Файл: Характеристики и типы мониторов для персональных компьютеров.(История создания первого монитора ).pdf

Количество отображаемых цветов.

Все мониторы по своей природе являются RGB-устройствами, то есть цвет в них получается за счет смешения в различных пропорциях трех базовых цветов: красного, зеленого и синего. Таким образом, каждый LCD-пиксель состоит из трех цветных субпикселов. Кроме полностью закрытого или полностью открытого состояния LCD-ячейки, возможны и промежуточные состояния, когда LCD-ячейка частично открыта. Это позволяет формировать цветовой оттенок и смешивать цветовые оттенки базовых цветов в нужных пропорциях. Количество воспроизводимых монитором цветов теоретически зависит от того, сколько цветовых оттенков можно сформировать в каждом цветовом канале. Частичное открытие LCD-ячейки достигается за счет подачи требуемого уровня напряжения на управляющие электроды. Поэтому количество воспроизводимых цветовых оттенков в каждом цветовом канале зависит от того, сколько различных уровней напряжений можно подавать на LCD-ячейку.

Для формирования произвольного уровня напряжения потребуется использование схем ЦАП с большой разрядностью, что крайне дорого. Поэтому в современных ЖК-мониторах чаще всего применяют 18-битные ЦАП и реже – 24-битные. При использовании 18-битной ЦАП на каждый цветовой канал приходится по 6 бит. Это позволяет сформировать 64 (26=64) различных уровня напряжения и соответственно получить 64 цветовых оттенка в одном цветовом канале. Всего же за счет смешения цветовых оттенков разных каналов возможно создание 262 144 цветовых оттенков. Чего вполне достаточно для восприятия глаза человеком.

При использовании 24-битной матрицы (24-битная схема ЦАП) на каждый канал приходится по 8 бит, что позволяет сформировать уже 256 (28=256) цветовых оттенков в каждом канале, а всего такая матрица воспроизводит 16 777 216 цветовых оттенков.

В то же время для многих 18-битных матриц в паспорте указывается, что они воспроизводят 16,2 млн. цветовых оттенков. Оказывается, что в 18-битных матрицах за счет всяческих ухищрений можно приблизить количество цветовых оттенков к тому, что воспроизводится настоящими 24-битными матрицами. Для экстраполяции цветовых оттенков в 18-битных матрицах используются две технологии (и их комбинации): dithering (дизеринг) и FRC (Frame Rate Control).

Суть технологии дизеринга заключается в том, что недостающие цветовые оттенки получаются за счет смешения ближайших цветовых оттенков ближайших пикселей. Рассмотрим простой пример. Предположим, что пиксель может находиться только в двух состояниях: открытом и закрытом, причем закрытое состояние пикселя формирует черный цвет, а открытое – красный. Если вместо одного пикселя рассмотреть группу из двух пикселей, то, кроме черного и красного, можно получить еще и промежуточный цвет, осуществив тем самым переход от двухцветного режима к трехцветному. В конечном результате если первоначально такой монитор мог генерировать шесть цветов (по два на каждый канал), то после такого дизеринга он будет воспроизводить уже 27 цветов.

---

Схема дизеринга имеет один существенный недостаток: увеличение цветовых оттенков достигается за счет уменьшения разрешения. Фактически при этом увеличивается размер пикселя, что может негативно сказаться при прорисовке деталей изображения.

Суть технологии FRC заключается в манипуляции яркостью отдельных субпикселов с помощью их дополнительного включения/выключения. Как и в предыдущем примере, считается, что пиксель может быть либо черным (выключен), либо красным (включен). Каждый субпиксел получает команду на включение с частотой кадровой развертки, то есть при частоте кадровой развертки 60 Гц каждый субпиксел получает команду на включение 60 раз в секунду. Это позволяет генерировать красный цвет. Если же принудительно заставлять включаться пиксель не 60 раз в секунду, а только 50 (на каждом 12-м такте производить не включение, а выключение пикселя), то в результате яркость пикселя составит 83% от максимальной, что позволит сформировать промежуточный цветовой оттенок красного.

Оба рассмотренных метода экстраполяции цвета имеют свои недостатки. В первом случае – это возможное мерцание экрана и некоторое увеличение времени реакции, а во втором – вероятность потери деталей изображения.

Отличить на глаз 18-битную матрицу с экстраполяцией цвета от истинной 24-битной довольно сложно. При этом стоимость 24-битной матрицы значительно выше.

Угол обзора.

Максимальный угол обзора (как по вертикали, так и по горизонтали) определяется как угол, при обзоре с которого контрастность изображения в центре составляет не менее 10:1. Некоторые производители матриц при определении углов обзора используют контрастность не 10:1, а 5:1, что также вносит некоторый беспорядок в технические характеристики. Формальное определение углов обзора довольно неясное, что самое главное, не имеет прямого отношения к правильности цветопередачи при просмотре изображения под углом.

В действительности для пользователей куда более важным обстоятельством является тот факт, что при просмотре изображения под углом к поверхности монитора происходит не падение контрастности, а цветовые искажения. К примеру, красный цвет превращается в желтый, а зеленый – в синий. Причем подобные искажения у разных моделей проявляются по-разному: у некоторых они становятся заметными уже при незначительном угле, много меньшем угла обзора. Поэтому сравнивать мониторы по углам обзора в принципе неправильно. Сравнить-то можно, но вот практического значения такое сравнение не имеет.

---

Способ подключения монитора к компьютеру

Существует два способа подключения монитора к компьютеру: сигнальный (аналоговый) и цифровой. 
Монитору необходимо подведение видеосигналов, несущих информацию, отображаемую на экране. Цветному монитору требуется три сигнала, кодирующих цвет (RGB), и два сигнала синхронизации (вертикальной и горизонтальной развертки). Для подключения монитора к компьютеру используют сигнальные (аналоговые) кабели различных типов. Со стороны компьютера такой кабель в большинстве случаев имеет трехрядный разъем DB15/9, который еще называют VGA-разъемом. Этот разъем используется в большинстве IBM-совместимых компьютеров. Компьютеры Macintosh производства компании Apple используют другой соединитель — двухрядный DB15. Кроме того, существуют специальные коаксиальные кабели.

Со стороны монитора кабель может быть вмонтирован в монитор либо иметь разъемное соединение, в качестве которого используется тот же DB15/9, либо коаксиальный соединитель типа BNC. Некоторые мониторы для удобства имеют два переключаемых входных интерфейса: DB15/9 и BNC. Имея два компьютера, можно один монитор использовать для работы с двумя компьютерами (естественно не одновременно).

Помимо сигнального соединения возможно соединение монитора с компьютером через цифровой интерфейс, позволяющий управлять монитором из компьютера: калибровать его внутренние цепи, настраивать геометрические параметры изображения и т. п. В качестве цифрового интерфейса наиболее часто применяется разъем RC-232C.

Средства управления и регулирования

После настройки монитора на заводе он проделывает долгий путь, прежде чем попадет на стол к пользователю. На этом пути монитор подвергается различным механическим, термическим и прочим воздействиям. Это приводит к тому, что предустановленные настройки сбиваются и после включения изображение на экране отображается не очень качественно. Этого не может избежать ни один монитор. Для того, чтобы устранить эти, а также прочие, возникающие в процессе использования монитора, дефекты, монитор должен обладать развитой системой автоматического регулирования и управления, в противном случае потребуется вмешательство специалистов.

Под управлением понимают подстройку таких параметров, как яркость, геометрия изображения на экране. Существуют два типа систем управления и регулирования монитора: аналоговые (ручки, движки, потенциометры) и цифровые (кнопки, экранное меню, цифровое управление через компьютер). Аналоговое управление используется в дешевых мониторах и позволяет напрямую изменять электрические параметры в узлах монитора. Как правило, при аналоговом управлении пользователь имеет возможность настраивать только яркость и контраст. Цифровое управление обеспечивает передачу данных от пользователя к микропроцессору, управляющему работой всех узлов монитора. Микропроцессор на основании этих данных делает соответствующие коррекции формы и величины напряжений в соответствующих аналоговых узлах монитора. В современных мониторах используется только цифровое управление, хотя количество контролируемых параметров зависит от класса монитора и варьируется от нескольких простейших параметров (яркость, контраст, примитивная подстройка геометрии изображения) до сверх расширенного набора — 25–40 параметров, обеспечивающие точные настройки и более простые в эксплуатации 

---

2. ТЕХНОЛОГИИ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ.

2.1 Основные компоненты для передачи визуальной информации.

Монитор является жизненно важным посредником в обмене информацией между человеком и компьютером, таким же, как клавиатура и мышь. Однако на свет он появился позже других устройств. До появления первых мониторов с электронно-лучевыми трубками стандартным интерфейсом служил телетайп — громоздкая и очень шумная машина, печатающая на рулоне бумаги вводимую и выводимую информацию. В первых персональных компьютерах для отображения выводимой информации часто использовались светодиодные экраны. По сравнению с современными стандартами первые компьютерные мониторы были крайне примитивны; текст отображался только в одном цвете (как правило, в зеленом), однако в те годы это было важнейшим технологическим прорывом, поскольку пользователи получили возможность вводить и выводить данные в режиме реального времени. Затем появились цветные мониторы, увеличился размер экрана и жидкокристаллические панели перекочевали из портативных компьютеров на рабочие столы пользователей. Последние тенденции — крупноформатные плазменные дисплеи и LCD/DLP-проекторы — полностью отражают все возрастающую конвергенцию компьютерных технологий и сферы развлечения. В наши дни компьютерные мониторы достигли высшей ступени развития, что не избавляет пользователя от необходимости разбираться в аппаратном обеспечении. Медленный видеоадаптер может затормозить работу даже самого быстрого компьютера. А неправильное сочетание монитора и видеоадаптера не только не позволит полноценно выполнять поставленные задачи, но и может привести к ухудшению зрения. Система отображения компьютера состоит из двух главных компонентов. Монитор (дисплей) обычно представляет собой жидкокристаллический экран или переднюю панель электронно-лучевой трубки, но может быть и широкоформатным телевизором, плазменной панелью и проектором, использующими технологии LCD и DLP^[8].

Видеоадаптер (графический адаптер или видеокарта) в большинстве систем представляет собой карту расширения, вставляемую в один из разъемов материнской платы. В некоторых системах он интегрирован в саму системную плату или в ее набор микросхем системной логики, однако и такие компьютеры можно дополнить обособленным и более производительным видеоадаптером AGP, PCI или PCI-Express. В этой главе рассматриваются видеоадаптеры, используемые в PC-совместимых компьютерах, и мониторы, которые могут к ним подключаться. Примечание Термин видео не обязательно означает именно изображение, движущееся на экране, подобном телевизионному. Все адаптеры, передающие сигналы монитору или другому устройству, называются видеоадаптерами (или графическими адаптерами) независимо от их назначения: они могут использоваться как в приложениях с движущимися изображениями наподобие мультимедийных программ, так и для видеоконференций. Поэтому видеокарты более уместно было бы называть графическими адаптерами. Компьютерный монитор обычно базируется на одной из двух основных технологий: жидкокристаллический дисплей LCD (Liquid Crystal Display) или электронно-лучевая трубка CRT (Cathode-Ray Tube). Проекторы базируются на технологии LCD или DLP (Digital Light Processing — цифровая обработка света).

---

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Сложно представить использование персонального компьютера без имеющихся на сегодняшний день типов мониторов с их индивидуальными характеристиками. Сегодня пользователь сам может диктовать и настраивать монитор под его вкус: цветопередачи, контрастности и яркости, задавать режим автоматического включения и выключения монитора, заранее запрограммировав его заблаговременно. Производители мониторов идут навстречу своему потребителю, ежедневно улучшая и приближая монитор к экологически и физически безопасному устройству, используя качественные и надежные материалы для сборки мониторов на производстве. При этом изготовитель стремится, каждый раз удивить покупателя не только усовершенствованной технологией отображения информации, но и снижением цен на технологию использующейся еще вчера и по сей день в различных устройствах и приборах, используемые как на производстве, военном вооружении так и в быту.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. В.Э.Фигурнов “IBM PC для пользователя “, -67стр.
2. С.Чандрасекар "Жидкие кристаллы",-153стр.
3. А.В.Петроченков “Hardware—компьютер и периферия “, -106стр.
4. “HARD 'n' SOFT “ (компьютерный журнал для широкого круга пользователей)2003. -№6
5. Чеканов Д., Мильчаков С. Технология жидкокристаллических мониторов (LCD). − 3DNews.
6. Пахомов С. “Компьютер пресс” (компьютерный журнал),2004.-126стр.
7. http://all-ht.ru/inf/pc/monit_crt_hist.html
8. http://www.hardline.ru/3/24/4983/

Приложения

Приложение А

Виды мониторов:

ЭЛТ-мониторы – это мониторы, формирующие изображение с помощью электронно-лучевой трубки, из которой под действием электростатического поля исходит поток электронов, бомбардирующий внутреннюю поверхность экрана монитора, покрытую люминофором. Люминофор под воздействием электронов начинает светиться, формируя изображение на экране монитора.

Рисунок 1.

(Электронно-лучевая трубка монитора ЭЛТ)

Номинальный размер диагонали, дюймов	Типичный видимый размер диагонали, см	Видимая площадь экрана, см2	Увеличение видимой площади экрана по сравнению с предыдущим типом, %
14	33,55	540,3	—
15	35,05	598,7	10,8
17	40,55	789,3	33,4
20	47,50	1083,0	37,2
21	50,35	1216,9	12,4

---