фильмы, которые на них просматриваются, вполне могут иметь другие пропорции: 4:3 у всех старых и некоторых новых, 2,35:1 – у так называемых широкоэкранных и некоторые другие, более экзотичные. В этих случаях при нормальном, без искажения, выводе картинки на экран его края (правый и левый в первом случае, верхний и нижний – во втором) остаются незасвеченными очень долгое время, и эти темные поля так и "запоминаются". В связи с чем производители плазменных панелей много сил прилагают к разного рода схемам масштабирования «нестандартных» видеокартинок, сплющивая их или обрезая по краям, что, как вы понимаете, для человека, трепетно относящегося к художественной картинке, приемлемым быть не может. Недавно мне пришлось увидеть в аэропорту Мюнхена горящий сплошным белым светом плазменный дисплей (время было позднее, и информацию с него сняли), на котором можно было легко прочесть несколько названий нескольких авиакомпаний, квадратики, заполненные тенями самых разных цифр, и все такое прочее. Конечно, если подать на дисплей информацию, эти «тени» станут куда менее заметны, да и не так важны в аэропорту, – если же вы проводите частые вечера возле домашней плазмы, вы должны иметь очень крепкие нервы, чтобы тени вас не раздражали. Когда я однажды пытался протестировать очередную плазменную панель в магазине, продавец категорически запретил мне смотреть фильм в пропорции 2,35:1. Сказал: "Выгорит"! Конечно, возможно, мне попался продавец-перестраховщик – чтобы так быстро выгорело! – однако не на пустом же месте возникают у профессионалов такие перестраховки.
Газосветная колбочка, как вы понимаете, может или гореть, или не гореть – ровно как лампа дневного света. Промежуточные состояния яркости можно получить, если часто включать и выключать разряд, причем частота мигания бывает очень и очень высока [Падение цен на плоские телевизоры (средние мировые цены), USD). Источник: Displaybank, Digitimes, Апрель 2007 Британский профессор Пол Экинс предложил ввести налог на плазменные панели, поскольку каждая панель из-за высокого энергопотребления «ответственна» в среднем за 400 кг выбросов CO2 в год (для сравнения: ЭЛТ-телевизор вчетверо чище). Цель подобного налога – заставить производителей разрабатывать новые, более экономичные технологии]. Теоретически такое управление яркостью должно позволять огромное количество ее градаций (приблизительно по тому же принципу формируется яркость каждой точки в микрозеркальных проекторах, о которых речь впереди), – и производители плазменных панелей, особенно последних моделей, заявляют уже даже не о миллионах, а о миллиардах цветовых оттенков. Однако мне ни разу не удалось увидеть плазменную панель, где плавные переходы между тонами (градиентные заливки) – например, на голубом небе – не имели бы ясно различимых границ. А такие границы характерны для 15–16-битного цвета, отображающего десятки тысяч цветовых оттенков. До технологических причин этого явления я так пока и не докопался (см. врезку), – однако останусь в твердом убеждении, что плазменные панели не способны передавать картинку с достаточной цветовой глубиной, пока не увижу хоть одну панель с "гладким небом". А смотрел я на последние модели и от LG, и от Pioneer, и от Panasonic, и от Futjitsu: четырех из пяти мировых производителей плазменных панелей.
Что касается недостатка, традиционно приписываемого плазменным панелям: недолгий срок службы (срок службы измеряется временем, за которое яркость панели упала вдвое, – хотя и после этого можно продолжать ее смотреть), – он у последних моделей вырос заметно и в несколько раз перегнал срок службы ЭЛТ-телевизоров. Конечно, когда вылетает несколько колбочек (и, как вы понимаете, исправить этот недостаток невозможно), панель начинает раздражать особенно нервных зрителей, – но и тут заметен удивительный прогресс.
Последним – и тоже быстро избываемым – недостатком плазм можно было считать их цены. Еще не так давно один из пяти производителей собственно дисплеев для плазменных панелей, компания Fujitsu, выкинула лозунг – "не выше ста долларов за дюйм диагонали!", – однако сегодня они заметно падают, приближаясь к ценам на ЖК-панели и едва вдвое обгоняя цены на дорогие ЭЛТ-телевизоры. Правда, относится это к плазмам с небольшим логическим разрешением; когда оно начинает подходить к Full HD, цены снова прыгают вверх и обгоняют цены на Full HD ЖК-панели в пять и более раз!
Какие же доводы можно привести в пользу плазменных панелей (кроме того самого, весьма мощного резона, что "плазма – это круто")? Ну, во-первых, еще недавно – их размеры. И впрямь, минимальная диагональ плазм, имеющихся на рынке, была 32 дюйма, чаще можно было встретить 40 и более, – то есть диагонали, еще год-полтора назад для ЖК-панелей недоступные. Сегодня уже появились и 32-дюймовые, и 36-дюймовые, и даже большие ЖК-панели по приемлемым ценам, – так что в безраздельном (если не иметь в виду проекторов, которые, в отличие от плазмы, требуют затемнения помещения) владении плазм остались диагонали большего размера. Еще год назад мне довелось видеть на CeBIT работающие плазменные HD-панели с диагональю в 105 дюймов! Понятное дело, что, когда приходится укладывать на вообразимой площади миллионы стеклянных колбочек, получить большую диагональ проще, чем маленькую, и, сказать честно, я даже не предполагал появления в скором времени плазменных панелей «квартирного» формата с разрешением Full HD.
Однако не прошло с CeBIT-2006 и полного года, как ко мне на четвертый этаж (без лифта) внесли плазменную Full HD-панель от Panasonic с весьма большой, но все-таки вполне «комнатной» диагональю в 65 дюймов. Вносили двое профессиональных грузчиков, передыхая на каждой площадке, и похоже это было на транспортировку рояля (когда я попытался передвинуть панель по комнате на десяток сантиметров, оказалось, что мне в одиночку это просто не под силу).
Панель называется TH-65PV600R и стоит на price ru около 12 тысяч долларов (три месяца назад, когда она только появилась, стоила 15 тысяч!). Производитель пишет про массу новых технологий и несравненных достоинств панели. Выборочно цитирую пресс-релиз: «Управляющий интерфейс HDAVI, который позволяет передавать все аудио-, видео– и управляющие сигналы через один кабель, соединяющий цифровые устройства; при использовании оборудования, поддерживающего интерфейс HDAVI, отпадает, например, необходимость последовательно включать все компоненты домашнего кинотеатра. Схема Real Gamma Control, производящая 16-битовую видеообработку сигнала, что позволяет воспроизводить изображение с 4096 эквивалентными степенями градации цвета3. Технология Contrast Management для каждого участка картинки подбирает индивидуальный уровень контрастности без излишнего пересвечивания или затемнения. Таким образом, изображение становится одинаково четким по всей площади экрана, без блеклых или чересчур темных участков. Система объемного управления цветностью Advanced 3D Colour Management осуществляет точное трехмерное управление разделением оттенков и яркостью цвета. Технология шумоподавления Motion Pattern Noise Reduction определяет алгоритмы движения, которые чаще всего генерируют шумы, и корректирует картинку, убирая искажения, возможные при демонстрации динамичных сюжетов. А Sub-Pixel Controller устраняет зубчатость контуров и нечеткость диагональных линий, сглаживая края изображения».
Наибольшее мое умиление вызвали слова производителей о том, что, во-первых, они применили технологию, которая не вызывает этой пресловутой паразитной памяти, и что, во-вторых, применили технологию сдвига неподвижных картинок вроде логотипов каналов. То есть я категорически не понял, зачем сдвигать картинки, если панель свободна от паразитной памяти?
Если же оставить в стороне иронию, я готов признать, что картинка на TH-65PV600R была – в самом общем смысле – совершенно замечательна и просто покорила нескольких моих знакомых, которых я зазвал поглядеть на диковинку. Мне хватало четкости, я не видел ни излишнего пересвечивания, ни ненужного затемнения. Цвета были не просто хороши, – даже несколько, на мой вкус, излишне хороши: более цветные, чем природные, – но это довольно обычный прием у южно-азиатских производителей телевизоров. То есть все эти исключительные и уникальные технологии более или менее привели к тому, чтобы картинка на плазме стала… нормальной!
Вместе с тем, два замеченных мною недостатка, из разряда "родовых", никак в пресс-релизе отражены не были, точнее – про один, касающийся количества отображаемых цветов, уже сказано в сноске: никаких 4096 эквивалентных степеней градации яркости на каждый цвет на панели и не ночевало: практически любое градиентное отображение цвета сопровождалось ясно заметными границами, которые я не преминул сфотографировать, чтобы материализовать ощущения.
Не отраженный в пресс-релизе недостаток касался "учернения черного". Черный на этой панели и впрямь был просто непробиваем, я такого и на своем ЭЛТ-телевизоре, пожалуй, не видел, – причем даже не возникало ощущения, что черная чернота достигнута за счет обрезки темной составляющей картинки. Однако получить столь черное черное производителю удалось, как я полагаю, за счет специального фильтрующего стеклянного экрана, стоящего в нескольких сантиметрах от собственно панели. И картинка яснейшим образом отражалась от внутренней плоскости этого экрана, – так что, получив черный, мы в качестве бонуса получили двоящуюся картинку, которая проявлялась тем яснее, чем была контрастнее (например, желтые титры на черном фоне) и чем "более искоса" смотришь на экран. Впрочем, он так велик, что, даже если сядешь ровно по его центру, все равно по краям паразитная картинка будет постоянно видна.
И первый недостаток, и второй (даже не знаю, какой больше) делают подобные панели совершенно неприемлемыми для меня в качестве домашнего дисплея, но не стану отрицать, что ни у одного из приходивших гостей они столь резкого отторжения не вызвали.
Этот случай я привел еще и для того, чтобы на его примере показать: никакие супервеликолепные характеристики никаких телевизоров, сколь угодно длинный перечень новейших технологий, позволяющих… – не дадут представления о картинке, которую вы реально увидите на экране (в том числе и потому, что эти характеристики и технологии не учитывают ни остроты ваших, конкретно, органов чувств, ни организации вашей психики: то, что одному будет незаметно, другому станет соринкой, а то и бревном в глазу). Ровно то же относится и к цифрам яркости, контрастности, углов обзора, времени отклика и всему такому прочему: поскольку, приводя эти цифры, производитель никогда (или почти никогда) не приводит методик, по которым производились измерения. А из этих методик обычно предпочитает те, которые дают наиболее впечатляющие цифры и мало схожи с реальными условиями домашнего просмотра.
Отличие плазмы от других типов дисплеев (CRT, LCD) в том, что оконечный элемент, преобразующий сигнал в свет, у плазмы – дискретный, то есть имеет два состояния (горит или не горит). У тех же ЖК этот элемент аналоговый – пропускает свет пропорционально сигналу. Чтобы эмулировать аналоговое управление дискретным элементом, его приходится быстро включать и выключать, а яркость в таком случае пропорциональна отношению времени включенного состояния ко времени выключенного. Чтобы не было заметно мигания, переключать пиксел надо с большой частотой, например 60 Гц. Управление пикселами производится по строкам или по столбцам, то есть – одна строка или один столбец в каждый момент времени. Соответственно, умножаем частоту на число строк: к примеру, 60х1080=64,8 кГц. Для получения глубины цвета 18 бит надо иметь 6 бит информации на пиксел каждого цвета, а управляющее устройство должно работать с частотой 60х1080х26=4,15 МГц. Предположим, что емкость каждого управляющего электрода (вертикальной шины матрицы) составляет около 100 пФ (здесь трудно сказать точно, не зная полных технических параметров матрицы, но близко). Для перезарядки такой емкости с приведенной выше частотой в диапазоне напряжения от 0 хотя бы до 50 вольт в нее надо вогнать ток I=CU/t: 100х10–12х50х4,15х106=0,02 А. Емкостей этих у матрицы на 1920 столбцов будет 3х1920=5760. Итого, при грубой прикидке получаем суммарный пиковый ток 115,2 А. И это при 100% КПД. А для 24 бит надо увеличить цифры вчетверо. Так что ограничения скорее всего технологические. Кроме прочего, в результате из плазмы получается достаточно мощный радиопередатчик коротковолнового диапазона. Вполне возможно, что ограничения у плазм не только (и даже не столько) по мощности, сколько по уровню помех: про то, что плазмы дают жуткие помехи радиоприему, я слышу не впервые. – С.Л.
Сентенцию, в равной степени относящуюся к любым телевизорам, а не только к плазме, можно подытожить цитатой из последнего романа Пелевина "Empire V", относящейся к рекламе: "Нигде не прибегая к прямой лжи, создать из фрагментов правды картину, которая связана с реальностью ровно настолько, насколько это способно поднять продажи". Так что будьте начеку!
1 1964 год, Университет Иллинойса, авторы – Дональд Битцер, Джейн Слоттоу и аспирант Роберт Уилсон (Donald L. Bitzer, H. Gene Slottow, Robert Willson). Реальный же выход плазмы на телевизионный рынок случился намного позже, ближе к концу прошлого века: 1996 год – Panasonic (Matsu-shita), купивший американскую фирму Plasmaco, и 1997 год – Pioneer.
2 Если точечный источник света в темноте зажигается подряд несколько раз с достаточной частотой, он воспринимается глазом как непрерывно светящийся: мозг суммирует свет миганий.
3 То есть, если иметь в виду, что каждый пиксел состоит из трех разноцветных колбочек, надо предполагать, что пресс-релиз имеет в виду многомиллиардную, тридцатишестибитную общую глубину цвета. Не очень верится даже теоретически (см. сноску Сергея Леонова). Практически же (на мой субъективный глаз) мы имеем скорее шестнадцатибитную предобработку с двенадцатибитным (212=4096) общим выходом.
Проекторат
Вероятно, разговор о проекторах в статье о телевизорах следовало бы начать как раз с проекционных телевизоров. Но поскольку они представляют собою простые коробки с притаившимся в корпусе небольшим проектором, который изнутри (rear-проекция, хорошо знакомая бывалым кинематографистам и кинозрителям: именно так до начала шестидесятых создавались движущиеся фоны, перед которыми актеры в покачиваемых рабочими пролетках или автомобилях, озаренные подробно выстроенным «кинематографическим» светом и всполохами как бы проезжающих мимо фонарей, вольготно разыгрывали разные сцены), – бросает картинку на экран.
Но чтобы не уточнять всякий раз, какой именно (по конструкции) проектор стоит внутри такой коробки, давайте сначала займемся классификацией и принципами действия сегодняшних проекторов, – тем более что и проекторы как таковые вполне могут заменять сегодня домашние телевизоры, если на их вход подавать сигналы с автономных TV-тюнеров (почему-то я до сих пор не встретил ни одного проектора со встроенным TV-тюнером, хотя цена вопроса – грош! Со встроенными, например, звуковыми системами – встречал, а вот с TV-тюнерами – нет). Любой проектор по величине диагонали (да, пожалуй, и по цене) даст фору почти любому другому телевизору, разве что потребует затемнения комнаты.
Итак, сегодня на рынке мы имеем огромное количество проекторов по цене от "до тысячи долларов" до трех и выше этих тысяч десятков. Основную массу проекторов составляют LCD [Liquid Crystal Display, ЖидкоКристаллический дисплей]– и DLP [Digital Light Processing, Цифровая Обработка Света]-семейства: то есть на жидкокристаллических чипах и на чипах микрозеркальных. Интересно, что сами чипы (их подавляющее большинство, почти все; одно из исключений – Sony, которая сама делает чипы, но только для собственных проекторов) производятся всего двумя фирмами: LCD делает Epson [Чипы изготавливаются по фирменной технологии Epson и называются HTPS-панели: high temperature polysilicon – высокотемпературные поликремниевые тонкопленочные жидкокристаллические панели. Применительно к проекторам, расположение жидких кристаллов перестает играть главную роль, – зато на передний план выходят терпимость к высоким температурам и снижение до минимума площади коммуникационных проводников (увеличение апертуры)], DLP – Texas Instruments (которая, кстати заметить, сама – в отличие от Epson – проекторов не выпускает).
Оговорка "основная масса" понадобилась затем, чтобы не упустить проекторы третьей группы, на чипах LCOS (Жидкий кристалл на Кремнии), которые теоретически должны были свести к минимуму недостатки как LCD-, так и DLP-решений: LCD-матрицы в этих чипах располагаются на светоотражающей подложке, так что вся инфраструктура находится снизу и вся площадь панели оказывается "рабочей", и не пропускают сквозь себя модулируемую картинку, а отражают [D-ILA-принцип (Direct Drive Image Light Amplifier или "Прямое Усиление Света от Изображения")], – однако революции в проекторостроении такие аппараты не произвели [Возможно, за исключением применения в проекционных телевизорах]: однажды мне пришлось тестировать LCOS-проектор от Canon: XEED SX50, и он не потряс меня ровно ничем (покупателей, кажется, тоже). Возможно, технология еще недостаточно развилась, а возможно – никогда и не разовьется. Для педантичности можно было бы упомянуть еще и об экзотических профессиональных проекторах, где картинка воссоздается в специальных масляных ваннах за счет модулирования поверхности масла сильными электрическими полями или об ЭЛТ-проекторах, но первые слишком специальны для темы, а о вторых уже достаточно сказано в первой главе.
Итак, в LCD-проекторах стоят обычные, только очень маленькие жидкокристаллические матрицы, правда – одноцветные. На первые LCD-проекторы ставились полноцветные, но либо матрицы не выдерживали слишком сильного света лампы, либо яркость проекторов была неприемлемо мала, – так что решение разделить потоки света на три матрицы оказалось идеальным. Свет от проекционной лампы разделяется специальной призмой (Polarization Beam Splitter, PBS) и пропускается сквозь соответствующие основным цветам (RGB) светофильтры, а на каждую из трех матриц подается картинка "своего цвета".
Как вы понимаете, одни недостатки LCD-панелей (вроде, например, угла обзора) при использовании их в проекторах не играют никакой роли. Другие – как недостаточная чернота черного – неистребимы ничем и даже, пожалуй, менее поддаются коррекции, чем у нормальных LCD-панелей: ведь никакого фильтра ни перед чипом, ни перед экраном не поставишь. Зато появляются дополнительные – например, так называемая "сетка от насекомых": поскольку иной раз до половины площади жидкокристаллического чипа занимает его «инфраструктура» (межпиксельные промежутки, зазор между прозрачными проводниками), а чип увеличивается на экране в сотни раз, – и на нем ясно читается эта «инфраструктурная» сетка клеточек. Правда, с одной стороны, производители постоянно уменьшают «непрозрачную» долю площади чипов, с другой – «сетка» хорошо видна, только если подойти к экрану достаточно близко, ближе, чем обычно смотрится кино. В качестве минусов LCD-проекторов называют еще недостаточные контраст и черноту черного по сравнению с проекторами микрозеркальными, а также постепенное выгорание светофильтров, которое в конце концов приводит к заметному ухудшению цветопередачи, – однако я не склонен придавать этим минусам серьезный вес: и черный, и контраст у DLP-проекторов тоже не идеальны (о чем мы поговорим ниже), а портятся от времени практически любые предметы, особенно столь сложные: зеркальца на DLP-матрицах тоже могут со временем залипать.
Поделиться книгой: