Co je uvnitř 144Hz 4K monitorů s G-Sync HDR? Aktivní chlazení, FPGA, 4:2:2 barvy

Na trh teď konečně přišly 144Hz herní monitory s rozlišením 4K (plus silnými schopnostmi HDR zobrazení) s technologií G-Sync HDR. Tu Nvidia představila začátkem roku 2017, ohlášená LCD měla od té doby ale značné zpoždění. Trochu to možná souvisí i s tím, že nejde rozhodně o úplně standardní monitory, jak teď ukazují rozborky v recenzích.

Aktivní chlazení

Recenzi monitoru Asus ROG Swift PG27UQ si můžete přečíst například na webu PC Perspective. Kromě samotného testování obrazu a fungování je na ní ale zajímavý pohled pod plasty této obrazovky. Jedna z prvních věcí, která vyčnívá, je aktivní chlazení, což není v monitorech běžná věc. Jak model Asusu, tak konkurenční Acer Predator X27 jsou uvnitř vybavené plochým chladičem podobným těm používaným v noteboocích či možná spíše v kompaktních PC typu NUC (jde o výkonnější a větší chladič), který slouží k ochlazování hlavní elektroniky.

Tento chladič používá relativně malý radiální ventilátor (Sunon EF70151S1-C010-S9A, který podle zběžného googlení najdete také třeba v miniPC HP EliteDesk 800 G1). Nasává vzduch v oblasti, kde se k monitoru přimontovává stojan nebo VESA držák. Vzduch je z tohoto chladiče vyfukován opět jako u notebooků – u monitoru Asus perforací ve spodní části vedle vstupních portů. Zdá se, že monitor Aceru má s tímto chladičem problém, pokud ho instalujete na dodávaný VESA držák. Ten podle tohoto uživatele blokuje přístup vzduchu a zvyšuje hlučnost. U Asusu tato závada není, protože jsou použité distanční sloupky, které držák oddálí. Ventilátor ale i při normálním použití se stojanem stále bude generovat určitou hlučnost, s čímž je třeba počítat.

Kromě tohoto prvního ventilátoru, který je vidět po odšroubování stojanu, je ale zdá se alespoň uvnitř modelu Asusu ještě jeden podobný radiální ventilátor. Jeho úkolem je zřejmě vysávat vzduch z prostoru uvnitř šasi a tlačit ho ven řadou perforací na horní hraně monitoru. Zatímco první chladič se stará o elektroniku, tento ventilátor je zřejmě instalován pro odvod tepla, které vytváří podsvícení panelu. Použitý panel AU Optronics M270QAN02.2 má mít špičkový jas až 1000 cd/m² (trvalé maximum je zřejmě 600 cd/m²) a výdej tepla je asi značný. Aktivní chlazení by ze stejného důvodu měly mít i některé televize.

FPGA a 3 GB RAM

Zajímavá je na monitoru elektronika. Nvidia u modulů G-Sync používala už dřív programovatelné čipy FPGA a stejné řešení je použito i u těchto monitorů a G-Sync HDR. Navíc jde zdá se o FPGA poměrně výkoné, čip Altera Arria 10 GX 480 se 480 tisíci logickými elementy. Je instalované na vyměnitelném modulu, na němž se nachází také 3 GB paměti DDR4 na taktu 2400 MHz. Nároky G-Sync HDR na výpočetní výkon elektroniky (a její I/O rozhraní) jsou tedy asi docela velké. Kromě zahřívání a onoho aktivního chlazení toto zřejmě také stojí za vysokou cenou monitorů (2000 $), cena FPGA modulu samotného bude patrně pár set dolarů. Protože teplo pochází z elektřiny, má monitor logicky při hraní nebo zobrazování HDR videa docela vysokou teplotu, Asus v specifikacích uvádí příkon 180 W. I když cílové skupině asi toto moc vadit nebude.

Pro masovější rozšíření monitorů s takovýmito parametry bude evidentně nutné, aby fungování zajišťovala standardní jednodušší elektronika s nižší cenou (a spotřebou). Doufejme, že nebude trvat tak dlouho, než výrobci těchto čipů budou mít takový hardware k dispozici. Podobné 4K/144Hz monitory s konkurenčním FreeSync 2 HDR patrně nevyjdou, dokud standardní řadič pro LCD tyto parametry nezvládnou. Co ale asi bude větší oříšek, bude ono zahřívání LCD panelů podporujících DisplayHDR 1000. Zde se nutnost aktivního chlazení asi tak snadno neodbourá (snad jen pomocí nějakých těžkých soustav heatpipe a pasivních chladičů vyvedených na zadní stranu šasi). Nicméně panely podporující třeba jen DisplayHDR 600 by snad mohly být schopné rozumě fungovat bez chlazení při zachování obstojného obrazu.

144Hz v rozlišení 4K vede k podvzorkování barev

V souvislosti s elektronikou těchto monitorů je asi dobré připomenout ještě jednu věc. Už delší dobu bylo známé, že tato LCD nebudou schopna při frekvenci 144 Hz zvládnout 4K rozlišení s obrazem HDR. Nestačí na to kapacita rozhraní DisplayPort 1.4, s čímž se zřejmě nijak nepodařilo pohnout. Bohužel Nvidia v elektronice pro G-Sync HDR nemá implementovánu kompresi DSC a máme už potvrzeno, že oba monitory s G-Sync HDR musí při vyšších frekvencích používat podvzorkování barev na 4:2:2. To by nemělo příliš vadit při přehrávání videa nebo třeba prohlížení fotografií a s podobným „přírodním obsahem“, byť dvojí konverze barev přináší určitý šum či nepřesnosti, který by ale neměly být příliš pozorovatelné. Vzorkování 4:2:2 ale bude vytvářet rušivé rozmazání obrysů při zobrazení textu, GUI a podobných ostrých počítačových obrazců. Při práci bude proto dobré monitor provozovat na nižší frekvenci.

Maximální snímková frekvence, při které monitory pracují se standardním vzorkováním 4:4:4, je u nich při zapnutém HDR jen 98 Hz, což poněkud redukuje výhodu jejich rychlého panelu. Na jednu stranu dnešní grafické karty stejně často nebudou schopné monitor ve hrách takto rychle živit, na druhou stranu ale asi tato LCD jsou investicí na několik let. První generace 4K/144Hz/HDR monitorů je tedy do značné míry kompromisní, i když přínosy v obraze jsou velmi zajímavé (kombinace 4K, DisplayHDR 1000 a vysoké/adaptivní obnovovací frekvence z těchto LCD dělá nejlepší zobrazovadlo pro hry, jaké teď existuje). Pro většinu hráčů, kteří nemají úplně neomezené rozpočty na luxusní příslušenství, ale asi bude lepší počkat rok dva, až tato technologie projde trochou evoluce.