кл3шкш3ш. МОНИТОРЫ. Мониторы презентацию составлял
 Скачать 0.82 Mb.
|
МОНИТОРЫПрезентацию составлялДмитрий МухаметшинУчили:Анастасия ПанькинаКатерина ИваниловаЕгор ЕремеевОГЛАВЛЕНИЕ
ВступлениеЭтот реферат включает в себя практически все, что было бы нужно знать о мониторах: от различных его параметров до подключения и перспектив развития, сегодняшнее состояние компьютерной индустрии и современные модели мониторов, удовлетворяющих этому состоянию. Различные, старые графические стандарты и технологии производства допотопных электронно-лучевых трубок здесь не затрагиваются. Важнее говорить не о мониторе как таковом, а обо всей видеосистеме в целом, включающей, кроме монитора, и видеоадаптер, и соответствующую программную поддержку. Нужно помнить о том, что через монитор пользователь получает не только полезную информацию от компьютера, но и так называемые, “побочные эффекты” в виде электромагнитных излучений в различных частотных диапазонах. Все это не слишком благотворно сказывается на зрении: нечеткость, нерезкость или мерцание изображения. Все выше перечисленные “эффекты” не всегда можно сразу заметить, и поэтому они могут дать знать о себе позднее: быстрая утомляемость во время работы, рези в глазах, головные боли и т. п. Поскольку в производстве мониторов в значительной мере используется ручной труд, крупногабаритное оборудование и дорогостоящие материалы (инвар, фосфор, специальные сорта стекла с добавками, драгоценные металлы), цены на мониторы меняются значительно меньше, чем на все другие компоненты компьютера. Все это естественно повышает цену монитора. Стоимость остальных комплектующих, в отличие от мониторов, определяется современными автоматизированными и не очень металлоемкими техническими процессами, которые непрерывно совершенствуются. Монитор зеркало персонального компьютера
По крайней мере с тех пор, как устройства с указанными характеристиками появились на рынке, ничего радикального в плане улучшения параметров не произошло. Появление различных органов управления, функциональная поддержка Plug–and-Play и режимов энергосбережения, оснащение средствами мультимедиа — все это скорее дань моде и способы рекламирования продукции, которые не сильно улучшающие основную потребительскую функцию монитора — качественное воспроизведение выводимого на него изображения. Негласно существуют две основные области применения персональных компьютеров, они различаются по требованиям к видеосистеме и их основной компонент — монитор. Во-первых, это работа с программами общего назначения. Они применяются в доме и офисе (текстовые редакторы Word, базы данных, электронные таблицы, рВо-вторых, это работа с профессиональными (а следовательно — дорогостоящими) графическими пакетами программ. К их числу можно отнести, например, автоматические системы проектирования (AutoCAD, ArhiCad и подобные ему программные продукты), издательские системы и системы создания художественных образов (программы компьютерной графики, анимации, обработки видеоизбражений в реальном времени и т. д.).абота с Web-приложениями в Internet, игры и т. п.). Эти программы не требуют мониторов высокого качества, который может быть не самым дорогим из представленных на рынке компьютеров. Если пользователь ограничивается этим классом программ, то при наличии средств основное внимание следует уделить вопросам низких уровней излучения и немерцающего изображения при максимально возможном разрешении. Во-вторых, это работа с профессиональными (а следовательно — дорогостоящими) графическими пакетами программ. К их числу можно отнести, например, автоматические системы проектирования (AutoCAD, ArhiCad и подобные ему программные продукты), издательские системы и системы создания художественных образов (программы компьютерной графики, анимации, обработки видеоизбражений в реальном времени и т. д.). Параметры монитораПараметры экранаРазмер экрана монитора по диагонали является его главным параметром. Именно этот параметр в основном и влияет на цену прибора. На сегодняшний день на российском рынке наиболее популярны мониторы с размером 14 и 15 дюймов. Реже приобретаются дисплеи с 17-дюймовым кинескопом, еще реже — 20- и 21-дюймовые мониторы, которые в основном используются для профессиональной работы в серьезных учреждениях. Существуют вовсе экзотические мониторы с размером 28 и более (до 37) дюймов, предназначенные для демонстрационных целей. Параметры кинескопаЛюбой монитор оборудован электронно-лучевой трубкой, или кинескопом. В англоязычной литературе применяется аббревиатура CRT (Cathode Ray Tube). Качество получаемого изображения потенциально определяют параметры ЭЛТ, поэтому начнем с описания характеристик кинескопов. Современные мониторы имеют органы управления, позволяющие растянуть изображение до экрана (точнее, до границ полезной площади). Это указывается в паспорте на мониторы термином Overscan. Но именно на краях экрана труднее всего обеспечивать необходимую фокусировку и сведение лучей, а также полностью компенсировать искажения геометрических размеров искажения геометрических размеров изображения, поэтому размер изображения, устраивающий пользователя, четкий и “некривой”, обычно немного меньше размера полезной площади. Нужно заметить, что в режиме предельного разрешения и частоты кадровой развертки размер изображения может быть меньше, чем в других режимах. Дисплеи с цифровым управлением имеют заводские установки (Preset Modes) размера изображения и компенсации геометрических изображений. В общем, эти установки определяют размер изображения на 15 – 20 мм по горизонтали и на 10 – 15 мм по вертикали для 15-дюймовых мониторов (соответственно, для 17-дюймовых: 20 – 25 и 15 – 20 мм) меньше размера полезной площади. В большинстве описаний изготовители мониторов приводят размер изображения, называемый Active Display Size, Standard Display Area, Recommended Display Area и т. д. Схема создания изображенияЦвета на экране цветного монитора (в монохромных кинескопах все обстоит иначе) образуются в результате смешения красной, зеленой и синей (Red, Green, Blue — RGB) составляющих, имеющих различные интенсивности. Поэтому на внутреннюю поверхность экрана кинескопа наносятся три типа люминофорных элементов, дающих люминесценцию соответствующего спектрального диапазона. В кинескопах, используемых для мониторов, в основном применяются два вида люминофорных элементов — круглой формы и в виде полос. Люминофорные элементы светятся под действием попадающих на них электронов. В кинескопе формируются три электронных пучка — каждый на свой цвет. Пучок имеет конечные размеры, поэтому, чтобы он не попадал на края соседних точек люминофора другого цвета и не “подсвечивал” их, применяется теневая маска (Shadow Mask), ограничивающая размеры пучков. Для получения качественного изображения отверстия маски должны быть расположены строго напротив люминофорных элементов, нанесенных на экран. Задача осложняется тем, что диаметр отверстий составляет всего около 1,15 мм (ширина полос приблизительно 0,08 мм). В процессе работы часть мощности пучков поглощается теневой маской, приводя к ее тепловой деформации и ухудшению совмещения маски и люминофора. Для уменьшения этого эффекта в современных кинескопах применяются маски из специального железоникелевого сплава — инвара (от латинского invariabilis — неизменный), обладающего малым коэффициентом теплового расширения. Материал маски обычно указывается в паспортных данных. По форме размещения элементов разного вида различают дельтовидные теневые маски и щелевые. В кинескопах с люминофорными элементами в виде полос теневая маска представляет собой решетку из тонких вертикально натянутых проволочек, поэтому ее называют апертурной решеткой. На некоторых моделях 14-дюймовых мониторов и на многих телевизионных кинескопах применяются прямоугольные люминофорные элементы, однако они не позволяют получить хорошее качество изображения, так как электронный пучок имеет все же не прямоугольное сечение. Разрабатываются кинескопы, отверстия теневой маски которых имеют эллиптическую форму (кинескопы CromaClear фирмы NEC). Это позволяет получить эффективное соотношение разрешений по вертикали и горизонтали, что будет понятно из дальнейшего рассмотрения. По утверждениям разработчиков, такие меры создают более резкое изображение, чем в масках с круглыми отверстиями. Расстояние между точками и разрешение Монитор эмулирует логическое разрешение в пределах физических возможностей, при этом размер пикселя становится меньше триады. Поэтому, если пытаться воспроизвести последовательность черных и белых вертикальных полос толщиной в один пиксель на разрешении, следующем за физическим пределом кинескопа, на экране появится равномерное серое поле. Одиночная диагональная линия толщиной в один пиксель также будет не без недостатков (нерезкая, с разрывами) при таком разрешении. Геометрические особенности различных теневых масок таковы, что на дельтовидной маске обеспечивается лучшее перекрытие триад на вертикальной линии, проведенной в произвольном месте экрана за счет горизонтального смещения люминофорных элементов соседних рядах. Поэтому потенциально возможности эмуляции логического разрешения для этих кинескопов несколько выше, чем для мониторов с апертурной сеткой при используемых сегодня размерах элементов изображения. Обычно все же с разрешением, превышающем эффективное, работают крайне редко, поэтому поддержку монитором высокого максимального разрешения, указанную в паспорте, стоит рассматривать как своеобразную заявку на то, что монитор может обеспечить хорошие характеристики изображения на своем физическом пределе, или, что его эффективное разрешение будет равно физическому. Приведенные оценки позволяют понять разницу между пикселем — логическим элементом изображения, выводимого на экран, который формируется видеоадаптером в результате выполнения той или иной программы, — и цветовой триадой, являющейся физическим элементом изображения кинескопа. Плоскостность экрана Следующей характеристикой монитора является спецификация плоскостности экрана. Чем “площе” экран, тем меньше искажаются на нем геометрические фигуры. Сейчас выпускаются два основных типа кинескопов, у которых экран имеет сферическую и цилиндрическую кривизну. Поверхность экрана кинескопа в первом случае представляет собой сегмент, вырезанный из сферы, а во втором — из вертикального цилиндра. На 14-дюймовых мониторах применяются сферические экраны, которые имеют довольно большую кривизну (R — 0,5 м) по обоим направлениям. Затем появились сферические кинескопы с меньшей кривизной (для 15 дюймов — R = 1 м), которые по сравнению с их предшественниками выглядели почти идеально плоскими. Такие ЭЛТ стали называть трубками с плоским квадратным экраном, ил FST (Flat Square Tube). Происхождение названия связано с тем, что углы кинескопа не закругленные, а прямые. Трубки с апертурной решеткой (Trinitron, Diamondtron, SonicTron) делают действительно плоским по вертикали. При этом радиус их кривизны по горизонтали примерно равен радиусу кривизны трубок FST. Из-за привычки глаза к сферическому экрану первое впечатление от изображения, получаемого на трубке Trinitron, такое, будто оно вогнуто в другую сторону. И, наконец, появились совершенно плоские кинескопы (по всем направления) — PanaFlat компании Panasonic. Кроме уменьшения геометрических искажений более плоские экраны обладают лучшими антибликовыми свойствами в силу действия обычных законов отражения. Прочие характеристики кинескопа Полезным новшеством в некоторых моделях трубок является использование системы динамической фокусировки, которую также называют двойной фокусировкой, так как в ней используются две системы отклоняющихся линз (Double Focus, Dynamic Focus, Dynamic Astigmatism Control). Электронный луч, имеющий круглое сечение на выходе из отклоняющей системы, во всех частях экрана, кроме центра, попадает на поверхность кинескопа под некоторым углом, вследствие чего образуемое им пятно имеет форму эллипса, ориентация, которого зависит от точки падения на экран. Это явление называется астигматизмом. Кроме того, различаются расстояния от электронной пушки до разных точек экрана, поэтому фокусное расстояние электрической линзы должно меняться в зависимости от того, в какую часть экрана направлен электронный пучок. Для уменьшения астигматизма в отклоняющей системе применяются специальные квадроугольные линзы, которые могут изменять фокусное расстояние по горизонтали и вертикали и делать их независимыми друг от друга, в результате чего пучок на выходе из отклоняющей системы имеет эллиптическое сечение, а на экране образуется круглое пятно. Применение двух систем фокусирующих линз позволяет подстраивать суммарное фокусное расстояние и получать одинаково хорошую фокусировку во всех частях экрана, за счет чего обеспечивается более четкое изображение на краях экрана. Применение двойной фокусировки действительно улучшает возможности монитора. Следует отметить, что двойной фокус применяется на очень небольшом количестве 15-дюймовых аппаратов (Sony и NEC); чаще он применяется на мониторах с размером экрана не менее 17 дюймов, на которых эффект астигматизма и отличие длины пучка от положения точки выражены сильнее. Еще одним параметром монитора является материал люминофора. Обычно это фосфор Р22 со средне-короткой длительностью послесвечения. Часто упоминается максимальный угол отклонения луча (Deflection), который составляет 90 градусов и определяет отношение ширины кинескопа к его глубине. Практически все мониторы имеют темный экран (Darkface), повышающий контрастность изображения и улучшающий качество цветопередачи. Для этой цели при изготовлении кинескопа применяют стекло с низким коэффициентом пропускания (Transmission Rate, TM), что делает изображение отдельных точек люминофора, видимое через экран, более отчетливым и препятствует нежелательному смещению цветов при прохождении лучей через экранное стекло. Правда, при этом понижается яркость изображения, поэтому выбирают некоторый компромиссный коэффициент прозрачности, который находится в пределах 40 – 50 %. Частотные характеристики монитора Частоты синхронизации При формировании одного кадра изображения каждый из трех электронных пучков проходит от одного края экрана до другого (рисует строку), подсвечивая нужные точки с требуемой интенсивностью, и делает это столько раз, каков режим разрешения по вертикали (количество строк). Процессом развертки луча управляют сигналы синхронизации, вырабатываемые видеоадаптером. Для получения устойчивого изображения, хорошо воспринимаемого глазом, необходимо, чтобы кадр обновлялся достаточно часто — в несколько раз чаще, чем в кинематографе. Это связано с тем, что расстояние между монитором и пользователем меньше, чем между экраном и зрителем в кинотеатре. Электронная система монитора обеспечивает строчную (движение по строкам, или горизонтальную) и кадровую (смена кадра, или вертикальную) развертки, которые характеризуются соответствующими частотами, называемыми Scanning Frequency, Synchronization, Deflection Frequency, с обязательным указанием направления (Horizontal или Vertical). Частота вертикальной синхронизации иногда обозначается как Refresh Rate. Частота горизонтальной развертки может быть приближенно оценена как произведение числа строк на частоту обновления кадров. Реально она немного (на 3 – 10 %, в зависимости от режима) выше такой оценки, что связано с переходными процессами при обратном ходе пучка в верхнюю часть экрана во время смены кадра. Автоматический выбор частот В самых первых моделях мониторов, предназначенных для работы в одной видеомоде, применялась единственная комбинация частот вертикальной и горизонтальной синхронизаций, причем частота обновления кадров была невелика — не более 60 Гц. Такие мониторы назывались одночастотными. Ввиду несовершенства системы развертки на этих устройствах была даже предусмотрена подстройка частоты горизонтальной синхронизации. Увеличение графических приложений потребовало увеличения кадровой частоты, кроме того, новые приложения начали использовать более высокие разрешения. Поэтому, чтобы можно было работать с новыми пакетами, не отказываясь от привычных старых, потребовались мониторы, способные поддерживать несколько фиксированных частот синхронизации. Так появились многочастотные мониторы. |