Что лучше — ЖК или ЭЛТ-монитор? История создания элт - мониторов Из чего состоит монитор элт процентное соотношение.

С 1902 года с трубкой Брауна работает Борис Львович Розинг . 25 июля 1907 года он подал заявку на изобретение «Способ электрической передачи изображений на расстояния». Развертка луча в трубке производилась магнитными полями, а модуляция сигнала (изменение яркости) с помощью конденсатора, который мог отклонять луч по вертикали, изменяя тем самым число электронов, проходящих на экран через диафрагму. 9 мая 1911 года на заседании Русского технического общества Розинг продемонстрировал передачу телевизионных изображений простых геометрических фигур и приём их с воспроизведением на экране ЭЛТ.

В начале и середине XX века значительную роль в развитии ЭЛТ сыграли Владимир Зворыкин , Аллен Дюмонт и другие.

Устройство и принцип работы

Общие принципы

Устройство чёрно-белого кинескопа

В баллоне 9 создан глубокий вакуум - сначала выкачивается воздух, затем все металлические детали кинескопа нагреваются индуктором для выделения поглощённых газов, для постепенного поглощения остатков воздуха используется геттер .

Для того, чтобы создать электронный луч 2 , применяется устройство, именуемое электронной пушкой . Катод 8 , нагреваемый нитью накала 5 , испускает электроны. Чтобы увеличить испускание электронов, катод покрывают веществом, имеющим малую работу выхода (крупнейшие производители ЭЛТ для этого применяют собственные запатентованные технологии). Изменением напряжения на управляющем электроде (модуляторе ) 12 можно изменять интенсивность электронного луча и, соответственно, яркость изображения (также существуют модели с управлением по катоду). Кроме управляющего электрода, пушка современных ЭЛТ содержит фокусирующий электрод (до 1961 года в отечественных кинескопах применялась электромагнитная фокусировка при помощи фокусирующей катушки 3 с сердечником 11 ), предназначенный для фокусировки пятна на экране кинескопа в точку, ускоряющий электрод для дополнительного разгона электронов в пределах пушки и анод. Покинув пушку, электроны ускоряются анодом 14 , представляющем собой металлизированное покрытие внутренней поверхности конуса кинескопа, соединённое с одноимённым электродом пушки. В цветных кинескопах со внутренним электростатическим экраном его соединяют с анодом. В ряде кинескопов ранних моделей, таких, как 43ЛК3Б, конус был выполнен из металла и представлял анод сам собой. Напряжение на аноде находится в пределах от 7 до 30 киловольт. В ряде малогабаритных осциллографических ЭЛТ анод представляет собой только один из электродов электронной пушки и питается напряжением до нескольких сот вольт.

Далее луч проходит через отклоняющую систему 1 , которая может менять направление луча (на рисунке показана магнитная отклоняющая система). В телевизионных ЭЛТ применяется магнитная отклоняющая система как обеспечивающая большие углы отклонения. В осциллографических ЭЛТ применяется электростатическая отклоняющая система как обеспечивающая большее быстродействие.

Электронный луч попадает в экран 10 , покрытый люминофором 4 . От бомбардировки электронами люминофор светится и быстро перемещающееся пятно переменной яркости создаёт на экране изображение.

Люминофор от электронов приобретает отрицательный заряд, и начинается вторичная эмиссия - люминофор сам начинает испускать электроны. В результате вся трубка приобретает отрицательный заряд. Для того, чтобы этого не было, по всей поверхности трубки находится соединённый с общим проводом слой аквадага - проводящей смеси на основе графита (6 ).

Кинескоп подключается через выводы 13 и высоковольтное гнездо 7 .

В чёрно-белых телевизорах состав люминофора подбирают таким, чтобы он светился нейтрально-серым цветом. В видеотерминалах, радарах и т. д. люминофор часто делают жёлтым или зелёным для меньшего утомления глаз.

Угол отклонения луча

Углом отклонения луча ЭЛТ называется максимальный угол между двумя возможными положениями электронного луча внутри колбы, при которых на экране ещё видно светящееся пятно. От величины угла зависит отношение диагонали (диаметра) экрана к длине ЭЛТ. У осциллографических ЭЛТ составляет как правило до 40 градусов, что связано с необходимостью повысить чувствительность луча к воздействию отклоняющих пластин. У первых советских телевизионных кинескопов с круглым экраном угол отклонения составлял 50 градусов, у чёрно-белых кинескопов более поздних выпусков был равен 70 градусам, начиная с 60-х годов увеличился до 110 градусов (один из первых подобных кинескопов-43ЛК9Б). У отечественных цветных кинескопов составляет 90 градусов.

При увеличении угла отклонения луча уменьшаются габариты и масса кинескопа, однако, увеличивается мощность, потребляемая узлами развёртки. В настоящее время в некоторых областях возрождено применение 70-градусных кинескопов: в цветных VGA мониторах большинства диагоналей. Также угол в 70 градусов продолжает применяться в малогабаритных чёрно-белых кинескопах (например, 16ЛК1Б), где длина не играет такой существенной роли.

Ионная ловушка

Так как внутри ЭЛТ невозможно создать идеальный вакуум, внутри остаётся часть молекул воздуха. При столкновении с электронами из них образуются ионы , которые, имея массу, многократно превышающую массу электронов, практически не отклоняются, постепенно выжигая люминофор в центре экрана и образуя так называемое ионное пятно. Для борьбы с этим до середины 60 гг. применялись ионная ловушка, обладающая крупным недостатком: её правильная установка - довольно кропотливая операция, а при неправильной установке изображение отсутствует. В начале 60 гг. был разработан новый способ защиты люминофора: алюминирование экрана, кроме того позволившее вдвое повысить максимальную яркость кинескопа, и необходимость в ионной ловушке отпала.

Задержка подачи напряжения на анод либо модулятор

В телевизоре, строчная развёртка которого выполнена на лампах, напряжение на аноде кинескопа появляется только после прогрева выходной лампы строчной развёртки и демпферного диода. Накал кинескопа к этому моменту успевает разогреться.

Внедрение в узлы строчной развёртки полностью полупроводниковой схемотехники породило проблему ускоренного износа катодов кинескопа по причине подачи напряжения на анод кинескопа одновременно с включением. Для борьбы с этим явлением разработаны любительские узлы, обеспечивающие задержку подачи напряжения на анод либо модулятор кинескопа. Интересно, что в некоторых из них, несмотря на то, что они предназначены для установки в полностью полупроводниковые телевизоры, в качестве элемента задержки использована радиолампа. Позднее начали выпускаться телевизоры промышленного производства, в которых такая задержка предусмотрена изначально.

Развёртка

Чтобы создать на экране изображение, электронный луч должен постоянно проходить по экрану с высокой частотой - не менее 25 раз в секунду. Этот процесс называется развёрткой . Есть несколько способов развёртки изображения.

Растровая развёртка

Электронный луч проходит весь экран по строкам. Возможны два варианта:

• 1-2-3-4-5-… (построчная развёртка);
• 1-3-5-7-…, затем 2-4-6-8-… (чересстрочная развёртка).

Векторная развёртка

Электронный луч проходит вдоль линий изображения.

Цветные кинескопы

Устройство цветного кинескопа. 1 -Электронные пушки. 2 - Электронные лучи. 3 - Фокусирующая катушка. 4 - Отклоняющие катушки. 5 - Анод. 6 - Маска, благодаря которой красный луч попадает на красный люминофор, и т. д. 7 - Красные, зелёные и синие зёрна люминофора. 8 - Маска и зёрна люминофора (увеличенно).

Цветной кинескоп отличается от чёрно-белого тем, что в нём три пушки - «красная», «зелёная» и «синяя» (1 ). Соответственно, на экран 7 нанесены в некотором порядке три вида люминофора - красный, зелёный и синий (8 ).

На красный люминофор попадает только луч от красной пушки, на зелёный - только от зелёной, и т. д. Это достигается тем, что между пушками и экраном установлена металлическая решётка, именуемая маской (6 ). В современных кинескопах маска выполнена из инвара - сорта стали с небольшим коэффициентом температурного расширения.

Типы масок

Существует два типа масок:

• собственно теневая маска, которая существует двух видов:
  • Теневая маска для кинескопов с дельтаобразным расположением электронных пушек. Часто, особенно в переводной литературе, упоминается как теневая решётка . В настоящее время применяется в большинстве мониторных кинескопов. Телевизионные кинескопы с маской данного типа ныне не производятся, однако, такие кинескопы можно встретить в телевизорах прошлых лет (59ЛК3Ц, 61ЛК3Ц, 61ЛК4Ц);
  • Теневая маска для кинескопов с планарным расположением электронных пушек. Известна также, как щелевая решётка . В настоящее время применяется в подавляющем большинстве телевизионных кинескопов (25ЛК2Ц, 32ЛК1Ц, 32ЛК2Ц, 51ЛК2Ц, 61ЛК5Ц, зарубежные модели). В мониторных кинескопах почти не встречается, за исключением моделей Flatron;
• апертурная решётка (Mitsubishi Diamondtron). Эта маска, в отличие от остальных видов, состоит из большого количества проволок , натянутых вертикально. Принципиальное отличие маски такого типа заключается в том, что она не ограничивает пучок электронов, а фокусирует его. Прозрачность апертурной решетки составляет примерно 85% против 20% у теневой маски. Кинескопы с такой маской применяются и в мониторах, и в телевизорах. Предпринимались попытки создания таких кинескопов в 70-е годы и в СССР (например 47ЛК3Ц).
• особняком стоят цветные кинескопы специального типа - однолучевые хромоскопы, в частности, 25ЛК1Ц . По устройству и принципу действия они разительно отличаются от иных видов цветных кинескопов. Несмотря на явные преимущества, включая пониженную потребляемую мощность, сравнимую с аналогичным показателем чёрно-белого кинескопа с диагональю того же размера, широкого распространения такие кинескопы не получили.

Среди этих масок нет явного лидера: теневая обеспечивает высокое качество линий, апертурная даёт более насыщенные цвета и высокий к.п.д. Щелевая сочетает достоинства теневой и апертурной, но склонна к муарам .

Типы решёток, способы замера шага на них

Чем меньше элементы люминофора, тем более высокое качество изображения способна дать трубка. Показателем качества изображения является шаг маски .

• Для теневой решётки шаг маски - расстояние между двумя ближайшими отверстиями маски (соответственно, расстояние между двумя ближайшими элементами люминофора одного цвета).
• Для апертурной и щелевой решётки шаг маски определяется как расстояние по горизонтали между щелями маски (соответственно, горизонтальное расстояние между вертикальными полосами люминофора одного цвета).

В современных мониторных ЭЛТ шаг маски находится на уровне 0,25 мм. Телевизионные кинескопы, просмотр изображения на которых осуществляется с большего расстояния, используют шаги порядка 0,8 мм.

Сведение лучей

Так как радиус кривизны экрана много больше расстояния от него до электронно-оптической системы вплоть до бесконечности в плоских кинескопах, а без применения специальных мер точка пересечения лучей цветного кинескопа находится на постоянном расстоянии от электронных пушек, необходимо добиться того, чтобы эта точка находилась точно на поверхности теневой маски, в противном случае образуется рассовмещение трёх цветовых составляющих изображения, увеличивающееся от центра экрана к краям. Чтобы этого не происходило, необходимо должным образом сместить электронные лучи. В кинескопах с дельтаобразным расположением пушек это делается специальной электромагнитной системой, управляемой отдельно устройством, которое в старых телевизорах была вынесена в отдельный блок - блок сведения - для периодических регулировок. В кинескопах с планарным расположением пушек регулировка производится при помощи специальных магнитов, расположенных на горловине кинескопа. Со временем, особенно у кинескопов с дельтаобразным расположением электронных пушек, сведение нарушается и нуждается в дополнительной регулировке. Большинство компаний по ремонту компьютеров предлагают услугу повторного сведения лучей монитора.

Размагничивание

Необходимо в цветных кинескопах для снятия влияющей на качество изображения остаточной или случайной намагниченности теневой маски и электростатического экрана. Размагничивание происходит благодаря возникновению в так называемой петле размагничивания - кольцеобразной гибкой катушке большого диаметра, расположенной на поверхности кинескопа - импульса быстропеременного затухающего магнитного поля. Для того, чтобы этот ток после включения телевизора постепенно уменьшался, используются терморезисторы . Многие мониторы дополнительно к терморезисторам содержат реле , которое по окончании процесса размагничивания кинескопа отключает питание этой цепи, чтобы терморезистор остыл. После этого можно специальной клавишей, либо, чаще, особой командой в меню монитора, вызвать срабатывание этого реле и провести повторное размагничивание в любой момент, не прибегая к отключению и включению питания монитора.

Тринескоп

Тринескопом называется конструкция, состоящая из трёх чёрно-белых кинескопов, светофильтров и полупрозрачных зеркал (либо дихроичных зеркал, объединяющих функции полупрозрачных зеркал и фильтров), используемая для получения цветного изображения.

Применение

Кинескопы используются в системах растрового формирования изображения: различного рода телевизорах , мониторах , видеосистемах. Осциллографические ЭЛТ наиболее часто используются в системах отображения функциональных зависимостей: осциллографах , вобулоскопах, также в качестве устройства отображения на радиолокационных станциях, в устройствах специального назначения; в советские годы использовались и в качестве наглядных пособий при изучении устройства электроннолучевых приборов в целом. Знакопечатающие ЭЛТ используются в различной аппаратуре специального назначения.

Обозначение и маркировка

Обозначение отечественных ЭЛТ состоит из четырёх элементов:

• Первый элемент: число, указывающее диагональ прямоугольного либо диаметр круглого экрана в сантиметрах;
• Второй элемент: предназначение ЭЛТ, в частности, ЛК - кинескоп телевизионный, ЛМ - кинескоп мониторный, ЛО - трубка осциллографическая;
• Третий элемент: число, указывающие номер модели данной трубки с данной диагональю;
• Четвёртый элемент: буква, указывающая цвет свечения экрана, в частности, Ц - цветной, Б - белого свечения, И - зелёного свечения.

В особых случаях к обозначению может добавляться пятый элемент, несущий дополнительную информацию.

Пример: 50ЛК2Б - чёрно-белый кинескоп с диагональю экрана 50 см, вторая модель, 3ЛО1И - осциллографическая трубка с диаметром экрана зелёного свечения 3 см, первая модель.

Воздействие на здоровье

Электромагнитное излучение

Это излучение создаётся не самим кинескопом, а отклоняющей системой. Трубки с электростатическим отклонением, в частности, осциллографические, его не излучают.

В мониторных кинескопах для подавления этого излучения отклоняющую систему часто закрывают ферритовыми чашками. Телевизионные кинескопы такой экранировки не требуют, поскольку зритель обычно сидит на значительно большем расстоянии от телевизора, чем от монитора.

Ионизирующее излучение

В кинескопах присутствует ионизирующее излучение двух видов.

Первое из них - это сам электронный луч, представляющий собой, по сути, поток бета-частиц низкой энергии (25 кЭв). Наружу это излучение не выходит, и опасности для пользователя не представляет.

Второе - тормозное рентгеновское излучение, которое возникает при бомбардировке экрана электронами. Для ослабления выхода этого излучения наружу до полностью безопасных величин стекло легируют свинцом (см. ниже). Однако, в случае неисправности телевизора или монитора, приводящей к значительному повышению анодного напряжения, уровень этого излучения может увеличиться до заметных величин. Для предотвращения таких ситуаций блоки строчной развёртки оборудуют узлами защиты.

В отечественных и зарубежных телевизорах цветного изображения, выпущенных до середины 1970-х годов, могут встречаться дополнительные источники рентгеновского излучения - стабилизирующие триоды, подключаемые параллельно кинескопу, и служащие для стабилизации анодного напряжения, а значит, и размеров изображения. В телевизорах «Радуга-5» и «Рубин-401-1» используются триоды 6С20С, в ранних моделях УЛПЦТ - ГП-5. Поскольку стекло баллона такого триода значительно тоньше, чем у кинескопа, и не легировано свинцом, он является значительно более интенсивным источником рентгеновского излучения, чем сам кинескоп, поэтому его помещают в специальный стальной экран. В более поздних моделях телевизоров УЛПЦТ используются иные методы стабилизации высокого напряжения, и этот источник рентгеновского излучения исключён.

Мерцание

Монитор Mitsubishi Diamond Pro 750SB (1024x768, 100 Гц), снятый с выдержкой 1/1000 с. Яркость искусственно завышена; показана реальная яркость изображения в разных точках экрана.

Луч ЭЛТ-монитора, формируя изображение на экране, заставляет светиться частицы люминофора. До момента формирования следующего кадра эти частицы успевают погаснуть, поэтому можно наблюдать «мерцание экрана». Чем выше частота смены кадров, тем менее заметно мерцание. Низкая частота ведет к усталости глаз и наносит вред здоровью.

У большинства телевизоров на базе электронно-лучевой трубки ежесекундно сменяется 25 кадров, что с учётом чересстрочной развёртки составляет 50 полей (полукадров) в секунду (Гц). В современных моделях телевизоров эта частота искусственно завышается до 100 герц. При работе за экраном монитора мерцание чувствуется сильнее, так как при этом расстояние от глаз до кинескопа намного меньше, чем при просмотре телевизора. Минимальной рекомендуемой частотой обновления экрана монитора является частота 85 герц. Ранние модели мониторов не позволяют работать с частотой развёртки более 70-75 Гц. Мерцание ЭЛТ явно можно наблюдать боковым зрением.

Нечёткое изображение

Изображение на электронно-лучевой трубке является размытым по сравнению с другими видами экранов. Считается, что размытое изображение - один из факторов, способствующих усталости глаз у пользователя.

В настоящее время (2008 год) в задачах, не требовательных к цветопередаче, с точки зрения эргономики ЖК-мониторы , подключенные через цифровой разъём DVI, безусловно, предпочтительнее.

Высокое напряжение

В работе ЭЛТ применяется высокое напряжение. Остаточное напряжение в сотни вольт, если не принимать никаких мер, может задерживаться на ЭЛТ и схемах «обвязки» неделями. Поэтому в схемы добавляют разряжающие резисторы, которые делают телевизор вполне безопасным уже через несколько минут после выключения.

Вопреки распространённому мнению, напряжением анода ЭЛТ нельзя убить человека из-за небольшой мощности преобразователя напряжения - будет лишь ощутимый удар. Однако, и он может оказаться смертельным при наличии у человека пороков сердца. Он может также приводить к травмам, включая, летальные, косвенным образом, когда, отдёрнув руку, человек касается других цепей телевизора и монитора, содержащих чрезвычайно опасные для жизни напряжения - а такие цепи присутствуют во всех моделях телевизоров и мониторов, использующих ЭЛТ.

Ядовитые вещества

Любая электроника (в том числе ЭЛТ) содержит вещества, вредные для здоровья и окружающей среды. В числе их: свинцовое стекло, соединения бария в катодах , люминофоры .

Начиная со второй половины 60-х годов опасная часть кинескопа прикрывается специальным металлическим взрывозащитным бандажом , выполненным в виде цельнометаллической штампованной конструкции либо намотанной в несколько слоёв ленты. Такой бандаж исключает возможность самопроизвольного взрыва. В некоторых моделях кинескопов дополнительно использовалась защитная плёнка, покрывавшая экран.

Несмотря на применение защитных систем, не исключается поражение людей осколками при умышленном разбивании кинескопа. В связи с этим при уничтожении последнего для безопасности предварительно разбивают штенгель - технологическую стеклянную трубку в торце горловины под пластмассовым цоколем, через которую при производстве осуществляется откачка воздуха.

Малогабаритные ЭЛТ и кинескопы с диаметром или диагональю экрана до 15 см опасности не представляют и взрывозащитными приспособлениями не оснащаются.

Как-то незаметно настало время, когда с полок магазинов практически полностью исчезли телевизоры и мониторы, основанные на катодно-лучевой технологии. Напомним, это те самые громоздкие устройства, которые занимали почти половину компьютерного стола. Это сейчас их толщина редко превышает 10 см, и то только с учетом ламповой подсветки.

Неудивительно, что многие благополучно забыли о том, что такое ЭЛТ-монитор. А напрасно! Хотя бы потому, что по некоторым параметрам он опережает даже самые современные жидкокристаллические аналоги.

Как устроены мониторы ЭЛТ

Прежде всего, дадим расшифровку аббревиатуры. Итак, под термином «ЭЛТ» понимают электронно-лучевую или, как мы указывали ранее, катодную трубку (от англ. CRT - Cathode Ray-Tube). Как правило, при слове «трубка» большинство людей представляют цилиндр, с торцов которого нет стенок. Говоря о том, ЭЛТ-монитор, нужно упомянуть, что в данном случает такое представление ошибочно. Потому что форма трубки в нем далека от цилиндрической и расширяется до плоскости с одной из сторон. Эта поверхность представляет собой переднюю стеклянную часть, ту самую, на которой формируются изображения. Внутренняя сторона этого участка покрыта специальным веществом - люминофором. Его уникальное свойство состоит в том, что при попадании на него потока заряженных частиц их естественным образом преобразуется в свечение.

Таким образом, ЭЛТ-монитор представляет собой прибор, в котором пучки электронных лучей вырисовывают на внутренней стороне экрана картинку. Человек же видит ее, благодаря свечению люминофора.

С другой стороны колбы размещен блок электродов, называемых пушками. Именно они создают поток частиц.

Другими словами, ЭЛТ-монитор состоит из стеклянной трубки, электродов-пушек и схемы управления.

Принцип работы

Как известно, смешивая в определенном соотношении три зеленый, красный и синий - можно получить все остальные, включая оттенки. В цветных мониторах вся внутренняя поверхность экрана состоит из точек, условно сгруппированных в триады (блоки по 3 шт). Каждая из них способна светиться одним из основных цветов. Электродов также три, каждый их которых подсвечивает «свои» точки. В определенном порядке зажигая и пропуская их на экране, удается сформировать цветную картинку. Кстати, в устройствах черно-белого изображения пушка всего одна.

Для управления потоком частиц используется электромагнитное отклонение, а изначальное направление их движения создается, благодаря разности потенциалов.

Так как технически довольно сложно обеспечить точность попадания луча на свою точку, используется специальное решение - маска. Условно говоря, это перфорированная сетка между экраном и пушками. Есть различные типы масок. Отчасти именно они ответственны за особенности отображения (четкость, форма точек-пикселей).

Так как после удара частицы свечение люминофора очень быстро уменьшается, необходимо постоянно воссоздавать картинку. Как статическую, так и динамическую. Поэтому лучи вырисовывают изображение десятки раз в секунду. Это и есть знаменитые герцы кадровой развертки. Чем частота выше, тем меньше заметно мерцание.

В настоящее время ремонт ЭЛТ-мониторов для последующего использования в составе компьютерной системы нецелесообразен, так как современная ЖК-технология более перспективна. Исключение - специфическое использование.

Мониторы

Когда кто-то обращается к нам за советом по поводу того, какой компьютер купить, то мы всегда подчеркиваем, что ни в коем случае не следует экономить на мониторе. Монитор нельзя модернизировать. Он покупается один раз для долговременного использования. Именно через монитор мы воспринимаем всю визуальную информацию от компьютера. Не важно, работаете ли вы с бухгалтерской программой, пишете письма, играете в игры, управляете сервером — вы всегда используете монитор. От качества и безопасности монитора напрямую зависит ваше здоровье — прежде всего зрение. Так как же выбрать монитор? Так, чтобы было удобно и безопасно работать, чтобы голова не болела, а глаза не уставали, чтобы было комфортно играть и работать? На все эти вопросы мы и попытаемся дать ответ в данной статье.

Понятно, что критериев, определяющих правильный выбор монитора, очень много. Более того, для разных целей выбираются разные мониторы. Стоимость мониторов может очень существенно отличаться, их возможности и технические параметры тоже различны. Мы постараемся рассказать о видах мониторов и дать рекомендации, как выбрать монитор именно для ваших нужд.

Если вы собрались покупать новый компьютер или решились на модернизацию, то прежде, чем выбрать самую современную видеокарту, или самый скоростной жесткий диск, или… да что угодно, прежде всего подумайте о мониторе. Именно за монитором вы будете проводить много времени, развлекаясь или работая. Лучше купить видеоускоритель попроще, чтобы модернизировать его позднее, но монитор вы не сможете модернизировать. Вы можете его только выкинуть и купить новый. Или продать за смешные деньги. Именно поэтому нельзя экономить на мониторе, потому что вы экономите на своем здоровье.

Разумеется, при выборе монитора мы, волей-неволей, ориентируемся на рекламу. Но, по понятным причинам, в рекламе производители делают акцент на тех характеристиках монитора, которые выгодны именно производителям. Мы постараемся дать вам рекомендации, на что следует обратить особое внимание и о каких характеристиках следует знать точно. Также мы рассмотрим преимущества и недостатки разных типов мониторов, начиная с традиционных CRT-мониторов и заканчивая ультрасовременными LCD-мониторами. Мы уделим особое внимание таким параметрам, как поддерживаемые разрешения и частоты обновления, соответствие стандартам безопасности и поддержка режимов энергосбережения. И многое другое.

Итак, хватит предисловий, начнем.

Сегодня самый распространенный тип мониторов — это CRT (Cathode Ray Tube)-мониторы. Как видно из названия, в основе всех подобных мониторов лежит катодно-лучевая трубка, но это дословный перевод, технически правильно говорить «электронно-лучевая трубка» (ЭЛТ). Используемая в этом типе мониторов технология была создана много лет назад и первоначально создавалась в качестве специального инструментария для измерения переменного тока, проще говоря, для осциллографа. Развитие этой технологии, применительно к созданию мониторов, за последние годы привело к производству все больших по размеру экранов с высоким качеством и при низкой стоимости. Сегодня найти в магазине 14″ монитор очень сложно, а ведь года три-четыре назад это был стандарт. Сегодня стандартными являются 15″ мониторы, и наблюдается явная тенденция в сторону 17″ экранов. Скоро 17″ мониторы станут стандартным устройством, особенно в свете существенного снижения цен на них, а на горизонте уже 19″ мониторы и более.

Рассмотрим принципы работы CRT-мониторов. CRT- или ЭЛТ-монитор имеет стеклянную трубку, внутри которой вакуум, т. е. весь воздух удален. С фронтальной стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором (Luminofor). В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов — иттрия, эрбия и т. п. Люминофор — это вещество, которое испускает свет при бомбардировке его заряженными частицами. Заметим, что иногда люминофор называют фосфором, но это не верно, т. к. люминофор, используемый в покрытии CRT, ничего не имеет общего с фосфором. Более того, фосфор «светится» в результате взаимодействия с кислородом воздуха при окислении до P 2 O 5 и мало по времени (кстати, белый фосфор — сильный яд). Для создания изображения в CRT-мониторе используется электронная пушка, которая испускает поток электронов сквозь металлическую маску или решетку на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, которая покрыта разноцветными люминофорными точками. Поток электронов на пути к фронтальной части трубки проходит через модулятор интенсивности и ускоряющую систему, работающие по принципу разности потенциалов. В результате, электроны приобретают большую энергию, часть из которой расходуется на свечение люминофора. Электроны попадают на люминофорный слой, после чего энергия электронов преобразуется в свет, т. е. поток электронов заставляет точки люминофора светиться. Эти светящиеся точки люминофора формируют изображение, которое вы видите на вашем мониторе. Как правило, в цветном CRT-мониторе используются три электронные пушки, в отличие от одной пушки, применяемой в монохромных мониторах, которые сейчас практически не производятся и мало кому интересны.

Все мы знаем или слышали о том, что наши глаза реагируют на основные цвета: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) и на их комбинации, которые создают бесконечное число цветов.

Люминофорный слой, покрывающий фронтальную часть электронно-лучевой трубки, состоит из очень маленьких элементов (настолько маленьких, что человеческий глаз их не всегда может различить). Эти люминофорные элементы воспроизводят основные цвета, фактически имеются три типа разноцветных частиц, чьи цвета соответствуют основным цветам RGB (отсюда и название группы из люминофорных элементов — триады).

Люминофор начинает светиться, как было сказано выше, под воздействием ускоренных электронов, которые создаются тремя электронными пушками. Каждая из трех пушек соответствует одному из основных цветов и посылает пучок электронов на различные частицы люминофор, чье свечение основными цветами с различной интенсивностью комбинируется, и, в результате, формируется изображение с требуемым цветом. Например, если активировать красную, зеленую и синюю люминофорные частицы, то их комбинация сформирует белый цвет.

Для управления электронно-лучевой трубкой необходима и управляющая электроника, качество которой во многом определяет и качество монитора. Кстати, именно разница в качестве управляющей электроники, создаваемой разными производителями, является одним из критериев, определяющих разницу между мониторами с одинаковой электронно-лучевой трубкой. Итак, повторимся: каждая пушка излучает электронный луч (или поток, или пучок), который влияет на люминофорные элементы разного цвета (зеленого, красного или синего). Понятно, что электронный луч, предназначенный для красных люминофорных элементов, не должен влиять на люминофор зеленого или синего цвета. Чтобы добиться такого действия используется специальная маска, чья структура зависит от типа кинескопов от разных производителей, обеспечивающая дискретность (растровость) изображения. ЭЛТ можно разбить на два класса — трехлучевые с дельтаобразным расположением электронных пушек и с планарным расположением электронных пушек. В этих трубках применяются щелевые и теневые маски, хотя правильнее сказать, что они все теневые. При этом трубки с планарным расположением электронных пушек еще называют кинескопами с самосведением лучей, так как воздействие магнитного поля Земли на три планарно расположенных луча практически одинаково, и при изменении положения трубки относительно поля Земли не требуется производить дополнительные регулировки.

Итак, самые распространенные типы масок — это теневые, а они бывают двух типов: «Shadow Mask» (теневая маска) и «Slot Mask» (щелевая маска).

SHADOW MASK

Теневая маска (shadow mask) — это самый распространенный тип масок для CRT-мониторов. Теневая маска состоит из металлической сетки перед частью стеклянной трубки с люминофорным слоем. Как правило, большинство современных теневых масок изготавливают из инвара (invar, сплав железа и никеля). Отверстия в металлической сетке работают, как прицел (хотя и не точный), именно этим обеспечивается то, что электронный луч попадает только на требуемые люминофорные элементы, и только в определенных областях. Теневая маска создает решетку с однородными точками (еще называемыми триады), где каждая такая точка состоит из трех люминофрных элементов основных цветов — зеленого, красного и синего — которые светятся с различной интенсивностью под воздействием лучей из электронных пушек. Изменением тока каждого из трех электронных лучей можно добиться произвольного цвета элемента изображения, образуемого триадой точек.

Минимальное расстояние между люминофорными элементами одинакового цвета называется dot pitch (или шаг точки) и является индексом качества изображения. Шаг точки обычно измеряется в миллиметрах (мм). Чем меньше значение шага точки, тем выше качество воспроизводимого на мониторе изображения.

Теневая маска применяется в большинстве современных мониторов — Hitachi, Panasonic, Samsung, Daewoo, LG, Nokia, Viewsonic.

SLOT MASK

Щелевая маска (slot mask) — это технология, широко применяемая компанией NEC, под именем «CromaClear». Это решение на практике представляет собой комбинацию двух технологий, описанных выше. В данном случае люминофорные элементы расположены в вертикальных эллиптических ячейках, а маска сделана из вертикальных линий. Фактически, вертикальные полосы разделены на эллиптические ячейки, которые содержат группы из трех люминофорных элементов трех основных цветов. Минимальное расстояние между двумя ячейками называется slot pitch (щелевой шаг). Чем меньше значение slot pitch, тем выше качество изображения на мониторе.

Щелевая маска используется, помимо мониторов от NEC (где ячейки эллиптические), в мониторах Panasonic с трубкой PureFlat (ранее называвшейся PanaFlat). Кстати, самым первым монитором с плоской трубкой был именно Panasonic с трубкой PanaFlat. Вообще, тема мониторов с плоскими трубками заслуживает отдельной статьи. В данном материале мы лишь немного затронем эту тему:

LG использует плоскую щелевую трубку Flatron с шагом 0,24 в своих мониторах. Никакого отношения к Trinitron эта технология не имеет. Более подробную информацию об этой трубке можно найти на специальном сайте: http://flatron.lge.co.kr/ .

Заметим, что в плоских трубках Infinite Flat Tube (серия DynaFlat) от Samsung используется не щелевая маска, а обычная теневая. Дополнительную информацию можно посмотреть .

Компания Sony разработала свою собственную технологию создания плоских трубок — FD Trinitron. Разумеется, с использованием апертурной решётки, но не обычной, а с постоянным шагом.

Компания Mitsubishi разработала технологию DiamondTron NF. Судя по всему, никакой связи с FD Trinitron от Sony нет. При этом в трубках DiamondTron NF применяется апертурная решетка с переменным шагом.

Есть и еще один вид трубок, в которых используется «Aperture Grill» (апертурная, или теневая решетка). Эти трубки стали известны под именем Trinitron и впервые были представлены на рынке компанией Sony еще в 1982 году. В трубках с апертурной решеткой применяется оригинальная технология, где имеется три лучевые пушки, три катода и три модулятора, но при этом имеется одна общая фокусировка. Иногда в технической литературе говорится, что пушка всего одна. Однако вопрос о числе электронных пушек не столь принципиален. Мы будем придерживаться мнения, что электронных пушек три, поскольку есть возможность управлять током всех трех лучей независимо. С другой стороны, можно сказать, что электронная пушка одна, но трехпучковая. Сама Sony использует термин «unitized gun» (объединенная пушка), но связано это лишь с катодной структурой.

Заметим, что есть ошибочное мнение о том, что в трубках с апертурной решеткой применяется одна электронно-лучевая пушка, а цвет создается методом временного мультиплексирования. На самом деле это не так, а объяснение мы привели выше.

Другое ошибочное мнение, иногда встречающееся, состоит в том, что в трубках с апертурной решеткой используется однолучевой хроматрон. То есть имеется одна пушка с переменной энергией пучка и двухслойный люминофор. Пока энергия пучка мала, светится один люминофор (например, красный). По мере повышения энергии начинает светиться другой слой (например, зеленый), что дает желтый цвет. Если энергия станет еще больше, то электроны пролетают первый слой не возбуждая его и получается зеленый цвет. Такие трубки использовались лет 20-30 назад и теперь практически вымерли.

APERTURE GRILLE

Апертурная решетка (aperture grill) — это тип маски, используемый разными производителями в своих технологиях для производства кинескопов, носящих разные названия, но имеющих одинаковую суть, например, технология Trinitron от Sony или Diamondtron от Mitsubishi. Это решение не включает в себя металлическую решетку с отверстиями, как в случае с теневой маской, а имеет решетку из вертикальных линий. Вместо точек с люминофорными элементами трех основных цветов апертурная решетка содержит серию нитей, состоящих из люминофорных элементов, выстроенных в виде вертикальных полос трех основных цветов. Такая система обеспечивает высокую контрастность изображения и хорошую насыщенность цветов, что вместе обеспечивает высокое качество мониторов с трубками на основе этой технологии. Маска, применяемая в трубках фирмы Sony (Mitsubishi, ViewSonic), представляет собой тонкую фольгу, на которой процарапаны тонкие вертикальные линии. Она держится на горизонтальной(ых) (одной в 15″, двух в 17″, трех и более в 21″) проволочке, тень от которой Вы и видите на экране. Эта проволочка применяется для гашения колебаний и называется damper wire. Ее хорошо видно, особенно при светлом фоне изображения на мониторе. Некоторым пользователям эти линии принципиально не нравятся, другие же, наоборот, довольны и используют их в качестве горизонтальной линейки.

Минимальное расстояние между полосами люминофора одинакового цвета называется strip pitch (или шагом полосы) и измеряется в миллиметрах (мм). Чем меньше значение strip pitch, тем выше качество изображения на мониторе.

Апертурная решётка используется в мониторах от Viewsonic, Radius, Nokia, LG, CTX, Mitsubishi, во всех мониторах от SONY.

Заметим, что нельзя напрямую сравнивать размер шага для трубок разных типов: шаг точек (или триад) трубки с теневой маской измеряется по диагонали, в то время как шаг апертурной решетки, иначе называемый горизонтальным шагом точек, — по горизонтали. Поэтому при одинаковом шаге точек трубка с теневой маской имеет большую плотность точек, чем трубка с апертурной решеткой. Для примера: 0,25 мм strip pitch приблизительно эквивалентно 0,27 мм dot pitch.

Оба типа трубок имеют свои преимущества и своих сторонников. Трубки с теневой маской дают более точное и детализированное изображение, поскольку свет проходит через отверстия в маске с четкими краями. Поэтому мониторы с такими CRT хорошо использовать при интенсивной и длительной работе с текстами и мелкими элементами графики, например в CAD/CAM-приложениях. Трубки с апертурной решеткой имеют более ажурную маску, она меньше заслоняет экран, и позволяет получить более яркое, контрастное изображение в насыщенных цветах. Мониторы с такими трубками хорошо подходят для настольных издательских систем и других приложений, ориентированных на работу с цветными изображениями. В CAD-системах мониторы с трубкой, в которой используется апертурная решетка, недолюбливают не потому, что они хуже воспроизводят мелкие детали, чем трубки с теневой маской, а потому что экран монитора типа Trinitron — плоский по вертикали и выпуклый по горизонтали, т. е. имеет выделенное направление.

Как мы уже упоминали, кроме электронно-лучевой трубки внутри монитора есть еще и управляющая электроника, которая обрабатывает сигнал, поступающий напрямую от видеокарты вашего PC. Эта электроника должна оптимизировать усиление сигнала и управлять работой электронных пушек, которые инициируют свечение люминофора, создающего изображение на экране. Выводимое на экране монитора изображение выглядит стабильным, хотя, на самом деле, таковым не является. Изображение на экране воспроизводится в результате процесса, в ходе которого свечение люминофорных элементов инициируется электронным лучом, проходящим последовательно по строкам в следующем порядке: слева направо и сверху вниз на экране монитора. Этот процесс происходит очень быстро, поэтому нам кажется, что экран светится постоянно. В сетчатке наших глаз изображение хранится около 1/20 секунды. Это означает, что если электронный луч будет двигаться по экрану медленно, мы можем видеть это движение как отдельную движущуюся яркую точку, но когда луч начинает двигаться, быстро прочерчивая на экране строку хотя бы 20 раз в секунду, наши глаза не увидят движущейся точки, а увидят лишь равномерную линию на экране. Если теперь заставить луч последовательно пробегать по многим горизонтальным линиям сверху вниз за время меньшее 1/25 секунды, мы увидим равномерно освещенный экран с небольшим мерцанием. Движение самого луча будет происходить настолько быстро, что наш глаз не будет в состоянии его заметить. Чем быстрее электронный луч проходит по всему экрану, тем меньше будет заметно и мерцание картинки. Считается, что такое мерцание становится практически незаметным при частоте повторения кадров (проходов луча по всем элемента изображения) примерно 75 в секунду. Однако, эта величина в некоторой степени зависит от размера монитора. Дело в том, что периферийные области сетчатки глаза содержат светочувствительные элементы с меньшей инерционностью. Поэтому мерцание мониторов с большими углами обзора становится заметным при больших частотах кадров. Способность управляющей электроники формировать на экране мелкие элементы изображения зависит от ширины полосы пропускания (bandwidth). Ширина полосы пропускания монитора пропорциональна числу пикселей, из которых формирует изображение видеокарта вашего компьютера. К ширине полосы пропускания монитора мы еще вернемся.

Теперь перейдем к другому типу мониторов — LCD.

LCD Monitors

LCD (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы) сделаны из вещества, которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически, это жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности, оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул. Жидкие кристаллы были открыты давным-давно, но изначально они использовались для других целей. Молекулы жидких кристаллов под воздействием электричества могут изменять свою ориентацию и вследствие этого изменять свойства светового луча проходящего сквозь них. Основываясь на этом открытии и в результате дальнейших исследований, стало возможным обнаружить связь между повышением электрического напряжения и изменением ориентации молекул кристаллов для обеспечения создания изображения. Первое свое применение жидкие кристаллы нашли в дисплеях для калькуляторов и в кварцевых часах, а затем их стали использовать в мониторах для портативных компьютеров. Сегодня, в результате прогресса в этой области, начинают получать все большее распространение LCD-мониторы для настольных компьютеров. Далее речь пойдет только о традиционных LCD-мониторах, так называемых Nematic LCD.

Экран LCD-монитора представляет собой массив маленьких сегментов (называемых пикселями), которые могут манипулироваться для отображения информации. LCD-монитор имеет несколько слоев, где ключевую роль играют две панели сделанные из свободного от натрия и очень чистого стеклянного материала, называемого субстрат или подложка, которые собственно и содержат тонкий слой жидких кристаллов между собой. На панелях имеются бороздки, которые направляют кристаллы, сообщая им специальную ориентацию. Бороздки расположены таким образом, что они параллельны на каждой панели, но перпендикулярны между двумя панелями. Продольные бороздки получаются в результате размещения на стеклянной поверхности тонких пленок из прозрачного пластика, который затем специальным образом обрабатывается. Соприкасаясь с бороздками, молекулы в жидких кристаллах ориентируются одинаково во всех ячейках. Молекулы одной из разновидностей жидких кристаллов (нематиков) в отсутствии напряжения поворачивают вектор электрического (и магнитного) поля в такой световой волне на некоторый угол в плоскости, перпендикулярной оси распространения пучка. Нанесение бороздок на поверхность стекла позволяет обеспечить одинаковые повороты плоскости поляризации для всех ячеек. Две панели расположены очень близко друг к другу. Жидкокристаллическая панель освещается источником света (в зависимости от того, где он расположен, жидкокристаллические панели работают на отражение или на прохождение света). Плоскость поляризации светового луча поворачивается на 90° при прохождении одной панели.

При появлении электрического поля молекулы жидких кристаллов частично выстраиваются вдоль поля, и угол поворота плоскости поляризации света становится отличным от 90 градусов.

Поворот плоскости поляризации светового луча незаметен для глаза, поэтому возникла необходимость добавить к стеклянным панелям еще два других слоя, представляющих собой поляризационные фильтры. Эти фильтры пропускают только ту компоненту светового пучка, у которой ось поляризации соответствует заданному. Поэтому при прохождении поляризатора пучок света будет ослаблен в зависимости от угла между его плоскостью поляризации и осью поляризатора. При отсутствии напряжения ячейка прозрачна вот по какой причине: первый поляризатор пропускает только свет с соответствующим вектором поляризации. Благодаря жидким кристаллам вектор поляризации света поворачивается, и к моменту прохождения пучка ко второму поляризатору он уже повернут так, что проходит через второй поляризатор без проблем. В присутствии электрического поля поворота вектора поляризации происходит на меньший угол, тем самым второй поляризатор становится только частично прозрачным для излучения. Если разность потенциалов будет такой, что поворота плоскости поляризации в жидких кристаллах не произойдет совсем, то световой луч будет полностью поглощен вторым поляризатором, и экран при освещении сзади будет спереди казаться черным (лучи подсветки поглощаются в экране полностью). Если расположить большое число электродов, которые создают разные электрические поля в отдельных местах экрана (ячейки), то появится возможность, при правильном управлении потенциалами этих электродов, отображать на экране буквы и другие элементы изображения. Электроды помещаются в прозрачный пластик и могут иметь любую форму. Технологические новшества позволили ограничить их размеры величиной маленькой точки, соответственно, на одной и той же площади экрана можно расположить большее число электродов, что увеличивает разрешение LCD-монитора и позволяет нам отображать даже сложные изображения в цвете. Для вывода цветного изображения необходима подсветки монитора сзади, так, чтобы свет порождался в задней части LCD-дисплея. Это необходимо для того, чтобы можно было наблюдать изображение хорошего качества, даже если окружающая среда не является светлой. Цвет получается в результате использования трех фильтров, которые выделяют из излучения источника белого света три основные компоненты. Комбинация трех основных цветов для каждой точки или пикселя экрана дает возможность воспроизвести любой цвет.

Вообще-то, в случае с цветом есть несколько возможностей: можно сделать несколько фильтров друг за другом (что приводит к малой доле проходящего излучения), можно воспользоваться свойством жидко-кристаллической ячейки — при изменении напряженности электрического поля угол поворота плоскости поляризации излучения изменяется по-разному для компонент света с разной длиной волны. Эту особенность можно использовать для того, чтобы отражать (или поглощать) излучение заданной длины волны (проблема состоит в необходимости точно и быстро изменять напряжение). Какой именно механизм используется, зависит от конкретного производителя. Первый метод проще, второй эффективнее.

Первые LCD-дисплеи были очень маленькими, около 8 дюймов, в то время как сегодня они достигли 15″ размеров для использования в ноутбуках, а для настольных компьютеров производятся 19″ и более LCD-мониторы. Вслед за увеличением размеров следует увеличение разрешения, следствием чего является появление новых проблем, которые были решены с помощью появившихся специальных технологий, все это мы опишем далее. Одной из первых проблем была необходимость стандарта в определении качества отображения при высоких разрешениях. Первым шагом на пути к цели было увеличение угла поворота плоскости поляризации света в кристаллах с 90° до 270° с помощью STN технологии.

Технология STN

STN — это акроним, означающий «Super Twisted Nematic». Технология STN позволяет увеличить торсионный угол (угол кручения) ориентации кристаллов внутри LCD дисплея с 90° до 270°, что обеспечивает лучшую контрастность изображения при увеличении размеров монитора. Часто STN-ячейки используются в паре. Это называется DSTN (Double Super Twisted Nematic), и этот метод очень популярен среди мониторов для портативных компьютеров, использующих дисплеи с пассивной матрицей, где DSTN обеспечивает улучшение контрастности при отображении изображений в цвете. Две STN-ячейки располагаются вместе так, чтобы при вращении они двигались в разных направлениях. Также STN-ячейки используются в режиме TSTN (Triple Super Twisted Nematic), когда два тонких слоя пластиковой пленки (полимерной пленки) добавляются для улучшения цветопередачи цветных дисплеев или для обеспечения хорошего качества монохромных мониторов. Мы упомянули термин «пассивная матрица», сделаем пояснение. Термин «пассивная матрица» (passive matrix) появился в результате разделения монитора на точки, каждая из которых, благодаря электродам, может задавать ориентацию плоскости поляризации луча независимо от остальных, так что в результате каждый такой элемент может быть подсвечен индивидуально для создания изображения. Матрица называется пассивной, потому что технология создания LCD-дисплеев, которую мы только что описали, не может обеспечить быструю смену информации на экране. Изображение формируется строка за строкой путем последовательного подвода управляющего напряжения на отдельные ячейки, делающего их прозрачными. Из-за довольно большой электрической емкости ячеек напряжение на них не может изменяться достаточно быстро, поэтому обновление картинки происходит медленно. Только что описанный дисплей имеет много недостатков с точки зрения качества, потому что изображение не отображается плавно и дрожит на экране. Маленькая скорость изменения прозрачности кристаллов не позволяет правильно отображать движущиеся изображения. Мы также должны принимать во внимание тот факт, что между соседними электродами возникает некоторое взаимное влияние, которое может проявляться в виде колец на экране.

Dual Scan Screens

Для решения части вышеописанных проблем применяют специальные хитрости, например, разделение экрана на две части и применение двойного сканирования в одно и тоже время обоих частей, в результате экран дважды регенерируется, и изображение не дрожит и плавно отображается.

Также лучших результатов с точки зрения стабильности, качества, разрешения, гладкости и яркости изображения можно добиться, используя экраны с активной матрицей, которые, впрочем, стоят дороже. В активной матрице используются отдельные усилительные элементы для каждой ячейки экрана, компенсирующие влияние емкости ячеек и позволяющие значительно уменьшить время изменения их прозрачности. Активная матрица (active matrix) имеет массу преимуществ по сравнению с пассивной матрицей. Например, лучшая яркость и возможность смотреть на экран даже с отклонением до 45° и более (т. е. при угле обзора 120°-140°) без ущерба качеству изображения, что невозможно в случае с пассивной матрицей, которая позволяет видеть качественное изображение только с фронтальной позиции по отношению к экрану. Заметим, что дорогие модели LCD-мониторов с активной матрицей обеспечивают угол обзора в 160°, и есть все основания предполагать, что технология будет и дальше совершенствоваться. В случае с активной матрицей вы можете отображать движущиеся изображения без видимого дрожания, так как время реакции дисплея с активной матрицей около 50 ms против 300 ms для пассивной матрицы, и качество контрастности лучше, чем у CRT-мониторов. Следует отметить, что яркость отдельного элемента экрана остается неизменной на всем интервале времени между обновлениями картинки, а не представляет собой короткий импульс света, излучаемый элементом люминофора CRT-монитора сразу после похождения по этому элементу электронного луча. Именно поэтому для LCD-мониторов достаточной является частота регенерации 60 Гц. Благодаря лучшему качеству изображений эта технология также используется и в мониторах для настольных компьютеров, что позволяет создавать компактные мониторы, менее опасные для нашего здоровья.

В будущем следует ожидать расширения вторжения LCD-мониторов на рынок благодаря тому факту, что с развитием технологии конечная цена устройств снижается, что дает возможность большему числу пользователей покупать новые продукты. Функциональные возможности LCD-мониторов с активной матрицей почти такие же, как у дисплеев с пассивной матрицей. Разница заключается в матрице электродов, которая управляет ячейками жидких кристаллов дисплея. В случае с пассивной матрицей разные электроды получают электрический заряд циклическим методом при построчной регенерации дисплея, а в результате разряда емкостей элементов изображение исчезает, так как кристаллы возвращаются к своей изначальной конфигурации. В случае с активной матрицей к каждому электроду добавлен запоминающий транзистор, который может хранить цифровую информацию (двоичные значения 0 или 1), и в результате изображение сохраняется до тех пор, пока не поступит другой сигнал. Частично проблема отсрочки затухания изображения в пассивных матрицах решается за счет использования большего числа жидкокристаллических слоев для увеличения пассивности и уменьшения перемещений, теперь же, при использовании активных матриц, появилась возможность сократить число жидкокристаллических слоев. Запоминающие транзисторы должны производиться из прозрачных материалов, что позволит световому лучу проходить сквозь них, а значит, транзисторы можно располагать на тыльной части дисплея, на стеклянной панели, которая содержит жидкие кристаллы. Для этих целей используются пластиковые пленки, называемые «Thin Film Transistor» (или просто TFT).

Thin Film Transistor (TFT), т. е. тонкопленочный транзистор, действительно очень тонкий, его толщина — в пределах от 1/10 до 1/100 микрона. Технология создания TFT очень сложна, при этом имеются трудности с достижением приемлемого процента годных изделий из-за того, что число используемых транзисторов очень велико. Заметим, что монитор, который может отображать изображение с разрешением 800х600 пикселей в SVGA режиме и только с тремя цветами, имеет 1440000 отдельных транзисторов. Производители устанавливают нормы на предельное количество транзисторов, которые могут быть нерабочими в LCD-дисплее. Правда, у каждого производителя свое мнение о том, какое количество транзисторов может не работать.

Вкратце расскажем о разрешении LCD-мониторов. Это разрешение одно, и его еще называют native, оно соответствует максимальному физическому разрешению CRT-мониторов. Именно в native разрешении LCD-монитор воспроизводит изображение лучше всего. Это разрешение определяется размером пикселей, который у LCD-монитора фиксирован. Например, если LCD-монитор имеет native разрешение 1024×768, то это значит, что на каждой из 768 линий расположено 1024 электродов, читай: пикселей. При этом есть возможность использовать и более низкое, чем native, разрешение. Для этого есть два способа. Первый называется «Centering» (центрирование); суть метода в том, что для отображения изображения используется только то количество пикселей, которое необходимо для формирования изображения с более низким разрешением. В результате изображение получается не во весь экран, а только в середине. Все неиспользуемые пиксели остаются черными, т. е. вокруг изображения образуется широкая черная рамка. Второй метод называется «Expansion» (растяжение). Суть его в том, что при воспроизведении изображения с более низким, чем native, разрешением используются все пиксели, т. е. изображение занимает весь экран. Однако, из-за того, что изображение растягивается на весь экран, возникают небольшие искажения, и ухудшается резкость. Поэтому при выборе LCD-монитора важно четко знать, какое именно разрешение вам нужно.

Отдельно стоит упомянуть о яркости LCD-мониторов, так как пока нет никаких стандартов для определения того, достаточной ли яркостью обладает LCD-монитор. При этом в центре яркость LCD-монитора может быть на 25% выше, чем у краев экрана. Единственный способ определить, подходит ли вам яркость конкретного LCD-монитора, это сравнить его яркость с другими LCD-мониторами.

И последний параметр, о котором нужно упомянуть, это контрастность. Контрастность LCD-монитора определяется отношением яркостей между самым ярким белым и самым темным черным цветом. Хорошим контрастным соотношением считается 120:1, что обеспечивает воспроизведение живых насыщенных цветов. Контрастное соотношение 300:1 и выше используется тогда, когда требуется точное отображение черно-белых полутонов. Но, как и в случае с яркостью, пока нет никаких стандартов, поэтому главным определяющим фактором являются ваши глаза.

Стоит отметить и такую особенность части LCD-мониторов, как возможность поворота самого экрана на 90°, с одновременным автоматическим разворотом изображения. В результате, например, если вы занимаетесь версткой, то теперь лист формата A4 можно полностью уместить на экране без необходимости использовать вертикальную прокрутку, чтобы увидеть весь текст на странице. Правда, среди CRT-мониторов тоже есть модели с такой возможностью, но они крайне редки. В случае с LCD-мониторами эта функция становиться почти стандартной.

К преимуществам LCD-мониторов можно отнести то, что они действительно плоские в буквальном смысле этого слова, а создаваемое на их экранах изображение отличается четкостью и насыщенностью цветов. Отсутствие искажений на экране и массы других проблем, свойственных традиционным CRT-мониторам. Добавим, что потребляемая и рассеиваемая мощность у LCD-мониторов существенно ниже, чем у CRT-мониторов. Ниже мы приводим сводную таблицу сравнения LCD-мониторов с активной матрицей и CRT-мониторов:

Главной проблемой развития технологий LCD для сектора настольных компьютеров, похоже, является размер монитора, который влияет на его стоимость. С ростом размеров дисплеев снижаются производственные возможности. В настоящее время максимальная диагональ LCD-монитора, пригодного к массовому производству, достигает 20″, а недавно некоторые разработчики представили 43″ модели и даже 64″ модели TFT-LCD-мониторов, готовых к началу коммерческого производства.

Но похоже, что исход битвы между CRT и LCD-мониторами за место на рынке уже предрешен. Причем не в пользу CRT-мониторов. Будущее, судя по всему, все же за LCD-мониторами с активной матрицей. Исход битвы стал ясен после того, как IBM объявила о выпуска монитора с матрицей, имеющей 200 пикселей на дюйм, то есть, с плотностью в два раза больше, чем у CRT-мониторов. Как утверждают эксперты, качество картинки отличается так же, как при печати на матричном и лазерном принтерах. Поэтому вопрос перехода к повсеместному использованию LCD-мониторов лишь в их цене.

Тем не менее, существуют и другие технологии, которые создают и развивают разные производители, и некоторые из этих технологий носят название PDP (Plasma Display Panels), или просто «plasma», и FED (Field Emission Display). Расскажем немного об этих технологиях.

Plasma

Такие крупнейшие производители, как Fujitsu, Matsushita, Mitsubishi, NEC, Pioneer и другие, уже начали производство плазменных мониторов с диагональю 40″ и более, причем некоторые модели уже готовы для массового производства. Работа плазменных мониторов очень похожа на работу неоновых ламп, которые сделаны в виде трубки, заполненной инертным газом низкого давления. Внутрь трубки помещена пара электродов между которыми зажигается электрический разряд и возникает свечение. Плазменные экраны создаются путем заполнения пространства между двумя стеклянными поверхностями инертным газом, например, аргоном или неоном. Затем на стеклянную поверхность помещают маленькие прозрачные электроды, на которые подается высокочастотное напряжение. Под действием этого напряжения в прилегающей к электроду газовой области возникает электрический разряд. Плазма газового разряда излучает свет в ультрафиолетовом диапазоне, который вызывает свечение частиц люминофора в диапазоне, видимом человеком. Фактически, каждый пиксель на экране работает, как обычная флуоресцентная лампа (иначе говоря, лампа дневного света). Высокая яркость и контрастность наряду с отсутствием дрожания являются большими преимуществами таких мониторов. Кроме того, угол по отношению к нормали, под которым можно увидеть нормальное изображение на плазменных мониторах, существенно больше, чем 45° в случае с LCD-мониторами. Главными недостатками такого типа мониторов является довольно высокая потребляемая мощность, возрастающая при увеличении диагонали монитора, и низкая разрешающая способность, обусловленная большим размером элемента изображения. Кроме этого, свойства люминофорных элементов быстро ухудшаются, и экран становится менее ярким, поэтому срок службы плазменных мониторов ограничен 10000 часами (это около 5 лет при офисном использовании). Из-за этих ограничений такие мониторы используются пока только для конференций, презентаций, информационных щитов, т. е. там, где требуются большие размеры экранов для отображения информации. Однако есть все основания предполагать, что в скором времени существующие технологические ограничения будут преодолены, а при снижении стоимости такой тип устройств может с успехом применяться в качестве телевизионных экранов или мониторов для компьютеров. Подобные телевизоры уже есть, они имеют большую диагональ, очень тонкие (по сравнению со стандартными телевизорами) и стоят бешеных денег — $10000 и выше.

Ряд ведущих разработчиков в области LCD и Plasma-экранов совместно разрабатывают технологию PALC (Plasma Addressed Liquid Crystal), которая должна соединить в себе преимущества плазменных и LCD-экранов с активной матрицей.

FED

Технологии, которые применяются при создании мониторов, могут быть разделены на две группы: 1) мониторы, основанные на излучении света, например, традиционные CRT-мониторы и плазменные, т. е. это устройства, элементы экрана которых излучают свет во внешний мир и 2) мониторы трансляционного типа, такие, как LCD-мониторы. Одним из лучших технологических направлений в области создания мониторов, которое совмещает в себе особенности обеих технологий, описанных нами выше, является технология FED (Field Emission Display). Мониторы FED основаны на процессе, который немного похож на тот, что применяется в CRT-мониторах, так как в обоих методах применяется люминофор, светящийся под воздействием электронного луча. Главное отличие между CRT и FED мониторами состоит в том, что CRT-мониторы имеют три пушки, которые испускают три электронных луча, последовательно сканирующих панель, покрытую люминофорным слоем, а в FED-мониторе используется множество маленьких источников электронов, расположенных за каждым элементом экрана, и все они размещаются в пространстве, по глубине меньшем, чем требуется для CRT. Каждый источник электронов управляется отдельным электронным элементом, так же, как это происходит в LCD-мониторах, и каждый пиксель затем излучает свет, благодаря воздействию электронов на люминофорные элементы, как и в традиционных CRT-мониторах. При этом FED-мониторы очень тонкие.

Есть и еще одна новая и, на наш взгляд, перспективная технология, это LEP (Light Emission Plastics), или светящий пластик. О ней вы можете прочитать в специальной статье: LEP Мониторы

Sizes-Resolutions-Refresh Rate

Теперь логично перейти к размерам, разрешениям и частоте обновления. В случае с мониторами, размер — один из ключевых параметров. Монитор требует пространства для своей установки, а пользователь хочет комфортно работать с требуемым разрешением. Кроме этого, необходимо, чтобы монитор поддерживал приемлемую частоту регенерации или обновления экрана (refresh rate). При этом все три параметра — размер (size), разрешение (resolution) и частота регенерации (refresh rate) — должны всегда рассматриваться вместе, если вы хотите убедиться в качестве монитора, который решили купить, потому что все эти параметры жестко связаны между собой, и их значения должны соответствовать друг другу.

Разрешение монитора (или разрешающая способность) связана с размером отображаемого изображения и выражается в количестве точек по ширине (по горизонтали) и высоте (по вертикали) отображаемого изображения. Например, если говорят, что монитор имеет разрешение 640×480, это означает, что изображение состоит из 640×480=307200 точек в прямоугольнике, чьи стороны соответствуют 640 точкам по ширине и 480 точкам по высоте. Это объясняет, почему более высокое разрешение соответствует отображению более содержательного (детального) изображения на экране. Понятно, что разрешение должно соответствовать размеру монитора, иначе изображение будет слишком маленьким, чтобы его разглядеть. Возможность использования конкретного разрешения зависит от различных факторов, среди которых возможности самого монитора, возможности видеокарты и объем доступной видеопамяти, которая ограничивает число отображаемых цветов.

Выбор размера монитора жестко связан с тем, как вы используете свой компьютер: выбор зависит от того, какие приложения вы обычно используете, например, играете, используете текстовый процессор, занимаетесь анимацией, используете CAD и т. д. Понятно, что, в зависимости от того, какое приложение вы используете, вам требуется отображение с большей или меньшей детализацией. На рынке традиционных CRT-мониторов под размером обычно понимают размер диагонали монитора, при этом размер видимой пользователем области экрана обычно несколько меньше, в среднем, на 1″, чем размер трубки. Производители могут указывать в сопровождающей документации два размера диагонали, при этом видимый размер обычно обозначается в скобках или с пометкой «Viewable size», но иногда указывается только один размер, размер диагонали трубки.

Обычно мониторы с большой диагональю трубки представляются в качестве лучшего решения, даже при наличии некоторых проблем, таких, как стоимость и требуемое пространство на рабочем столе. Как мы уже говорили, выбор размера, а, следовательно, и лучшего разрешения, зависит от того, как вы используете монитор: например, если вы крайне редко используете компьютер, лишь для того, чтобы написать письмо, то для вас лучшим решением может быть 14″ монитор с разрешением 640×480; с другой стороны, если вам требуется больше рабочего пространства на экране при использовании текстового процессора, то для вас гораздо лучше подойдет 15″ монитор с разрешением 800×600, который имеет еще и также преимущество над 14″ монитором, как менее изогнутая поверхность экрана.

Если вы пользуетесь электронными таблицами, занимающими большую площадь, и вам требуется одновременное использование нескольких документов, то стоит остановить свой выбор на 17″ мониторе с разрешением 1024×768, а лучше с разрешением 1280×1024. Если вы профессионально занимаетесь версткой (DTP, Desk Top Publishing) или дизайном и моделированием в CAD-системах, то вам потребуется монитор с диагональю от 17″ до 24″ для работы в разрешениях от 1280×1024 до 1600×1200 точек. Большой монитор с поддержкой высокого разрешения позволит вам более комфортно работать, так как вам не потребуется увеличивать картинку, или перемещать отдельные ее части, или использовать виртуальный десктоп, когда несколько мониторов подключены к одной или нескольким видеокартам. Наличие большого монитора — это все равно, что смотреть через окно на мир: чем больше окно, тем больше вы видите без необходимости выглядывать наружу.

Максимальная разрешающая способность в цифрах

Максимальная разрешающая способность — одна из основных характеристик монитора, которую указывает каждый изготовитель. Однако реальную максимальную разрешающую способность монитора вы можете определить сами. Для этого надо иметь три числа: шаг точки (шаг триад для трубок с теневой маской или горизонтальный шаг полосок для трубок с апертурной решеткой) и габаритные размеры используемой области экрана в миллиметрах. Последние можно узнать из описания устройства либо измерить самостоятельно. Если вы пойдете вторым путем, то максимально расширьте границы изображения и проводите измерения через центр экрана. Подставьте полученные числа в соответствующие формулы для определения реальной максимальной разрешающей способности.

Примем сокращения:

• максимальное разрешение по горизонтали = MRH
• максимальное разрешение по вертикали = MRV

Для мониторов с теневой маской :

• MRH = горизонтальный размер/(0,866 × шаг триад);
• MRV = вертикальный размер/(0,866 × шаг триад).

Так, для 17-дюймового монитора с шагом точек 0,25 мм и размером используемой области экрана 320×240 мм мы получим максимальную действительную разрешающую способность 1478×1109 точек: 320 /(0,866×0,25) = 1478 MRH; 240 /(0,866×0,25) = 1109 MRV.

Для мониторов с трубкой, использующей апертурную решетку :

• MRH = горизонтальный размер/горизонтальный шаг полосок;
• MRV = вертикальный размер/вертикальный шаг полосок.

Так, для 17-дюймового монитора с трубкой, использующей апертурную решетку, и шагом полосок 0,25 мм по горизонтали и размером используемой области экрана 320×240 мм получим максимальную действительную разрешающую способность 1280×600 точек: 320/0,25 = 1280 MRH; Апертурная решетка не имеет шага по вертикали, и разрешающая способность по вертикали такой трубки ограничена только фокусировкой луча

На величину максимально поддерживаемого монитором разрешения напрямую влияет частота горизонтальной развертки электронного луча, измеряемая в kHz (Килогерцах, кГц). Значение горизонтальной развертки монитора показывает, какое предельное число горизонтальных строк на экране монитора может прочертить электронный луч за одну секунду. Соответственно, чем выше это значение (а именно оно, как правило, указывается на коробке для монитора), тем выше разрешение может поддерживать монитор при приемлемой частоте кадров. Предельная частота строк является критичным параметром при разработке CRT-монитора. В таких мониторах используются магнитные системы отклонения электронного луча, представляющие собой обмотки с довольно большой индуктивностью. Амплитуда импульсов перенапряжения на катушках строчной развертки возрастает с частотой строк, поэтому этот узел оказывается одним из самых напряженных мест конструкции и одним из главных источников помех в широком диапазоне частот. Мощность, потребляемая узлами строчной развертки, также является одним из серьезных факторов, учитываемых при проектировании мониторов.

Частота регенерации или обновления (кадровой развертки для CRT мониторов) экрана — это параметр, определяющий, как часто изображение на экране заново перерисовывается. Частота регенерации измеряется в Hz (Герцах, Гц), где один Гц соответствует одному циклу в секунду. Например, частота регенерации монитора в 100 Hz означает, что изображение обновляется 100 раз в секунду. Как мы уже говорили выше, в случае с традиционными CRT-мониторами время свечения люминофорных элементов очень мало, поэтому электронный луч должен проходить через каждый элемент люминофорного слоя достаточно часто, чтобы не было заметно мерцания изображения. Если частота такого обхода экрана становится меньше 70 Hz, то инерционности зрительного восприятия будет недостаточно для того, чтобы изображение не мерцало. Чем выше частота регенерации, тем более устойчивым выглядит изображение на экране. Мерцание изображения (flicker) приводит к утомлению глаз, головным болям и даже к ухудшению зрения. Заметим, что чем больше экран монитора, тем более заметно мерцание, особенно периферийным (боковым) зрением, так как угол обзора изображения увеличивается. Значение частоты регенерации зависит от используемого разрешения, от электрических параметров монитора и от возможностей видеоадаптера. Минимально безопасной частотой кадров считается 75 Hz, при этом существуют стандарты, определяющие значение минимально допустимой частоты регенерации. Считается, что чем выше значение частоты регенерации, тем лучше, однако исследования показали, что при частоте вертикальной развертки выше 110 Hz глаз человека уже не может заметить никакого мерцания. Ниже мы приводим таблицу с минимально допустимыми частотами регенерации мониторов по новому стандарту TCO’99 для разных разрешений:

Если вместо размера CRT используется видимый размер экрана, то данные в таблице выше также применимы. Заметим, что приведены минимально допустимые параметры, а рекомендованная частота регенерации >= 100 Hz .

Далее, мы предлагаем вашему вниманию справочную таблицу, в которой указаны физический и видимый размеры трубок CRT-мониторов, максимально поддерживаемое разрешение, рекомендуемое разрешение, а также необходимые объемы видеопамяти для отображения с 256, 65К и 16М цветов. Заметим, что мы не ведем речь о представлении 3D-графики, так как в этом случае необходимы дополнительные объемы памяти для Z-буферизации и для хранения текстур.

Понятно, что данные в таблице чисто справочные, и никто не запрещает вам работать на 15″ мониторе с разрешением 1024×768. Все зависит от возможностей вашего монитора, ваших предпочтений и вашего зрения. Помните, как в пародии на «Звездные Войны»: «… а если вы прочитали и эту строчку, то очки вам не нужны» :-)

Теперь логично перейти к вопросу о стандартах безопасности. Тем более, что на всех современных мониторах можно встретить наклейки с аббревиатурой TCO или MPRII. На очень старых моделях встречаются еще и надписи «Low Radiation», которые на самом деле ни о чем не говорят. Просто когда-то, исключительно в маркетинговых целях, производители из Юго-Восточной Азии привлекали этим внимание к своей продукции. Никакой защиты подобная надпись не гарантирует.

Сертификаты TCO и MPRII

Все мы хоть раз слышали о том, что мониторы опасны для здоровья. С целью снижения риска для здоровья различными организациями были разработаны рекомендации по параметрам мониторов, следуя которым производители мониторов борются за наше здоровье. Все стандарты безопасности для мониторов регламентируют максимально допустимые значения электрических и магнитных полей, создаваемых монитором при работе. Практически в каждой развитой стране есть собственные стандарты, но особую популярность во всем мире (так сложилось исторически) завоевали стандарты, разработанные в Швеции и известные под именами TCO и MPRII. Расскажем о них подробнее.

TCO

TCO (The Swedish Confederation of Professional Employees, Шведская Конфедерация Профессиональных Коллективов Рабочих), членами которой являются 1,3 миллиона шведских профессионалов, организационно состоит из 19 объединений, которые работают вместе с целью улучшения условий работы своих членов. Эти 1,3 млн. членов представляю широкий спектр рабочих и служащих из государственного и частного сектора экономики.

TCO никак не связана с политикой или религией, что является одной из определяющих причин, позволяющей объединяться различным коллективным членам под крышей одной организации.

Учителя, инженеры, экономисты, секретари и няньки — лишь немногие из групп, которые все вместе формируют TCO. Это означает, что TCO отражает большой срез общества, что обеспечивает ей широкую поддержку.

Это была цитата из официального документа TCO. Дело в том, что более 80% служащих и рабочих в Швеции имеют дело с компьютерами, поэтому главная задача TCO — это разработать стандарты безопасности при работе с компьютерами, т. е. обеспечить своим членам и всем остальным безопасное и комфортное рабочее место. Кроме разработки стандартов безопасности, TCO участвует в создании специальных инструментов для тестирования мониторов и компьютеров.

Стандарты TCO разработанны с целью гарантировать пользователям компьютеров безопасную работу. Этим стандартам должен соответствовать каждый монитор, продаваемый в Швеции и в Европе. Рекомендации TCO используются производителями мониторов для создания более качественных продуктов, которые менее опасны для здоровья пользователей. Суть рекомендаций TCO состоит не только в определении допустимых значений различного типа излучений, но и в определении минимально приемлемых параметров мониторов, например, поддерживаемых разрешений, интенсивности свечения люминофора, запас яркости, энергопотребление, шумность и т. д. Более того, кроме требований, в документах TCO приводятся подробные методики тестирования мониторов. Некоторые документы и дополнительную информацию можно найти на официальном сайте TCO: tco-info.com

Рекомендации TCO применяются как в Швеции, так и во всех Европейских странах для определения стандартных параметров, которым должны соответствовать все мониторы. В состав разработанных TCO рекомендаций сегодня входят три стандарта: TCO’92, TCO’95 и TCO’99, нетрудно догадаться, что цифры означают год их принятия.

Большинство измерений во время тестирований на соответствие стандартам TCO проводятся на расстоянии 30 см спереди от экрана и на расстоянии 50 см вокруг монитора. Для сравнения: во время тестирования мониторов на соответствие другому стандарту MPRII все измерения производятся на расстоянии 50 см спереди экрана и вокруг монитора. Это объясняет то, что стандарты TCO более жесткие, чем MPRII.

TCO "92

Стандарт TCO’92 был разработан исключительно для мониторов и определяет величину максимально допустимых электромагнитных излучений при работе монитора, а также устанавливает стандарт на функции энергосбережения мониторов. Кроме того, монитор, сертифицированный по TCO’92, должен соответствовать стандарту на энергопотребление NUTEK и соответствовать Европейским стандартам на пожарную и электрическую безопасность.

TCO "95

Стандарт TCO’92 рассчитан только на мониторы и их характеристики относительно электрических и магнитных полей, режимов энергосбережения и пожарной и электрической безопасности. Стандарт TCO’95 распространяется на весь персональный компьютер, т. е. на монитор, системный блок и клавиатуру, и касается эргономических свойств, излучений (электрических и магнитных полей, шума и тепла), режимов энергосбережения и экологии (с требованием к обязательной адаптации продукта и технологического процесса производства на фабрике). Заметим, что в данном случае термин «персональный компьютер» включает в себя рабочие станции, серверы, настольные и напольные компьютеры, а также компьютеры Macintosh.

Стандарт TCO’95 существует наряду с TCO’92 и не отменяет последний.

Требования TCO’95 по отношению к электромагнитным излучениям мониторов не являются более жесткими, чем по TCO’92.

Кстати, что касается эргономики, то TCO’95 в этом отношении предъявляет более строгие требования, чем международный стандарт ISO 9241

Отметим, что LCD и плазменные мониторы также могут быть сертифицированы по стандартам TCO’92 и TCO’95, как, впрочем, и портативные компьютеры.

К слову, мыши не подлежат сертификации TCO’95.

В разработке стандарта TCO’95 принимали совместное участие четыре организации: TCO, Naturskyddforeinegen, NUTEK и SEMKO AB.

Naturskyddforeinegen (The Swedish Society for Nature Conservation) — Шведское общество защиты природы. Это их знак в виде летящего сокола размещен на эмблеме TCO’95. Интересно было бы узнать транскрипцию названия этой уважаемой организации.

NUTEK (The National Board for Industrial and Technical Development in Sweden) — Шведская правительственная организация, занимающаяся исследованиями в области энергосбережения и эффективного использования энергии.

Компания SEMKO AB занимается тестированием и сертификацией электрических продуктов. Это независимое подразделение группы British Inchcape. SEMKO AB разработала тесты для TCO’95 сертификации и проверки сертифицированных устройств.

TCO "99

TCO’99 предъявляет более жесткие требования, чем TCO’95, в следующих областях: эргономика (физическая, визуальная и удобство использования), энергия, излучение (электрических и магнитных полей), окружающая среда и экология, а также пожарная и электрическая безопасность. Стандарт TCO’99 распространяется на традиционные CRT-мониторы, плоскопанельные мониторы (Flat Panel Displays), портативные компьютеры (Laptop и Notebook), системные блоки и клавиатуры. Спецификации TCO’99 содержат в себе требования, взятые из стандартов TCO’95, ISO, IEC и EN, а также из EC Directive 90/270/EEC и Шведского национального стандарта MPR 1990:8 (MPRII) и из более ранних рекомендаций TCO. В разработке стандарта TCO’99 приняли участие TCO, Naturskyddsforeningen и and Statens Energimyndighet (The Swedish National Energy Administration, Шведское Национальное Агентство по Энергетике).

Экологические требования включают в себя ограничения на присутствие тяжелых металлов, броминатов и хлоринатов, фреонов (CFC) и хлорированных веществ внутри материалов.

Любой продукт должен быть подготовлен к переработке, а производитель обязан иметь разработанную политику по утилизации, которая должна исполняться в каждой стране, в которой действует компания.

Требования по энергосбережению включают в себя необходимость того, чтобы компьютер и/или монитор после определенного времени бездействия снижали уровень потребления энергии на одну или более ступеней. При этом период времени восстановления до рабочего режима потребления энергии, должен устраивать пользователя.

MPR II

Это еще один стандарт, разработанный в Швеции, где правительство и неправительственные организации очень сильно заботятся о здоровье населения страны. MPRII был разработан SWEDAC (The Swedish Board for Technical Accreditation) и определяет максимально допустимые величины излучения магнитного и электрического полей, а также методы их измерения. MPRII базируется на концепции о том, что люди живут и работают в местах, где уже есть магнитные и электрические поля, поэтому устройства, которые мы используем, такие, как монитор для компьютера, не должны создавать электрические и магнитные поля, большие чем те, которые уже существуют. Заметим, что стандарты TCO требуют снижения излучений электрических и магнитных полей от устройств настолько, насколько это технически возможно, вне зависимости от электрических и магнитных полей, уже существующих вокруг нас. Впрочем, мы уже отмечали, что стандарты TCO жестче, чем MPRII.

Стандарты — это хорошо, но пользователь может сам помочь сохранению своего здоровья и увеличению комфорта при работе с компьютером. Для этого существуют несколько рекомендаций:

• Так как монитор — это электрическое устройство, то всегда хорошим решением будет подключить его к розетке с заземлением.
• После включения в течение нескольких минут монитор сильно нагревается, в результате чего начинают распространяться различные химические выделения в виде газов, которые опасны для здоровья. Поэтому чем лучше проветривается помещение с компьютером и чем больше пространства вокруг монитора, тем лучше и безопаснее.
• Очень важно, чтобы ваш монитор и видеоадаптер соответствовали друг другу. Это гарантирует вам возможность использования оптимального разрешения при высокой частоте регенерации экрана монитора, а, значит, ваши глаза будут меньше уставать, и снизиться риск ухудшения зрения.
• Мониторы, как и люди, стареют. Через несколько лет качество изображения может ухудшиться, так же, как может ухудшиться контрастность и яркость. Если у вас возникли подозрения, что свойства монитора ухудшились, то прежде чем покупать новый обратитесь в сервис центр.
• Если ваш бюджет позволяет вам время от времени делать дорогие покупки, то неплохо каждые 4-5 лет покупать новый монитор. Либо чаще, если на рынке появились более качественные модели.

Теперь поговорим немного о том, что такое DDC, VESA, Plug & Play и Power Management

Начнем со стандарта DDC, хорошо известного в мире мониторов и видеоадаптеров. Сокращение DDC означает «Display Data Channel» . DDC является стандартом созданным консорциумом VESA (Video Electronics Standard Association). С помощью DDC пользователь имеет возможность управлять настройками графического терминала, например, монитора, посредством программного обеспечения. Стандарт DDC обеспечивает монитору возможность напрямую обмениваться данными с видеоадаптером. Видеоадаптер получает от монитора всю необходимую информацию о функциональных возможностях последнего, что, в результате, обеспечивает возможность автоматического конфигурирования и выбора оптимальных значений частоты регенерации экрана, в зависимости от выбранного вами разрешения. DDC — это основа функциональных возможностей Plug & Play применительно к мониторам. DDC находит физические коммуникационные каналы между монитором и видеоадаптером, которые позволяют монитору обмениваться информацией с видеоадаптером, а CPU пересылает все необходимые данные о функциональных возможностях монитора. В основе стандарта DDC лежит специальная архитектура, разработанная Philips и DEC, известная под именем I2C. I2C используется для управления шиной данных, состоящей из двух проводов, по которым передаются двунаправленные сигналы, и одного провода, который используется для заземления. Вы можете подключить к этой шине каждый компонент, начиная от CPU и заканчивая монитором, видеоадаптер и все, что угодно, и каждый из этих компонентов управляет шиной во время начала передачи данных. В этот момент управляющий шиной компонент становится Master Bus. В то же время другие устройства, подключенные к шине I2C, становятся Slave Bus. Преимуществом такой архитектуры является низкая стоимость и надежность при передаче данных. Существуют три различных уровня DDC:

• DDC1: используется монитором для передачи конфигурационной информации (EDID) в компьютер.
• DDC2B: использует шину I2C для чтения конфигурационных данных из монитора.
• DDC2AB: используется двунаправленный обмен информацией между монитором и компьютером и работает под управлением команд, передаваемых по протоколу ACCESS.BUS.

Мы упомянули VESA, это некоммерческая компания, управляемая группой директоров, представляющих более 280 компаний со всего мира. VESA появилась в тот момент, когда на рынке стали появляться графические устройства, несовместимые между собой, следствием чего стало появление массы проблем. VESA занимается разработкой стандартов с целью добиться высочайшего уровня совместимости между устройствами, которые соответствую стандарту. Все стандарты разрабатываются лучшими специалистами в области аппаратного и программного обеспечения из лучших компаний, связанных с графикой в компьютерном мире. Более подробную информацию о стандартах и о самой VESA можно найти на их официальном сайте: http://www.vesa.org/

Мы часто слышим словосочетание Plug & Play и название операционной системы Windows 95/98, которая поддерживает работу с Plug & Play устройствами и управляет их конфигурированием. Операционные системы, подобные Windows 98, могут обнаруживать наличие установленного видеоадаптера в вашем компьютере, получить важную информацию от графической карты, такую, как максимально поддерживаемое разрешение и максимальную глубину представления цвета. Кроме того, операционная система получает данные о мониторе, например, поддерживаемые вертикальные и горизонтальные частоты разверток, а также наличие поддержки для управления режимами энергопотребления, если монитор поддерживает работу в режиме Plug & Play (читай: DDC). После получения всей необходимой информации о видеоподсистеме, Windows98 анализирует ее и представляет в свойствах дисплея возможность выбора среди доступных к использованию режимов. Другими словами, пользователь получает возможность выбрать разрешение, глубину представления цвета и значение частоты регенерации (иногда доступен выбор только из оптимального и значения по умолчанию). Чтобы все это работало, необходимо, чтобы и монитор и видеоадаптер соответствовали стандарту DDC12B, который мы упоминали выше.

Система управления энергопотреблением монитора основана на спецификации EPA с названием Energy Star, реализация которой позволяет снизить энергопотребление системы в режиме бездействия на 60-80%, по сравнению с тем, сколько монитор потребляет энергии при работе в высоком разрешении и при большой глубине представления цвета. EPA (Environmental Protection Agency) — это агентство по защите окружающей среды при правительстве США. Официальный сайт EPA — http://www.epa.gov , но лучше всего сразу смотреть на специальном сайте http://www.energystar.gov . Именно это агентство занимается разработкой рекомендаций по оптимальному использованию и сбережению энергии. Лого Energy Star знакомо всем владельцам компьютеров, оно говорит лишь о том, что при разработке какого-либо продукта или компонента (например, монитора) производитель следовал рекомендациям EPA.

Управление энергопотреблением происходит автоматически, после включения режима энергосбережения. Вы можете снизить уровень потребления энергии вплоть до 5 Вт в режиме полного отключения, в то время как при работе монитор потребляет в среднем 80-90 Вт. В режиме Standby, т. е. временного переключения в ждущий режим, монитор потребляет менее 30 Вт. Кроме экономии энергии, использование режимов энергосбережения позволяет снизить тепловое излучение от работающего монитора.

* Суммарное время включения для обоих режимов энергосбережения, устанавливаемое по умолчанию, не должно превышать 70 минут.

В режиме «Standby» происходит гашение экрана, в режиме «Suspend» — снижение температуры накала катодов CRT. Некоторые мониторы трактуют режим «Standby» так же, как и режим «Suspend». Заметим, что выход синхросигналов за допустимые пределы воспринимаются большинством мониторов, как их отсутствие, что приводит к переходу в режим полного отключения.

DPMS (Display Power Management Signaling) — это стандарт консорциума VESA. DPMS определяет режимы управления энергопотреблением, которые вы можете использовать, когда монитор бездействует, при этом вы можете выбрать один из трех режимов, которые показаны в таблице выше: «Standby», «Suspend» и «Off» (»Shut down»). Монитор должен соответствовать стандарту EPA Energy Star, но использовать эти режимы вы можете только в том случае, если ваш компьютер (вернее биос), видеоадаптер и операционная система поддерживают спецификацию DPMS, рекомендованную VESA.

Настройка и проблемы

Существует много проблем связанных с монитором, даже если он только что куплен. Что это за проблемы? Вот самые распространенные из них:

• фокусировка изображения
• несведение
• дрожание изображения
• проблемы с геометрией видимого на экране изображения
• проблемы с равномерным отображением изображения на экране

Возникают эти проблемы из-за сложной структуры монитора, и бывает так, что даже если все электронные компоненты работают правильно, проблему нельзя устранить изменением регулировок монитора. На практике, большинство проблем возникают все же из-за неисправности компонентов, проблем с калибровкой, связанных с несоответствием монитора и видеоадаптера и т. д. Настройка монитора требует времени, и зачастую конечный результат бывает неудовлетворительным. Если есть возможность, всегда лучше обратиться к специалистам из сервисного центра.

Как мы уже знаем из теоретической части данной статьи, одними из важнейших компонентов монитора являются электронные пушки, маска и поверхность с люминофором. Начнем с луча электронов, который испускается тремя пушками.

Пушки, которые излучают электроны, по одной для каждого из основных цветов (красного, зеленого и синего), посылают луч на экран. Этот луч электронов, попадая в середину экрана, образует окружность, в то время как при перемещении на остальные части экрана, луч образует эллипс, в результате чего изображение искажается, этот процесс называется астигматизмом. Причем проблема становится все большей при увеличении размеров монитора. Разумеется, ничего хорошего для нашего здоровья в этом нет.

Другая проблема, также небезопасная для здоровья, — это мерцание изображения. Причиной мерцания изображения является недостаточная частота регенерации экрана. Эффект мерцания был обычным явлением в устаревших интерлейсных мониторах с низкой частотой кадров и чересстрочной разверткой (interlaced). В них каждый кадр изображения формируется из двух полей, содержащих либо четные, либо нечетные строки, на смену которым пришли мониторы с прогрессивной разверткой (non-interlaced, в них каждый кадр изображения формируется всеми строками).

Другая проблема — это неправильное сведение лучей электронных прожекторов мониторов, которое приводит к размытию изображения и цветным окантовкам элементов изображения. Три луча электронов, испускаемых соответствующими пушками должны точно попадать на соответствующие им цветные элементы люминофора.

Еще одной проблемой является нечеткость изображения на границах экрана. Возникает эта проблема из-за того, что прожекторы пушек должны всегда фокусировать лучи на поверхности экрана. Так как длины путей электронного луча до центра экрана и его краев оказываются разными, в мониторах применяются цепи динамической фокусировки лучей, изменяющие фокусное расстояние прожектора в зависимости от угла отклонения луча. Так как такие цепи неизбежно имеют некоторую погрешность в работе, цепи динамической фокусировки настраиваются на обеспечение максимальной резкости в центральной части экрана. Поэтому на краях экрана может появиться размытость изображения. Степень такой размытости зависит от стараний производителя монитора.

Электронные лучи прожекторов отклоняются в магнитном поле специальных катушек горизонтальной и вертикальной разверток. Такие отклоняющие системы легко обеспечивают линейное изменение угла отклонения луча во времени при линейном изменении тока в катушках. На плоском экране монитора скорость движения луча будет возрастать при увеличении угла отклонения по закону 1/cos (a). Поэтому на экране будут заметны геометрические искажения в виде вытянутых углов (подушкообразные) границы растра. Для их компенсации в мониторах и телевизорах используют цепи коррекции искажений, формирующие в катушках отклоняющей системы токи сложной формы. Если эти устройства неправильно калиброваны, то на экране могут быть видны искажения изображения, например «barrel distortion» или «pincushion» (подушкообразность или бочкообразность). Возможны также искажения типа «trapezium distortion» или «trapezoid» (трапецевидность), когда боковые границы наклонены и имеют тенденцию схождения к одной точке, т. е. изображение имеет форму трапеции. Иногда подобные искажения могут возникать и в результате изменения геометрии или положения катушек и корректирующих элементов отклоняющей системы монитора со временем, вследствие чего изображение слегка поворачивается.

Довольно часто встречающейся проблемой являются цветные или темные пятна, которые вдруг появляются на экране монитора. Причем еще вчера все было отлично, а сегодня на экране радуга. В этом случае, скорее всего, произошло намагничивание теневой маски (или апертурной решетки, или щелевой маски) трубки монитора. Намагничивание происходит под влиянием магнитных полей: природных (скажем, магнитная аномалия) или созданных человеком (другой монитор, акустические колонки, трансформатор). Более того, намагничивание может возникнуть и в результате даже непродолжительной работы монитора в нестандартном положении (экраном вниз, или вверх, или на боку). Дело в том, что в мониторах встроена система компенсации влияния магнитных полей Земли, которые при нестандартном положении монитора лишь усиливают это влияние. Из-за намагничивания может нарушиться сведение лучей монитора и появятся геометрические искажения.

Для размагничивания маски электронно-лучевой трубки практически во всех современных мониторах предусмотрен специальный контур, по которому пропускается ток в момент включения питания. При этом монитор имеет, как правило, и дополнительную кнопку (или пункт OSD меню) принудительного размагничивания (Degauss). Если после включения вы обнаружили пятна на экране, то два раза нажмите кнопку размагничивания. Если пятна пропали не полностью, то убедитесь, что монитор стоит в стандартном положении:-) и через 25-30 минут повторите процесс размагничивания.

Если в вашем мониторе не предусмотрено такой функции, то просто несколько раз включите-выключите монитор, делая паузу в течение нескольких минут.

Тут стоит добавить важную деталь. Встроенное размагничивание включается только при подаче питания, т. е. после того, как монитор был полностью обесточен. Что приводит к интересному факту — блоки ATX не имеют разъема для питания монитора. А при постоянно включенном мониторе (если его не обесточивать, а так все и поступают) размагничивание не работает. Так что, о таком нюансе стоит помнить. Отметим, что такой проблемы нет у многих современных моделей мониторов, так как они размагничиваются при переходе из «Stanby» в нормальный режим, т. е. полного отключения питания не требуется.

Если все же размагнитить экран монитора не удалось, то вам следует обратиться в сервисный центр, так как использование кустарных методов может привести к плачевным результатам.

Кроме того, следует отметить, что многие проблемы, возникающие при использовании монитора, возникают из-за видеоадаптера компьютера или из-за интерфейсного кабеля между монитором и видео картой. Порой, каким бы это не показалось смешным, но некоторые проблемы с монитором могут быть решены в результате простого переворачивания интерфейсного кабеля, или в результате установки новых драйверов видеоадаптера, или после установки другого разрешения или другой частоты регенерации экрана.

Итак, ввиду того, что монитор является устройством, у которого могут возникнуть проблемы, отрицательно влияющие на комфортность вашей работы за компьютером, то при выборе нового монитора следует отдавать предпочтение как можно более качественному монитору, наилучшим образом отвечающего вашим нуждам. В зависимости от типа и марки монитора, набор функциональных настроек, позволяющих решать часть или большинство проблем, может существенно отличаться, поэтому при выборе монитора убедитесь, что у него есть достаточный набор изменяемых настроек, которые позволят вам решать часть проблем самостоятельно, без необходимости обращения в сервис центр. Тем более, что даже если при покупке у монитора отсутствовали недостатки, они могут проявиться впоследствии.

Как выбрать монитор?

Понятно, что дать однозначный ответ на этот вопрос невозможно. Слишком много факторов определяют конечный выбор. У каждого свои предпочтения и потребности. Кроме того, два одинаковых по виду и марке монитора могут сильно отличаться по качеству. Но дать общие рекомендации по тому, на что следует обращать внимание при выборе монитора, можно. Это мы и попробуем сделать ниже.

Прежде, чем отправиться в магазин за новым монитором, вам нужно четко определить для себя две вещи: сколько вы готовы потратить на монитор и для каких целей вы будете использовать монитор. С деньгами, в принципе, все понятно: либо они есть, либо их нет. Однако, если вы собрались покупать монитор в составе компьютерной системы, то взвесьте еще раз отложенную на монитор сумму. Возможно, сэкономив на процессоре или видеоадаптере, вы сможете купить более качественный монитор. Что касается того, для каких задач вам нужен монитор, то тут есть несколько соображений. Понятно, что если в средствах вы не стеснены и места на вашем рабочем столе хоть отбавляй, то, очевидно, что монитор с большой диагональю и высокими разрешениями будет отличным выбором. Опять же, если деньги есть, но нет места, то современные TFT-LCD мониторы удовлетворят ваши запросы. Если денег мало и нет свободного места, то выбирать следует из 15″ и 17″, при этом среди 17″ мониторов следует обратить пристальное внимание на модели с укороченной трубкой, так как по глубине они соответствуют габаритам 15″ мониторов, а не хватает, как правило, именно пространства в глубину стола. Кстати, тенденция к уменьшению длины трубок получила большое распространение, сейчас производятся и 19″ мониторы, которые по габаритам в глубину стола занимают пространство как 17″ модели. Совершенно не рекомендуем покупать 14″ монитор, за исключением случаев, когда именно он и нужен.

Есть определенный тип задач, для которых просто необходим монитор с большой диагональю. Например, если вы собираетесь заниматься версткой или дизайном, то монитор с размером менее 17″ вам просто не подойдет. Так что, в этом случае, при нехватке финансовых средств, имеет смысл подождать до лучших времен.

Раз уж речь зашла о мониторах с большой диагональю, то стоит упомянуть про подключение таких мониторов к видеокартам с помощью специальных BNC-шнуров. Дело в том, что довольно часто мониторы с диагональю 17″ и больше имеют два типа разъемов для подключения VGA-кабелей: 15 pin D-SUB (стандартный) и комплект из нескольких коаксиальных гнезд типа BNC (3, 4 или 5 BNC разъемов). Для подключения монитора через BNC-разъемы применяется специальный шнур, с одной стороны которого стандартный разъем 15 pin D-SUB, а с другой — несколько коаксиальных кабелей с BNC-разъемами (тремя, четырьмя или пятью).

Вот какие сигналы передаются через кабели в шнурах с BNC разъемами:

• Три BNC-кабеля: Red, Green+Sync, Blue (сигнал синхронизации передается вместе с зеленым цветом)
• Четыре BNC-кабеля: Red, Green, Blue, CS (Composite sync, смешанная синхронизация). Возможна синхронизация вместе с сигналом зеленого цвета
• Пять BNC-кабелей: Red, Green, Blue, HS (Horizontal Sync), VS (Vertical Sync). То есть применяется Separate syncs (раздельная синхронизация). Также возможно применение смешанной синхронизации или синхронизации по зеленому цвету.

К слову, заметим, что существует еще один разъем 13W3 (применяемый, например, в мониторах от Sun), который состоит из 3 коаксиальных (BNC) и 10 обычных сигнальных контактов (pin), объединенных в один корпус.

Использование BNC-шнура позволяет получить более ровный фронт передаваемого в монитор сигнала. Фирменный (качественный) BNC-шнур стоит порядка $20-40 (и даже $100). Заметим, что некачественный BNC-шнур часто только портит сигнал, что может ухудшить изображение. Для чего же нужен BNC-шнур? Считается, что его применение существенно улучшит качество изображения в высоких разрешениях, начиная с 1024×768. Однако, если судить по практике, эти впечатления довольно субъективны. При этом нужно принимать во внимание и качество выдаваемого видеокартой сигнала. При использовании дешевой видеокарты с плохими фильтрами (или при их полном отсутствии), со слабым или некачественным DAC никакой BNC-шнур вам не поможет. И, наоборот, при использовании качественной видеокарты переход на BNC-соединение может не обеспечить никаких визуальных улучшений (улучшать нечего). Подчеркнем, что для мониторов с диагональю менее 17″ и при разрешениях ниже 1024×768 применение BNC-шнура не даст никаких преимуществ. Зато в высоких разрешениях и при высоких частотах может быть получен выигрыш в виде более качественного изображения.

Есть и еще одна область применения BNC-шнуров. Если требуется расположить монитор довольно далеко от компьютера, например, в больнице, когда монитор стоит в палате у больного, а сам компьютер, снимающий показания с датчиков, расположен за стеной. В этом случае без BNC-шнуров вообще не обойтись. Так как их применение позволит удалить монитор на 15 метров от компьютера.

Теперь продолжим обсуждение типов мониторов.

В некоторые мониторы встроены акустические колонки. Хорошо это или плохо? На наш взгляд, далеко не все встроенные колонки имеют приличное звучание, более того, бывают случаи, когда из-за них портиться изображение на мониторе. Решать, конечно же, вам, мы считаем, что колонки лучше купить отдельно, опять же, исходя из своих вкусов. К тому же, если у вас уже есть колонки, вы вряд ли будете пользоваться теми, что встроены в монитор, а зачем покупать то, что вы не будете использовать? Единственным аргументом в пользу встроенных в монитор колонок, на наш взгляд, является экономия пространства на столе. Однако, никто не мешает купить внешнюю акустику, которая крепиться на монитор. Тем более, что современные звуковые карты рассчитаны на подключение более чем четырех колонок, так что рано или поздно вы все равно будете покупать внешнюю акустику. Но вернемся к мониторам, так как именно о них речь.

Вообще, мы говорим о размере диагонали, но следует помнить, что от размера монитора зависит и максимальное разрешение, которое вы можете использовать. Об этом мы говорили ранее. Кроме того, важным фактором является шаг точки или соответствующий конкретному типу трубки монитора параметр (т. е., это может быть и щелевой шаг, и шаг полосы). От шага точки зависит то, насколько точно будут передаваться детали изображения при отображении на экране монитора. Чем меньше значение шага точки, тем выше качество изображения мы получим на экране, при этом, чем выше разрешение, тем более явно это будет заметно. В случае с LCD-мониторами параметром, определяющим качество изображения, является число электродов: чем их больше, тем лучше.

Заметим, что некоторые производители иногда используют нетрадиционное обозначение таких параметров, как шаг точки. В результате, пользователь покупает совершенно не то, что хотел. Поэтому всегда посмотрите руководство, а лучше спросите у продавца, что именно имеет в виду производитель монитора под тем или иным параметром. То же относится и максимальному разрешению. Некоторые мониторы при использовании максимального разрешения поддерживают очень низкую частоту регенерации, а то и вообще работают в интерлейсном режиме, что неприемлемо. Поэтому, чем больше вы узнаете о мониторе до покупки, тем меньше шансов, что вы разочаруетесь впоследствии.

Кроме того, заранее узнайте о сервисной поддержке и гарантии на монитор. Лучше всего, если обратиться к конкретному продавцу вам порекомендовал знакомый, который уже имел дело с данной компанией и остался доволен качеством сервиса. Не мешает также поинтересоваться мнением знакомых о конкретных марках мониторов. Но помните, что выбирать все равно вам.

Теперь, что касается поддерживаемых монитором частот. Очень часто на коробке от монитора указывается только ширина полосы пропускания частот. Иногда еще и диапазон горизонтальной частотной развертки. Впрочем, как правило, в руководстве к монитору можно найти и дополнительную информацию. В принципе, если монитор соответствует стандарту TCO, то уже из этого можно сделать выводы о его характеристиках. Но, даже зная только ширину полосы пропускания (bandwidth) монитора, можно определить достаточно точно, сможем ли мы работать в требуемом разрешении при необходимой частоте регенерации. Ширина полосы пропускания измеряется в MHz (Мегагерцах, МГц) и характеризует, какой может быть минимальная длительность импульса, соответствующего отображению одиночной точки на строке изображения, а, следовательно, и ее размер при предельных скоростях строчной развертки. Заметим, что значения ширины полосы пропускания монитора и предельной скорости передачи импульсов отдельных пикселов видеоадаптером (dot clock, т. е., данные об отображении скольких пикселей может передать видеоадаптер в монитор в секунду; измеряется тоже в MHz), в комбинации определяют резкость изображения по горизонтали на предельных разрешениях и частотах разверток. При примерно равных значениях этой частоты общая предельная частота системы «видеокарта-монитор» будет примерно на 40% меньше. Для других соотношений можно для оценок использовать теорему Пифагора для прямоугольного треугольника с катетами из обратных величин частот. Длина гипотенузы будет примерно соответствовать обратной величине полосы пропускания всей системы. Очевидно, что при большой разнице двух таких частот итоговое значение полосы пропускания будет определяться худшим элементом. Поэтому при замене монитора следует внимательно изучить характеристики видеокарты и оценить ее влияние на резкость изображения в используемом вами режиме работы монитора. В противном случае, нарушение резкости при увеличении разрешения или частоты кадров может быть обусловлено недостаточно хорошими характеристиками видеокарты. В любом случае, чем больший запас по dot clock, тем лучше.

Следует отметить, что ширина полосы пропускания зависит от количества пикселей по вертикали и горизонтали, а также от частоты регенерации экрана. Предположим, что Y обозначает число пикселей по вертикали, X — число пикселей по горизонтали, а R — величину частоты регенерации экрана. Чтобы учесть дополнительное время на синхронизацию по вертикали, умножим Y на коэффициент 1.05. Время, необходимое для горизонтальной синхронизации, соответствует примерно 30% от времени сканирования, поэтому используем коэффициент 1.3. Заметим, что 30% — это очень умеренная величина для большинства современных мониторов. В результате получим формулу для расчета ширины полосы пропускания монитора:

Bandwidth = 1.05 * Y * 1.3 * X * R

Теперь, если вы присмотрели себе монитор и собираетесь работать в разрешении, например, 1280×1024 при частоте регенерации 90 Hz, то требуемая ширина полосы пропускания монитора будет равна: 1.05 * 1024 * 1280 * 1.3 * 90 = 161 MHz.

Подчеркнем, что полученное значение приблизительно, и использовать его можно лишь в качестве ориентира. Понятно, что лучший способ проверить, держит ли монитор определенное разрешение при определенной частоте регенерации, это установить это разрешение и частоту регенерации. Если результат вас устроит, то все в порядке. При этом не забудьте, что видеоадаптер в магазине может быть совершенно другим, чем у вас в компьютере.

Кроме проверки частотных характеристик монитора и поддерживаемых разрешений, следует посмотреть на то, как монитор отображает изображение. Т.е. посмотреть на яркость, контрастность, цветность (включая насыщенность цвета), сведение, геометрию. Прежде, чем приступить к проверке качества воспроизводимого изображения, рекомендуется дать монитору прогреться, хотя бы 20 минут. Монитор — это дорогая покупка, поэтому торопиться с выбором не стоит.

Практически все современные мониторы имеют цифровую регулировку параметров или комбинированную аналогово-цифровую. Плюс к ручкам или кнопкам управления обычно монитор имеет так называемый OSD (On Screen Display), т. е. меню настроек, которое появляется при его вызове на экране монитора поверх всей отображаемой в данный момент видеоинформации. Через OSD вы, как правило, можете получить информацию о текущем видеорежиме, т. е. разрешении и частоте регенерации, выбрать язык сообщений меню, размагнитить монитор, выбрать цветовую температуру и т. д. После того, как вы сделаете изменения в настройках меню, все установки для данного режима будут автоматически запомнены (если, конечно, у вас не чисто аналоговый монитор, который вы сегодня вряд ли найдете в продаже). Разумеется, настраивать монитор при проверке нужно в том режиме, в котором вы будете чаще всего работать (если таких режимов несколько, то лучше всего проверить их все).

Для тестирования качества выводимого на экран монитора изображения можно использовать специальные утилиты, самая известная из которых это Nokia Monitor Test , от известного производителя мониторов. Но если подобной утилиты под рукой нет, то можно обойтись и собственными глазами.

Итак, если никаких специальных утилит у вас под рукой нет, и рядом не стоит знакомый, который готов взять на себя ответственность по выбору монитора для вас, придется все делать самостоятельно, как говориться, на глаз. Прежде всего, дайте монитору прогреться, как мы уже говорили, хотя бы 20 минут.

Если есть возможность и свободное время, то лучше всего дать монитору поработать 1.5-2 часа, так как именно за такое время можно заметить такой тип брака, как появление на экране слабовыраженных нарушений чистоты тона, хорошо заметных на белом фоне и с большого расстояния. Эти нарушения напоминают намагничивание маски. Все попытки произвести размагничивание, даже специальными внешними устройствами могут ничего не дать. На некоторых мониторах такой эффект может выражаться очень сильно. Например, весь экран может приобрести голубоватый оттенок, а пятна на нем — желтоватый. Понятно, что людям, работающим с графикой, такой монитор совершенно не подходит, но даже при работе с текстами возникают проблемы с нарушением фокусировки по полю экрана. При этом в районе желтых пятен лучи плохо сведены и расфокусированы. При этом, как показала практика, сервисный центр признает «неправильность», но во многих случаях отказывается менять монитор, ссылаясь на то, что нарушения находятся в пределах допуска. На самом деле, подобные проблемы связаны именно с термодеформацией маски, а конкретно — провисанием ее струнок в зонах с пятнами. Малейшее постукивание пальцем по монитору приводит к переливам цветов в проблемной зоне с частотой колебаний струнок. В остальных частях экрана таких переливов (при легком постукивании одним пальцем по корпусу!) нет. Такой дефект наблюдался у некоторых мониторов ViewSonic PT775. Подчеркнем, что при работе холодного монитора изображение выглядит прекрасно. Очевидно, что производитель ошибся в реализации охлаждения монитора. Хотя это может быть и следствием попыток снизить уровень электромагнитных излучений при какой-нибудь срочной доработке монитора в соответствии с изменившимися требованиями. В общем, следует иметь ввиду, что некоторые дефекты могут проявить себя лишь после довольно продолжительной работы монитора.

Итак, монитор прогрелся. После этого установите желаемое разрешение и частоту регенерации. Если у вас есть такая возможность, то лучше подключить несколько мониторов одновременно, чтобы была возможность сравнить и выбрать лучший.

Далее, настройте яркость экрана так, что бы цвет светящейся части экрана (рабочей) совпадал с несветящейся частью экрана, т. е. с рамкой по краям экрана. Настройте контрастность до приемлемого уровня. Убедитесь, что у вас есть запас и по яркости и по контрастности. Если запаса нет, то замените монитор. Заметим, что почти все предлагаемые ниже действия производит и утилита от Nokia.

Проверка фокусировки :

Очень важно, чтобы электронные пушки были правильно сфокусированы, как в центре экрана, так и по углам. Именно места в углах экрана являются проблематичными. Посмотрите на темный текст, выведенный на светлом фоне в центре и в углах экрана. Буквы должны быть четкими и хорошо читаемыми, а на краях экрана пиксели не должны размазываться или двоиться. Очень хорошо все недостатки видны на строчных буквах «e» и «m», в идеале, они должны хорошо читаться в любом месте экрана.

Проверка сведения :

Внимательно посмотрите на белые линии, отображаемые на черном фоне. Если линии остаются белыми вдоль краев экрана, то все отлично, сведение хорошее. Однако, если на линии появляются полосы другого цвета, в этом случае воспроизведение на данном мониторе мелких объектов, таких, как символы или линии, может быть посредственным. При этом, даже если цветные полосы присутствуют, то монитор все равно может соответствовать спецификациям производителя. Если цветные полосы каждый раз проявляются по-разному и в разных местах, то, скорее всего, монитор не соответствует спецификациям, однако, вообще говоря, проявление цветных полос на краях экрана свойственно большинству мониторов.

Проверка подушки (бочки) :

Возьмите что-нибудь с ровным краем, например, лист бумаги и приложите к краю экрана с изображением. Теперь посмотрите на экран с расстояния, с какого вы обычно смотрите на монитор. Если края изображения отклоняются от прямой линии края бумаги, значит, у монитора присутствует искажение в виде подушки или бочки. Бочкообразное искажение является следствием неправильного (чрезмерного) использования коррекции подушкообразности, т. е. края изображения выпуклы наружу. Если в мониторе предусмотрена возможность коррекции подушкообразности (pincushion), то можно попробовать исправить положение. Если такой возможности нет, либо если корректировка не помогла, то на экране монитора будут присутствовать геометрические искажения, порой весьма значительные. Стоит заметить, что изменение разрешения или частоты регенерации могут влиять на наличие подушкообразных искажений: они либо могут совсем исчезнуть, либо усугубиться.

Геометрические искажения :

Перемещайте объект с постоянными размерами (подойдет любое окно приложения небольшого размера) по экрану и измеряйте его размеры с помощью линейки в разных частях экрана. Если размеры окна изменяются в разных частях экрана, значит, присутствует геометрическое искажение, которое возможно нельзя исправить, особенно если в мониторе не предусмотрены изменяемые параметры настройки геометрии в достаточном количестве.

Цветопередача :

Последовательно отобразите на экране чистый красный, зеленый и синий цвета и смотрите на то, как эти цвета отображаются на экране, если цвет отображается неправильно, значит, у монитора неверная цветопередача.

Равномерность засветки :

Выведите на экран полностью белое изображение. Яркость должна быть равномерной по всей площади, и не должно быть заметно никаких явных цветных или темных пятен.

Размазывание цвета :

Отобразите объект со светлым основным цветом (светло-красным, светло-зеленым и светло-синим). С правой стороны светлый цвет должен четко заканчиваться на границе объекта, а не размываться или размазываться, сходя на нет.

Муар :

Муар, или комбинационное искажение, проявляется на фоне или вокруг объектов в виде контуров линий, волн, ряби и т. д. Муар — это явление естественной интерференции, которое проявляется на всех CRT-мониторах. Муар зависит от используемого разрешения и размера монитора и лучше всего заметен именно в высоких разрешениях на мониторах с прекрасно сфокусированными лучами. Если вы видите муар, значит, монитор хорошо сфокусирован, но это неприятно. Если муара вообще никогда нет, значит у монитора плохая фокусировка. В некоторых мониторах предусмотрена регулировка муара, что позволяет сделать его незаметным. Есть и масса других способов избавиться от видимого глазу муара, например, смена фона в Windows, изменение разрешения, изменение размеров отображаемых объектов и т. д.

Антибликовое покрытие :

Как правило, на это мало кто обращает внимание, но раз уж вы решил выбрать максимально комфортный монитор, то стоит рассмотреть и этот вопрос.

Все антибликовые покрытия работают по-разному. В менее качественных покрытиях используются слишком грубые крупные частички, которые рассеивают свет наподобие матового стекла. Выключите монитор и поверните экран в сторону яркого света. Присутствие размытых отраженных изображений может указывать на повышенный уровень рассеяния, что ухудшает качество изображения на мониторе. Далее, поверните экран в сторону расположенной на потолке лампы дневного света (если, конечно, таковая есть в наличии). Качественное антибликовое покрытие отличается темным голубовато-фиолетовым отражением, в то время как менее дорогие покрытия дадут белые блики.

Однако, самым главным определяющим фактором все же являются ваши глаза и ваши ощущения. Так как именно вам проводить за монитором большое количество времени, вам и решать, подходит ли вам конкретный экземпляр. И никакие тесты и рекомендации никогда не заменят вам ваших глаз.

После того, как вы все же выбрали монитор и привезли его домой или в офис для использования, проверьте, есть ли для него в комплекте драйвер для вашей операционной системы (речь идет о Windows). Если дискеты с драйвером в комплекте нет, посетите сайт производителя.

Периодически протирайте экран монитора и сам корпус монитора. Корпус монитора имеет смысл пылесосить или выдувать из него пыль. Желательно протирать экран CRT-монитора специальными составами. Дело в том, что пыль на экране вынуждает вас увеличивать яркость монитора, а в этом нет ничего хорошего. К тому же чистый монитор способствует комфортной работе.

При долговременной работе за монитором старайтесь делать перерывы. Чтобы дать отдохнуть своим глазам и монитору. Рекомендуется, чтобы экран монитора располагался на расстоянии не менее 50-70 см от пользователя и на таком уровне, чтобы не было необходимости наклонять или задирать голову, глядя на него.

Надеемся, что наш материал поможет вам сделать правильный выбор и использовать все возможности вашего монитора с минимальным риском для здоровья.

Рассказать обо всем, что связано с мониторами, в одной статье, конечно же, нельзя, поэтому приветствуются вопросы и дополнения.

Помощь при подготовке материала оказал Luca Ruiu с сайта Hardware Upgrade

Отдельная благодарность Виктору Картунову , Григорию Байцуру и Илье Туманову за оказанную помощь

Конструкция ЭЛТ-монитора

Большинство используемых и выпускаемых ныне мониторов построены на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ). В английском языке - Cathode Ray Tube (CRT), дословно - катодно-лучевая трубка. Иногда CRT расшифровывают как Cathode Ray Terminal, что соответствует уже не самой трубке, а устройству, на ней основанному. Электронно-лучевая технология была разработана немецким ученым Фердинандом Брауном в 1897 году и первоначально создавалась в качестве специального инструмента для измерения переменного тока, то есть для осциллографа. Электронно-лучевая трубка, или кинескоп, - самый важный элемент монитора. Кинескоп состоит из герметичной стеклянной колбы, внутри которой находится вакуум. Один из концов колбы узкий и длинный - это горловина. Другой - широкий и достаточно плоский - экран. Внутренняя стеклянная поверхность экрана покрыта люминофором (luminophor). В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов - иттрия, эрбия и т. п. Люминофор - это вещество, которое при бомбардировке заряженными частицами испускает свет. Заметим, что иногда люминофор называют фосфором, но это не верно, так как люминофор, используемый в покрытии ЭЛТ, не имеет ничего общего с фосфором. Более того, фосфор светится только в результате взаимодействия с кислородом воздуха при окислении до P2O5, и ссвечение длится очень недолго (кстати, белый фосфор - сильный яд).

Для создания изображения в ЭЛТ-мониторе используется электронная пушка, откуда под действием сильного электростатического поля исходит поток электронов. Сквозь металлическую маску или решетку они попадают на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, которая покрыта разноцветными люминофорными точками. Поток электронов (луч) может отклоняться в вертикальной и горизонтальной плоскости, что обеспечивает последовательное попадание его на все поле экрана. Отклонение луча происходит посредством отклоняющей системы. Отклоняющие системы подразделяются на седловидно-тороидальные и седловидные. Последние предпочтительнее, поскольку итмеют пониженный уровень излучения.

Отклоняющая система состоит из нескольких катушек индуктивности, размещенных у горловины кинескопа. С помощью переменного магнитного поля две катушки создают отклонение пучка электронов в горизонтальной плоскости, а две другие - в вертикальной. Изменение магнитного поля возникает под действием переменного тока, протекающего через катушки и изменяющегося по определенному закону (это, как правило, пилообразное изменение напряжения во времени), при этом катушки придают лучу нужное направление. Сплошные линии - это активный ход луча, пунктир - обратный.

Частота перехода на новую линию называется частотой строчной (или горизонтальной) развертки. Частота перехода из нижнего правого угла в левый верхний называется частотой вертикальной (или кадровой) развертки. Амплитуда импульсов перенапряжения на катушках строчной развертки возрастает с частотой строк, поэтому этот узел оказывается одним из самых напряженных мест конструкции и одним из главных источников помех в широком диапазоне частот. Мощность, потребляемая узлами строчной развертки, также является одним из серьезных факторов, учитываемых при проектировании мониторов. После отклоняющей системы поток электронов на пути к фронтальной части трубки проходит через модулятор интенсивности и ускоряющую систему, работающие по принципу разности потенциалов. В результате электроны приобретают большую энергию (E=mV2/2, где E-энергия, m-масса, v-скорость), часть из которой расходуется на свечение люминофора.

Электроны попадают на люминофорный слой, после чего энергия электронов преобразуется в свет, то есть поток электронов заставляет точки люминофора светиться. Эти светящиеся точки люминофора формируют изображение, которое вы видите на вашем мониторе. Как правило, в цветном CRT мониторе используется три электронные пушки, в отличие от одной пушки, применяемой в монохромных мониторах, которые сейчас практически не производятся.

Известно, что глаза человека реагируют на основные цвета: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) и на их комбинации, которые создают бесконечное число цветов. Люминофорный слой, покрывающий фронтальную часть электронно-лучевой трубки, состоит из очень маленьких элементов (настолько маленьких, что человеческий глаз не всегда может различить их). Эти люминофорные элементы воспроизводят основные цвета, фактически имеются три типа разноцветных частиц, чьи цвета соответствуют основным цветам RGB (отсюда и название группы из люминофорных элементов - триады).

Люминофор начинает светиться, как было сказано выше, под воздействием ускоренных электронов, которые создаются тремя электронными пушками. Каждая из трех пушек соответствует одному из основных цветов и посылает пучок электронов на различные люминофорные частицы, чье свечение основными цветами с различной интенсивностью комбинируется и в результате формируется изображение с требуемым цветом. Например, если активировать красную, зеленую и синюю люминофорные частицы, то их комбинация сформирует белый цвет.

Для управления электронно-лучевой трубкой необходима и управляющая электроника, качество которой во многом определяет и качество монитора. Кстати, именно различие в качестве управляющей электроники, создаваемой разными производителями, является одним из критериев определяющих разницу между мониторами с одинаковой электронно-лучевой трубкой.

Итак, каждая пушка излучает электронный луч (или поток, или пучок), который влияет на люминофорные элементы разного цвета (зеленого, красного или синего). Понятно, что электронный луч, предназначенный для красных люминофорных элементов, не должен влиять на люминофор зеленого или синего цвета. Чтобы добиться такого действия используется специальная маска, чья структура зависит от типа кинескопов от разных производителей, обеспечивающая дискретность (растровость) изображения. ЭЛТ можно разбить на два класса - трехлучевые с дельтаобразным расположением электронных пушек и с планарным расположением электронных пушек. В этих трубках применяются щелевые и теневые маски, хотя правильнее сказать, что они все теневые. При этом трубки с планарным расположением электронных пушек еще называют кинескопами с самосведением лучей, так как воздействие магнитного поля Земли на три планарно расположенных луча практически одинаково и при изменении положения трубки относительно поля Земли не требуется производить дополнительные регулировки.

Типы ЭЛТ

В зависимости от расположения электронных пушек и конструкции цветоделительной маски различают ЭЛТ четырех типов, используемые в современных мониторах:

ЭЛТ с теневой маской(Shadow Mask)

ЭЛТ с теневой маской (Shadow Mask) наиболее распространены в большинстве мониторов, производимых LG, Samsung, Viewsonic, Hitachi, Belinea, Panasonic, Daewoo, Nokia. Теневая маска (shadow mask) - самый распространенный тип масок. Она применяется со времени изобретения первых цветных кинескопов. Поверхность у кинескопов с теневой маской обычно сферической формы (выпуклая). Это сделано для того, чтобы электронный луч в центре экрана и по краям имел одинаковую толщину.

Теневая маска состоит из металлической пластины с круглыми отверстиями, которые занимают примерно 25% площади. Находится маска перед стеклянной трубкой с люминофорным слоем. Как правило, большинство современных теневых масок изготавливают из инвара. Инвар (InVar) - магнитный сплав железа (64%) с никелем (36%). Этот материал имеет предельно низкий коэффициэнт теплового расширения, поэтому, несмотря на то, что электронные лучи нагревают маску, она не оказывает отрицательного влияния на чистоту цвета изображения. Отверстия в металлической сетке работают как прицел (хотя и не точный), именно этим обеспечивается то, что электронный луч попадает только на требуемые люминофорные элементы и только в определенных областях. Теневая маска создает решетку с однородными точками (еще называемыми триады), где каждая такая точка состоит из трех люминофорных элементов основных цветов - зеленного, красного и синего, которые светятся с различной интенсивностью под воздействием лучей из электронных пушек. Изменением тока каждого из трех электронных лучей можно добиться произвольного цвета элемента изображения, образуемого триадой точек.

Одним из слабых мест мониторов с теневой маской является ее термическая деформация. На рисунке ниже, как часть лучей от электронно-лучевой пушки попадает на теневую маску, вследствие чего происходит нагрев и последующая деформация теневой маски. Происходящее смещение отверстий теневой маски приводит к возникновению эффекта пестроты экрана (смещения цветов RGB). Существенное влияние на качество монитора оказывает материал теневой маски. Предпочтительным материалом маски является инвар.

Недостатки теневой маски хорошо известны: во-первых, это малое соотношение пропускаемых и задерживаемых маской электронов (только около 20-30% проходит через маску), что требует применения люминофоров с большой светоотдачей, а это в свою очередь ухудшает монохромность свечения, уменьшая диапазон цветопередачи, а во-вторых, обеспечить точное совпадение трех не лежащих в одной плоскости лучей при отклонении их на большие углы довольно трудно. Теневая маска применяется в большинстве современных мониторов - Hitachi, Panasonic, Samsung, Daewoo, LG, Nokia, ViewSonic.

Минимальное расстояние между люминофорными элементами одинакового цвета в соседних строках называется шагом точек (dot pitch) и является индексом качества изображения. Шаг точек обычно измеряется в миллиметрах (мм). Чем меньше значение шага точек, тем выше качество воспроизводимого на мониторе изображения. Расстояние между двумя соседними точками по горизонтали равно шагу точек, умноженному на 0,866.

ЭЛТ с апертурной решеткой из вертикальных линий(Aperture Grill)

Есть еще один вид трубок, в которых используется Aperture Grille (апертурная решетка). Эти трубки стали известны под именем Trinitron и впервые были представлены на рынке компанией Sony в 1982 году. В трубках с апертурной решеткой применяется оригинальная технология, где имеется три лучевые пушки, три катода и три модулятора, но при этом имеется одна общая фокусировка.

Апертурная решетка - это тип маски, используемый разными производителями в своих технологиях для производства кинескопов, носящих разные названия, но одинаковые по сути, например, технология Trinitron от Sony, DiamondTron от Mitsubishi и SonicTron от ViewSonic. Это решение не включает в себя металлическую решетку с отверстиями, как в случае с теневой маской, а имеет решетку из вертикальных линий. Вместо точек с люминофорными элементами трех основных цветов, апертурная решетка содержит серию нитей, состоящих из люминофорных элементов выстроенных в виде вертикальных полос трех основных цветов. Такая система обеспечивает высокую контрастность изображения и хорошую насыщенность цветов, что вместе обеспечивает высокое качество мониторов с трубками на основе этой технологии. Маска, применяемая в трубках фирмы Sony (Mitsubishi, ViewSonic), представляет собой тонкую фольгу, на которой процарапаны тонкие вертикальные линии. Она держится на горизонтальной (одной в 15", двух в 17", трех и более в 21") проволочке, тень от которой видна на экране. Эта проволочка применяется для гашения колебаний и называется damper wire. Ее хорошо видно, особенно при светлом фоне изображения на мониторе. Некоторым пользователям эти линии принципиально не нравятся, другие же наоборот довольны и используют их в качестве горизонтальной линейки.

Минимальное расстояние между полосами люминофора одинакового цвета называется шагом полос (strip pitch) и измеряется в миллиметрах (см. рис. 10). Чем меньше значение шага полос, тем выше качество изображения на мониторе. При апертурной решетке имеет смысл только горизонтальный размер точки. Так как вертикальный определяется фокусировкой электронного луча и отклоняющей системой.

ЭЛТ со щелевой маской(Slot Mask)

Щелевая маска (slot mask) широко применяется компанией NEC под именем «CromaClear». Это решение на практике представляет собой комбинацию теневой маски и апертурной решетки. В данном случае люминофорные элементы расположены в вертикальных эллиптических ячейках, а маска сделана из вертикальных линий. Фактически вертикальные полосы разделены на эллиптические ячейки, которые содержат группы из трех люминофорных элементов трех основных цветов.

Щелевая маска используется, помимо мониторов от NEC (где ячейки эллиптические), в мониторах Panasonic с трубкой PureFlat (ранее называвшейся PanaFlat). Заметим, что нельзя напрямую сравнивать размер шага для трубок разных типов: шаг точек (или триад) трубки с теневой маской измеряется по диагонали, в то время как шаг апертурной решетки, иначе называемый горизонтальным шагом точек, - по горизонтали. Поэтому при одинаковом шаге точек трубка с теневой маской имеет большую плотность точек, чем трубка с апертурной решеткой. Для примера, шаг полос 0.25 мм приблизительно эквивалентен шагу точек, равному 0.27 мм. Также в 1997 году компанией Hitachi - крупнейшим проектировщиком и изготовителем ЭЛТ - была разработана EDP - новейшая технология теневой маски. В типичной теневой маске триады размещены более или менее равносторонне, создавая треугольные группы, которые распределены равномерно поперек внутренней поверхности трубки. Компания Hitachi уменьшила расстояние между элементами триады по горизонтали, тем самым, создав триады, более близкие по форме к равнобедренному треугольнику. Для избежания промежутков между триадами сами точки были удлинены, и представляют собой скорее овалы, чем круг.

Оба типа масок - теневая маска и апертурная решетка - имеют свои преимущества и своих сторонников. Для офисных приложений, текстовых редакторов и электронных таблиц больше подходят кинескопы с теневой маской, обеспечивающие очень высокую четкость и достаточный контраст изображения. Для работы с пакетами растровой и векторной графики традиционно рекомендуются трубки с апертурной решеткой, которым свойственны превосходная яркость и контрастность изображения. Кроме того, рабочая поверхность этих кинескопов представляет собой сегмент цилиндра с большим радиусом кривизны по горизонтали (в отличие от ЭЛТ с теневой маской, имеющих сферическую поверхность экрана), что существенно (до 50%) снижает интенсивность бликов на экране.

Основные характеристики ЭЛТ-мониторов

Диагональ экрана монитора

Диагональ экрана монитора – расстояние между левым нижним и правым верхним углом экрана, измеряемое в дюймах. Размер видимой пользователю области экрана обычно несколько меньше, в среднем на 1", чем размер трубки. Производители могут указывать в сопровождающей документации два размера диагонали, при этом видимый размер обычно обозначается в скобках или с пометкой «Viewable size», но иногда указывается только один размер - размер диагонали трубки. В качестве стандарта для ПК выделились мониторы с диагональю 15", что примерно соответствует 36-39 см диагонали видимой области. Для работы в Windows желательно иметь монитор размером, по крайней мере, 17". Для профессиональной работы с настольными издательскими системами (НИС) и системами автоматизированного проектирования (САПР) лучше использовать монитор размером 20" или 21.".

Размер зерна экрана

Размер зерна экрана определяет расстояние между ближайшими отверстиями в цветоделительной маске используемого типа. Расстояние между отверстиями маски измеряется в миллиметрах. Чем меньше расстояние между отверстиями в теневой маске и чем больше этих отверстий, тем выше качество изображения. Все мониторы с зерном более 0,28 мм относятся к категории грубых и стоят дешевле. Лучшие мониторы имеют зерно 0,24 мм, достигая 0,2 мм у самых дорогостоящих моделей.

Разрешающая способность монитора

Разрешающая способность монитора определяется количеством элементов изображения, которые он способен воспроизводить по горизонтали и вертикали. Мониторы с диагональю экрана 19" поддерживают разрешение до 1920* 14400 и выше.

Потребляемая мощность монитора

Покрытия экрана

Покрытия экрана необходимы для придания ему антибликовых и антистатических свойств. Антибликовое покрытие позволяет наблюдать на экране монитора только изображение, формируемое компьютером, и не утомлять глаза наблюдением отраженных объектов. Существует несколько способов получения антибликовой (не отражающей) поверхности. Самый дешевый из них - протравливание. Оно придает поверхности шероховатость. Однако графика на таком экране выглядит нерезко, качество изображения низкое. Наиболее популярен способ нанесения кварцевого покрытия, рассеивающего падающий свет; этот способ реализован фирмами Hitachi и Samsung. Антистатическое покрытие необходимо для предотвращения прилипания к экрану пыли вследствие накопления статического электричества.

Защитный экран (фильтр)

Защитный экран (фильтр) должен быть непременным атрибутом ЭЛТ-монитора, поскольку медицинские исследования показали, что излучение, содержащее лучи в широком диапазоне (рентгеновское, инфракрасное и радиоизлучение), а также электростатические поля, сопровождающие работу монитора, могут весьма отрицательно сказываться на здоровье человека.

По технологии изготовления защитные фильтры бывают: сеточные, пленочные и стеклянные. Фильтры могут крепиться к передней стенке монитора, навешиваться на верхний край, вставляться в специальный желобок вокруг экрана или надеваться на монитор.

Сеточные фильтры

Сеточные фильтры практически не защищают от электромагнитного излучения и статического электричества и несколько ухудшают контрастность изображения. Однако эти фильтры неплохо ослабляют блики от внешнего освещения, что немаловажно при длительной работе с компьютером.

Пленочные фильтры

Пленочные фильтры также не защищают от статического электричества, но значительно повышают контрастность изображения, практически полностью поглощают ультрафиолетовое излучение и снижают уровень рентгеновского излучения. Поляризационные пленочные фильтры, например фирмы Polaroid, способны поворачивать плоскость поляризации отраженного света и подавлять возникновение бликов.

Стеклянные фильтры

Стеклянные фильтры производятся в нескольких модификациях. Простые стеклянные фильтры снимают статический заряд, ослабляют низкочастотные электромагнитные поля, снижают интенсивность ультрафиолетового излучения и повышают контрастность изображения. Стеклянные фильтры категории «полная защита» обладают наибольшей совокупностью защитных свойств: практически не дают бликов, повышают контрастность изображения в полтора-два раза, устраняют электростатическое поле и ультрафиолетовое излучение, значительно снижают низкочастотное магнитное (менее 1000 Гц) и рентгеновское излучение. Эти фильтры изготавливаются из специального стекла.

Плюсы и минусы

3.5. ВИДЕОСИСТЕМА КОМПЬЮТЕРА

ЭЛТ-МОНИТОР

Мониторы на основе ЭЛТ – наиболее распространенные и старые устройства отображения графической информации. Используемая в этом типе мониторов технология была разработана много лет назад и первоначально создавалась в качестве специального инструментария для измерения переменного тока, т.е. для осциллографа.

Конструкция ЭЛТ-монитора

Большинство используемых и выпускаемых ныне мониторов построены на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ). В английском языке - Cathode Ray Tube (CRT), дословно - катодно-лучевая трубка. Иногда CRT расшифровывают как Cathode Ray Terminal , что соответствует уже не самой трубке, а устройству, на ней основанному. Электронно-лучевая технология была разработана немецким ученым Фердинандом Брауном в 1897 году и первоначально создавалась в качестве специального инструмента для измерения переменного тока, то есть для осциллографа.Э лектронно-лучевая трубка, или кинескоп, - самый важный элемент монитора. Кинескоп состоит из герметичной стеклянной колбы, внутри которой находится вакуум. Один из концов колбы узкий и длинный - это горловина. Другой - широкий и достаточно плоский - экран. Внутренняя стеклянная поверхность экрана покрыта люминофором (luminophor ). В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов - иттрия, эрбия и т. п. Люминофор - это вещество, которое при бомбардировке заряженными частицами испускает свет. Заметим, что иногда люминофор называют фосфором, но это не верно, так как люминофор, используемый в покрытии ЭЛТ, не имеет ничего общего с фосфором. Более того, фосфор светится только в результате взаимодействия с кислородом воздуха при окислении до P 2 O 5 , и ссвечение длится очень недолго (кстати, белый фосфор - сильный яд).

Для создания изображения в ЭЛТ-мониторе используется электронная пушка, откуда под действием сильного электростатического поля исходит поток электронов. Сквозь металлическую маску или решетку они попадают на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, которая покрыта разноцветными люминофорными точками. Поток электронов (луч) может отклоняться в вертикальной и горизонтальной плоскости, что обеспечивает последовательное попадание его на все поле экрана. Отклонение луча происходит посредством отклоняющей системы. Отклоняющие системы подразделяются на седловидно-тороидальные и седловидные . Последние предпочтительнее, поскольку итмеют пониженный уровень излучения.

Отклоняющая система состоит из нескольких катушек индуктивности, размещенных у горловины кинескопа. С помощью переменного магнитного поля две катушки создают отклонение пучка электронов в горизонтальной плоскости, а две другие - в вертикальной. Изменение магнитного поля возникает под действием переменного тока, протекающего через катушки и изменяющегося по определенному закону (это, как правило, пилообразное изменение напряжения во времени), при этом катушки придают лучу нужное направление. Сплошные линии - это активный ход луча, пунктир - обратный.

Частота перехода на новую линию называется частотой строчной (или горизонтальной) развертки. Частота перехода из нижнего правого угла в левый верхний называется частотой вертикальной (или кадровой) развертки. Амплитуда импульсов перенапряжения на катушках строчной развертки возрастает с частотой строк, поэтому этот узел оказывается одним из самых напряженных мест конструкции и одним из главных источников помех в широком диапазоне частот. Мощность, потребляемая узлами строчной развертки, также является одним из серьезных факторов, учитываемых при проектировании мониторов. После отклоняющей системы поток электронов на пути к фронтальной части трубки проходит через модулятор интенсивности и ускоряющую систему, работающие по принципу разности потенциалов. В результате электроны приобретают большую энергию (E=mV 2 /2, где E-энергия, m-масса, v-скорость), часть из которой расходуется на свечение люминофора.

Электроны попадают на люминофорный слой, после чего энергия электронов преобразуется в свет, то есть поток электронов заставляет точки люминофора светиться. Эти светящиеся точки люминофора формируют изображение, которое вы видите на вашем мониторе. Как правило, в цветном CRT мониторе используется три электронные пушки , в отличие от одной пушки, применяемой в монохромных мониторах, которые сейчас практически не производятся.

Известно, что глаза человека реагируют на основные цвета: красный (Red ), зеленый (Green ) и синий (Blue ) и на их комбинации, которые создают бесконечное число цветов. Люминофорный слой, покрывающий фронтальную часть электронно-лучевой трубки, состоит из очень маленьких элементов (настолько маленьких, что человеческий глаз не всегда может различить их). Эти люминофорные элементы воспроизводят основные цвета, фактически имеются три типа разноцветных частиц, чьи цвета соответствуют основным цветам RGB (отсюда и название группы из люминофорных элементов - триады).

Люминофор начинает светиться, как было сказано выше, под воздействием ускоренных электронов, которые создаются тремя электронными пушками. Каждая из трех пушек соответствует одному из основных цветов и посылает пучок электронов на различные люминофорные частицы, чье свечение основными цветами с различной интенсивностью комбинируется и в результате формируется изображение с требуемым цветом. Например, если активировать красную, зеленую и синюю люминофорные частицы, то их комбинация сформирует белый цвет.

Для управления электронно-лучевой трубкой необходима и управляющая электроника, качество которой во многом определяет и качество монитора. Кстати, именно различие в качестве управляющей электроники, создаваемой разными производителями, является одним из критериев определяющих разницу между мониторами с одинаковой электронно-лучевой трубкой.

Итак, каждая пушка излучает электронный луч (или поток, или пучок), который влияет на люминофорные элементы разного цвета (зеленого, красного или синего). Понятно, что электронный луч, предназначенный для красных люминофорных элементов, не должен влиять на люминофор зеленого или синего цвета. Чтобы добиться такого действия используется специальная маска, чья структура зависит от типа кинескопов от разных производителей, обеспечивающая дискретность (растровость ) изображения. ЭЛТ можно разбить на два класса - трехлучевые с дельтаобразным расположением электронных пушек и с планарным расположением электронных пушек. В этих трубках применяются щелевые и теневые маски, хотя правильнее сказать, что они все теневые. При этом трубки с планарным расположением электронных пушек еще называют кинескопами с самосведением лучей, так как воздействие магнитного поля Земли на три планарно-расположенных луча практически одинаково и при изменении положения трубки относительно поля Земли не требуется производить дополнительные регулировки.

Типы ЭЛТ

В зависимости от расположения электронных пушек и конструкции цветоделительной маски различают ЭЛТ четырех типов, используемые в современных мониторах:

ЭЛТ с теневой маской (Shadow Mask )

ЭЛТ с теневой маской наиболее распространены в большинстве мониторов, производимых LG, Samsung , Viewsonic , Hitachi , Belinea , Panasonic , Daewoo , Nokia.Теневая маска (shadow mask ) - самый распространенный тип масок. Она применяется со времени изобретения первых цветных кинескопов. Поверхность у кинескопов с теневой маской обычно сферической формы (выпуклая). Это сделано для того, чтобы электронный луч в центре экрана и по краям имел одинаковую толщину.

Теневая маска состоит из металлической пластины с круглыми отверстиями, которые занимают примерно 25% площади. Находится маска перед стеклянной трубкой с люминофорным слоем. Как правило, большинство современных теневых масок изготавливают из инвара. Инвар (InVar ) - магнитный сплав железа (64%) с никелем (36%). Этот материал имеет предельно низкий коэффициэнт теплового расширения, поэтому, несмотря на то, что электронные лучи нагревают маску, она не оказывает отрицательного влияния на чистоту цвета изображения. Отверстия в металлической сетке работают как прицел (хотя и не точный), именно этим обеспечивается то, что электронный луч попадает только на требуемые люминофорные элементы и только в определенных областях. Теневая маска создает решетку с однородными точками (еще называемыми триады), где каждая такая точка состоит из трех люминофорных элементов основных цветов - зеленного, красного и синего, которые светятся с различной интенсивностью под воздействием лучей из электронных пушек. Изменением тока каждого из трех электронных лучей можно добиться произвольного цвета элемента изображения, образуемого триадой точек.

Одним из слабых мест мониторов с теневой маской является ее термическая деформация. На рисунке ниже, как часть лучей от электронно-лучевой пушки попадает на теневую маску, вследствие чего происходит нагрев и последующая деформация теневой маски. Происходящее смещение отверстий теневой маски приводит к возникновению эффекта пестроты экрана (смещения цветов RGB). Существенное влияние на качество монитора оказывает материал теневой маски. Предпочтительным материалом маски является инвар.

Недостатки теневой маски хорошо известны: во-первых, это малое соотношение пропускаемых и задерживаемых маской электронов (только около 20-30% проходит через маску), что требует применения люминофоров с большой светоотдачей, а это в свою очередь ухудшает монохромность свечения, уменьшая диапазон цветопередачи, а во-вторых, обеспечить точное совпадение трех не лежащих в одной плоскости лучей при отклонении их на большие углы довольно трудно. Теневая маска применяется в большинстве современных мониторов - Hitachi , Panasonic , Samsung , Daewoo , LG, Nokia , ViewSonic .

Минимальное расстояние между люминофорными элементами одинакового цвета в соседних строках называется шагом точек (dot pitch ) и является индексом качества изображения. Шаг точек обычно измеряется в миллиметрах (мм ). Чем меньше значение шага точек, тем выше качество воспроизводимого на мониторе изображения. Расстояние между двумя соседними точками по горизонтали равно шагу точек, умноженному на 0,866.

ЭЛТ с апертурной решеткой из вертикальных линий (Aperture Grill )

Есть еще один вид трубок, в которых используется апертурная решетка. Эти трубки стали известны под именем Trinitron и впервые были представлены на рынке компанией Sony в 1982 году. В трубках с апертурной решеткой применяется оригинальная технология, где имеется три лучевые пушки , три катода и три модулятора, но при этом имеется одна общая фокусировка.

Апертурная решетка - это тип маски, используемый разными производителями в своих технологиях для производства кинескопов, носящих разные названия, но одинаковые по сути, например, технология Trinitron от Sony , DiamondTron от Mitsubishi и SonicTron от ViewSonic . Это решение не включает в себя металлическую решетку с отверстиями, как в случае с теневой маской, а имеет решетку из вертикальных линий. Вместо точек с люминофорными элементами трех основных цветов, апертурная решетка содержит серию нитей, состоящих из люминофорных элементов выстроенных в виде вертикальных полос трех основных цветов. Такая система обеспечивает высокую контрастность изображения и хорошую насыщенность цветов, что вместе обеспечивает высокое качество мониторов с трубками на основе этой технологии. Маска, применяемая в трубках фирмы Sony (Mitsubishi , ViewSonic ), представляет собой тонкую фольгу, на которой процарапаны тонкие вертикальные линии. Она держится на горизонтальной (одной в 15", двух в 17", трех и более в 21") проволочке, тень от которой видна на экране. Эта проволочка применяется для гашения колебаний и называется damper wire . Ее хорошо видно, особенно при светлом фоне изображения на мониторе. Некоторым пользователям эти линии принципиально не нравятся, другие же наоборот довольны и используют их в качестве горизонтальной линейки.

Минимальное расстояние между полосами люминофора одинакового цвета называется шагом полос (strip pitch ) и измеряется в миллиметрах (см. рис. 10). Чем меньше значение шага полос, тем выше качество изображения на мониторе. При апертурной решетке имеет смысл только горизонтальный размер точки. Так как вертикальный определяется фокусировкой электронного луча и отклоняющей системой.

ЭЛТ со щелевой маской(Slot Mask )

Щелевая маска (slot mask ) широко применяется компанией NEC под именем «CromaClear ». Это решение на практике представляет собой комбинацию теневой маски и апертурной решетки. В данном случае люминофорные элементы расположены в вертикальных эллиптических ячейках, а маска сделана из вертикальных линий. Фактически вертикальные полосы разделены на эллиптические ячейки, которые содержат группы из трех люминофорных элементов трех основных цветов.

Щелевая маска используется, помимо мониторов от NEC (где ячейки эллиптические), в мониторах Panasonic с трубкой PureFlat (ранее называвшейся PanaFlat ). Заметим, что нельзя напрямую сравнивать размер шага для трубок разных типов: шаг точек (или триад) трубки с теневой маской измеряется по диагонали, в то время как шаг апертурной решетки, иначе называемый горизонтальным шагом точек, - по горизонтали. Поэтому при одинаковом шаге точек трубка с теневой маской имеет большую плотность точек, чем трубка с апертурной решеткой. Для примера, шаг полос 0.25 мм приблизительно эквивалентен шагу точек, равному 0.27 мм. Также в 1997 году компанией Hitachi - крупнейшим проектировщиком и изготовителем ЭЛТ - была разработана EDP - новейшая технология теневой маски. В типичной теневой маске триады размещены более или менее равносторонне, создавая треугольные группы, которые распределены равномерно поперек внутренней поверхности трубки. Компания Hitachi уменьшила расстояние между элементами триады по горизонтали, тем самым, создав триады, более близкие по форме к равнобедренному треугольнику. Для избежания промежутков между триадами сами точки были удлинены, и представляют собой скорее овалы, чем круг.

Оба типа масок - теневая маска и апертурная решетка - имеют свои преимущества и своих сторонников. Для офисных приложений, текстовых редакторов и электронных таблиц больше подходят кинескопы с теневой маской, обеспечивающие очень высокую четкость и достаточный контраст изображения. Для работы с пакетами растровой и векторной графики традиционно рекомендуются трубки с апертурной решеткой, которым свойственны превосходная яркость и контрастность изображения. Кроме того, рабочая поверхность этих кинескопов представляет собой сегмент цилиндра с большим радиусом кривизны по горизонтали (в отличие от ЭЛТ с теневой маской, имеющих сферическую поверхность экрана), что существенно (до 50%) снижает интенсивность бликов на экране.

Основные характеристики ЭЛТ-мониторов

Диагональ экрана монитора – расстояние между левым нижним и правым верхним углом экрана, измеряемое в дюймах. Размер видимой пользователю области экрана обычно несколько меньше, в среднем на 1", чем размер трубки. Производители могут указывать в сопровождающей документации два размера диагонали, при этом видимый размер обычно обозначается в скобках или с пометкой «Viewable size », но иногда указывается только один размер - размер диагонали трубки. В качестве стандарта для ПК выделились мониторы с диагональю 15", что примерно соответствует 36- 39 см диагонали видимой области. Для работы в Windows желательно иметь монитор размером, по крайней мере, 17". Для профессиональной работы с настольными издательскими системами (НИС) и системами автоматизированного проектирования (САПР) лучше использовать монитор размером 20" или 21.".

Размер зерна экрана определяет расстояние между ближайшими отверстиями в цветоделительной маске используемого типа. Расстояние между отверстиями маски измеряется в миллиметрах. Чем меньше расстояние между отверстиями в теневой маске и чем больше этих отверстий, тем выше качество изображения. Все мониторы с зерном более 0,28 мм относятся к категории грубых и стоят дешевле. Лучшие мониторы имеют зерно 0,24 мм, достигая 0,2 мм у самых дорогостоящих моделей.

Разрешающая способность монитора определяется количеством элементов изображения, которые он способен воспроизводить по горизонтали и вертикали. Мониторы с диагональю экрана 19" поддерживают разрешение до 1920 * 14400 и выше.

Потребляемая мощность монитора

Покрытия экрана

Покрытия экрана необходимы для придания ему антибликовых и антистатических свойств. Антибликовое покрытие позволяет наблюдать на экране монитора только изображение, формируемое компьютером, и не утомлять глаза наблюдением отраженных объектов. Существует несколько способов получения антибликовой (не отражающей) поверхности. Самый дешевый из них - протравливание. Оно придает поверхности шероховатость. Однако графика на таком экране выглядит нерезко , качество изображения низкое. Наиболее популярен способ нанесения кварцевого покрытия, рассеивающего падающий свет; этот способ реализован фирмами Hitachi и Samsung . Антистатическое покрытие необходимо для предотвращения прилипания к экрану пыли вследствие накопления статического электричества.

Защитный экран (фильтр)

Защитный экран (фильтр) должен быть непременным атрибутом ЭЛТ-монитора , поскольку медицинские исследования показали, что излучение, содержащее лучи в широком диапазоне (рентгеновское, инфракрасное и радиоизлучение), а также электростатические поля, сопровождающие работу монитора, могут весьма отрицательно сказываться на здоровье человека.

По технологии изготовления защитные фильтры бывают: сеточные, пленочные и стеклянные. Фильтры могут крепиться к передней стенке монитора, навешиваться на верхний край, вставляться в специальный желобок вокруг экрана или надеваться на монитор.

Сеточные фильтры практически не защищают от электромагнитного излучения и статического электричества и несколько ухудшают контрастность изображения. Однако эти фильтры неплохо ослабляют блики от внешнего освещения, что немаловажно при длительной работе с компьютером.

Пленочные фильтры также не защищают от статического электричества, но значительно повышают контрастность изображения, практически полностью поглощают ультрафиолетовое излучение и снижают уровень рентгеновского излучения. Поляризационные пленочные фильтры, например фирмы Polaroid , способны поворачивать плоскость поляризации отраженного света и подавлять возникновение бликов.

Стеклянные фильтры производятся в нескольких модификациях. Простые стеклянные фильтры снимают статический заряд, ослабляют низкочастотные электромагнитные поля, снижают интенсивность ультрафиолетового излучения и повышают контрастность изображения. Стеклянные фильтры категории «полная защита» обладают наибольшей совокупностью защитных свойств: практически не дают бликов, повышают контрастность изображения в полтора-два раза, устраняют электростатическое поле и ультрафиолетовое излучение, значительно снижают низкочастотное магнитное (менее 1000 Гц) и рентгеновское излучение. Эти фильтры изготавливаются из специального стекла.