Файл: Типы и характеристики мониторов для персональных компьютеров.pdf

Жизнь современного человека уже нельзя представить без использования домашнего компьютера. Он стал неотъемлемой частью нашей жизни и интерьера. Но в тоже время человек контактирует только с аппаратным обеспечение ввода и вывода информации компьютера.

Для взаимодействия человека с компьютером придумали монитор. Сначала это были огромные невзрачные коробки с маленьким экраном и вредным излучением. Сейчас же мониторы компактные, не вредные для здоровья пользователя, хорошо вписываются в дизайн интерьера. Однако люди из-за разнообразия ассортимента мониторов на рынке и множества разных характеристик подходят к выбору домашнего монитора весьма пренебрежительно, из-за чего могут быть недовольны при его эксплуатации.

Актуальность темы определяется необходимостью изучения всех характеристик и специфик мониторов. Выявлению важных аспектов, на которые стоит обратить внимание при выборе монитора.

Целью работы является изучение теоретической составляющей монитора, определение основных характеристик монитора, на которые стоит обратить внимание в первую очередь, разработка рекомендации для выбора оптимального варианта монитора конечному пользователю.

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:

изучить теоретический материал о мониторах с электронно-лучевой трубкой;
изучить теоретический материал о жидкокристаллических мониторах;
сравнить характеристики двух типов мониторов;
разработать рекомендацию по выбору монитора;

Информационной базой исследования послужили материалы специализированных изданий. При формировании теоретико-методологического базиса исследований даются ссылки на источники

Объектом исследования является монитор как часть аппаратного обеспечения персонального компьютера.

Предмет исследования - типы и характеристики монитора для персонального компьютера.

Разработка рекомендаций оптимальных характеристик монитора для пользователя строится на сравнении основных характеристик двух типов мониторов ЭЛТ и ЖК из теоретического материала.

теоретической основой исследования послужили работы и публикации российских и зарубежных ученых: Гук М. Ю., Струмпэ Н. В., Сидоров В. Д., Тюнин Н. А., Родин А. В., Фридланд А. Я., Ханамирова Л. С., Фридланд И. А., Леонтьев В.П.

ГЛАВА 1. ТИПЫ МОНИТОРОВ

1.1 ЧТО ТАКОЕ МОНИТОР

Монитор – это устройство ввода графической и текстовой информации в формате, доступной пользователю. Мониторы входят в состав любой компьютерной системы. (Фридланд А. Я., Ханамирова Л. С., Фридланд И. А. Информатика и компьютерные технологии: Основные термины: Толковой словарь: Более 1000 базовых понятий и терминов – 3-е изд., испр. и доп. / А. Я. Фридланд., Л. С. Ханамирова., И. А. Фридланд. - М.: ООО “Издательство Астрель”: “Издательство АСТ”, 2003. - C. 113)

Монитор обеспечивает информационную связь между пользователем и компьютером. Первые микрокомпьютеры представляли собой небольшие блоки, в которых практически не было средств индикации. Всё, что имел в своем распоряжении пользователь — это набор мигающих светодиодов или возможность распечатки результатов на принтере. По сравнению с современными стандартами первые компьютерные мониторы были крайне примитивны: текст отображался только в зелёном цвете, однако в те годы это было чуть ли не самым важным технологическим прорывом, поскольку пользователи получили возможность вводить и выводить данные в режиме реального времени. При появлении цветных мониторов, увеличился размер экрана, и они перешли с портативных компьютеров на рабочий стол пользователей. (Мюллер. С. Модернизация и ремонт ПК, 17 - е издание. / С. Мюллер. – М.: ООО “И. Д. Вильямс”, 2007. – C. 890)

Первый буквенно-цифровой монитор был создан в 1973 году Доном Лонкастером на основе телевизионного приёмника. Это стало начальной точкой эволюции мониторов. (Мюллер. С. Модернизация и ремонт ПК, 17 - е издание. / С. Мюллер. – М.: ООО “И. Д. Вильямс”, 2007. – C. 31)

В 1981 году компания Xerox представила Star – первый персональный компьютер с пользовательским графическим интерфейсом.

Поначалу в роли мониторов выступали пузатые и тяжелые ящики на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). Или, скорее, «пушки», которая неустанно обстреливала пучком электромагнитных лучей поверхность кинескопа, по - крытую особым веществом — люминофором. Под действием этих лучей каждая «точка» экрана светится одним из трех цветов — красным, зеленым и синим, комбинация которых дает миллионы цветов и оттенков. В начале же нынешнего века громоздкие и дико вредные для глаз ЭЛТ сменили плоские экраны на основе жидких кристаллов. Концепция устройства монитора на жидких кристаллах заслуга ботаника австрийца Фридриха Рейнитцера, который в конце XIX века обнаружил удивительные свойства ряда органических веществ, которые, в зависимости от температуры, могли проявлять свойства жидкости или кристалла. Чуть позже друг Рейнитцера, физик Отто Лехман, обратил внимание на способность жидких кристаллов менять свои отражающие способности — в зависимости от температуры они могли пропускать или задерживать свет. Но прошло еще почти семь десятилетий, прежде чем эти чудесные свойства получили практическое применение. (Леонтьев В. П. Новейшая энциклопедия. Компьютер и интернет 2016 / В. П. Леонтьев.: “Э”, 2016. – С. 15)

В самых распространенных мониторах используются электронно-лучевые трубки. Их главный конкурент – жидкокристаллический мониторы на тонкопленочных транзисторах (TFT). Технология производства этих мониторов более перспективна.

Пока есть только один аспект, сдерживающий российский потребителей отказаться от CRT-монитора в пользу LCD-мониторов, - это их цена. Но благодаря совершенствованию технологии производства LCD-мониторов и жесточайшей конкуренции в этом секторе рынка и этот аспект в ближайшее время станет несущественным. (Тюнин. Н. А. Современные зарубежные мониторы. / Н. А. Тюнин – М.:”СОЛОН-Пресс”, 2007. – С.3 )

1.2 КАК РАБОТАЕТ МОНИТОР ЭЛТ

Информация на мониторе может отображаться несколькими способами. Самый распространенный — отображение на экране электронно-лучевой трубки, такой же, как в телевизоре. ЭЛТ представляет собой электронный вакуумный прибор в стеклянной колбе, в горловине которого находится электронная пушка, а на дне — экран, покрытый люминофором.

Нагреваясь, электронная пушка испускает поток электронов, которые с большой скоростью устремляются к экрану. Поток электронов 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 электронно-лучевых 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. (Мюллер. С. Модернизация и ремонт ПК, 17 - е издание. / С. Мюллер. – М.: ООО “И. Д. Вильямс”, 2007. – C.899-900)

Сканирование экрана модулированным лучом обеспечивается генераторами горизонтальной и вертикальной разверток монитора. Луч оставляет след только во время прямого хода по строке (слева направо). Строка разбивается на некоторое количество точек, каждая из которых может иметь независимое от других состояние (яркость и цвет). На обратном ходе по строке луч принудительно гасится. Следующая строка прорисовывается параллельно предыдущей, но с некоторым вертикальным смещением (вниз), и так происходит сканирование до окончания кадра — достижения правого нижнего угла экрана. Во время обратного хода луча по вертикали, за время которого генератор горизонтальной развертки успеет сделать несколько строчных циклов, луч также принудительно гасится. В следующем кадре сканирование может производиться по - разному. В системах с прогрессивной, или не чересстрочной, разверткой луч идет по тем же самым строкам. В системах с чересстрочной разверткой луч идет по строкам (рис. 10.1, а), смещенным по вертикали на половину шага строки (рис. 10.2, б). Таким образом, всю поверхность экрана луч проходит за два цикла кадровой развертки, называемых полукадрами.

Рисунок 10

Как известно, глаз является инерционным органом зрения — он воспринимает изменение яркости или освещенности только до какой-то определенной частоты. Существует понятие критической частоты слияния мельканий (КЧСМ), которую измеряют так: человек смотрит неподвижно на некоторый безынерционный источник света (например, светодиод), который вспыхивает и гаснет с плавно повышаемой частотой. Сначала человек воспринимает вспышки по отдельности, с повышением частоты он видит уже только мерцание, а начиная с некоторой частоты мерцания для него сливаются в ровный свет. Эта частота и называется критической, и у разных людей она может находиться в пределах примерно 40-60 Гц. Неподвижность взгляда и источника в нашем опыте оговаривалась, поскольку при движении мелькающего объекта человек будет его воспринимать как трассу прерывистых светящихся точек (стробоскопический эффект). Наблюдение мерцающих объектов раздражает и утомляет зрительную систему, поэтому частота кадров (прорисовки экрана) должна быть по крайней мере не ниже значения КЧСМ. Таким образом, мы получили ориентировочное значение минимальной частоты кадров, равное 50 Гц (эта компромиссная частота применяется во многих телевизионных системах). Теперь посмотрим, что из этого следует. Вполне очевидно, что для получения качественного изображения экран должен иметь как можно больше точек матрицы разложения — то есть строк в кадре и точек на строке. Возьмем все еще популярный режим 800 х 600 (600 строк по 800 точек). За один период прогрессивной кадровой развертки луч должен успеть прочертить 600 видимых строк, да еще некоторое количество невидимых строк (примерно 50) он прочертит на обратном ходу по кадру. Получается, что частота строк должна составить 50 Гц х (600 + 50) = 32,5 КГц. (Гук. М. Ю. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. 3-е изд. / М. Ю. Гук. –СПБ.: “Питер” 2006 - С.561-562)

Экраны мониторов могут быть двух типов: выпуклые и плоские. До недавнего времени большинство экранов были выпуклыми, т.е. экран изгибался к краям корпуса. Этот принцип применялся в производстве львиной доли ЭЛТ мониторов и телевизоров. Несмотря на низкую стоимость подобного экрана, выпуклая поверхность приводила к искажению изображения и появлению бликов, особенно если монитор располагался в ярко освещенной комнате. Чтобы уменьшить уровень отблеска света типичного выпуклого экрана, в некоторых мониторах используется специальное антибликовое покрытие.

Обычно экран искривлен как по вертикали, так и по горизонтали. В некоторых моделях используется конструкция, в которой поверхность экрана имеет небольшую кривизну только в горизонтальном сечении. Кривизна вертикального сечения экрана равна нулю; подобная трубка называется плоской (flat square tube — FST).

В настоящее время большинство мониторов оснащены экранами, плоскими в горизонтальном и вертикальном сечении. Подобные экраны уже появлялись на рынке в конце 1980-х годов (Zenitn FTM), однако не получили широкого распространения. Плоский экран отбрасывает гораздо меньше бликов и обеспечивает высоко качественное насыщенное изображение с минимальными искажениями. Плоскоэкранные ЭЛТ мониторы лишь немного дороже традиционных мониторов, однако гораздо дешевле плоскоэкранных жидкокристаллических дисплеев.

Рисунок. 13

(Мюллер. С. Модернизация и ремонт ПК, 17 - е издание. / С. Мюллер. – М.: ООО “И. Д. Вильямс”, 2007. – C.901-902)

Рассмотрев работу монитора, обсудим способы формирования изображения в графическом адаптере. Итак, у нас имеется матрица точек экрана, образованная горизонтальными строками растра и точками разложения строки. Эта матрица сканируется построчным или чересстрочным образом, и во время прямого хода луча по видимым строкам графический адаптер должен формировать сигналы управления яркостью базисных цветов монитора (или одного сигнала яркости в монохромном варианте). Таким образом, графический адаптер является задающим устройством, а монитор со своими генераторами разверток должен вписаться в заданные параметры синхронизации. (Гук. М. Ю. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. 3-е изд. / М. Ю. Гук. –СПБ.: “Питер” 2006 - С.564)

Жидкокристаллические (LCD) мониторы в настоящее время практически вытеснили с рынка мониторы на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ, CRT). Однако это вовсе не означает, что ЭЛТ мониторы полностью устарели — это далеко не так. Настольные LCD мониторы во многом похожи на LCD экраны ноутбуков. По сравнению с классическими ЭЛТ мониторами у них есть целый ряд преимуществ: плоский экран без бликов и очень низкий уровень энергопотребления (5 Вт по сравнению со 100 Вт, характерными для обычного ЭЛТ монитора). По цветопередаче жидкокристаллические мониторы уже приблизились (если не превзошли) к ЭЛТ мониторам (правда, при этом необходимо помнить об ограничениях, связанных с углами обзора).