Файл: Характеристики и типы мониторов для персональных компьютеров (Характеристики ЭЛТ-мониторов).pdf

Введение

Опыт развития вычислительной техники показывает, что основные функциональные и параметрические характеристики компьютеров определяются входящими в их состав внешними и внутренними периферийными устройствами, и интерфейсами (шинами) различных типов (системными, локальными, периферийными с параллельной и последовательной передачами данных).

Вместе с совершенствованием центрального процессора большое внимание уделяется развитию новой периферийной аппаратуры с использованием различных физических принципов (технологий), расширяющих их технические и эксплуатационные параметры. Причем наивысшие технологические достижения в разработке периферийных устройств меняются каждый год.^[1][1]

В данной курсовой работе я рассмотрю одно из таких периферийный устройств – монитор для персонального компьютера. Что же такое монитор?

Монитор – устройство, предназначенное для просмотра информации (текста, изображений, видео и т. д.) на компьютере.^[2][2]

Монитор – экран, отображающий работу компьютера, в том числе ввод и передачу данных.^[3][3]

Логично, что это устройство является главным из внешних периферийных в настольном персональном компьютере, совместно с мышью и клавиатурой. Если без колонок, динамиков, принтера, многофункционального устройства компьютер можно использовать для работы и развлечений, то без монитора, имея даже самую современную конфигурацию системного блока, эксплуатация компьютера не возможна. Так же важно выбрать подходящий к видеосистеме монитор, как по типу, так и по характеристикам.

Изучив множество литературы, можно разделить мониторы для персонального компьютера на два типа: ЭЛТ-монитор и жидкокристаллический монитор. К таким заключениям приходят и авторы книг, использованных для выполнения курсовой работы: «…имеются два принципиально разных типа мониторов – с электро­вакуумной (электроннолучевой) трубкой, как в обычном телевизоре, и пло­ские панели, в которых могут использоваться жидкокристаллические или плазменные технологии. Оба типа мониторов имеют свои плюсы и минусы, которые надо тщательно взвешивать …»^[4][1]; «… кратко перечислим основные типы мониторов, используемых совместно с PC. С точки зрения принципа действия все мониторы для PC можно разделить на две большие группы. Мониторы на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), называемой также кинескопом. Плоскопанельные мониторы, выполненные, как правило, на основе жидких кристаллов, т. е. иначе жидкокристаллические (ЖК) или иначе LCD-мониторы (Liquid Crystal Display).»^[5][2].

Задачей данной курсовой работы будет изучение типов и характеристик мониторов для персонального компьютера. В ходе работы я воспользуюсь разными источниками, рекомендованными как для обучения студентов ВУЗов, так и для разного уровня пользователей персональных компьютеров. Книга Авдеева В.А. «Периферийные устройства: интерфейсы, схемотехника, программирование» является рекомендованной УМО вузов для студентов высших учебных заведений, в ней Авдеев использует так же литературу, которой воспользуюсь и я, в том числе «Аппаратные средства PC» Колесниченко О.В. Кроме книг и учебных пособий, воспользуюсь интернет-ресурсами для более подробного изучения и описания характеристик, в основном – сайтами компаний ViewSonic, HP, Samsung и другие, занимающихся производством мониторов для персональных компьютеров, а так же известным сервисом Яндекс.Маркет.

Существует целый ряд функций и характеристик, по которым мониторы отличаются друг от друга. Некоторые из них могут вызывать замешательство, одни из них являются важнее других.^[6][1] В ходе курсовой работы я рассмотрю наиболее важные при выборе устройства характеристики и спецификации мониторов для персональных компьютеров.

Своё исследование я разобью на 3 главы. В первой уделю внимание ЭЛТ-мониторам, которые чуть более десятка лет назад были массово распространены, а им на смену пришли жидкокристаллические мониторы, которые я рассмотрю во второй главе. Но технологии не стоят на месте, поэтому в третьей главе я рассмотрю мониторы, появившиеся на рынке не давно и разрабатываемые для дальнейшего повсеместного внедрения. В заключение – проанализирую информацию, рассмотренную в основной части курсовой работы.

1. ЭЛТ-мониторы

Самый распространенный тип мониторов в XX веке – это CRT (Cathode Ray Tube) – мониторы. Как видно из названия, в основе всех подобных мониторов лежит катодно-лучевая трубка, но это дословный перевод, технически правильно говорить «электроннолучевая трубка» (ЭЛТ). Используемая в этом типе мониторов технология была создана много лет назад и первоначально создавалась в качестве специального инструментария для измерения переменного тока, проще говоря, для осциллографа.^[7][1] Технологии создания отображающих устройств на основе ЭЛТ около 100 лет.^[8][2]

Основными элементами устройства ЭЛТ-монитора являются:

а) электронная пушка, которая формирует электронный луч;

б) экран, покрытый люминофором – это вещество светится при попадании на него потока электронов;

в) отклоняющая система, которая направляет электронный луч к экрану.^[9][3]

1.1. Как работает ЭЛТ-монитор

Нагреваясь, электронная пушка испускает поток электронов, которые с большой скоростью устремляются к экрану. Поток электронов (электронный луч) проходит через фокусирующую и отклоняющую катушки, которые направляют его в определенную точку покрытого люминофором экрана. Под воздействием ударов электронов люминофор излучает свет, который видит пользователь, сидящий перед экраном компьютера. В электроннолучевых мониторах используются три слоя люминофора: красный, зеленый и синий. Для выравнивания потоков электронов применяется так называемая теневая маска – металлическая пластина, имеющая щели или отверстия, которые разделяют красный, зеленый и синий люминофор на группы по три точки каждого цвета. Качество изображения определяется типом используемой теневой маски; на резкость изображения влияет расстояние между группами люминофора (шаг расположения точек).^[10][1]

На рисунке 1.1 изображён разрез типичного ЭЛТ-монитора.

Рисунок 1.1 Типичный электронно-лучевой монитор

1.2. Типы ЭЛТ-мониторов

В зависимости от расположения электронных пушек и конструкции маски различают ЭЛТ четырёх типов^[11][1]:

1) ЭЛТ с теневой маской (Shadow mask) и дельтообразным расположением пушек. Теневая маска представляет собой лист инвара (сплав железа и никеля) со множеством отверстий^[12][2] (рисунок 1.2, а);

2) ЭЛТ с улучшенной теневой маской (EDP – Enhanced Dot Pitch) и планарным расположением электронных пушек, обеспечивающих повышенное разрешение (рисунок 1.2, б);

3) ЭЛТ со щелевой маской (Shot mask). 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. Минимальное расстояние между двумя ячейками называется slot pitch (щелевой шаг). Чем меньше значение slot pitch, тем выше качество изображения на мониторе.^[13][3] У различных моделей мониторов данный параметр имеет значение от 0,21 до 0,41 мм (у хороших мониторов — не более 0,28 мм)^[14][4] (рисунок 1.2, в);

4) ЭЛТ с апертурной решёткой (Aperture grill, AG) – это решение не включает в себя металлическую решетку с отверстиями, как в случае с теневой маской, а имеет решетку из вертикальных линий. 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, что вместе обеспечивает высокое качество мониторов с трубками на основе этой технологии^[15][1] (рисунок 1.2, г).

Рисунок 1.2 Типы масок: а) теневая; б) улучшенная теневая; в) щелевая; г) апертурная решётка

Все типы ЭЛТ имеют свои преимущества и недостатки. ЭЛТ с теневой маской обладают более детализированным изображением, потому что электронный луч проходит через отверстия в маске с чёткими краями. Такие мониторы хорошо использовать при интенсивной и длительной работе с текстами и мелкими графическими элементами. ЭЛТ с апертурной решёткой имеют более тонкую маску, которая меньше заслоняет экран, в результате чего изображение становится более ярким и контрастным, а цвета более насыщенными. Мониторы с такими ЭЛТ хорошо подходят для работы с фото и видеофайлами, а также для компьютерных игр. ЭЛТ с щелевой маской сочетают преимущества теневой маски и апертурной решётки.

В связи с использованием различных конструкций масок, различной может быть и форма экрана: сферической, цилиндрической, псевдоплоской и плоской. Сферический экран имеет выпуклую форму, в виде части сферы. У такой ЭЛТ расстояния от центра отклонения лучей до центра и краёв экрана примерно одинаковы, поэтому для получения чёткого изображения по углам не требуется сложных дорогостоящих схем. Такие ЭЛТ имеют обычно теневую или реже щелевую маску и применяются в недорогих офисных моделях мониторов. Цилиндрический экран плоский по вертикали и выпуклый по горизонтали. Такой экран имеют ЭЛТ с апертурной решеткой без горизонтальных стабилизирующих нитей. Псевдоплоский экран – это экран, который с наружной стороны плоский, а с внутренней – сферический или цилиндрический. Плоские экраны имеют ЭЛТ с плоской и по вертикали, и по горизонтали щелевой маской или апертурной решёткой со стабилизирующими нитями.^[16][1]

1.3. Характеристики ЭЛТ-мониторов

Важнейшие характеристики ЭЛТ-мониторов напрямую зависят от устройства и типа электроннолучевой трубки, которые я рассмотрю в данном разделе.

Размер экрана (диагональ экрана) – называется расстояние между левым нижним и правым верхним углом экрана. Это расстояние измеряется в дюймах. Не стоит путать этот параметр с диагональю рабочей области экрана, доступной для отображения информации.^[17][1] Размеры экранов ЭЛТ-мониторов могут колебаться от 15 до 22 дюймов по диагонали.^[18][2] При сравнении, например, 17-ти дюймовых мониторов, изготовленных разными фирмами, необходимо измерить активные области их экранов. Размер видимой области представляет собой размер по диагонали той части экрана ЭЛТ, которая подсвечивается электронным лучом. Другими словами, при работе с Windows видимая область — это область, занимаемая главным окном (область рабочего стола). Эти размеры варьируются от модели к модели, так что 17-ти дюймовый монитор одного производителя может давать изображение размером 16 дюймов по диагонали, а монитор другого — 15,5 дюйма. Как правило, отличие размера экрана от его активной области составляет 1–1,5 дюйма (2,5–1,25 см). При выборе ЭЛТ-монитора настоятельно рекомендуется смотреть именно на размер видимой (активной) области экрана, а не на размер непосредственно электроннолучевой трубки.^[19][3]

Разрешающая способность (разрешение) экрана – число пикселей, отображаемых в горизонтальной строке, умноженное на количество этих строк.^[20][4] Разрешение монитора также зависит от видеосистемы персонального компьютера. В таблице 1.1 приведены стандартные разрешения ЭЛТ-мониторов.

Таблица 1.1

Стандартные разрешения ЭЛТ-мониторов