Свежие комментарии
Посещение сайта
Благодарность: Школа StartUp.
)

Монитор

Видеосистема компьютера состоит:

Видеоадаптер посылает в монитор сигналы управления яркостью лучей и синхросигналы строчной и кадровой развёрток.
Монитор формирует (отображает) изображение. Дисплей (англ. Display – показывать) – устройство визуального отображения информации.
Программное обеспечение(драйверы видеосистемы). выполняют кодирование и декодирование сигналов, координатные преобразования, сжатие изображений и др.
 

 Монитор

Монитор устройство визуального отображения информации (в виде текста, таблиц, рисунков, чертежей и др.). Служит в качестве устройства вывода.
Данные, отображаемые на экране монитора, хранятся в определенном блоке памяти компьютера (видеопамять).
Управляет работой монитора устройство, размещенное в системном блоке и называемое видеокартой или видеоадаптером.

Типы мониторов

По физическим принципам формирования изображения мониторы можно подразделить на:

1) мониторы на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) или вакуумного кинескопа (LD, CRT (Cathode Ray Tube) – катодно-лучевая трубка);

2) жидкокристаллические экраны (LCD – Liquid Crystal Display).

Классификация видов дисплеев по принципу работы

 

Мониторы на основе электронно-лучевой трубки

Состоят из:

  •  ЭЛТ
  • Блока электроники.  Блок электроники предназначен для управления электронно-лучевой трубкой. Качество управляющей электроники во многом определяет качество монитора
Изображение на экране ЭЛТ монитора создается пучком электронов, испускаемых электронной пушкой. Этот пучок электронов разгоняется высоким электрическим напряжением (десятки киловольт) и падает на внутреннюю поверхность экрана, покрытую люминофором (веществом, светящимся под воздействием пучка электронов).
Система управления пучком заставляет пробегать его построчно весь экран (создает растр), а также регулирует его интенсивность (соответственно яркость свечения точки люминофора). Пользователь видит изображение на экране монитора, так как люминофор излучает световые лучи в видимой части спектра.
Рассмотрим подробнее данный процесс.
На противоположной стороне трубки расположены три (по количеству основных цветов) электронные пушки. Все три пушки «нацелены» на один и тот же пиксел, но каждая из них излучает поток электронов в сторону «своей» точки люминофора.
Чтобы электроны беспрепятственно достигали экрана, из трубки откачивается воздух, а между пушками и экраном создаётся высокое электрическое напряжение, ускоряющее электроны.
Перед экраном на пути электронов ставится маска — тонкая металлическая пластина с большим количеством отверстий, расположенных напротив точек люминофора. Маска обеспечивает попадание электронных лучей только в точки люминофора соответствующего цвета.
Люминофор наносится в виде наборов точек трёх основных цветов — красного, зелёного и синего. Эти цвета называют основными, потому что их сочетаниями (в различных пропорциях) можно представить любой цвет спектра.
Наборы точек люминофора располагаются по треугольным триадам. Триада образует пиксел — точку, из которых формируется изображение.
Величиной электронного тока пушек и, следовательно, яркостью свечения пикселов, управляет сигнал, поступающий с видеоадаптера.
На ту часть колбы, где расположены электронные пушки, надевается отклоняющаясистема монитора, которая заставляет электронный пучок пробегать поочерёдно все пикселы строчку за строчкой от верхней до нижней, затем возвращаться в начало верхней строки и т.д.
Количество отображённых строк в секунду называется строчной частотой развертки. А частота, с которой меняются кадры изображения, называется кадровой частотой развёртки. Последняя не должна быть ниже 60 Гц, иначе изображение будет мерцать.

Как образуются цвета современного дисплея?

Аддитивная модель RGB (сложение цветов)

Аддитивная модель RGB (сложение цветов)

R (red) G (green) B (blue) Цвет
0 0 0 черный
0 1 0 зеленый
0 1 1 голубой
1 0 0 красный
1 0 1 розовый
1 1 0 желтый
1 1 1 белый

 

 

Жидкокристаллические мониторы

Состоят из:

  • ЖК-панель
  • Источник света (флуоресцентные лампы: 1-4 шт или линейка светодиодов.)
  • Блок управляющей электроники

 

ЖК представляют собой органические вещества, находящиеся в промежуточном состоянии (мезофазе) между жидкой и твёрдой фазами. Связи между молекулами кристалла в этом состоянии достаточно слабы, и структура кристалла может быть легко изменена, например, под воздействием электрического поля.

Вместе со структурой кристалла изменяются и его оптические свойства, такие как коэффициент преломления и коэффициент поляризации, что позволяет получать с помощью жидких кристаллов как монохромное, так и цветное изображение.

 

Жидкие кристаллы названы так потому, что их молекулы имеют кристаллическую структуру, но образуют не твердое тело, а жидкость. Они обладают следующими свойствами:

  1. при прохождении че­рез слой жидких кристаллов электрического тока молекулы располагаются упорядоченно относительно положительного и отрицательного полюсов;
  2. в отсутствие тока молекулы выстраиваются преимуще­ственно параллельно друг другу, а на поверхности с неглубокими канавками молекулы прилегающего к поверхности слоя располагаются вдоль этих канавок;
  3. слой кристаллов может преломлять световые волны, т.е. играет роль поляризатора (отфильтровывает все све­товые волны, за исключением ориентированных в определенном направлении); кроме того, если кристаллы в слое скручены, то световые волны будут повторять изгиб и покидать слой с иной ориентацией.

Молекулы жидких кристаллов под воздействием электричества могут изменять свою ориентацию и вследствие этого изменять свойства светового луча, проходящего сквозь них.

 

История жидких кристаллов

Жидкие кристаллы были открыты давно. В 1888 г. австрийский ботаник Фридрих Райницер при изучении роли холестерина в растениях случайно открыл новый материал. Один из экспериментов заключался в нагреве материала. Ученый обнаружил, что кристаллы становятся мутными и текут при t = 145,50, а далее кристаллы превращаются в жидкость при 178,50. Он поделился открытием с немецким физиком Отто Леманном, который обнаружил у жидкости свойства кристалла в отношении реакции на свет.
С тех пор появилось название «жидкие кристаллы». Первое свое применение они нашли в дисплеях для калькуляторов и в кварцевых часах. В 1973 г. японская компания Sharp Electronics выпустила первое изделие с ЖК-панелью – электронный калькулятор с цифровым дисплеем. Затем ЖК стали использоваться в мониторах для портативных компьютеров. В последнее время мониторы на жидких кристаллах получают все большее распространение в настольных компьютерах. Подобные (традиционные) LCD-мониторы также называют Nematic LCD.

 

Особенности ЖК-дисплеев:

  1. для нормального восприятия изображения на ЖК-дисплеях необходим внешний источник цвета или внутренняя подсветка;
  2. ЖК-дисплеи инерционны (т.к. для изменения оптических свойств кристаллов требуется время);
  3. отсутствие вредных излучений;
  4. компактная конструкция;
  5. малая мощность энергопотребления
ЖК-дисплей представляет собой прямоугольную матрицу, образованную строками и столбцами, на пересечении которых расположены жидкокристаллические элементы. Каждый элемент (кристалл) можно представить в виде электрической лампочки с двумя контактами А и В. Контакт А соединяется со строкой, а контакт В – со  столбцом, в которых расположен кристалл, и при подаче напряжения к соответствующим строке и столбцу «лампочка загорается».

 

ЖК-панель состоит из следующих слоев – тонких пластин (от верхнего к нижнему):

  • Рассеиватель (светорассеивающая пленка)
  • Поляризатор (в виде решетки из вертикальных линий, может быть наклеен на стекло)
  • Стекло
  • Электрод (бороздки, канавки, шины)
  • Слой управления (тонкопленочный транзистор – TFT-мониторов; наносится методом напыления)
  • Жидкие кристаллы
  • Электрод
  • Цветной фильтр
  •  Стекло
  • Поляризатор
 

Строение ЖК-монитора
Экран подобного LCD (Liquid Crystal Display) состоит из двух стеклянных пластин, между которыми находится масса, содержащая жидкие кристаллы, которые изменяют свои оптические свойства в зависимости от прилагаемого электрического заряда.

Важнейшие характеристики ЖК мониторов:

 

Разрешение: горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселах. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно, «родное», физическое разрешение, остальные достигаются интерполяцией.
Размер точки: расстояние между центрами соседних пикселов. Непосредственно связан с физическим разрешением.
Соотношение сторон экрана(формат): Отношение ширины к высоте, например: 4:3, 16:9, 16:10.
Видимая диагональ: размер самой панели, измеренный по диагонали. Площадь дисплеев зависит также от формата: монитор с форматом 4:3 имеет большую площадь, чем с форматом 16:10 при одинаковой диагонали.
Контрастность: отношение яркостей самой светлой и самой тёмной точек. В некоторых мониторах используется адаптивный уровень подсветки, приведенная для них цифра контрастности не относится к контрасту изображения.
Яркость: количество света, излучаемое дисплеем, обычно измеряется в канделах на квадратный метр.
Время отклика: минимальное время, необходимое пикселу для изменения своей яркости. Методы измерения неоднозначны.
Угол обзора: угол, при котором падение контраста достигает заданного, для разных типов матриц считается по-разному, и часто сравнению не подлежит.
Тип матрицы: TN+film, IPS и MVA.
Входы: (напр, DVI, VGA, LVDS, S-Video и HDMI).

Основные пользовательские характеристики мониторов

Размер экрана по диагонали.

Size; диагональ экрана – основная техническая характеристика, определяемая расстоянием по диагонали от одного угла изображения до другого; измеряется в дюймах.1дюйм » 2,54 см
На компьютерном рынке представлены модели мониторов с диагоналями: 15”, 17”, 19”, 21”,  22 «, 23 «,  24 »  . Наиболее распространены мониторы более 19 дюймов.

Применительно к мониторам на ЭЛТ различают размер экрана и размер изображения. Под размером экрана подразумевается физический размер кинескопа, т.е. размер ЭЛТ. Поскольку кинескоп заключен в пластмассовый корпус, то видимый размер экрана немного меньше его физического размера. Размер изображения, формируемого на экране на 5-10% меньше размера экрана. Изготовители мониторов могут указывать сведения о размере видимой части экрана. Например: 17” Display (16”/40,6 см Viewable).

Размер зерна экрана

 Величина экранного зерна (шаг точки изображения) — расстояние в миллиметрах между двумя соседними люминофорами одного цвета; измеряется в мм.
Зерно – точка экрана;
Меньший размер зерна соответствует более резкой и контрастной картинке, создавая общее впечатление чистоты цвета и чёткого контура изображения. У мониторов разного типа размер зерна экрана может находиться в пределах от 0,18 до 0,50 мм. Наиболее оптимальными для восприятия считаются мониторы с зерном экрана от 0,23 до 0,28 мм.
Чем меньше размер зерна, тем качественнее изображение.

Разрешающая способность

Разрешение (resolution) – плотность отображаемого на экране изображения; определяется количеством точек или элементов изображения вдоль одной строки и количеством горизонтальных строк.

Разрешение – количество точек по горизонтали и вертикали в передаваемом изображении.

Разрешение – количество точек изображения на единицу длины. Качество изображения зависит от размера пиксела и количества пикселов на единицу площади экрана.

Пиксел – элементарная точка изображения на экране, т.е. минимальный элемент изображения.

Чем выше разрешающая способность, тем больше информации может быть выведено на экран, тем более детальным может быть изображение.

Все разрешения стандартизированы: 640´480, 800´600, 1024´768, 1152´768, 1280´1024, 1600´1200, 1800´1440.

Мониторы поддерживают, как правило, несколько разрешений.  Она зависит от размера экрана и размера зерна экрана, но может изменяться (в определённых пределах) с помощью программной настройки.

 Частота регенерации или обновления изображения

В процессе работы монитор постоянно регенерирует, т.е. повторно воспроизводит изображение на экране. В результате регенерации происходит мерцание изображения – неизбежный побочный эффект при использовании любой технологии ЭЛТ.

Мерцание (flicker) – заметное глазом изменение свечения на экране.

Мерцание изображения на экране монитора связано с частотой регенерации.

Частота развертки:

1)      частота горизонтальной развертки (частота строчной развертки, частота строк) – количество строк, которое луч может «пробежать» за одну секунду; КГц.

Частота управляющих сигналов, указывающих на необходимость перехода к изображению следующего ряда точек – частота строк.

Более высокая частота строчной развертки позволяет выводить на экран изображения с более высоким разрешением.

31,5 – 172,5 кГц

2)      частота вертикальной развертки (частота кадровой развертки, частота кадров) – количество кадров, формируемых лучом за одну секунду; Гц.

Частота управляющих сигналов, указывающих на необходимость перехода к изображению верхнего ряда точек – частота кадров (обновление изображения).

Чем выше частота кадровой развертки, тем ниже уровень мерцания и меньше нагрузка на зрение. Мерцание становится незаметным для глаза при частоте более 70 Гц (75 Гц). Ассоциация по стандартам в области видеоэлектроники (Video Electronics Standards Association – VESA) для получения изображения приемлемого качества рекомендует частоту 85 Гц.

В ЖК оптимальная частота кадров 60 Гц (достаточно для отсутствия мерцания).

 

Монитор отображает принимаемый им видеосигнал построчно, выводя один ряд точек за другим. Для перехода от одного ряда точек к следующему и для возврата к верхнему ряду точек видеоконтроллер посылает в монитор специальные управляющие сигналы.

Существуют два способа регенерации изображения на экране: построчная (NI – non-interlaced) и чересстрочная (interlaced) развертка. Монитор с чересстрочной разверткой так же, как и абсолютное большинство телевизоров, регенерирует изображение за два прохода электронного луча. Первый проход воспроизводит нечетные строки, второй – четные. Монитор с построчной разверткой воспроизводит полное изображение на экране за один проход электронного луча, без чередования строк. Мониторы с построчной разверткой обладают лучшими характеристиками, поскольку воспроизводят изображение быстрее и с меньшим мерцанием. Они также имеют более резкие и четкие изображения. Мониторы высокого качества работают во всех режимах разрешения  с построчной разверткой.

При увеличении разрешающей способности частота кадровой развертки уменьшается.

Размер, разрешение и частота регенерации жестко связаны между собой, и их значения должны соответствовать друг другу.

Возможность использования конкретного разрешения зависит от различных факторов, среди которых возможности монитора, возможности видеокарты и объем доступной видеопамяти, которая ограничивает число отображаемых цветов.

Цветовое разрешение

Количество поддерживаемых цветов – параметр, определяющий максимальное количество различных цветовых тонов, одновременно воспроизводимых на экране.

Режимы цветового разрешения (цветовые режимы, цветовые конфигурации, режимы глубины цвета):

Low Color – режим, при котором каждый пиксел на экране может иметь один из 256 различных цветов. На задание цвета пиксела отводится 1 байт (8 бит), поэтому об этом режиме говорят как о 8-разрядном представлении цвета.

High Color – режим, при котором каждый пиксел на экране может иметь один из 65536 различных цветов. На задание цвета пиксела отводится 2 байта (16 бит), поэтому об этом режиме говорят как о 16-разрядном представлении цвета (режим высококачественного цвета).

True Color – режим, при котором каждый пиксел на экране может иметь один из 16777216 различных цветов. На задание цвета пиксела отводится 3 байта (24 бита), поэтому об этом режиме также говорят как о 24-разрядном цвете. Объем цветовой информации лишь немного уступает возможностям человеческого глаза (режим «реального» цвета).

True Color – режим, при котором каждый пиксел на экране может иметь один из 4294967296 различных цветов. На задание цвета пиксела отводится 4 байта (32 бита), поэтому об этом режиме также говорят как о 32-разрядном цвете. Объем цветовой информации не уступает возможностям человеческого глаза (режим «реального» цвета).

Начиная со стандарта VGA, любой монитор способен отображать столько цветов, ско­лько обеспечивает видеокарта, вернее, объём памяти видеокарты.

Соответствие стандартам безопасности.

Поскольку при работе за компьютером наибольшее внимание уделя­ется пользователем именно изображению на экране дисп­лея, а ЭЛТ-монитор, как любой телевизор, излучает электромагнитные волны во всех диапазонах — от частоты развёртки кадров (50-100 Гц) до рентгеновского, то здоро­вья это не добавляет. И если от телевизора можно отодвинуться, то при работе с компьютером возникают проблемы. Поэтому были разработаны мониторы с внутренним экранированием и пониженным уровнем излучения (LR — Low Radiation). Позже были приняты стандарты на допустимый уровень излучения монитора — MPR II и ТСО’92. Глазу вредят и блики — отражение от экрана посторонне­го света. Специальное антибликовое покрытие хороших мониторов поглощает отражённый свет. Снизить излучение и отражение можно, навесив на монитор специальный экран.
Если на вашем мониторе есть такой значок TCO95, ТСО99, ТСO’03, это значит что монитор поддерживает в своем стандартном разрешении не менее 75 Герц, что тоже вполне приемлемо для работы за компьютером.

Плазменные мониторы (PDP – plasma display panel)

Плазменный эффект открыт в 1966 г. Неоновые вывески и лампы дневного света – некоторые виды применения этого явления – свечения газов под воздействием электрического тока. Производство плазменных мониторов для массового потребительского рынка начилось сравнительно недавно.

Плазменная панель является одной из перспективных технологий плоских дисплеев.

Сферы применения:

  • уличные рекламные щиты с видеоизображением (демонстрация рекламных роликов, передача общественной информации);
  • профессиональная сфера (видеоконференции, презентации);
  • бытовая (просмотр видео).

 Отличительные особенности (достоинства):

  • Большая диагональ (40 – 60 дюймов).
  • Совершенно плоский экран.
  • Очень тонкие (толщина не превышает 10 см).
  • Очень легкие.
  • Высокое качество изображения (не имеет равных).
  • Повышенная четкость изображения.
  • Яркость (до 500 кд/м2).
  • Контрастность (до 400:1).
  • Угол обзора около 1600.
  • Безопасность (отсутствие электромагнитного излучения).
  • Отсутствие дрожания.
  • Стойкость к вибрации.
  • Стойкость к электромагнитным полям (позволяет использовать в промышленности).
  • Небольшое время регенерации (время между посылкой сигнала на изменение яркости пикселя и фактическим ее изменением).
  • Конструкция монитора позволяет размещать его в любом месте: устанавливать на полу, вешать на стены с разным уровнем наклона, подвешивать к потолку (с помощью кронштейнов для крепления).

 Недостатки:

  • Высокая цена (цена среднего монитора $10000).
  • Высокая потребляемая мощность (возрастает при увеличении диагонали).
  • Низкая разрешающая способность (обусловлена большим размером элемента изображения).
  • Сравнительно небольшой срок службы: 5–10 лет или 10000 ч при интенсивной эксплуатации (связано с довольно быстрым выгоранием люминофорных элементов).
  • Минимальный размер 40² (производство дисплеев меньшего размера экономически нецелесообразно).
  • Интерференция – взаимодействие света разной длины волны, излучаемого из соседних элементов экрана. В результате этого явления в определенной мере ухудшается качество изображения, но для глаза это незаметно.

Устройство

Технология изготовления плазменных дисплеев несколько проще, чем ЖК. Плазменная технология используется при создании сверхтонких, плоских экранов.

Лицевая панель такого экрана состоит из двух плоских стеклянных пластин, расположенных на расстоянии около 100 мкм (микрометров) друг от друга. Между этими пластинами находится слой инертного газа (как правило, смесь ксенона и неона), на который воздействует сильное электрическое поле. На переднюю прозрачную пластину нанесены тончайшие прозрачные проводники – электроды, а на заднюю – ответные проводники. Задняя стенка имеет микроскопические ячейки, заполненные люминофорами трех основных цветов, по три ячейки на каждый пиксель. При помощи смешения в определенных пропорциях трех цветов получаются различные оттенки. Газ, который находится между двух пластин, переходит в плазменное состояние и излучает ультрафиолетовый свет.

Признанным лидером плазменной технологии является компания Fujitsu (серия Plasmavision).

NEC и Thomson – модель Thomson, обладающая высокой разрешающей способностью.

Лидерами по количеству и качеству предложенных моделей являются различные японские компании:Hitachi, Sharp, NEC, Toshiba, JVC, Fujitsu, Mitsubishi, Sony, Pioneer, Matsushita и др.

Pioneer предлагает предназначенные для профессионального применения плазменные панели с самым широким набором технологий улучшения изображения.

Корпорация Mitsubishi выпускает несколько линий плазменных панелей с диагональю 40²: серию телевизоров DiamondPanel и серию презентационных панелей Leonardo.

Philips – Philips Brilliance 420P.

Ряд ведущих разработчиков в области LCD и Plasma совместно разрабатывают технологию PALC (Plasma Addressed Liquid Crystal), которая должна соединить в себе преимущества двух видов.

Заключение.

Технологии совершенствуются, прослеживается тенденция снижения цен. Это технология будущего.

 


Понравилась статья, рекомендуйте Вашим друзьям!

Давайте дружить!

Оставить комментарий