Типы и характеристики мониторов для персональных компьютеров

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

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:

1. изучить теоретический материал о мониторах с электронно-лучевой трубкой;
2. изучить теоретический материал о жидкокристаллических мониторах;  
3. сравнить характеристики двух типов мониторов;
4. 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).

1.3 МОНИТОР ЖК

В жидкокристаллическом экране поляризационный светофильтр создает две раздельные световые волны и пропускает только ту, у которой плоскость поляризации параллельна его оси. Располагая в жидкокристаллическом мониторе второй светофильтр так, чтобы его ось была перпендикулярна оси первого, можно полностью предотвратить прохождение света (экран будет темным). Вращая ось поляризации второго фильтра, т.е. изменяя угол между осями светофильтров, можно изменить количество пропускаемой световой энергии, а значит, и яркость экрана. В цветном жидкокристаллическом экране есть еще один дополнительный светофильтр, который имеет три ячейки на каждый пиксель изображения — по одной для отображения красной, зеленой и синей точек. Красная, зеленая и синяя ячейки, формирующие пиксель, иногда называются субпикселями (subpixel). Возможность индивидуального управления каждой ячейкой позволила Microsoft разработать новую технологию улучшения качества отображения текста на жидкокристаллическом дисплее. Для этого в диалоговом окне Свойства: Экран операционной системы Windows XP можно выбрать специальную функцию ClearType.

Мертвый пиксель (dead pixel) — это пиксель, красная, зеленая или синяя ячейка которого постоянно включена (что встречается гораздо чаще) или выключена. Постоянно включенные ячейки очень хорошо видны на темном заднем фоне как ярко-красная, зеленая или синяя точка. Хотя даже пара точек может помешать работе, гарантийные обязательства производителей относительно количества мертвых пикселей, необходимого для замены монитора, серьезно отличаются. Некоторые производители обращают внимание как на количество таких пикселей, так и на их расположение. К счастью, постоянные усовершенствования технологии производства снижают вероятность появления мертвых пикселей на настольном жидкокристаллическом экране или дисплее ноутбука. Хотя не существует способа исправления таких пикселей, можно посоветовать один нехитрый прием. Некоторые испорченные пиксели исправляются, если слегка нажать пальцем на область экрана, где они расположены. Это часто срабатывает, особенно если ячейка постоянно включена, а не погашена (т.е. темная). Пусть уж лучше мертвый пиксель будет темным, чем ярко светится, тем самым немало раздражая пользователя. Жидкокристаллические экраны с активной матрицей В большинстве жидкокристаллических мониторов используются тонкопленочные транзисторы (TFT). В каждом пикселе есть один монохромный или три цветных (RGB) транзистора, упакованные в гибком материале, имеющем точно такой же размер и форму, что и сам дисплей. Поэтому транзисторы каждого пикселя расположены непосредственно за жидкокристаллическими ячейками, которыми они управляют.

В настоящее время для производства дисплеев с активной матрицей используется два материала: гидрогенизированный аморфный кремний (a-Si) и низкотемпературный поликристаллический кремний (p-Si). В принципе основная разница между ними заключается в производственной цене. Изначально TFT мониторы выпускались с помощью процесса a-Si, так как для него требуется более низкий температурный режим (менее 400°С), чем для p-Si. Сейчас низкотемпературный процесс p-Si является полноценной альтернативой a-Si с достаточно приемлемой ценой.

Для увеличения видимого горизонтального угла обзора жидкокристаллических дисплеев некоторые производители модифицировали классическую технологию TFT. Например, технология плоскостного переключения (in-plane switching — IPS), также известная как STFT, подразумевает параллельное выравнивание жидко кристаллических ячеек относительно стекла экрана, подачу электрического напряжения на плоскостные стороны ячеек и поворот пикселей для четкого и равномерного вывода изображения на всю жидкокристаллическую панель. Суть еще одного новшества компании Hitachi — технологии Super-IPS — заключается в перестраивании жидкокристаллических молекул в соответствии с зигзагообразной схемой, а не по строкам и столбцам, что позволяет уменьшить нежелательное цветовое смешение и улучшить равномерное распределение цветовой гаммы на экране. В аналогичной технологии мультидоменного вертикального выравнивания (multidomain vertical alignment — MVA) компании Fujitsu экран монитора подразделяется на отдельные области, для каждой из которых изменяется угол ориентации.

Как Super-IPS, так и MVA предназначены для улучшения видимого угла обзора традиционного TFT-экрана. В различных компаниях эта технология носит разные названия, например, в компании Sharp она называется ультравысокой апертурой (Ultra High Aperture — UHA). Производители часто придумывают собственные специальные термины, пытаясь таким образом выделить свою продукцию среди конкурентов. Поскольку в больших жидкокристаллических экранах (17'' и больше) угол обзора играет немаловажную роль, эти технологии используются в больших и дорогих панелях, а также лицензированы другими производителями жидкокристаллических дисплеев. (Мюллер. С. Модернизация и ремонт ПК, 17 - е издание. / С. Мюллер. – М.: ООО “И. Д. Вильямс”, 2007. – C.891-892)

Дисплеи на жидкокристаллических панелях (Liquid Crystal Display, LCD), или ЖК- дисплеи, основаны на изменении оптической поляризации отраженного или проходящего света под действием электрического поля. Слой жидкокристаллического вещества расположен между двумя стеклами с поляризационными решетками. Жидкокристаллическое вещество способно менять направление поляризации проходящего света в зависимости от состояния молекул. При отсутствии электрического поля направление поляризации меняется на 90°, а в дисплеях, изготовленных по технологии STN (Super Twisted Nematic), поворот достигает 270°. Под действием электрического поля молекулы «распрямляются», и угол поворота уменьшается. Таким образом, в сочетании с поляризационными решетками стекол можно управлять прозрачностью элемента, изменяя величину электрического поля. В дисплеях DSTN (Double Super Twisted Nematic) ячейки сдваиваются, что позволяет повысить контрастность изображения. Дисплейная панель представляет собой матрицу ячеек, каждая из которых находится на пересечении вертикальных и горизонтальных координатных проводников. В пассивной матрице (passive matrix) дисплеев на жидкие кристаллы воздействуют поля самих координатных проводников. Ячейкам пассивной матрицы свойственна большая инерционность — порядка 300-400 мс (время на «перестройку» структуры молекул жидкокристаллического вещества), из-за чего на такие дисплеи плохо выводится динамическое изображение. Специально для них применяется особый режим отображения указателя мыши — за ним тянется шлейф, без которого быстро перемещаемый указатель визуально теряется. В активной матрице (active matrix) каждая ячейка управляется транзистором, которым, в свою очередь, управляют через координатные шины. В любом случае панели требуют подсветки — либо задней (back light), либо боковой (side light) от дополнительного (чаще люминесцентного) источника освещения. Иногда используют внешнее освещение, при этом за панелью располагается зеркальная поверхность. Активные матрицы обеспечивают более высокую контрастность изображения. Цветные дисплеи имеют более сложные ячейки, состоящие из трех элементов для управления каждым из базисных цветов.

Современные плоские TFT LCD-дисплеи представляют собой «бутерброд» из двух стекол, между которыми расположены слои жидкокристаллического вещества и матрица тонкопленочных транзисторов (Thin Film Transistor, TFT). На переднем и заднем стеклах нанесены поляризационные решетки со взаимно перпендикулярным направлением поляризации. Жидкокристаллическая прослойка при отсутствии электрического поля поворачивает угол поляризации проходящего света на 90°, благодаря чему «бутерброд» становится прозрачным для проходящих лучей. Под действием электрического поля от напряжения, подаваемого транзистором каждой ячейки матрицы, угол поворота поляризации может быть уменьшен до нуля. Чем больше приложенное напряжение, тем меньше угол поворота и тем менее прозрачной будет ячейка. Инерционность ячеек активной матрицы у старых дисплеев составляла 20-30 мс — меньше, чем для пассивной, но все равно ощутимо. На современных дисплеях инерционность снизили до 12 мс, и на них хорошо смотрятся «живое» видео и динамические игры. (Гук. М. Ю. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. 3-е изд. / М. Ю. Гук. –СПБ.: “Питер” 2006 - С.604-605)

Монитор как отдельная составляющая часть полноценного компьютера существует уже 43 года с момента создания первого прототипа. За такой маленький промежуток времени произошло множество изменений. Безусловно на сегодняшней момент мониторы с жидкокристаллическим дисплеем популярны, удобны, безвредны и доступны. Производители создавая каждый раз новую модель монитора пытается найти оптимальный вариант для удовлетворения потребностей пользователя. Или же целенаправленно создают мониторы на узкий круг людей, на пример игровая индустрия очень требовательно относится к мониторам и к их выбору т. к. скорость передачи информации на экран и максимальные углы обзора для них очень важны. Характеристик у мониторов очень много поэтому любому покупателю монитора нужно знать хотя бы основы, на которые нужно обратить внимание.

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКИ МОНИТОРОВ

2.1 ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛТ

Самым главным устройством вывода визуальной информации в РС является дисплей (display — устройство отображения). Дисплей может быть основан на различных физических принципах: здесь применимы электронно-лучевые трубки, газоплазменные матрицы, жидкокристаллические индикаторы и другие приборы. Наибольшее распространение получили дисплеи на электронно-лучевых трубках и жидкокристаллических матрицах. Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) по-английски сокращенно называется CRT (Cathode Ray Tube — катодно-лучевая трубка). Иногда аббревиатуру CRT расшифровывают и как Cathode Ray Terminal, что соответствует уже не самой трубке, а устройству, на ней основанному (монитору на катодно-лучевой трубке). Вместо сокращения ЭЛТ в нашем обсуждении можно использовать и название кинескоп — это ЭЛТ с электромагнитной системой отклонения луча, которая характерна и для телевизионных, и для компьютерных мониторов. Первые дисплеи на ЭЛТ появились еще до РС, и в них помимо ЭЛТ с окружающими ее схемами генераторов развертки и видеоусилителей находились и узлы, формирующие изображение (чаще — алфавитно-цифровое). Такие дисплеи применяются и сейчас как терминалы многопользовательских машин (например, систем UNIX). В персональных компьютерах узлы, формирующие изображение, «переехали» в системный блок, в результате дисплей функционально упростился и стал похож на монитор, применяемый в телевидении. Монитор содержит только ЭЛТ с видеоусилителями сигналов яркости лучей, генераторы разверток, блок питания и схемы управления этими узлами. Традиционный телевизионный монитор имеет низкочастотный вход композитного видеосигнала или/и раздельные входы модуляции лучей и рассчитан на работу в стандартах PAL, SECAM или NTSC, определяющих способы цветопередачи и фиксирующих частоты синхронизации. Монитор компьютера должен обеспечивать существенно более широкую полосу пропускания видеосигнала, поэтому композитный вход для него неприемлем. Кроме того, этому монитору приходится работать с разными параметрами синхронизации, которые зависят от выбранного режима разрешения и требований к развертке. Параметры синхронизации могут меняться в процессе работы, и компьютерный монитор должен отрабатывать эти переключения режимов.

В монохромных мониторах экран трубки покрыт однородным слоем мелкозернистого люминофора, который при хорошей фокусировке луча дает высокую четкость и разрешающую способность, фактически, определяемую лишь параметрами генераторов разверток. В цветных мониторах люминофор неоднороден — имеются три типа частиц, каждый из которых дает свечение своим базисным цветом. Соответственно, имеются три электронные пушки, каждая из которых «обстреливает» только свои частицы люминофора. Лучи всех трех пушек синхронно сканируют экран. Управляя интенсивностью каждого из лучей, получают требуемый цвет изображения каждой точки. Существует ряд технологий ЭЛТ, различающихся способом наведения лучей на свои частицы люминофора.

Классической является ЭЛТ с теневой маской (shadow mask). Ее экран покрывается не сплошным люминофором, а отдельными зернами-триадами, расположенными треугольником. Каждое зерно состоит из трех крупиц люминофора, которые при попадании на них потока электронов светятся базисными цветами. Крупицы триад имеют строго фиксированное относительное расположение, и сами триады наносятся на поверхность в виде равномерной матрицы. Крупицы каждого цвета «обстреливаются» из отдельной электронной пушки через теневую маску с отверстиями, соответствующими зернам матрицы. Точность попадания лучей в свои крупицы обеспечивается тщательностью изготовления кинескопа и настройкой системы сведения лучей. Шаг матрицы зерен экрана (dot pitch) принято измерять в миллиметрах. В первом приближении можно считать, что он совпадает с размером зерна. Однако отождествлять эти два параметра не очень корректно, и термин «dot pitch» лучше перевести как зернистость экрана, но не размер зерна. Недостатком теневой маски является ее низкая относительная прозрачность, что снижает энергию луча, достигающего люминофора. В результате изображение не очень яркое и насыщенное. Однако теневая маска обеспечивает самый «круглый» пиксел, благодаря чему изображение мелких деталей самое четкое. Поскольку электронные пушки цветов RGB располагаются треугольником (зеркально по отношению к триадам люминофора), мониторы с теневой маской имеют экран, выпуклый и по вертикали, и по горизонтали. Это не очень удобно (трудно избежать бликов). В ЭЛТ со щелевой маской (slot mask) вместо отверстий в маске имеются вертикальные щели, а цветной люминофор наносится чередующимися полосами (тоже вертикальными). Прозрачность выше — следовательно, цвета более яркие и насыщенные. Однако пикселы получаются немного вытянутыми по вертикали. Пушки располагаются в одной горизонтальной плоскости, что позволяет сделать экран выпуклым только по горизонтали (по вертикали его поверхность прямолинейна).

В ЭЛТ с апертурной решеткой (aperture grilles) люминофор тоже нанесен вертикальными полосами, но в качестве маски в них используются вертикально натянутые нити, выстроенные «частоколом». Маску поддерживает одна или несколько горизонтальных проволочек, тень от которых заметна на экране (дань технологии). У 15-дюймовых мониторов проволочка одна, она расположена снизу на высоте примерно 1/3 экрана. У мониторов большего размера их может быть 2-3. Яркость и насыщенность цветов наилучшая, но четкость пикселов хуже, чем у щелевой и, тем более, у теневой маски. Экран таких трубок плоский. Из рассмотренных трех типов трубок трубки с теневыми масками больше всего подходят для задач САПР (и обработки текста), трубки с апертурными решетками — для художественной графики и мультимедийных систем (наилучшая цветопередача). Щелевая маска — компромиссный вариант.

Мониторы подразделяются на монохромные (monochrome, или mono) и цветные (colour, или color). Монохромные мониторы практически вышли из употребления.

Цветные мониторы получили наибольшее распространение. Первые цветные мониторы, имеющие цифровой интерфейс, использовались с адаптерами CGA и EGA. Мониторы CGA работали на частотах, близких к телевизионным, и некоторые умельцы подключали вместо них цветные телевизоры. Однако по качеству изображения телевизор обычно уступает монитору. Мониторы EGA имели возможность переключения частот развертки и обеспечивали довольно высокое качество изображения. В настоящее время распространены мониторы классов VGA и SVGA, имеющие аналоговый или/и цифровой интерфейс. Мониторы VGA, допускающие работу в режиме 640 х 480, вытеснены мониторами класса SVGA, которые должны поддерживать по крайней мере режим 800 х 600.

Главным параметром монитора является размер диагонали экрана (screen size), который принято измерять в дюймах. По умолчанию считается, что ширина экрана больше его высоты и соотношение этих размеров составляет 4:3. Такую ориентацию можно назвать «пейзажной» (landscape), хотя это определение обычно опускают. Заметим, что стандартные графические режимы с высоким разрешением (640 х 480, 800 х 600 и далее) имеют то же соотношение числа точек в строке и числа строк. Этим достигается неискаженное изображение фигур: квадрат на экране будет иметь стороны с одинаковым числом пикселов. Существуют и мониторы с «портретной» (portrait) ориентацией, у которых высота больше ширины. Это вовсе не повернутые на бок обычные мониторы, поскольку строки развертки у них остаются горизонтальными. Данный тип монитора предназначается для издательских систем и позволяет более полно использовать площадь экрана при выводе книжных страниц. В настоящее время «портретные» мониторы встречаются редко, а в издательской деятельности чаще применяют «просто» большие мониторы (19м, 21м и больше). Размеры экранов приведены в табл. 10.2. Заметим, что указанный размер диагонали не является размером изображения, выводимого с гарантированным уровнем качества. По краям экрана (особенно по углам) возможны геометрические искажения, нарушение фокусировки и сведения лучей. По этим причинам изображение (видимая часть растра) выводится на меньшую площадь. Так, для экрана 15м размер видимой (высококачественной) части изображения может составлять, например, 13,7м. Если изготовителю монитора удается добиться почти полного использования поверхности, он не забывает упомянуть в рекламе эту особенность. Иногда случается, что производитель, добившийся лучшего использования углов, укажет завышенный размер диагонали экрана, определяющий продажную цену монитора.

Таблица. 10.2. Размеры экрана мониторов

Для цветных мониторов важным параметром является размер зерна экрана. Существуют мониторы с зернистостью 0,42, 0,39, 0,31, 0,28, 0,26 мм и меньше.

По зернистости и размеру экрана можно определить «честную» разрешающую способность экрана, поскольку зерно является мельчайшей единицей изображения. Количество зерен в строке равно ширине рабочей области, деленной на шаг зерна. Однако (может, для сокрытия реальной картины?) размер экрана задают по диагонали, а не как ширину и высоту, причем указывается внешний размер, а не размер рабочей области, к тому же в дюймах, а не в миллиметрах. Кроме того, для мониторов с теневой маской зернистость определяет шаг триад по диагонали, а для щелевой маски или апертурной решетки — по горизонтали. Так что пользователю, которого утомляют длинные пересчеты, остается поверить, что для режима 800 х 600 зернистость 0,28 мм экрана 14м (с теневой маской) является приемлемой. А вот для режима 1024 х 768 при такой же зернистости только-только хватает экрана размером 15м. Конечно, никто не запретит использовать режимы с большим разрешением на небольших или/и крупнозернистых мониторах установив приемлемую для них частоту синхронизации, но качество отображения мелких элементов будет оставлять желать лучшего. В результате работа (не игра) на таком мониторе может сильно утомлять и даже вести к ухудшению зрения.

Допустимая частота развертки определяется в основном параметрами отклоняющей системы и мощностью генератора строчной развертки. В соответствии с нормами ТСО 99 минимальная частота регенерации (вертикальной развертки) должна составлять 85 Гц в любом режиме, а рекомендуемая — 100 Гц. Для обеспечения прогрессивной (не чересстрочной) развертки в режимах с высоким разрешением (большим числом строк) требуется очень высокая частота строчной развертки. Так, для режима 1024 х 768 при частоте регенерации 85 Гц строчная частота должна быть порядка 70 КГц, а для режима 1600 х 1200 при частоте регенерации 100 Гц — 126 КГц.

На реальную разрешающую способность существенно влияет полоса пропускания видеотракта (video bandwidth). Ее связь с выбранным видеорежимом (количество точек и строк) и параметрами развертки (частота и режим) была показана выше. При недостаточно широкой полосе пропускания мелкие детали — точки и вертикальные линии толщиной в один пиксел — могут становиться нечеткими и даже незаметными. В технических данных монитора обычно указывают предельное разрешение и максимальные частоты разверток. Однако это вовсе не означает, что максимальное разрешение можно использовать на максимальной частоте, да еще и при прогрессивной развертке. Оценить предел возможностей позволяет полоса пропускания. Заботливый производитель, конечно, избавит пользователя от решения таких головоломных задач и приведет таблицы оптимальных настроек для всех режимов (если ему нечего стесняться). Грубо требуемую полосу пропускания (BW, Гц) можно оценить через число точек в строке (Я), число строк (V) и частоту вертикальной развертки (F, Гц): B W = k x H x V x F.

Поправочный коэффициент k = (1,3...1,4) учитывает «простои» вывода точек на обратном ходе по строке и кадру. Для чересстрочной развертки в формулу подставляется половина частоты развертки. Так, для прогрессивной развертки (NI) с частотой кадров 75 Гц в режиме 800 х 600 требуется полоса 45 МГц, для 1024 х 768 — 75 МГц, а для 1280 х 1024 — 125 МГц. Чем больше размер экрана, тем больше должна быть полоса пропускания, поскольку чем больше экран, тем большего от него требуют разрешения. Так, по самым жестким меркам высококачественный монитор 14" должен иметь полосу 65 МГц, 15" — 100 МГц, а 17" — более 135 МГц. На некоторые мониторы с полосой пропускания более 125 МГц устанавливают BNC- разъемы для подачи видеосигналов (дополнительно с DB-15 или вместо них), или же интерфейсный кабель делают не отсоединяемым. На больших мониторах применяют и интерфейс DVI, снимающий проблемы качества разъемов. (Гук. М. Ю. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. 3-е изд. / М. Ю. Гук. –СПБ.: “Питер” 2006 - С.594-598)

2.2 ХАРАКТЕРИСТИКИ ЖК

Жидкокристаллические мониторы со стандартным отношением сторон 4:3 выпускаются с размером экрана от 15 до 23 дюймов по диагонали. Мониторы с размером экрана 15–18,1 дюйма обычно имеют более ограниченное разрешение по сравнению с ЭЛТ-мониторами, в то время как мониторы обоих типов с большим размером экрана обладают приблизительно одинаковым разрешением. В табл. 13.1 приведены сравнительные характеристики жидкокристаллических мониторов с размером экрана 15–23 дюйма, а также ЭЛТ-мониторов с размером экрана 17–21 дюйм.

Таблица 13.1

Таким образом, если вам необходим жидкокристаллический монитор с разрешением свыше 1 280×1 024 пикселей, придется приобрести модель с размером экрана 20,1 дюйма, хотя даже обычные 18 дюймовые ЭЛТ-мониторы поддерживают разрешение 1 600×1 200 пикселей.

Несмотря на последнее снижение цен, жидкокристаллические мониторы все еще дороже ЭЛТ-мониторов со сравнимым размером экрана. В настоящее время наиболее популярны жидкокристаллические мониторы с размером экрана 17–19 дюймов. Стоимость монитора с диагональю 17 дюймов составляет 220–400 долларов; сравните это с 120–200 долларами за ЭЛТ-монитор с таким же размером экрана. Стоимость жидкокристаллических мониторов с размером экрана 19 дюймов составляет 260–700 долларов, что значительно больше 170–260 долларов за ЭЛТ-монитор. (Мюллер. С. Модернизация и ремонт ПК, 17 - е издание. / С. Мюллер. – М.: ООО “И. Д. Вильямс”, 2007. – C.892-893)

Экранное разрешение - величина показывающая, сколько минимальных элементов изображения — «точек» — может уместиться на экране. Чем качественнее матрица, тем больше этих точек, тем менее зернистой и более качественной будет ваша картинка. На данный момент программа-минимум — экраны с разрешением 1920×1080 точек (FHD). Но это далеко не предел: начиная от 24 дюймов крайне желательно выбирать экраны с большей плотностью точек (например, с разрешением — 2560×1440 (WQHD)). А с начала 2015 года «мейнстримом» стали мониторы UltraHD-качества (4K или QHD) с разрешением 3840×2160 пикселей: ожидается, что к концу года стоимость таких моделей опустится ниже 500 долларов.

Размер диагонали экрана измеряется в дюймах (1 дюйм — это чуть более двух с половиной сантиметров). Лет десять назад стандартными для домашнего офиса были мониторы с диагональю экрана 14 дюймов, сегодня же стандартом считается экран 24–27 дюймов. Теперь вполне реально найти пристойные мониторы с диагональю 27– 30 дюймов по крайне низкой цене (около 200 долларов): выпускают их малоизвестные производители из Южной Кореи под брендами вроде Crossover и Yamakasi. Все эти мониторы построены на основе добротной матрицы LG с разрешением 2560×1440 точек и вполне пригодны как для просмотра фильмов, так и для игр (но, разумеется, не для профессионального дизайна). Официально в России мониторы корейских компаний (не считая, разумеется, совершенно небюджетного Samsung) не продаются, однако их можно легко заказать на интернет-аукционе eBay или поискать у мелких продавцов через Avito. Будьте очень внимательны: лучше всего заказывать уже откалиброванный и проверенный на наличие «мертвых пикселей» монитор, поскольку из десяти корейских мониторов 2–3 оказываются бракованными. (Леонтьев В. П. Новейшая энциклопедия. Компьютер и интернет 2016 / В. П. Леонтьев.: “Э”, 2016. – С. 16-17)

Хотя большинство моделей жидкокристаллических мониторов характеризуются отношением сторон 4:3 (оно также задается в виде 1,33:1), принятым для ЭЛТ-мониторов, все больше новых моделей оказываются широкоформатным, т.е. характеризуются отношением сторон 16:9, т.е. как у широкоформатных телевизоров. Подобные мониторы имеют целый ряд преимуществ. Возможность широкоформатных телевизионных программ и DVDфильмов на весь экран, а не в режиме “letterbox”, как при использовании традиционных экранов 4:3. Практически все модели допускают подключение к компьютеру через порт DVI, что обеспечивает более высокое качество изображения. Некоторые модели также оснащены компонентным входом и входом S-video, что позволяет подключать их к дорогим моделям проигрывателей DVD и видеомагнитофонам. Некоторые модели поддерживают книжную ориентацию экрана, что удобно при редактировании документов. Можно увидеть больше документов на экране одновременно или просто увеличить масштаб. Доступно больше места для плавающих палитр и меню, широко используемых в программах для редактирования фотографий и видео. Однако вам необходимо удостовериться в том, что жидкокристаллическая панель обеспечивает достаточно высокое разрешение для комфортной работы на компьютере. Многие широко форматные жидкокристаллические панели с размером экрана от 20 дюймов в первую очередь предназначены для использования в качестве телевизора. Поэтому некоторые из них поддерживают только низкое разрешение 640×480. В свою очередь, широкоформатный жидкокристаллический монитор должен поддерживать разрешение по вертикали, сравнимое с характеристиками монитора с традиционным отношением сторон 4:3, в то же время обладая более высоким разрешением по горизонтали в силу пропорций экрана. Например, типичный 21-дюймовый широко форматный монитор характеризуется разрешением по горизонтали 1 680 пикселей и разрешением по вертикали 1 050 пикселей. Это сравнимо со стандартным разрешением 1 280×1 024 пикселя 19-дюймового монитора с отношением сторон 4:3. В табл. 13.2 приведены типичные разрешения для широкоформатных жидкокристаллических мониторов и телевизоров, поддерживающих подключение к ПК, с размером экрана от 17 до 32 дюймов.

Таблица. 13.2

Как видно из табл. 13.2, широкоформатные жидкокристаллические мониторы, предназначенные преимущественно для использования в качестве телевизора, обеспечивают только низкое разрешение.

Разрешения, поддерживаемые панелями с функциями монитора/телевизора, достаточны для просмотра телевизионных программ, DVD, а также запуска консольных видеоигр, однако их совершенно недостаточно для серьезной работы. Я рекомендую использовать широко форматный монитор, если вам необходимо устройство, которое бы прежде всего выступало в качестве монитора лишь затем в качестве телевизора. Если же вы приобрели панель, чтобы использовать ее преимущественно как телевизор, пусть она выполняет функции дополнительного, а не основного монитора. (Мюллер. С. Модернизация и ремонт ПК, 17 - е издание. / С. Мюллер. – М.: ООО “И. Д. Вильямс”, 2007. – C.896-897)

2.3 СРАВНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ДВУХ МОНИТОРОВ

Несомненный фаворит среди мониторов - это жидкокристаллические мониторы. Возьмем 3 монитора разных брендов и сравним их.

ЖК монитор ACER. Модель: AL532. Монитор имеет размер экрана – 15 дюймов. Максимальное разрешение 1024 х 768 с частотой обновления 60/75 Гц. Конструкция позволяет изменять угол наклона панели для наиболее удобного угла зрения. Кроме того, конструкция корпуса предусматривает возможность крепления монитора на стене. Глубина цвета вмещает в себя 16,7 млн. цветов. Угол зрения по горизонтали 140 градусов, по вертикали 120 градусов. Время отклика ЖК панели 25мс. Контрастность 500:1 и яркость 300 кд/м:^2. Монитор относится к мультимедийным, т к в него встроены динамики мощностью 1Вт. С помощью кнопок на передней панели монитора можно настроить фазу и частоту синхронизации или использовать автонастройку. Модель снабжена системой энергосбережения, которая переводит монитор в режим низкого потребления электроэнергии, если он не используется в течение 5 минут. Также монитор можно сбросить на заводские настройки. (Тюнин Н. А. ЖК мониторы / Н. А. Тюнин. – М.: Солон, 2005. – С. 4)

LCD-монитор Samsung. Модель SyncMaster 770 TFT. Монитор имеет TFT-LCD-панель с RGB разверткой и с экраном 17 дюймов. Сразу можно отметить что LCD панель гораздо лучше, но и дороже, чем у предыдущим монитором с ЖК панелью. Контрастность 150:1 и яркость 170 кд/м^2. Максимальный угол обзора – 160 градусов. Максимальная частота обновления 85 Гц. Максимальное разрешение 1280 х 1024 и количеством точек 16,7 млн цветов. Потребляемая мощность 42 Вт. (Тюнин Н. А. Современные зарубежные мониторы / Н. А. Тюнин. – М.: Солон, 2007. – С. 82.)

Монитор RoverScan. Модель: RoverScan 117SF/119GS. Некоторые модели мониторов Rover Scan 119GS производятся на другом наборе микросхем: микроконтроллер типа WT62P1(MTV212) и синхропроцесcор TDA4856. Диагональ монитора –19 дюймов, 18 дюймов видимой области. Монитор на электронно-лучевой трубке с разрешением экрана 1600 х 1200, 1280х1024 (рекомендуемая) и частотой развертки 160 Гц. Аналоговый RGB интерфейс. Входной разъём 15-контактный D-SUB. Потребляемая мощность 135 Вт. (Тюнин Н. А. Современные мониторы / Н. А. Тюнин. – М.: Солон, 2006. – С. 56.)

Исходя из выше описанного можно сделать вывод что ЖК мониторы менее энерго-затратны, более компактны и многофункциональны. Из характеристик 17 дюймовый LCD монитор лучше всего подходит для обычного пользователя из-за его достаточно хорошего разрешения и возможность спящего режима. ЭЛТ мониторы уже не актуальны на сегодняшний день. ЖК мониторы бьют все рекорды по популярности и продажам на рынке. Чтобы обычному пользователю не пришлось изучать огромные книги с кучей лишней для него информации была разработана рекомендация для упрощения выбора монитора.

ГЛАВА 3. РЕКОМЕНДАЦИИ

Из всех трех мониторов семнадцати дюймовый монитор с TFT-LCD-панелью лучше всего подходит обычному пользователю. Его диагональ не так велика и не мала, а разрешение 1280 х 1024 позволит без проблем читать текст с экрана. Первое на что стоит обращать внимание при выборе монитора это разрешение экрана, сейчас зачастую популярны широкоформатные мониторы и вполне оправданно, их разрешение начинается с 1360 х 768 и доходит до 3840 х 2160. Хотя смысла брать монитор с диагональю 17 дюймов и разрешением 4К мало, оптимальный вариант это Full HD разрешение 1920 х 1080, а диагональ 17 - 19 дюймов. Также если бюджет позволяет выбрать монитор с IPS матрицей, при которой углы обзора равны 180 градусам, то стоит выбирать именно такой монитор, но для экономии углами обзора можно и пожертвовать, и выбрать монитор с обычной TN матрицей она же TFT. Для большинства пользователей большего знать и не нужно. Однако, если пользователю важна каждая милисекунда, то нужно обратить внимание и на время отклика чем меньше, тем лучше среднее 5 мл подойдет для качественного отображения игрового процесса. Также придется купить HDMI провод, для скорости передачи информации на экран, а также видеоадаптер для высокой пропускной способности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе исследования была проведена работа по изучению теоретического материала о типах и характеристиках мониторов. Были выявлены важные аспекты и характеристики мониторов для персональных компьютеров. Из исследования было выявлено что ЖК монитор, на данный момент, лучшее предложение на рынке. На примере трех разных мониторах была разработана рекомендация по выбору монитора как для обычного пользователя, так и для общества увлеченного игровой индустрией. Монитор претерпел много изменений с момента создания первого прототипа. Из-за чего множество пользователей не задумываются при выборе монитора о его характеристиках и поэтому нужно максимально упростить выбор монитора. В данный момент оптимальный вариант для покупки по соотношению цена/качество это LCD мониторы с Full HD разрешением и диагональю 19 дюймов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

(Гук. М. Ю. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. 3-е изд. / М. Ю. Гук. –СПБ.: “Питер” 2006 – 1072 с.)

(Леонтьев В. П. Новейшая энциклопедия. Компьютер и интернет 2016 / В. П. Леонтьев.: “Э”, 2016. – 560 с.)

(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. – 272 с.)

(Мюллер. С. Модернизация и ремонт ПК, 17 - е издание. / С. Мюллер. – М.: ООО “И. Д. Вильямс”, 2007. – 1360 с.)

(Тюнин Н. А. Современные зарубежные мониторы / Н. А. Тюнин. – М.: Солон, 2007. – 152 с.)

(Тюнин Н. А. ЖК мониторы / Н. А. Тюнин. – М.: Солон, 2005. – 120 с.)

(Тюнин Н. А. Современные мониторы / Н. А. Тюнин. – М.: Солон, 2006. – 184 с.)

(Струмпэ Н. В., Сидоров В.Д. Аппаратное обеспечение ЭВМ Практикум: учеб. Пособие. Для нач. проф. Образования. / Н. В. Струмпэ В. Д. Сидоров – М.: Академия, 2014. – 160 с.)

(Гук. М. Ю. Аппаратные интерфейсы ПК. / М. Ю. Гук. –СПБ.: “Питер” 2002 – 528 с.)