Файл: Характеристики и типы мониторов для персональных компьютеров (Краткая история мониторов).pdf

ВВЕДЕНИЕ

Монитор – это устройства вывода текстовой и визуальной информации, понятной пользователю. Монитор является одним из важнейших частей персонального компьютера. Целью курсовой работы является выбор мониторов для персонального компьютера обычному пользователю или профессионалу в какой-либо сфере. В данной работе описаны существующие, также новые типы мониторов.

Глава 1. ТИПЫ МОНИТОРОВ

§1.1 Краткая история мониторов

Первые компьютеры выводили информацию на печатные устройства. В последствии электронно-лучевую трубку стали использовать в электронно-вычислительной машине. Были они представлены в 1948 году и назывались «Manchester Small-Scale Experimental Machine». Одновременно с ними были созданы и другие, в основе которых лежали осциллографы, поэтому они все отличались от современных компьютеров. Почти все компьютеры тех лет оснащались осциллографами, но использовались лишь для текста электронных цепей вычислительной машины, а не для вывода информации. В 1950 году впервые была использована электронно-лучевая трубка (ЭЛТ или CRT – Cathode Ray Tube) осциллографа для вывода визуальной информации.

Прорывом графической информации на экране дисплея стал компьютер «Вихрь», который применялся для обнаружения вторжения самолетов в воздушное пространство США. 20 апреля 1951 года состоялась первая демонстрация «Вихря», котором радиолокатор посылал данные положения самолета компьютеру. Представлялось это все в виде движущейся точки на экране, каждая точка отображала положение самолета-цели. Проект «Вихрь» являлся самым крупным проектом, где электронно-лучевая трубка была применена для отображения графической информации. Спустя 10 лет эти компьютеры стали одной из составляющей электронно-вычислительной машины. К ним добавили дисплейные, которые формировали знаки на экране, для повышения качества.

Цветное изображение стало следующим этапом развития. Для его получения требовалось уже три пучка, а не один, как было раньше, каждый из них высвечивал на поверхности экрана определенные точки. В последствии появились другие технологии, они позволяли создавать легкие экранные панели, а также более компактные. Первые компьютер со встроенным монитором был создан в 1975 году, но его скорость была низкой. А уже в 1981 году был представлен видеоадаптер (Monochrome Display Adapter), который брал на себя работу центрального процессора. Но и он мог выводить лишь текстовые изображения. Уже через несколько месяцев был выпущен цветовой адаптер. Он позволял отображать на экране 16 цветов, такое устройство не позволило сделать картинку четкой и качественной. В 1983 году был выпущен монитор, который мог использовать все возможности, компанией IBM. А в 1987 году был представлен компьютер, отображающий 256 цветов с разрешением 640х480 пикселей, что стало стандартом для мониторов.

§1.2 Монитор с электронно-лучевой трубной (ЭЛТ)

ЭЛТ (CRT) монитор, созданный для отображения разной информации (текст, фото, видео, графика). Основным компонентом является электро-лучевая трубка, которая создает изображение CRT-монитора. Обычно такие мониторы используется в качестве дисплея для вывода изображения с компьютеров.

Электро-лучевая трубка сделана из стекла и является герметичной. Внутри которой вакуум. Головина трубки достаточно узкая и длинная. Экран в свою очередь имеет широкую форму. Спереди стеклянная трубка покрыта смесью редких металлов (люминофором). Картинка создается при помощи электронной пушки. Благодаря пушке начинается путь к поверхности дисплея электронов, которые проходят мимо теневой маски. Луч начинает отклоняться в плане плоскости, потому что он должен попасть на всю поверхность экрана. Из-за этого движение луча электронов может быть горизонтальным или вертикальным. Энергия электронов преобразуется в свет, когда они попадают на слой люминофоров. Благодаря чему видны оттенки цветов.

Теневая маска (Shadow mask) – является самым распространенным видом масок для мониторов CRT. Маска находится перед частью стеклянной трубки с люминофорным слоем, а состоит из металлической сетки. Отверстия металлической сетки обеспечивают попадание электронного луча на нужные люминофорные элементы и в определенных областях. Теневая маска создает решетку с однотипными точками. В каждой из этих точен находятся три люминофорных элемента основных цветов – синего, зеленого и красного. Под воздействием лучей их электронных пушен они светятся с разной интенсивностью. Шаг точки (dot pitch) является индексом качество, где минимальное расстояние между люминофорными элементами одинакового цвета. Измерение происходит в миллиметрах. Если значение шага точки меньше, то качество воспроизводимого на мониторе изображения выше.

Щелевая маска (Slot mask) – технология, которая применяется компанией NEC. Маска сделана из вертикальных линий, а люминофорные элементы расположены в вертикальных эллиптических ячейках. Эллиптические ячейка, на которые поделены вертикальные полосы, содержал три основные цвета. Щелевой шаг (slot pitch) – минимальное расстояние между двумя ячейками. Чем выше качество изображения, тем меньше значение щелевого шага. Компания Panasonic также использует данную маску.

Апертурная решетка, также известная как Trinitron. В 1982 году была показана компанией Sony. В трубках апертурной решетки имеется общая фокусировка трех модуляторов, трех лучевых пушек и трех катодов. Эта решетка имеет вертикальные линии и не включает в себя металлическую решетку с отверстиями, как в теневой маске. Вместо точек с тремя основными цветами, апертурная решетка представлена в виде выстроенных вертикальных полос трех основных цветов, состоящих из люминофорных элементов. Благодаря этому система имеет хорошую насыщенность цветов и высокую контрастность изображения. Все вместе дает высокое качество мониторов с трубками на основе этой технологии.

Шаг полосы (strip pitch) – минимальное расстояние между полосами люминофора одинакового цвета, который измеряется в миллиметрах. Чем выше качество изображения, тем меньше шаг полосы. Шаг апертурной маски называется горизонтальным шагом точек измеряется по горизонтали, в то время как шаг точек теневой макси – по диагонали, поэтому нельзя напрямую сравнивать размер шага для трубок разных типов. Из-за этого апертурная решетка имеет меньшую плотность, чем точки теневой макси. Расстояние между отверстиями решетки измеряется в миллиметрах. Чем меньше шаг точки, тем лучше монитор. Так контуры и линии поучаются изящными и ровными, а изображение выглядит более резким и четким. Величина 0,28мм является стандартной для мониторов 14", также встречаются 0,21; 0,22; 0,26; 0,31 мм и др.

Достоинства и недостатки ЭЛТ мониторов

Основные достоинства CRT монитора:

1. Повышенная контрастность, а также яркость;
2. По-настоящему глубокий черный цвет;
3. Отсутствует проблема с битыми пикселями;
4. Качественное изображение под любыми углами;
5. Натуральные цвета передаются максимально корректно и без искажений;
6. Возможность использования коммутационных 3D-очков;
7. Высокая скорость отклика, что особенно понравится поклонникам игр и кино

Основные недостатки CRT монитора:

1. Достаточно вредное излучение;
2. Существенные физические габариты;
3. Повышенное потребление электроэнергии;
4. Большая невидимая область в плане выбора диагонали;
5. Проблема с отображением геометрических фигур и их пропорций

Мощное электромагнитное создает электро-лучевое излучение, из-за чего ЭЛТ-мониторы опасны для здоровья. Так как поле распространяется назад монитора на полутораметровое расстояние, то не рекомендуется находиться позади него. Данные мониторы также требуется правильно утилизировать из-за находящихся в них оксида свинца и других вредных веществ, которые загрязняют окружающую среду.

В связке с ЭЛТ-мониторами всегда используется системный блок, задача которых состоит в выводе графической и текстовой информации на экран. На данный момент они заменены на ЖК-мониторы, но зачастую использовались в кабинетах офисах и в домашних условиях.

§1.3 Жидкокристаллические мониторы

LCD (Liquid crystal display) мониторы сделаны из вещества, которое обладает частью свойств кристаллических тех, но находится в жидком состоянии. В действительности, это жидкости, которые обладают анизотропией свойств, связанных с упорядоченностью в ориентации молекул. Под воздействием электричества молекулы жидких кристаллов меняют свою ориентацию, вследствие чего меняют свойства проходящего сквозь них светового луча. Самое первое применение дисплеев с жидкими кристаллами были в кварцевых часах и калькуляторах, позже их начали использовать для мониторов в портативных компьютерах.

Экран LCD-мониторов состоит из пикселей, то есть массив маленьких сегментов, которые могут манипулироваться для отображения информации. Благодаря технологии диапазон пикселя составляет величину маленькой точки. Из-за чего на площади экрана можно разместить множество электродов. Все это увеличивает разрешение LCD-монитора и демонстрирует сложные изображения в цвете. Цветное изображение создается благодаря подсветке, которая создает в задней части LCD-дисплея свет. Благодаря этому можно наблюдать изображение в хорошем качестве, даже когда окружение не является светлой. Выделяемые из излучения источника белого света три основных цвета (красный, синий, зеленый) создают при использовании трех фильтров цвет. Можно изобразить любой цвет для каждого пикселя экрана соединяя три основных цвета.

Разрешение

ЖК - мониторы классифицируют по рабочему разрешению. В отличие от ЭЛТ мониторов, разрешение которых можно менять очень гибко, ЖК-дисплеи имеют определенный набор физических пикселей. Поэтому они предназначены на работу с одним фиксированным разрешением, которое называется рабочим. К примеру, мониторы с диагональю от 17 до 19 дюймов, чаще всего имеют рабочее разрешение 1280х1024, а это значит, что у этих мониторов будет содержаться 1280 пикселей по горизонтали и 1024 по вертикали. В зависимости от того, чем будет больше разрешение, тем будет лучше качество картинки.

ЖК – монитор может выводить изображение в другом разрешении. Данный режим называют интерполяцией, но здесь есть свои недостатки. В этом режиме, чаще всего, может произойти деформация картинки: края элементов на экране могут стать зазубренными и т. д. Поэтому при приобретении ЖК-монитора следует понимать, что комфортно можно будет работать только в рабочем разрешении.

Яркость

Высокая яркость ЖК – мониторов является его преимуществом перед ЭЛТ мониторами, так как его аналогичный параметр может превышать в два раза. В настоящее время яркость ЖК – мониторов может колебаться в промежутках 300 – 600 кд. Яркость монитора является очень важным параметром, так как при недостаточной яркости монитора вы не сможете комфортно играть в игры или просматривать фильмы.

Контрастность

Контрастность изображения за последнее время возросла значительно. Довольно часть показатель контрастности может достигать значения 1000:1, но иногда и больше. Данный параметр определяется как соотношение между максимальной и минимальной яркостью на белом и чёрном фоне соответственно. На практике же, параметр более 500:1, может вполне хватать для комфортной работы.

Угол обзора

Максимальный угол обзора определяется как угол, при обзоре с которого контрастность изображения составляет не менее 10:1. Но для многих пользователей контрастность не имеет большого значение, обычно приоритетным является корректность цветопередачи, при изменении угла обзора. Например, красный цвет становится жёлтым, а зелёный - синим. Похожие искажения у разных моделей мониторов отображаются по-разному, поэтому сравнивать мониторы по углу обзора практически не имеет смысла.

Время реакции пикселя

Нередко эту характеристику отмечают как слабое место ЖК-монитора. Время отклика в ЭЛТ-мониторах измеряется в микросекундах, в то время как в ЖК-мониторах – в десятках миллисекунд, это можно заметить при смене картинки невооруженным глазом. При покупке монитора стоит обращать внимание на данную характеристику, лучшим предпочтением будет то, где время реакции пикселя – меньше.

Битые и горячие пиксели

При выборе монитора, можно найти битые пиксели. Выглядеть они могут как светящиеся чёрные точки, которые не изменяются от динамики изображения, также эти точки могут появиться спустя какое-то время. Это означает, что один или несколько пикселей вышли из строя. Битые пиксели не подлежат ремонту. Некоторые разработчики обещают 100% отсутствия битых пикселей, другие же допускают присутствие их незначительного количества.

Сравнение LCD и CRT мониторов

Таблица 1