Управление цифровыми мониторами осуществляется двоичными сигналами, которые имеют только два значения: логическую единицу- "I" и логический ноль - "О" ("да" и "нет"). Уровню логической единицы соответствует напряжение около 5 В, уровню логического нуля - не более 0,4 В. Поскольку такие же уровни логической " I" (2,4-5 В) и логического "0" (0-0,4 В) используются в широко распространенной стандартной серии микросхем на основе транзисторно-транзисторной логики, или TTL (Transistor Transistor Logic - транзисторно-транзисторная логика), цифровые мониторы часто называют TTL-мониторами. Первые TTL-мониторы были монохромными, более поздние модели - цветными.

Монохромные цифровые мониторы К этой группе относятся монохромные мониторы, сигналы управления которыми формируются графическими картами стандартов MDA (Monochrome Display Adapter) или Hercules, изредка - EGA (Enhanced Graphics Adapter). Уже из самого названия "монохромный" ясно, что точка на экране может быть только светлой или темной. В лучшем случае точки могут различаться еще и своей яркостью.

Монитор Hercules формирует изображение только в виде светлых и темных точек с разрешением 720П350; растр на его экране появляется только при подключении к PC. Это происходит потому, что блок развертки монитора генерирует сигналы для отклоняющей системы только при наличии внешних синхроимпульсов от видеоадаптера.

Цветные (RGB) цифровые мониторы Поскольку кинескоп цветного монитора имеет не одну, а три электронные пушки для красного {Red), зеленого {Green) и синего {Blue) цветов с раздельным управлением, его также называют RGB-монитором. Заметим, что современные аналоговые мониторы также являются RGB-мониторами, поскольку термин "RGB-монитор" обозначает только тот факт, что сигналы основных цветов подаются на монитор независимо, по трем отдельным проводам, при этом характер сигнала (цифровой или аналоговый) значения не имеет. Данный термин был введен для того, чтобы отличать такие мониторы от более ранних моделей цветных мониторов, управление которыми, подобно телевизору, осуществлялось композитным видеосигналом, несущим информацию о яркости и цветности и передававшимся по одному проводу. В частности, такой композитный видеосигнал может формировать видеоадаптер CGA {Color Graphic Adapter), для чего на нем имеется специальный коаксиальный разъем типа RCA, также известный под названием "тюльпан".

Цифровые RGB-мониторы предназначены для подключения к видеоадаптерам стандарта CGA и EGA. Размер палитры (максимально возможное количество отображаемых цветов) каждого из мониторов определяется количеством двоичных сигналов, используемых для управления электронными пушками.

Видеосигнал на монитор CGA подается по четырем проводам: трем основным (R, G, В) и одному дополнительному (Intensity, или 1). Сигнал 1 изменяет интенсивность электронных пучков, излучаемых всеми тремя пушками одно временно. В этом случае говорят о цветовой модели 1RGB, позволяющей отобразить 24 = 16 цветов.

На монитор EGA видеосигнал подается уже по шести проводам: сигналы трех основных (R, G, В) и трех дополнительных (г, g, b) цветов, позволяющие индивидуально регулировать интенсивность электронного пучка каждой пушки. Такая модель называется RrGgBg. Она позволяет отобразить 2б=64 оттенка цвета, однако ее возможности использованы в видеосистеме EGA лишь частично - из-за ограниченного объема видеопамяти для кодирования цвета пиксела используется не более 4 бит, поэтому одновременно можно отобразить только 16 цветов.

Аналоговые мониторы В данном случае речь пойдет о мониторах, которые работают с видеоадаптерами стандарта VGA (Video Graphics Array) и выше. Они способны поддерживать разрешение 640 480 пикселов и более высокое.

Главная причина перехода к аналоговому видеосигналу состоит в ограниченности палитры цифрового монитора. При использовании двоичных видеосигналов расширение палитры возможно только за счет увеличения количества цветов, однако это тупиковый путь: если количество проводов в кабеле еще можно увеличить, то количество управляющих электродов (модуляторов) электронной пушки увеличить нельзя. Если, к примеру, задаться целью получить режим True Color (24 бита на пиксел) на цифровом мониторе, то придется сконструировать ЭЛТ с тремя электронными пушками, каждая из которых должна иметь 8 (!) модуляторов. Совершенно очевидно, что это нереально.

В результате разработчики стали использовать не цифровой (двоичный), а аналоговый видеосигнал, который может принимать любое значение в диапазоне от 0 до 0,7 В. Поскольку этих значений бесконечно много, то палитра аналогового монитора не ограничена. Другое дело, что видеоадаптер может обеспечить только конечное количество градаций уровня видеосигнала, что в итоге ограничивает палитру всей видеосистемы в целом.

Аналоговые мониторы так же, как и цифровые, бывают цветными и монохромными, при этом цветной монитор может работать в монохромном режиме. Наиболее распространены, естественно, цветные мониторы, однако и монохромные аналоговые мониторы пользуются спросом, поскольку имеют ряд преимуществ по сравнению с цветными: меньшие габариты и энергопотребление, более низкую стоимость, лучшую резкость изображения (в них отсутствует зернистая структура люминофора, свойственная цветным мониторам).

Максимальное количество градаций серого, которое может отображать видеосистема с монохромным монитором, определяется видеоадаптером (точнее, разрядностью его цифроаналогового преобразователя и объемом видеопамяти). При использовании стандартного видеоадаптера VGA можно получить 64 оттенка серого, при использовании более современных адаптеров SVGA -256.

Видеосигнал на аналоговый монитор подается через 15-контактный трехрядный D-образный разъем.

Мультичастотные мониторы Синхронизация означает не что иное, как временное согласование работы видеоадаптера и монитора. С этой точки зрения видеоадаптер формирует два сигнала синхронизации: строчной частоты (сигнал синхронизации по горизонтали, или строкам; измеряется в килогерцах) и кадровой частоты (сигнал синхронизации по вертикали, или кадрам; измеряется в герцах). В различных режимах и, соответственно, при различных разрешениях частоты этих сигналов могут различаться.

Все современные мониторы в первом приближении можно разделить на три большие группы:

П с фиксированной частотой;

П с несколькими фиксированными частотами;

П многочастотные (их также называют мультичастотными).

Мониторы с фиксированной частотой воспринимают синхросигналы какой-либо одной частоты, например, для кадровой развертки 60 Гц, для строчной - 31,5 кГц. Мониторы с несколькими фиксированными частотами менее критичны к значениям частот синхроимпульсов и могут работать с набором из двух или более сочетаний частот кадровых и строчных синхроимпульсов. Мультичастотные мониторы, называемые иногда Multisync, обладают способностью настраиваться на произвольные значения частот синхросигналов из некоторого заданного диапазона, например, 30-64 кГц для строчной и 50-100 Гц для кадровой развертки.

Принцип работы мониторов Чтобы разобраться, как работает монитор PC, неплохо бы вспомнить физику.

Формирование растра Для формирования растра (рис. 13.1) в мониторе используются специальные сигналы. В цикле сканирования луч движется по зигзагообразной траектории от левого верхнего угла до правого нижнего. Прямой ход луча по горизонтали синхронизируется сигналом строчной (горизонтальной - Н. Sync) развертки, а по вертикали - кадровой (вертикальной - V. Sync) развертки. Перевод луча из крайней правой точки строки в крайнюю левую точку следующей строки (обратный ход луча по горизонтали) и из крайней правой позиции последней строки экрана в крайнюю левую позицию первой строки (обратный ход луча по вертикали) происходит с помощью специальных сигналов обратного хода.

Рис. 13.1. Формирование растра на экране монитора Таким образом, наиболее важными для монитора являются следующие параметры: частота вертикальной (кадровой) развертки, частота горизонтальной (строчной) развертки, а при работе с высокими разрешениями важна также ширина полосы пропускания видеотракта.

Описанный выше способ формирования изображения применяется и в телевизорах. Здесь частота обновления изображения (частота кадров) составляет 25 Гц. С первого взгляда кажется, что это очень низкая частота. Однако в телевидении для сокращения полосы частот спектра телевизионного сигнала применяется чересстрочная развертка, т. е. полный растр получается за два приема. Сначала за время, равное I /50 с, передаются (воспроизводятся) только нечетные строки: I, 3, 5 и т. д. Эта часть растра называется полем нечетных строк или нечетным полукадром. Затем развертывающий электронный луч быстро переводится от нижнего края экрана вверх и попадает в начало второй (четной) строки. Далее луч прорисовывает все четные строки: 2, 4, 6 и т. д. Так формируется поле четных строк или четный полукадр. Если наложить оба по-лукадра друг на друга, то получится полный кадр изображения.

Данный способ формирования изображения как в мониторах, так и в телевизорах оказался возможным благодаря двум свойствам, а точнее недостаткам, нашего зрения, перечисленным далее.

П Инерционность восприятия световых раздражений, т. е. возникновение и прекращение фотохимических реакций в сетчатке глаза после начала и окончания воздействия импульса света происходит не мгновенно, а с задержкой, характеризующей эту инерционность. Для обычно встречающихся условий наблюдения время возникновения зрительного ощущения составляет около 0,1 с. Время сохранения светового возбуждения составляет 0,4-1,0 с после окончания действия светового раздражителя. Благодаря такому свойству зрения оказалось возможным производить поэлементную развертку изображения от строки к строке и от одного полукадра к другому (при чересстрочном способе формирования изображения), т. е. изображение представляется в виде быстро сменяющейся последовательности строк и кадров.

П Ограниченная разрешающая способность по перемещениям. Это свойство учитывается при отображении движущихся предметов на экране монитора или телевизора. Для того чтобы движения казались плавными, каждое изменение положения предметов должно быть передано небольшими "порциями", т. е. различия в картинках должны быть достаточно малыми (как в мультипликации). Движение передается путем покадрового воспроизведения отдельных мало отличающихся друг от друга фаз движения.

Как уже отмечалось, глаз человека воспринимает смену изображений как непрерывное движение с частотой не ниже 20-25 Гц. Исходя из этого и выбиралась частота смены полей в телевидении. Для мониторов частота кадров имеет важнейшее значение, поскольку во многом определяет устойчивость изображения по вертикали (отсутствие мерцаний) и, как следствие, утомляемость глаз. Поэтому частоту кадров монитора PC, наряду с использованием построчного способа формирования изображения, стараются по возможности повышать: чем выше частота кадров, тем устойчивее изображение, следовательно, тем менее утомляет работа за таким монитором. У хороших мониторов кадровая частота поддерживается на уровне 70-80 Гц и более. Однако повышение этой частоты требует увеличения частоты строчной развертки, т. к. уменьшается время, отводимое на формирование каждой точки изображения. Частота строк в килогерцах определяется произведением частоты вертикальной развертки на количество строк, выводимых в одном кадре (разрешающая способность по вертикали).

Полоса частот видеосигнала, измеряемая в мегагерцах, определяет самые высокие частоты видеосигнала или, что то же самое, размер наиболее мелких деталей изображения. Приблизительно эта величина может быть получена как произведение количества точек в строке (разрешающая способность по горизонтали) и частоты строчной развертки.

Формирование цветного изображения Принцип формирования растра у цветного монитора такой же, как и у монохромного. Однако в основу способа формирования цветного изображения положены другие важнейшие свойства цветового зрения.

П Трехкомттепптостъ цветового восприятия. Это означает, что все цвета могут быть получены путем сложения (смешения) трех световых потоков, например красного, синего и зеленого, что позволило в цветных телевизорах и мониторах использовать метод аддитивного смешения цветов. Данный метод можно проиллюстрировать путем одновременной непрерывной проекции на экран изображений трех основных цветов при условии перекрывания ими одной и той же поверхности экрана (рис. 13.2). В соответствии с теорией трехкомпонентного цветовосприятия, используя смешение трех основных цветов, оказалось возможным получить требуемую гамму цветовых оттенков. При смешении в определенной пропорции основных цветов - красного, синего и зеленого - получаются цвета, приведенные на рис. 13.2.

Рис. 13.2. Модель аддитивного смешения цветов

- Пространственное усреднение цвета. Если на цветном изображении имеются близко расположенные цветные детали, то с большого расстояния мы не различаем цвета отдельных деталей. Вся группа будет окрашена в один цвет в соответствии с законами смешения цветов. Это свойство зрения позволяет в электронно-лучевой трубке монитора формировать цвет одного элемента изображения из трех цветов расположенных рядом люминофорных зерен.

Рис. 13.3. Схема размещения пикселов на экране монитора

Рис. 13.4. Полная модель образования цветов на экране монитора В соответствии с особенностями человеческого зрения, в ЭЛТ цветного монитора имеются три электронные пушки с отдельными схемами управления, а на внутреннюю поверхность экрана нанесен люминофор трех основных цветов: красный, синий и зеленый (рис. 13.3. 13.4). Чтобы каждая пушка "стреляла" только по своим пятнам люминофора, в каждом цветном кинескопе имеется специальная цветоделительная маска.

В зависимости от расположения электронных пушек и конструкции цветоделительной маски различают ЭЛТ четырех типов, используемых в современных мониторах:

- ЭЛТ с теневой маской {Shadow mask) и дельтаобразным расположением электронных пушек - наиболее распространенные ЭЛТ (рис. 13.5. а);

- ЭЛТ с улучшенной теневой маской {EDP - Enhanced Dot Pitch) и планарным расположением электронных пушек, обеспечивающие повышенное разрешение (такими ЭЛТ оснащены мониторы фирмы Hitachi) (рис. 13.5. п):

Рис. 13.5. Типы цветоделительной маски

- ЭЛТ со щелевой маской (Slot mask) - этот тип ЭЛТ. широко используемый в телевизорах, применяется в мониторах фирмы NEC и носит название Cromaclear (рис. 13.5. е);

- ЭЛТ с апертурной решеткой (Aperture grill, AG), к которым относятся ЭЛТ типа Trinitron фирмы Sony, DiamondTron фирмы Mitsubishi и SonicTron фирмы ViewSonic (рис. 13.5. г).

Теневая маска представляет собой металлическую пластину из специального материала - инвара - с системой отверстий, соответствующих триадам точек люминофора, нанесенным на внутреннюю поверхность кинескопа (рис. 13.6). Очень низкий коэффициент линейного расширения инвара обеспечивает стабильность формы теневой маски при ее разогреве за счет электронной бомбардировки.

Рис. 13.6. Конструкция электронно-лучевой трубки с теневой маской Апертурная решетка образована системой щелей, выполняющих ту же функцию. что и отверстия в теневой маске (рис. 13.7).

Размер точек люминофора, необходимый для обеспечения требуемого разрешения. зависит от размеров экрана. Чем больше нужно разместить точек и чем меньше экран, тем плотнее приходится располагать точки.

При прочих равных условиях четкость изображения на мониторе тем выше, чем меньше размер точки люминофора (Dot Pitch) на внутренней поверхности экрана. Размер точек, а точнее, среднее расстояние между ними, называется зерном. У различных моделей мониторов данный параметр имеет значение от 0,21 до 0,41 мм (у хороших мониторов - не более 0,28 мм).

Чтобы узнать, в каком режиме ваш монитор еще может разделять отдельные пикселы, необходимо определить размер пикселов в различных режимах работы монитора.

Для обычного монитора с размером экрана 14" по диагонали ширина экрана составляет около 265 мм. Режим 640D480 требует отображения 640 точек на одну линию. Следовательно, расстояние между точками должно быть не более 0,41 мм (265/640).

Рис. 13.7. Конструкция электронно-лучевой трубки с апертурной решеткой Люминофорное покрытие экрана Качество люминофора определяется составом и свойствами химических элементов, из которых его получают. В дешевых химических соединениях ис пользуются частицы, которые хотя и высвечиваются при попадании на них электронного пучка, но имеют короткий период послесвечения.

Высвеченные пикселы экрана должны продолжать светиться в течение времени, которое необходимо электронному лучу, чтобы просканировать весь экран и вернуться снова для активизации данного пиксела при прорисовке уже следующего кадра. Следовательно, минимальное время послесвечения должно быть не меньше периода смены кадров изображения - 20 мс. При невыполнении этого требования появляется мерцание изображения. При использовании высококачественных и дорогих материалов такой эффект не наблюдается. Каждая точка светится ровно столько, сколько необходимо лучу для сканирования всего экрана. Изображения на экранах, покрытых высококачественным люминофором, кажутся контрастными, абсолютно чистыми и немерцающими.

Вместе с тем, электронный пучок должен обладать определенной энергией, вызывающей послесвечение точек экрана. Это обеспечивается соответствующими значениями анодного (высокого) и ускоряющего напряжений электронно-лучевой трубки.

Диагональ экрана монитора Диагональю экрана монитора, как и телевизора, называется расстояние между левым нижним и правым верхним углом экрана. Это расстояние измеряется в дюймах. Не путайте этот параметр с диагональю рабочей области экрана, доступной для отображения информации. В отличие от телевизоров многочисленные производители под диагональю экрана понимают геометрический размер диагонали электронно-лучевой трубки и не учитывают размеры черного поля, расположенного по периметру экрана. Это черное поле не входит в рабочую область экрана. Размеры его определяются конструкцией электронно-лучевой трубки.

В качестве стандарта для PC выделились мониторы с диагональю 17", что примерно соответствует 40-43 см диагонали видимой области. Для профессиональной работы, особенно с настольными издательскими системами и САПР, лучше использовать монитор размером 19" или 21".

Размер зерна экрана (Dot Pitch)

Качество изображения в значительной степени зависит от типа используемой цветоделительной маски. Важнейшей характеристикой маски является расстояние между ближайшими отверстиями, предназначенными для луча одного цвета. Очевидно, что это расстояние определяется размером зерен люминофора, образующих триаду (в идеале эти размеры совпадают). Например, для теневой маски этот параметр называется шаг точки (Dot Pitch). Для апертурной решетки используют понятие шаг полосы (Strip Pitch). Расстояние между отверстиями маски измеряется в миллиметрах.

Примечание Очень часто в обиходе для любого типа ЭЛТ используют один термин - Dot Pitch - не совсем правильная, но устоявшаяся практика, поэтому, используя данный термин, следует помнить, что для различных ЭЛТ данный параметр определяется по-разному (рис. 13.8).

Все мониторы с зерном более 0,28 мм относятся к категории дешевых и грубых. Лучшие мониторы имеют зерно 0,24 мм, а у самого качественного известного нам монитора (и, естественно, самого дорогого) эта величина равна 0,21 мм.

Рис. 13.8. Трактовка параметра Dot Pitch для ЭЛТ различных типов Разрешение

С разрешением VGA 640 480 точек в настоящее время работают относительно редко. Как правило, этот режим используется для работы в режиме администратора для исправления проблем при загрузке операционной системы. Так же данное разрешение используется для промышленных устройств типа кассовых аппаратов.

Если вы сегодня используете аналоговый монитор, то он должен обеспечивать разрешение не ниже Ю24П768 или 1280 - 1024. При меньших разрешениях использовать монитор не рекомендуется, т. к. это вызывает излишнюю утомляемость глаз. Кроме того, в Интернете почти все сайты ныне разрабатываются с учетом того, что разрешение монитора по горизонтали не ниже 1024 точек.

Искажения Монитор, у которого круг рисуется прямоугольником, конечно же, никуда не годится. Плох и монитор, у которого прямоугольник изображается с углами, меньшими 90П. Однако все современные мониторы практически лишены этих недостатков. Вы обращаете внимание на эти подушкообразные искажения прежде всего при вытягивании изображения на экране далеко вверх, вниз, вправо или влево.

Геометрические искажения легко выявить, если вывести регулировки контрастности и яркости на максимум, а также можно проверить по тестовой таблице (как и в телевизорах), которую имеют многочисленные программы для видеокарт.

Существуют искажения еще одного типа, на которые следует обращать внимание: те, которые возникают при резких светло-темных переходах, так называемые тянучки. Если у монитора 14" подобное искажение более 5 мм, то это плохо. Искажение размером не более 3 мм является нормальным, 1- 2 мм - это хорошо. Только у совершенных мониторов "тянучки" практически отсутствуют.

Искажения изображения на светло-темных переходах объясняются значительными перепадами мощности тока анода кинескопа, отдаваемой выходным каскадом строчной развертки на нагрузку, в качестве которой выступает электронно-лучевая трубка. При больших перепадах яркости изображения степень этих искажений зависит от мощности строчного трансформатора.

Антибликовое покрытие Все мониторы должны иметь антибликовое покрытие. При напылении поверхность экрана обрабатывается при помощи воздушного пистолета, в котором находятся песочные частицы. Такой метод характерен для дешевых мониторов. Его недостатком является то, что графика и картинки на таком экране не могут быть резкими, изображение становится смазанным и рыхлым.

Лучший способ покрытия кинескопа- нанесение специального антибликового слоя: на поверхность экрана электронно-лучевой трубки наносится химическое вещество, обеспечивающее эффект, в результате которого свет не может отражаться от поверхности. Этот метод применяется в высокочувствительных приборах, таких как фотоаппараты, микроскопы, очки и т. д. Антибликовый слой можно узнать по пленке с голубым оттенком.

При подобной обработке поверхность не будет волнистой, как при напылении, а останется без изменения, поэтому контуры изображения будут совершенно четкими. Недостаток этого метода - значительные затраты, необходимые для нанесения антибликового слоя.

Недостатки мониторов на основе ЭЛТ Несмотря на широкое распространение, мониторы на основе ЭЛТ имеют ряд существенных недостатков, ограничивающих (а порой и делающих невозможным) использование мониторов. Такими недостатками являются:

П большие масса и габариты;

П значительное энергопотребление, наличие тепловыделения;

П излучения, вредные для здоровья человека;

П значительная нелинейность растра, сложность ее коррекции.

Первые два недостатка не позволяют использовать мониторы на основе ЭЛТ в переносных компьютерах, остальные осложняют работу оператора и наносят вред его здоровью.

Мониторы на основе элт | Аппаратные средства PC | Жидкокристаллические мониторы


Аппаратные средства PC



Новости за месяц

  • Июль
    2020
  • Пн
  • Вт
  • Ср
  • Чт
  • Пт
  • Сб
  • Вс