Монитор

Важной частью видеоподсистемы современного ПК является монитор. Монитор должен соответствовать требованиям современных офисных приложений и приложений с графическим интерфейсом, обеспечивать устойчивость изображения на экране и безопасность работы пользователя, потреблять мало электроэнергии. «Срок жизни» монитора, как правило, значительно дольше жизни других комплектующих, это один из самых дорогостоящих компонентов компьютерной системы.

Основным отличием для пользователя является видимый размер изображения монитора по диагонали – от 14 до 21 дюйма и более. Производят также мониторы с широким экраном (16:9). Число дюймов в названии модели монитора, как правило, на 1-1,5 дюйма больше видимой области экрана.

Монитор работает под управлением видеосигнала графического контроллера, который содержит информацию об изображении, вертикальной и горизонтальной развёртке. Монитор должен соответствовать возможностям графической карты и наоборот [47;85].

Большинство мониторов состоит из электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и электронной схемы. ЭЛТ, используемые в современных мониторах, имеют следующие основные элементы [6;220]:

• одну или три электронные пушки, пускающие поток электронов;

• набор электронных линз, формирующих пучок электронов;

• теневую маска или апретурную решетку, обеспечивающую точное попадание пучка электронов от пушки каждого цвета в «свои» точки экрана;

• слой люминофора, формирующий собственно изображение при попадании электронов в точки разного цвета.

Среди ЭЛТ различных типов видное место занимает ЭЛТ с теневой маской и большими графическими возможностями типа Trinitron фирмы SONY. В отличие от ЭЛТ с теневой маской, где применяется металлический лист с отверстиями, технология апретурной решетки использует вертикально натянутые проволочные струны. Они расположены перед стеклянным экраном, на котором нанесены полоски фосфора. ЭЛТ Trinitron имеют цилиндрическую форму, благодаря этому существенно снижаются искажения изображения и блики на экране.

Технология SONY Trinitron была изобретена в 1968 году и до сих пор остаётся практически вне конкуренции. После окончания срока патента SONY появились аналоги – DiamondTron (Mitsubishi), CromaClear (NEC) и другие.

Рис. 22. Триады люминофорных элементов ЭЛТ с теневой маской. 1- шаг точки по горизонтали, 2- шаг точки по диагонали.

Рис. 23. Триады люминофорных элементов ппанарной ЭЛТ. Шаг. составляет 0,25мм.

Мониторы бывают цифровые и аналоговые. Разница заключается в элементах управления. Цифровые мониторы часто содержат интерфейс OSD – экранное меню.

Кроме размера монитора пользователю необходимо учитывать и другие очень важные характеристики монитора:

• Разрешение монитора. Существует ряд режимов разрешения монитора от 640x480 пикселей (пиксель – наименьший элемент поверхности визуализации, которому могут быть независимым образом заданы цвет, интенсивность и другие характеристики [120;16]) до 1800x1440 пикселей. Стандартные режимы: VGA -640x480, SVGA - - 800x600, XGA – 1024x768, XGA-2 – 1280x1024 и 1600x1280.

• Шаг зерна –расстояние между точками экрана (от 0,21 до 0,28 мм). На рис. 22 представлен шаг точки (как расстояние по горизонтали и диагонали между триадами – смежными RGB-группами люминофорных элементов) ЭЛТ с теневой маской. В планерных мониторах с апретурной решеткой (см. рис. 23.) шаг точки - это расстояние между двумя соответствующими RGB-триадами, равное 0,25 мм. Очевидно, что чем меньше шаг зерна, тем более качественным может быть монитор.

• Способ формирования изображения, который бывает черезстрочным (использовать не рекомендуется) и построчным, обычно называемый «non interlacing». При черезстрочном режиме обновления экрана за каждый проход луча по экрану обновляется только его половина (только чётные или нечётные строки).

• Частота смены изображений (регенерации). Если частота регенерации монитора выше 72-75 Гц, то изображение воспринимается человеческим глазом как очень устойчивое. Применение в современных мониторах частоты регенерации свыше 80 Гц значительно снижает утомление глаз пользователя. Необходимо учитывать тот факт, что высокая частота регенерации монитора должна поддерживаться соответствующим режимом на видеоконтроллере (и наоборот). Ассоциация VESA устанавливает в качестве стандарта частоты смены кадров 85 Гц.

• Ширина полосы видеосигнала – очень важный фактор, так как данная характеристика пропорциональна числу пикселей на экране. Теоретически можно просто рассчитать минимально необходимую величину (МГц) ширины полосы видеосигнала. Если для 15-дюймового монитора оптимальное разрешение 1024x768 пикселей и имеется возможность аппаратно (видеоконтроллер и монитор) и программно достичь частоты регенерации в 100 Гц, минимальная ширина полосы видеосигнала составит:

1024 X 768 X 100 = 78643200 Гц (≈ 79 МГц)

В 1986 г. корпорация IBM создала стандартный аналоговый RGB-интерфейс с графической системой VGA. Сначала VGA-интерфейс поддерживал разрешение до 640x480 пикселей при 60 Гц и ширине полосы видеосигнала 25 МГц. Сегодня этот интерфейс соответствует значению до 270 МГц.

Тип настройки параметров монитора:

• аналоговый – настройка производится поворотом ручки; цифровой – настройка производится нажатием кнопок на передней панели монитора. Данные настройки хранятся в энергонезависимой памяти монитора;

• цифровой способ допускает хранение в памяти сразу нескольких настроек режимов монитора и, как правило, позволяет монитору автоматически регулировать часть режимов работы;

• LCD – то же, что и цифровой, но информация о состоянии монитора выводится на встроенный в переднюю панель монитора жидкокристаллический дисплей (практически не применяется);

• OSD – то же, что и цифовой, но информация о состоянии монитора выводится в специальном меню прямо на экран;

• программный – то же, что и цифровой, но настройка производится через специальную программу, запущенную на ПК. Информация о состоянии монитора также выводится на экран в окне программы. Это наиболее удобный на сегодняшний день способ, единственный минус–необходимость загружать соответствующую операционную среду для запуска программы настройки параметров монитора [4;45].

• Функции настройки температуры цвета и уровня каждого цвета. С помощью этих функций можно регулировать цветовую гамму монитора. Среди стандартных значений для компьютерного монитора можно отметить температуру цвета в 9300 градусов Кельвина. Для более точной полиграфической настройки монитора можно изменить соотношение базовых цветов (красного, зелёного и синего).

• Функция размагничивания. При работе монитора намагничивается кинескоп и могут появиться искажения. Наличие в мониторе функции размагничивания позволяет устранять эти искажения без выключения монитора.

Для профессионального применения мониторов кроме основных характеристик нужно также учесть и наличие системы динамического формирования луча, функции сведения лучей, отсутствие муара.

Эргономичность монитора и соответствие стандартам безопасности является очень важным для пользователя. На пользователя действуют: рентгеновское излучение, электростатические, электрические и магнитные поля, работа за компьютером может ухудшить зрение. Определённой гарантией могут служить стандарты, предъявляемые к мониторам:

• ISO 9241-3 – стандарт на эргономические требования;

• MPR Пи MPR 1990:10 – Шведские стандарты по излучению, электрическому и магнитным полям (стандарты ЕС);

• ТСО-1992, ТСО-1995, ТСО-1999 – стандарты Шведского союза профессиональных служащих по визуальным эргономическим параметрам, переменным электрическим и магнитным полям;

• Blue Angel – отказ от использования токсичных материалов при производстве;

• NUTEK – сниженное потребление энергии;

• ЕРА – Energy Star – американский стандарт на энергосбережение.

Мониторы для офисного и домашнего пользования имеют частоту вертикальной развёртки более 80 Гц при разрешении 1024x768. В основном, это 15-17 дюймовые модели.

Мониторы класса high-end поддерживают частоту от 85 Гц и выше при разрешении 1600x1280. Такое разрешение позволяет одновременно вывести на экран, например, два листа текста формата А4 без изменения масштаба. Пользователи, работающие с настольными издательскими системами, пакетами автоматизированного проектирования, используют обычно 17-21 дюймовые мониторы.

Таким образом, именно 17-дюймовые мониторы можно использовать как дома, так и в офисе. Постоянное улучшение характеристик таких мониторов и снижение на них цен делают приобретение нового монитора всё более привлекательным. Популярные 17-дюймовые модели мониторов, доступные в России, представлены в табл. 24.

Результаты тестов «Компьютер Пресс» показали очень важный факт – для фактической поддержки частоты кадровой развёртки в 85 Гц при разрешении 1280x1024 оптимальное значение частоты полосы видеотракта должно быть в пределах 150-160 МГц [6].

Мониторы с ЭЛТ будут постепенно вытесняться плоскопанельными жидкокристаллическими мониторами. Последние имеют ряд преимуществ: высокая чёткость изображения, отсутствие мерцания и меньшая вероятность появления бликов, пониженное энергопотребление, малые габариты и вес [153;38]. Масса ЖК-дисплеев около 5 кг, толщина приблизительно 6 см. Недостатком этих прогрессивных мониторов пока является значительно более высокая цена, чем у обычных мониторов с ЭЛТ [222;24]. По мнению аналитиков, к концу 1999 г. установится соотношение цен на ЖК- и ЭЛТ-дисплеи в пропорции 1,5:1. Причем, предполагается, что 15-дюймовые ЖК-мониторы будут в 1,7 раза, а 17-дюймовые – в 1,2 раза дороже эквивалентного ЭЛТ-монитора.

Таблица 24

Следует обратить внимание на то, что ЖК-мониторы пока разрабатываются только под фиксированное разрешение и фиксированную частоту регенерации. Поэтому, в отличие от ЭЛТ-дисплея на ЖК-мониторе не рекомендуется использовать программное разрешение, не совпадающее с паспортным, так как это приводит к потере качества изображения. Применяя недорогие графические контроллеры можно добиться того же результата по показателю частоты кадровой развертки, что и с дорогими. Несмотря на то, что на данный момент нет стандартов на частотные характеристики ЖК-дисплеев, ассоциация VESA начала их разрабатывать.

Для ЖК-мониторов характерны показатели контрастного соотношения и угла обзора ( в лучших моделях – 300:1 и свыше 160° соответственно). Актуальные модели ЖК-мониторов соответствующих производителей и их цена приведены в табл. 25. Цены приведены для Санкт-Петербурга [114;121], а на ряд моделей –для США по данным Display Search, что отмечено дополнительно.

Итак, перед мониторами с электронно-лучевой трубкой жидкокристаллические экраны имеют следующие преимущества [153;39]:

• высокую четкость изображения;

• отсутствие геометрических искажений, дрожания и мерцания;

• меньшую вероятность появления бликов (благодаря плоской поверхности экрана);

• пониженное энергопотребление;

• малые габариты и вес.

Недостатки:

• чувствительность к механическим воздействиям (экран легко повредить);

• малые размеры изображения при низком разрешении;

• ограниченный угол обзора;

• отсутствие регулятора контрастности;

• дефектные пикселы;

• повышенная цена.

Таблица 25

* Цена в США по данным Display Search (Остин, шт. Техас).

Последние разработки ряда производителей мониторов направлены на создание больших и ярких 3D-экранов. Первые разработки в этом направлении велись в области применения специальных очков при просмотре плоскопанельных дисплеев. Устройства следующего поколения уже не требовали применения таких очков, но пользователю приходилось смотреть на экран горизонтально. В 1997 г. фирма Sanyo Electric разработала 15-дюймовые XGA-мониторы со специальной системой отслеживания положения головы пользователя, которая автоматически перестраивает изображение на экране.

По оценкам Dempa Shimbun, мировой рынок дисплеев на жидких кристаллах, объём которого составил в 1996 г. 1,14 трлн йен, вырастет в 2000 г. до 2,12, а в 2005 г. - до 4,43 трлн иен [177;29].

С совершенствованием технологии производства ЖК-мониторов их доля на компьютерном рынке будет неуклонно расти.

Основными производителями мониторов и электронно-лучевых трубок являются SONY, Hitachi, LG, Mitsubishi, NEC, Nokia, Panasonic, Philips, Samsung, Toshiba, ViewSonic.

Среди других производителей можно отметить Acer, ADI, CLR, CTX, Daewoo, Digital, Funai, Hansol, Hyundai, MAG, Sampo, Sanyo, Tatung.