«Внутренности»
монитора различны, в зависимости
от его вида.
Это электронно-лучевая
трубка (ЭЛТ-монитор), слой жидких
кристаллов (ЖК-монитор), инертный газ
(плазменный монитор) и так
далее (подробнее устройство каждого
вида мы рассмотрим ниже).
И конечно,
кабель для подключения к системному
блоку с различными разъемами.
VGA (Video Graphics Array) — стандарт мониторов
и видеоадаптеров. SVGA (Super Video Graphics Array)
обеспечивает более высокое разрешение,
чем стандарт VGA. DVI (Digital Visual Interface) —
стандарт на интерфейс и соответствующий
разъём, предназначенный для передачи
видеоизображения на цифровые
устройства отображения, такие
как жидкокристаллические мониторы
и проекторы. HDMI (High-Definition Multimedia Interface)
— мультимедийный интерфейс высокой
чёткости, позволяет передавать
цифровые видеоданные высокого
разрешения и многоканальные
цифровые аудиосигналы с защитой
от копирования.
Характеристики.
Я укажу характеристики для
двух самых распространенных видов
мониторов: ЭЛТ и ЖК.
ЭЛТ-монитор
Разрешающая
способность или разрешение означает
плотность отображаемого на экране
изображения. Она определяется
количеством точек или элементов
изображения вдоль одной строки
и количеством горизонтальных
строк. Чем выше разрешающая
способность, тем больше информации
выводится на экран. В режиме
максимального разрешении монитора,
как правило, работать нельзя,
т.к. слишком мелкое изображение.
Но максимальное разрешение является
одним из важнейших параметров
оценки качества монитора. Чем
выше максимальное разрешение, тем
лучше монитор. Оптимальное разрешение
жестко связано с размерами
дисплея монитора.
В режимах
высокого разрешения немаловажным
фактором является тип развертки:
построчная или чересстрочная.
При построчном способе формирования
изображения все строки кадра
выводятся в течение одного
периода кадровой развертки, то
есть передача всех строк на
экране монитора за один прием
без чередования. Обладающие построчной
разверткой мониторы позволяют
быстрее выводить изображение
на экран, менее подвержены
мерцанию и имеют более четкие
изображения. При чересстрочном
способе за один период кадровой
развертки выводятся нечетные
строки изображения, за второй
– нечетные. Поэтому говорят,
что один кадр делится на
два поля. Заметно, что в случае
чересстрочной развертки частота
кадров снижается вдвое. Все
современные мониторы являются
мониторами с построчной разверткой.
Частота
регенерации – это одна из
важнейших характеристик монитора,
определяющая скорость, с которой
происходит воспроизведение кадра
или полное восстановление (обновление)
экрана в единицу времени. Частота
регенерации измеряется в герцах,
где один Гц соответствует
одному циклу в секунду. Чем
выше частота регенерации, тем
меньше мерцание экрана и, как
следствие, комфортнее условия
работы в силу значительно
меньшей утомляемости глаз пользователя.
Частота строчной развертки, выражающаяся
в килогерцах, равна количеству
строк, которое луч может пробежать
за одну секунду. Более высокая
частота строчной развертки позволяет
выводить на экран изображения
с более высоким разрешением.
Частота кадровой развертки или
частота смены кадров, выраженная
в герцах, соответствует частоте
кадров: сколько раз луч формирует
полное изображение - от самой
верхней строки до самой нижней
за одну секунду. Чем выше
частота кадровой развертки, тем
меньше уровень нежелательного
мерцания изображения, на которое
невольно реагируют глаза и,
следовательно, меньше нагрузка
на зрение. Частоты строчной и
кадровой разверток подбираются
так, чтобы сформировать на
экране изображение с высоким
разрешением и отсутствием мерцания. Минимально
допустимая частота кадровой развертки
– 72 Гц. Но это минимум, при этом многие
пользователи замечают мерцание экрана,
особенно в помещении, освещенном люминесцентными
лампами.
Полоса
пропускания - это диапазон частот
в МГц, в пределах которого
гарантирована устойчивая работа
монитора. Полоса пропускания также
может быть представлена как
быстродействие монитора, с которым
он способен воспринять графическую
информацию в условиях воспроизведения
изображения с максимальным разрешением.
ЖК-мониторы
Разрешение
– горизонтальный и вертикальный
размеры, выраженные в пикселях.
В отличие от ЭЛТ-мониторов,
ЖК имеют одно фиксированное
разрешение
Время отклика
– это суммарное время переключения
пикселя с черного цвета на
белый и обратно. Яркость пикселя
в LCD-панели меняется за счет
изменения угла поворота жидких
кристаллов под действием приложенного
к ним электрического поля. Поскольку
жидкие кристаллы - вещество вязкое,
то поворот происходит не мгновенно,
а за достаточно большое время
- единицы или десятки миллисекунд.
Момент начала загорания пикселя
и момент достижения им яркости
100% невозможно достоверно определить
из-за наличия шумов и ограниченной
точности измерительного оборудования,
поэтому говорят лишь о вхождении
яркости пикселя в 10% интервал.
Полученное таким образом время
отклика является минимальным.
Гораздо чаще происходит переключение
пикселя не с черного на
белый, а с черного на темно-серый
цвет. В этом случае кристаллам
необходимо повернуться на меньший
угол, но скорость их поворота
пропорциональна напряженности
приложенного электрического поля
(именно напряженностью поля и
определяется угол поворота: чем
меньший угол нам необходим,
тем меньше должна быть напряженность
прикладываемого электрического
поля). Следовательно, мы имеем
две противоположные тенденции.
Как показывают исследования, с
уменьшением угла поворота падает
и скорость реакции пикселя.
То есть в реальности время
отклика всегда будет больше,
чем при переключении с черного
цвета на белый.
Угол обзора – это угол относительно
перпендикуляра к центру панели, при наблюдении
под которым контрастность изображения
в центре панели падает до 10:1.
Цветовая
температура определяет тональность
изображения на экране монитора.
Чем ниже температура, тем теплее
цвета. Необходимость в цветовой
температуре возникает потому, что
нет универсального белого цвета,
который глаз всегда бы воспринимал
как белый. В зависимости от
условий глаз подстраивается
под определенный цветовой диапазон.
Оттенок белого цвета на экране
монитора будет слегка меняться
в зависимости от внешнего
освещения, под которое подстраивается
и глаз. Рекомендуется устанавливать
на экране монитора такую цветовую температуру,
при которой белый цвет на экране не имеет
каких-то дополнительных оттенков.
Подключение монитора
к компьютеру.
Требования к видеоадаптеру.
Видеоадаптер в составе видеосистемы
выполняет важную роль согласования
монитора с системной шиной. Он вырабатывает
сигналы синхронизации и видеосигналы
красного, зеленого и синего цветов,
которые и подаются на входы монитора.
Следовательно, видеоадаптер должен обеспечивать
выработку этих сигналов в тех
частотных диапазонах, которые могут
быть реализованы монитором.
Кадр, передаваемый от видеоадаптера
монитору, представляет собой матрицу
пикселей с числом строк и рядов,
равным формируемому разрешению. Каждый
пиксель имеет определенный цвет,
зависящий от интенсивности трех
основных составляющих. Эта матрица
с информацией об интенсивности
цветов хранится в памяти видеоадаптера.
Стыковка
монитора с видеоадаптером осуществляется
обычно при помощи кабеля. Кабель
может либо просто “торчать”
из корпуса монитора (неразъемный
кабель, detachable), либо присоединяться
при помощи разъема (разъемное
соединение с монитором, attachable). Некоторые
мониторы имеют переключатель
входа. Такой аппарат можно
подключить к двум компьютерам
и коммутировать источник изображения.
Поддержка технологии Plug and
Play. При подключении монитора к
компьютеру необходимо сообщить системе
его параметры. Стандарт Plug and Play предполагает,
что пользователь вообще не должен
вмешиваться в этот процесс –
система сама определит тип монитора
и выполнит все необходимые установки
для оптимальной работы программного
обеспечения.
Принцип работы.
ЭЛТ-монитор (CRT - Cathode Ray Tube)
Самым важным
элементом монитора является кинескоп,
называемый также электронно-лучевой
трубкой. Кинескоп состоит из герметичной
стеклянной трубки, внутри которой находится
вакуум. Один из концов трубки узкий и
длинный – это горловина, а другой – широкий
и достаточно плоский – это экран. С широкой
стороны внутренняя часть стекла трубки
покрыта люминофором. Люминофор – это
вещество, которое испускает свет при
бомбардировке его заряженными частицами.
Для создания изображения используется
электронная пушка, откуда под действием
сильного электростатического поля исходит
поток электронов. Сквозь металлическую
маску или решетку они попадают на внутреннюю
поверхность стеклянного экрана монитора,
которая покрыта разноцветными люминофорными
точками.
Поток электронов
может отклоняться в вертикальной
и горизонтальной плоскости, что
обеспечивает последовательное
попадание его на все поле
экрана. Отклонение луча происходит
посредством отклоняющей системы,
которая состоит из нескольких
катушек индуктивности, размещенных
у горловины кинескопа. С помощью
переменного магнитного поля
две катушки создают отклонение
пучка электронов в горизонтальной
плоскости, а другие две - в
вертикальной.
После поток
электронов на пути к фронтальной
части трубки проходит через
модулятор интенсивности и ускоряющую
систему. В результате электроны
приобретают большую энергию,
часть из которой расходуется
на свечение люминофора. Электроны
попадают на люминофорный слой,
после чего энергия электронов
преобразуется в свет, то есть
поток электронов заставляет
точки люминофора светиться. Эти
светящиеся точки люминофора
формируют изображение, которое
вы видите на вашем мониторе.
Известно,
что глаза человека реагируют
на основные цвета: красный,
зеленый и синий и на их
комбинации, которые создают бесконечное
число цветов. Люминофорный слой,
покрывающий фронтальную часть
электронно-лучевой трубки, состоит
из очень маленьких элементов.
Эти элементы воспроизводят основные
цвета, фактически имеются три
типа разноцветных частиц, чьи
цвета соответствуют основным
цветам RGB. Каждая из трех пушек
соответствует одному из основных
цветов и посылает пучок электронов
на различные люминофорные частицы,
чье свечение основными цветами
с различной интенсивностью комбинируется
и в результате формируется
изображение с требуемым цветом.
Например, если активировать красную,
зеленую и синюю люминофорные
частицы, то их комбинация сформирует
белый цвет.
Понятно,
что электронный луч, предназначенный
для красных люминофорных элементов,
не должен влиять на люминофор
зеленого или синего цвета. Чтобы
добиться такого действия используется
специальная маска, обеспечивающая дискретность
(растровость) изображения. Теневая маска
– это самый распространенный тип масок,
она применяется со времени изобретения
первых цветных кинескопов.
Теневая
маска состоит из металлической
пластины с круглыми отверстиями,
которые занимают примерно 25% площади.
Находится маска перед стеклянной
трубкой с люминофорным слоем.
Как правило, большинство современных
теневых масок изготавливают
из инвара. Этот материал имеет
предельно низкий коэффициент
теплового расширения, поэтому, несмотря
на то, что электронные лучи
нагревают маску, она не оказывает
отрицательного влияния на чистоту
цвета изображения. Отверстия
в металлической сетке работают
как прицел (хотя и не точный),
именно этим обеспечивается то,
что электронный луч попадает
только на требуемые люминофорные
элементы и только в определенных
областях.
Есть еще
один вид трубок, в которых
используется апертурная решетка.
Вместо точек с люминофорными
элементами трех основных цветов,
апертурная решетка содержит
серию нитей, состоящих из люминофорных
элементов выстроенных в виде
вертикальных полос трех основных
цветов. Такая система обеспечивает
высокую контрастность изображения
и хорошую насыщенность цветов.
Маска представляет собой тонкую
фольгу, на которой процарапаны
тонкие вертикальные линии. Она
держится на горизонтальной проволочке,
тень от которой видна на
экране. Эта проволочка применяется
для гашения колебаний.
Щелевая
маска представляет собой комбинацию
теневой маски и апертурной
решетки. В данном случае люминофорные
элементы расположены в вертикальных
эллиптических ячейках, а маска
сделана из вертикальных линий.
Фактически вертикальные полосы
разделены на эллиптические ячейки,
которые содержат группы из
трех люминофорных элементов
трех основных цветов.
ЖК-монитор (LCD - Liquid Crystal)
Первые жидкие
кристаллы отличались своей нестабильностью
и были малопригодными к массовому производству.
Реальное развитие ЖК технологии началось
с изобретением английскими учеными стабильного
жидкого кристалла – бифенила (Biphenyl). Жидкокристаллические
дисплеи первого поколения можно наблюдать
в калькуляторах, электронных играх и
в часах.