Монитор как зеркало персонального компьютера

План

   Аннотация

1 Монитор как зеркало персонального компьютера

2 Параметры кинескопа

    Размер экрана

    Эффективное разрешение

    Схема создания изображения

    Расстояние между точками и разрешение

    Экранные покрытия

    Плоскостность экрана

    Прочие характеристики монитора

3 Частотные характеристики монитора

    Частоты синхронизации

     Автоматический выбор частот

     Полоса частот видеоусилителя и тактовая частота видеосигнала

     Требования к частотным характеристикам монитора

4 Управление монитором

     Цифровое управление

     Индикация рабочих характеристик

     Органы управления

5 Подключение монитора к компьютеру

     Требования к видеоадаптеру

     Соединение монитора и видеоадаптера

     Поддержка технологии Plug and Play

6 Стандарты для мониторов

     Эргономические стандарты

     Стандарты уровней излучений

     Электромагнитная совместимость

     Экологические стандарты

     Стандарты пониженного энергопотребления

7 Мультимедиа мониторы

8 Активная матрица

9 Перспективы развития 

Аннотация

В данном реферате рассказано фактически все, что было бы интересно знать о мониторах: от различных параметров монитора до подключения и перспективах развития. В нем пойдет речь о современных моделях мониторов, удовлетворяющих сегодняшнему состоянию этой индустрии, не вдаваясь в подробности старых графических стандартов и технологии производства допотопных электронно-лучевых трубок.

1 Монитор как зеркало персонального компьютера

   Если глаза человека являются зеркалом его души, то монитор по праву можно считать “зеркалом” персонального компьютера. Тип монитора, его качество и функциональные возможности не только влияют на эффективность использования компьютера, но и определяют уровень используемого программного обеспечения. Правильнее здесь говорить не о мониторе как таковом, а обо всей видеосистеме, включающей, кроме монитора, также видеоадаптер и  соответствующую программную поддержку.

Нельзя не сказать о том, что через монитор пользователь получает не только полезную информацию от компьютера, но и “побочные эффекты” в виде электромагнитных излучений в различных частотных диапазонах. Далеко не благотворно сказывается на зрении нечеткость, нерезкость или мерцание изображения. Эти эффекты не всегда сразу заметны и могут дать о себе знать только после продолжительной работы, проявляясь в виде утомления, рези в глазах, головной  боли  и т.д. Следует помнить, что работа с некачественным монитором может привести к необратимым последствиям в организме. Все вышесказанное можно сформулировать в одном общеизвестном тезисе, звучащем так: “Нельзя экономить на мониторе!»

Монитор следует отнести к самой “долгоживущей” или “консервативной” компоненте в компьютерной системе (с точки зрения замены и модификации). Действительно, многие производят модернизацию материнской платы, винчестера, наращивают память, устанавливают дополнительные устройства, однако монитор меняется крайне редко. Дело в том, что цена составляет ощутимую долю от стоимости компьютера, вследствие чего его замена представляет серьезный финансовый шаг, на который не всегда просто решиться. Кроме того, при попытке продажи старого монитора его цена будет близка к нулевой из-за подержанности.

Цены на мониторы меняются значительно меньше, чем на все другие компоненты компьютера, поскольку в их производстве в значительной мере используется ручной труд, крупногабаритное оборудование и дорогостоящие материалы (фосфор, инвар, специальные сорта стекла с добавками, драгметаллы и т.д.). Все это имеет вполне определенное денежное выражение, заложенное в стоимость аппарата. В отличие от мониторов, стоимость остальных комплектующих определяется современными автоматизированными и не очень металлоемкими техническими процессами, которые непрерывно совершенствуются.

Стремительный прогресс в области технологий, удешевляющий стоимость чипов, фантастически увеличивает и их возможности по производительности, объемам памяти и т.д. Поэтому так быстро “устаревают” процессоры, видеоадаптеры и прочие комплектующие. Что касается мониторов, то и в отношении технического совершенствования они столь же консервативны. Сейчас нормой считается цветной монитор с цифровым управлением (которое реализовано практически на всех современных 15-дюймовых и более дисплеях), сертифицированный по уровням электромагнитных излучений. Все такие аппараты имеют возможность автоматического выбора частот синхронизации и поддержания  частоты обновления кадров не ниже 70 Гц для построчной развертки при высоком напряжении. Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) имеет антибликовые и антистатические покрытия, малую кривизну экрана и расстояние между точками в пределах от 0,25 до 0,28 мм. Пожалуй, в этом и состоят сегодня главные достижения в области мониторостроения, которым соответствуют все популярные модели. По крайней мере, с тех пор, как  устройства с указанными характеристиками появились на рынке, ничего радикального в плане улучшения параметров не произошло. Появление тех или иных органов управления, поддержка Plug –and-Play и режимов энергосбережения, оснащение средствами мультимедиа – все это скорее дань моде и способы рекламирования продукции, не сильно улучшающие основную потребительскую функцию монитора – качественное воспроизведение выводимого на него изображения.

Можно выделить две основные области применения персональных компьютеров, различающиеся по требованиям к видеосистеме, основным компонентом которой является монитор.

1.       Работа с программами общего назначения, применяющимися в доме и офисе (текстовые процессоры типа Word, электронные таблицы, базы данных, работа с Web-приложениями в Internet, игровые программы и т.п.). Эти программы являются самыми “нетребовательными” к монитору, который может быть не самым дорогим из имеющихся в данном типоразмере. 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.

2.       Работа с профессиональными (а значит – дорогостоящими) графическими пакетами. К их числу следует отнести, например, системы автоматического проектирования (AutoCAD и подобные ему программные продукты), издательские системы и системы создания художественных образов (программы компьютерной графики, анимации, обработки видеоизбражений в реальном времени и т.д.). Мониторы, предназначенные для этой категории пользователей, должны обеспечивать хорошее немерцающее изображение при разрешении (Resolution) не ниже 1280х1024 пикселов (pixel - picture element, минимальный элемент, из которого создается изображение), а для некоторых приложений  - 1600х1200. Кроме того, эти мониторы должны иметь минимальные геометрические искажения по всему полю экрана и обеспечивать возможность их качественной коррекции. Для работы с цветными иллюстрациями очень важным требованием является возможность цветовой калибровки и равномерность цветов по всему полю монитора. На некоторых 20- и 21-дюймовых дисплеях предусмотрена аппаратная цветокалибровка по пробному отпечатку при помощи дополнительного внешнего устройства. Это очень важно для цветной полиграфии, где важнейшая задача состоит в обеспечении максимального соответствия того, что видит художник на экране, и того, что затем получится на бумаге.

В соответствии с описанными применениями можно говорить о мониторах для домашних и офисных компьютеров, а также о мониторах для профессиональных систем.

2 Параметры кинескопа

Главным элементом любого монитора является его электронно-лучевая трубка, или кинескоп. В англоязычной литературе применяется аббревиатура CRT (Cathode Ray Tube). Параметры ЭЛТ потенциально определяют качество получаемого изображения, поэтому начнем с описания характеристик кинескопов.

Размер экрана

Главным параметром монитора, конечно же, является размер его экрана по диагонали. Именно этот параметр в основном 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 совсем экзотические мониторы с размером 28 и более (до 37) дюймов, предназначенные для демонстрационных целей.

Мониторы с размером 14 дюймов составляют сегодня основную долю функционирующих и продающихся в России, однако спрос на них начинает снижаться, многие производители прекратили их выпуск, и в ближайшее время они, скорее всего, сдадут свои позиции на рынке. Правда, отдельные компании (например, GoldStar) продолжают разрабатывать 14-дюймовые модели с характеристиками, отвечающие современным требованиям, и даже оснащают их средствами мультимедиа. Такая политика рассчитана в первую очередь на небогатого покупателя. Сейчас за рубежом все популярнее становятся 17-дюймовые устройства.

Рассмотрим подробнее, что подразумевается под различными терминами, имеющими отношение к размеру диагонали кинескопа. Под термином “размер” (Size) монитора обычно производителями понимается внешний диагональный размер кинескопа. Именно этот размер и указывается, когда говорят о 14-,15-,17-,20- и 21-дюймовых мониторах. Реальный размер изображения несколько меньше и зависит от технологических особенностей изготовления ЭЛТ. Более информативным параметром является полезная площадь экрана – Viewable Size, Nominal Display Size, Video Image Area, Full Screen, Viewable Image Size(VIS), или Maximum Display Area, которая определяет реальную площадь, покрытую люминофором и на которой в принципе может создаваться изображение. Этот параметр ЭЛТ сейчас указывается большинством изготовителей мониторов.

Однако и это не является полной геометрической характеристикой монитора. Дело в том, что производители мониторов не всегда обеспечивают полное использование площади экрана, покрытой люминофором, что связано с обработкой сигналов синхронизации и формированием соответствующих напряжений, подаваемых на электроды кинескопа. Все современные дисплеи имеют органы управления, позволяющие растянуть изображение до экрана (точнее, до границ полезной площади), что указывается в спецификации на мониторы термином Overscan. Однако именно на краях экрана труднее всего обеспечивать необходимую фокусировку и сведение лучей, а также полностью компенсировать искажения геометрических размеров искажения геометрических размеров изображения, поэтому устраивающий пользователя четкий и “некривой”  размер изображения обычно немного меньше размера полезной площади. Следует заметить, что в режиме предельного разрешения и частоты кадровой развертки размер изображения может быть меньше, чем в других режимах. В мониторах с цифровым управлением предусмотрены заводские установки (Preset Modes) размера изображения и компенсации геометрических изображений. Как правило, 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.

Эффективное разрешение

При выборе размера монитора главным аргументом в пользу покупки устройства с большой диагональю является желание видеть большой объем редактируемого в текстовом редакторе документа, большое количество ячеек электронной таблицы, иметь возможность работы одновременно с несколькими окнами (например, в Internet) и т.д.  Поэтому важна “вместимость” экрана монитора, определяемая его разрешением, при котором с аппаратом можно долго работать без утомления и напряжения. Обычно в паспортных данных приводится такой параметр, как предельное или максимальное разрешение, которое для 15-дюймовых мониторов не превышает 1280х1024 пикселов, а для 17-дюймовых – 1600х1200 пикселов. На предельном разрешении мониторы обеспечивают частоту смены кадров коло 60 Гц, что не является удовлетворительной величиной для нормальной работы. При наличии хорошей видеокарты, соответствующих драйверов и минимальной сноровки пользователь может любой монитор “заставить” работать с предельным разрешением для данного типоразмера, даже если в паспорте указана меньшая величина. Однако вопрос “комфортности” работы с тем или иным разрешением остается за пределами паспортных характеристик. Режим большего разрешения позволяет выводить страницу большей площади, однако экранный интерфейс (кнопки, пиктограммы, меню и т.д.) при этом также уменьшается, что не всегда удобно для работы, вследствие размытости изображений, напряжения зрения и т.д. Поэтому монитор лучше характеризовать параметром, который следует назвать эффективное разрешение. Эта величина различна для разных моделей, но именно она является истинной характеристикой информационной емкости. Эффективное разрешение – величина достаточно субъективная для каждого пользователя и определяется остротой его зрения, возрастом и отношением к своему здоровью. Для 15-дюймовых устройств оно должно быть равно 1024х768 пикселов. Соответственно, для аппаратов 17 дюймов эффективное разрешение должно быть 1280х1024. Предлагаемые критерии рассчитаны на пользователей не преклонного возраста.

Эффективное  разрешение следует отнести  к разряду исключительно важных параметров.

Схема создания изображения

Цвета 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.