Livejournal Facebook Twitter
Источник: http://www.terek-live.ru/diniev-terek-nikogda-ne-uchastvoval-v-dogovornyakah.html.

Мониторы - обзор технологий

Статья для журнала «Компьютер Бизнес Маркет»

Наверное, вряд ли кто-либо попытается оспорить тот факт, что без монитора работа на современном персональном компьютере попросту немыслима, более того, некоторые модели ПК попросту откажутся запускаться, если к ним не подключен монитор.

К выбору монитора при покупке компьютера следует относиться особенно внимательно и обдуманно, поскольку монитор является одним из немногих компонентов ПК, которые нельзя модернизировать — старый монитор можно только продать по остаточной стоимости, и приобрести новый. Вместе с тем, в процессе работы с компьютером пользователь проводит практически все свое время, глядя на экран монитора, вследствие чего от модели и характеристик этого устройства во многом зависит его здоровье. Такие неприятные эффекты, нередко наблюдаемые при длительной работе за компьютером, как быстрая утомляемость, ухудшение зрения, головные боли, вызываются, как правило, именно неверным выбором монитора, вернее, выбором модели, не соответствующей нормам эргономики и безвредности для человека. Кроме того, даже наиболее современный компьютер, оснащенный самым быстрым процессором, большим объемом оперативной памяти и вместительным жестким диском, в сочетании со слабым монитором будет выглядеть весьма и весьма ущербно, поскольку некачественное изображение сведет на нет все ваши усилия по созданию высокопроизводительной и комфортной в работе системы. Вот почему необходимо иметь хотя бы общее представление об устройстве и принципах работы мониторов различных типов: эти знания помогут вам ориентироваться в мире компьютерных технологий более свободно.

Все мониторы, продающиеся сейчас в компьютерных магазинах, можно разделить на несколько четких категорий: во-первых, это электронно-лучевые мониторы, которые в англоязычной литературе принято называть термином CRT (Cathode Ray Tube), и более современные жидкокристаллические мониторы, нередко обозначаемые также аббревиатурой LCD (Liquid Crystal Display). Основная характеристика любых мониторов, как электронно-лучевых, так и жидкокристаллических, — это размер диагонали видимой области экрана в дюймах. Существуют мониторы с диагональю 14" (35,56 см), 15" (38,1 см), 17" (43,2 см), 19" (48,26 см), 21" (53,34 см) и 24" (60,9 см), гораздо реже встречаются мониторы с более экзотическим размером диагонали.

Устройство электронно-лучевых мониторов по своему принципу в целом схоже с устройством обычного телевизора: в фундаменте их конструкции лежит так называемая электронно-лучевая трубка, нередко называемая также «кинескопом». Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) представляет собой герметичный стеклянный сосуд, из которого откачан воздух. С внутренней стороны лицевой стороны ЭЛТ (там, где располагается экран) нанесено светящееся при облучении его потоком электронов покрытие, которое называют люминофором.

Человеческий глаз устроен таким образом, что он способен воспринимать все многообразие оттенков, если они представлены сочетанием всего-навсего трех цветов: красного, зеленого и синего. Люминофорное покрытие как раз и состоит из маленьких частичек вещества, светящегося при попадании на него потока электронов красным, зеленым или синим цветом. Соответственно, с тыльной стороны кинескопа располагается три электронные пушки, каждая из которых направляет пучок электронов различной интенсивности на люминофорное покрытие одного из трех цветов. Испуская свечение той или иной яркости, цвета комбинируются и смешиваются, в результате чего люминофор и формирует видимое нами на экране монитора изображение. Именно по этой причине палитру, используемую в современных мониторах, принято называть RGB, по названию ее основных цветов: Red (красный), Green (зеленый) и Blue (синий).

Разумеется, электронные пушки не могут облучить всю поверхность экрана одновременно, особенно, если площадь этого экрана достаточно велика. Изображение формируется построчно: сначала потоки электронов «пробегают» верхнюю часть экрана по горизонтали слева направо, формируя на люминофорном покрытии светящуюся строку, затем опускаются ниже, и так до тех пор, пока не достигнут нижней границы экрана. Поскольку микрочастицы люминофора продолжают светиться после их бомбардировки электронным лучом еще некоторое время, наше зрение не успевает среагировать на затухание свечения каждой отдельной строки, и нам кажется, что изображение на экране выглядит целостным и монолитным. Если принять время, за которое поток электронов формирует картинку от верхней до нижней части экрана, за один условный «кадр», то мы приходим к пониманию еще одной немаловажной характеристики мониторов, а именно, скорости перерисовки кадров, вернее, частоте обновления изображения на экране монитора. В англоязычной литературе такую частоту, измеряемую в герцах, принято называть термином Refresh rate, и чем она выше, тем более качественную картинку можно сформировать на экране, и тем меньше устают глаза пользователя при работе за компьютером. Обычно в техническом описании монитора указывают максимально возможную частоту обновления изображения, которая может достигать значений в 100 — 150 Гц, однако реальная частота во многом определяется возможностями установленного в компьютере видеоадаптера.

Важное значение имеет также смонтированная внутри монитора система управления, которая «командует» электронными пушками и модулем, обеспечивающим формирование экранного изображения. Поскольку каждая из трех установленных в кинескопе электронных пушек отвечает только за собственный цвет свечения частиц люминофора — красный, зеленый или синий, важно добиться таких характеристик электронной начинки монитора, при которых поток электронов, например, «синего диапазона», не будет воздействовать на частицы красного или зеленого спектра, и наоборот. Если электронные схемы спроектированы неправильно, возможно возникновение таких неприятных эффектов, как некорректная цветопередача (например, то, что должно выглядеть на экране красным, будет казаться малиновым или фиолетовым), неточное сведение сигнала (из-за границ демонстрируемых на экране объектов будет выползать «тень» другого цвета), дрожание картинки на высоких частотах обновления изображения, и т.д. Вот почему мониторы различных производителей, даже собранные на базе одного и того же кинескопа, работают обычно с различным качеством.

И, наконец, последняя очень важная характеристика мониторов — это так называемый размер зерна экрана. Как уже упоминалось ранее, люминофорное покрытие электронно-лучевой трубки неоднородно: оно состоит из мельчайших частичек, образующих микроскопические светящиеся точки, из которых и складывается видимая нами картинка. Почему-то принято считать, что размер зерна экрана и является фактическим диаметром одной такой точки, что с технической точки зрения не совсем верно. Для того чтобы точно сфокусировать поток испускаемых электронными пушками частиц над поверхностью люминофорного покрытия, то есть сформировать четко выстроенные по строкам цепочки светящихся точек, из которых будет складываться видимое пользователем изображение, внутри кинескопа, между электронными пушками и люминофором, устанавливается специальная теневая маска (апертурная решетка) — тончайшая сетка из слава железа и никеля, имеющая множество крошечных отверстий круглой, либо щелевидной формы. Такая решетка называется «теневой» прежде всего потому, что, попадая на ее поверхность, поток электронов проходит только сквозь микроскопические прорези металлической маски, в результате чего на экране и появляются светящиеся точки, расположенные точно напротив отверстий. Размер зерна экрана определяется шагом апертурной решетки, то есть расстоянием, на котором расположены прорези друг от друга. Чем меньше это значение, тем более качественное изображение способен продемонстрировать монитор. Размер зерна измеряется в миллиметрах, и в современных мониторах он колеблется в диапазоне 0,27 — 0,22 мм.

Среди многих пользователей ПК бытует мнение, что в процессе работы электронно-лучевых мониторов они испускают радиоактивное излучение, которое чрезвычайно вредно для человеческого организма, причем для устранения этого эффекта некоторые «специалисты» рекомендуют использовать специальные фильтры или поставить поблизости от монитора горшочек с кактусом, который якобы «поглощает» радиацию. Все это неправда. В конструкции современных электронно-лучевых мониторов не используется никаких радиоактивных веществ, а особенно — вредных для человеческого здоровья. Теоретически некоторую опасность могут представлять излучаемые кинескопом электромагнитные поля, однако в последние годы было принято немало эргономических стандартов, таких как TCO’99 и MPRII, регулирующих эту величину и обязующих разработчиков выпускать мониторы, в которых данные показатели снижены до безопасного минимума. Фактически, на расстоянии 30 см от поверхности экрана уже не наблюдается никаких потенциально вредных излучений. В связи с этим всевозможные экранные фильтры не приносят какой-либо ощутимой пользы, кроме доходов их продавцам, скорее наоборот, они снижают контрастность и четкость изображения, являются источником дополнительных бликов и искажений, благодаря чему только портят зрение пользователя. В данном отношении микроволновая печь или комнатный радиотелефон куда как опаснее для здоровья, чем даже самый простой электронно-лучевой монитор.

Что же касается кактусов, якобы поглощающих вредоносные волны, то это «народное поверье» — еще одно следствие технической безграмотности среднестатистического пользователя. Когда-то очень давно некий врач-физиолог изложил в одном из компьютерных журналов вполне справедливую мысль: изображение на экране монитора является весьма ярким и контрастным, оно, в отличие от телевизионной картинки, статично, к тому же экран непрерывно мерцает, вследствие чего при длительном нахождении перед монитором человеческие глаза сильно устают. Соответственно, периодически нужно давать органам зрения отдых, например, отвлечься от экрана и немного посидеть с закрытыми глазами. Общеизвестно, что зеленый цвет успокаивает, поэтому для того чтобы снять зрительное напряжение автор статьи в качестве альтернативы предлагал пользователям по нескольку минут в час смотреть на что-нибудь зеленое, для чего рекомендовалось расположить рядом с компьютером какое-нибудь комнатное растение. Впоследствии содержание данной статьи передавалось из уст в уста по принципу «испорченного телефона» — так и появилась на свет «сказка о волшебном кактусе». Иными словами, вы можете превратить свой компьютер в цветущую оранжерею, или просто посадить на монитор зеленого плюшевого крокодила: результат в обоих случаях будет один и тот же.

В отличие от электронно-лучевых мониторов, жидкокристаллические мониторы не имеют в своей конструкции кинескопа. Основной рабочий элемент LCD-мониторов выполнен из вещества, находящегося в жидком состоянии, но при этом обладающего некоторыми свойствами твердых кристаллов. В частности, при воздействии на данное вещество электрического тока молекулы жидкого кристалла изменяют свою ориентацию, вследствие чего они способны определенным образом искажать пропускаемый сквозь них свет. На этом принципе и строится технология получения изображения на экране жидкокристаллического дисплея.

С тыльной стороны LCD-монитора находится источник света, оснащенный специальным фильтром, пропускающим три его базовых компонента в соответствии со стандартом RGB: красный, зеленый, синий, и задерживающим все остальные цвета спектра. Затем свет попадает на две плотно прижатые друг к другу стеклянные пластины, поверхность которых расчерчена тонкими бороздками в виде микроскопической сетки, между этими пластинами и располагается жидкокристаллическое вещество. Внутри каждой ячейки сетки размещены сверхтонкие электроды, ориентирующие молекулы жидкого кристалла строго определенным образом в зависимости от приложенного к ним напряжения. В результате световые волны некоторых частот поглощаются при прохождении сквозь кристалл, а некоторых — беспрепятственно пропускаются вовне. Вслед за этим свет попадает на две прозрачные поляризационные пластины, «отфильтровывающие» все «лишние» световые волны, плоскость поляризации которых не соответствует требуемой. В результате пользователь видит на экране требуемую картинку.

Важным отличием LCD-мониторов от электронно-лучевых устройств является и то обстоятельство, что экранное разрешение CRT-дисплеев (размер изображения в пикселах по горизонтали и вертикали) устанавливается пользователем произвольно и зависит от параметров видеокарты, в то время как рабочее разрешение жидкокристаллических мониторов — фиксировано. Если в документации к такому устройству сказано, что его рабочее разрешение (native resolution) составляет 1280960 точек, это фактически означает, что стеклянные пластины, между которыми расположено вещество жидкого кристалла, имеют 960 бороздок, образующих горизонтальные строки, и в каждой из таких строк имеется по 1280 ячеек. Таким образом, получить разрешение больше 1280960 пикселов на таком мониторе будет невозможно, а вот меньше — пожалуйста: в этом случае при формировании изображения будут задействованы не все содержащие жидкий кристалл ячейки, и результирующая картинка окажется «растянута» на всю видимую поверхность экрана, немного потеряв, правда, при этом в качестве.

Жидкокристаллические мониторы обладают целым рядом преимуществ по сравнению с электронно-лучевой технологией: во-первых, они фактически не излучают электромагнитных полей, и потому безвредны для организма, во вторых, поверхность экрана LCD-дисплея абсолютно плоская, вследствие чего на ней отсутствуют присущие всем без исключения CRT-экранам оптические искажения, в третьих, изображение, получаемое на жидкокристаллическом мониторе, более четкое и контрастное, оно практически не мерцает, и потому глаза пользователя при работе с таким монитором меньше устают. Напоследок следует отметить, что жидкокристаллические дисплеи потребляют мощность на 70% меньше, чем их электронно-лучевые собратья. Жидкокристаллические мониторы применяются в конструкции портативных компьютеров (ноутбуков), также существует множество моделей LCD-дисплеев для настольных ПК.

Среди пользователей существует мнение, что диагональ жидкокристаллических дисплеев несколько больше диагонали аналогичных электронно-лучевых мониторов, и потому 15" LCD-монитор по размеру экрана фактически эквивалентен 17" CRT-монитору. Это не так. Пятнадцатидюймовый монитор так и останется пятнадцатидюймовым монитором, как бы продавцы этих устройств не старались доказать обратное. Различие заключается в том, что у электронно-лучевых мониторов часть видимой области экрана скрыта пластмассовым корпусом, что обусловлено особенностями конструкции кинескопа, поэтому, скажем, у электронно-лучевого дисплея с заявленной диагональю в 17" реальная видимая область, на которой формируется изображение, будет несколько меньше семнадцати дюймов. Жидкокристаллические мониторы лишены этого конструктивного недостатка, и потому 17" LCD-дисплей будет иметь рабочую область с диагональю именно семнадцать дюймов, ни больше, ни меньше. Вот почему жидкокристаллические мониторы визуально кажутся больше аналогичных электронно-лучевых.

Существует еще одна технология, позволяющая получить высококачественное изображение без использования кинескопа — на ее основе изготавливаются так называемые плазменные мониторы, пока еще не получившие широкого распространения в силу связанных с принципами их работы определенных технических сложностей, которые, впрочем, со временем скорее всего будут преодолены. Внутри плазменного монитора расположен плоский герметичный стеклянный сосуд, заполненный инертным газом. На внутренней поверхности стекла размещается множество мельчайших электродов, каждый из которых образует одну экранную точку — пиксел. В момент, когда к электродам прикладывается напряжение, расположенный поблизости от них газ ионизируется и в нем происходит электрический разряд, создающий поток ультрафиолетового излучения, которое, в свою очередь, попадая на слой люминофора, формирует изображение в видимом человеком диапазоне. Упрощая, можно сказать, что плазменный монитор как бы состоит из сотен тысяч микроскопических флуоресцентных ламп («ламп дневного света»), каждая из которых играет роль одной светящейся точки. Такая технология позволяет создавать экраны с большой диагональю (порядка 40" и выше), однако они пока еще не отличаются высокой надежностью: плазменные электроды быстро выходят из строя, а люминофорное покрытие выгорает, в связи с чем уже через несколько лет интенсивной эксплуатации изображение на плазменном мониторе теряет контрастность и становится тусклым. Следует полагать, что в не столь отдаленном будущем эти технологические сложности будут успешно решены, и плазменные мониторы составят достойную конкуренцию своим жидкокристаллическим и электронно-лучевым «собратьям».

Поиск

Энциклопедия Windows - Winpedia.ru Русское сообщество пользователей Android Дистанционное обучение нового поколения

Верстка, контент, дизайн © 2000 - 2017, Валентин Холмогоров.