Файл: Характеристики и типы мониторов для персональных компьютеров (По размерности отображения).pdf
Добавлен: 17.05.2023
Просмотров: 234
Скачиваний: 2
Введение
За последние годы во всех сферах жизнедеятельности человека ключевое место занял компьютер. Со времен создания первого компьютерного устройства его вычислительная мощность, форма, размеры и ключевые технологии менялись в лучшую сторону. На сегодняшний день компьютеризировано практически все: и медицина, и образование, и производство, и добывающая промышленность, и даже досуг человека. Большая часть жителей Земли пользуется компьютерами, представляющими собой отдельные системные блоки, устройства вывода информации (мониторы для компьютера) и периферийные устройства для ввода данных – мышь и клавиатуру. Стоит уделить особое внимание именно монитору, так как это та часть компьютера, перед которой человек проводит очень длительное время. Монитор – это специальное устройство для вывода информации с вычислительного блока компьютера посредством использования специального экрана. Вывод информации осуществляется путем подсвечивания отдельных мельчайших элементов экрана – пикселей, которые в совокупности образуют цельную картину текста, таблиц, картинок, фото или видео. Так как мониторы используются практически везде, то это приводит к необходимости разрабатывать и создавать устройства под конкретные нужды. Поэтому производители предлагают широкий выбор мониторов для компьютеров от домашних до профессиональных с особыми функциями. В данной работе и рассмотрим характеристики и типы мониторов для персональных компьютеров.
1. Классификация мониторов
Монитор как средство визуального отображения информации существует давно и за свою историю пережил несколько революционных изменений. Если еще не несколько лет назад производители главным образом боролись за возможности обеспечения высоких базовых характеристик «картинки», то сегодня ужесточается конкуренция между разными концепциями реализации данного устройства. Современные типы мониторов отличаются по множеству критериев, обуславливающих не только качество изображения, но и наличие интерфейсов коммуникации, показатели энергосбережения, функциональность и другие эксплуатационные качества.
1. По типу экрана
1.1 ЭЛТ — монитор на основе электронно-лучевой трубки
1.2 ЖК — жидкокристаллические мониторы
1.3 Плазменный — на основе плазменной панели
1.4 LED-монитор — на технологии LED
1.5 ОLED-монитор — на технологии ОLED
1.6 Лазерный— на основе лазерной панели (пока только внедряется в производство)
В течение многих десятилетий производились преимущественно варианты с кинескопом (электронно-лучевым прибором, ЭЛТ). В них использовался люминофор. Его зерна светятся под воздействием электронных лучей. Применяются 3 вида люминофора, разделяемые по цветовым признакам на синий, красный и зеленый. Эти мониторы имели большой вес, огромные габариты и небольшую диагональ экрана, но при этом и ряд преимуществ:
- практически идеальная передача всей цветовой гаммы, даже самая бюджетная модель в этом отношении значительно опережает дорогостоящий ЖК монитор;
- отсутствие углов обзора – картинка на экране видна всегда, независимо от того, как именно на нее падает луч зрения;
- битых пикселей, бича всей жидкокристаллической технологии, в ЭЛТ моделях быть не может;
- нет проблем со смазыванием изображения во время отображения динамичных сюжетов.
Экран монитора с ЭЛТ обновлялся с частотой до 85 Гц, что положительно влияло на глаза пользователя, снижая нагрузку. Однако считается, что пучок света из ЭЛТ, атакуя экран, также атаковал и зрение многих людей, что приводило к быстрому ухудшению показателей здоровья.
Из-за громоздкости, высокого энергопотребления, негативного влияния на зрение пользователей, а также из-за небольших размеров экрана на замену им были разработаны жидкокристаллические мониторы (ЖК). ЖК-мониторы давали снижение энергопотребления процентов на 60 по сравнению с ЭЛТ, имели значительно меньший вес и габариты, а также правильную подсветку, которая рассеивалась по сторонам экрана, а не била прямо в глаза. Современные модели таких мониторов имеют частоту обновления от 60 до 120 Гц и углы обзора до 178 градусов.
Жидкокристаллический дисплей представляет собой сдавленную между платами жидкость, изменяющуюся под действием электротока. Поскольку данная жидкость не излучает собственного света, ее необходимо подсвечивать сзади, что осуществляется флуоресцентной лампой с холодным катодом (CCFL)
Жидкокристаллические виды мониторов имеют совсем другие преимущества:
- низкий уровень потребляемой от сети мощности, обычным значением является 40 Вт (у ЭЛТ 80 и более);
- компактные габариты и малый вес;
- значительно меньшей нагрузкой на зрение: минимальная частота мерцания системы подсветки исчисляется сотнями мегагерц;
- идеальной четкостью изображения и отсутствием проблем со сведением лучей в одной точке, а также невозможностью искажения геометрии.
Плазменные мониторы — тип «плоского» монитора, в котором используется эффект ионизации газа между двумя панелями с токопроводящими решетками. Каждый пиксел устроен подобно миниатюрной люминисцентной лампе, которая излучает красный, зеленый или синий цвет. Плазменные мониторы имеют по сравнению с жидкокристаллическими меньшую разрешающую способность (размер точки порядка 1 мм), однако обеспечивают существенно более высокую яркость изображения и позволяют создавать экраны значительных размеров (метр и более). Как и в мониторах на ЭЛТ, в PDP свет генерируется люминофором, поэтому они могут обеспечить широкий угол зрения и высокое качество представления цвета и движущихся изображений. Но у этих мониторов есть существенные недостатки, препятствующие их массовому применению:
- высокая потребляемая мощность, возрастающая при увеличении диагонали монитора;
- низкая разрешающая способность, обусловленная большим размером элемента изображения;
- сравнительно небольшой срок службы, это связано с довольно быстрым выгоранием люминофорных элементов, свойства которых быстро ухудшаются, и экран становится менее ярким;
- их размер обычно начинается с сорока дюймов, так как производство дисплеев меньшего размера экономически нецелесообразно;
- интерференция – это взаимодействие света разной длинны волны, излучаемого из соседних элементов экрана.
LED-монитор отличается от жидкокристаллического только тем, что для подсветки матрицы вместо флуоресцентной лампы используются диоды. Светодиодная подсветка может быть из одноцветных диодов или с использованием трехцветных (красных, зеленых, синих) светодиодов. При использовании разноцветных диодов увеличивается цветовой охват, но из-за сложной схемы управления светодиодами возможно неестественное отображение цвета.
Так же можно разделить мониторы с LED подсветкой по способу расположения светодиодов: Direct и Edge.
Direct — это когда светодиоды располагаются сзади экрана равномерно.
Edge – это когда светодиоды располагаются по периметру экрана совместно с рассеивающей панелью. При таком расположении нельзя сделать эффективное локальное затемнение экрана по методу local dimming.
При прямом (Direct) методе можно получить более равномерную подсветку, по сравнению с методом Edge, но увеличится толщина экрана и энергопотребление за счет увеличения количества светодиодов. Из-за своей экономичности и при этом показывающей достаточно хорошие результаты, наиболее часто используется боковая (Edge) подсветка с локальным затемнением.
При использовании LED увеличивается контрастность из-за применения локальной подсветки от светодиодов. Это уже будет динамическая контрастность. При этом улучшается уровень черного и цветопередача. Яркость свечения светодиодов выше, чем лампы CCFL и поэтому и яркость LED мониторов так же выше, чем у ЖК или плазмы.
ОLED-монитор отличается от LED-монитора тем, что для подсветки матрицы вместо обычных диодов используются органические. Органический светодиод — полупроводниковый прибор, изготовленный из органических соединений, эффективно излучающих свет при прохождении через них электрического тока. OLED светодиоды подразделяются на активные и пассивные. Различие состоит в том, что в активной OLED матрице каждым диодом управляет отдельный транзистор. Такой тип дисплеев является самым дорогим. Если же сравнивать ОLED-монитор с другими мониторами, то можно увидеть очень много преимуществ.
В сравнении c плазменными дисплеями:
- меньшие габариты и вес;
-сравнительно низкое энергопотребление при той же яркости изображения;
- возможность создания гибких экранов;
- возможность создания экранов с большим разрешением к размеру.
В сравнении c жидкокристаллическими дисплеями:
- меньшие габариты и вес;
- отсутствие необходимости в подсветке;
- большие углы обзора — изображение видно без потери качества с любого угла;
- мгновенный отклик (на несколько порядков быстрее, чем у ЖК) — по сути, полное отсутствие инерционности;
- высокая контрастность;
- возможность создания гибких экранов;
- большой диапазон рабочих температур (от −40 до +70 °C).
Но у этих мониторов существуют и очень серьезные недостатки:
- маленький срок службы;
- дороговизна технологии по созданию больших и даже средних OLED-матриц;
- дисплеи OLED очень чувствительны к воздействию влаги.
2. По типу видеоадаптера
2.1 HGC
2.2 CGA
2.3 EGA
2.4 VGA/SVGA
Видеоадаптер или видеокарта—устройство, преобразующее графический образ, хранящийся как содержимое памяти компьютера (или самого адаптера), в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора. Первые мониторы, построенные на электронно-лучевых трубках, работали по телевизионному принципу сканирования экрана электронным лучом, и для отображения требовался видеосигнал, генерируемый видеокартой.
Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения и состоят из следующих частей:
графический процессор — занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики. Является основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства. Современные графическиепроцессоры по сложности мало чем уступают центральному процессору компьютера, и зачастую превосходятего как по числу транзисторов, так и по вычислительной мощности, благодаря большому числу универсальных вычислительных блоков.
видеоконтроллер — отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора.
видеопамять — выполняет роль кадрового буфера, в котором хранится изображение, генерируемое ипостоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или несколькихмониторов). В видеопамяти хранятся также промежуточные невидимые на экране элементы изображения идругие данные.
цифро-аналоговый преобразователь — служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор.
видео-ПЗУ — постоянное запоминающее устройство, в которое записаны видео-BIOS, экранныешрифты, служебные таблицы и т. п. ПЗУ не используется видеоконтроллером напрямую.
система охлаждения — предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах.
Одним из первых графических адаптеров был разработан MDA (Monochrome Display Adapter) в 1981 году. Он работал только в текстовом режиме с разрешением 80×25 символов (физически 720×350 точек) и поддерживал пять атрибутов текста: обычный, яркий, инверсный, подчёркнутый и мигающий. Никакой цветовой или графической информации он передавать не мог, и то, какого цвета будут буквы, определялось моделью использовавшегося монитора. Обычно они были белыми, янтарными или изумрудными на чёрном фоне. Фирма Hercules в 1982 году выпустила дальнейшее развитие адаптера MDA, видеоадаптер HGC (Hercules Graphics Controller — графический адаптер Геркулес), который имел графическое разрешение 720×348 точек и поддерживал две графические страницы. Но он всё ещё не позволял работать с цветом.
Первой цветной видеокартой стала CGA (Color Graphics Adapter), выпущенная IBM и ставшая основой для последующих стандартов видеокарт. Она могла работать либо в текстовом, либо в графическом режиме. В текстовых режимах доступно 256 атрибутов символа — 16 цветов символа и 16 цветов фона (либо 8 цветов фона и атрибут мигания), в графическом режиме 320×200 было доступно четыре палитры по четыре цвета каждая, режим высокого разрешения 640×200 был монохромным. Самый заметный аппаратный дефект CGA — «снег» в текстовом режиме 80×25. Видеопамять CGA не поддерживает одновременную запись и чтение. В результате, если микропроцессор производит запись в видеопамять в тот момент, когда она читается видеоадаптером — на экран выводятся случайные пикселы. Этот дефект исправлен во многих клонах CGA. Для программистов ещё одной помехой является чересстрочный формат видеопамяти в графических режимах. Стандартные видеорежимы не полностью используют видеопамять.