Сделай Сам Свою Работу на 5

Основные технические характеристики.

Дисплей может быть изготовлен с использованием различных физических принципов: электронно-лучевые трубки, газоплазменные панели, жидкокристаллические индикаторы и другие приборы.

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) по-английски сокращенно называется CRT (Cathode Ray Tube — катодно-лучевая трубка).

Монитор содержит только ЭЛТ с видеоусилителями сигналов яркости лучей, генераторы разверток, блок питания и схемы управления этими узлами. Традиционный телевизионный монитор имеет низкочастотный вход композитного видеосигнала (UYV) или (и) раздельные входы модуляции лучей и рассчитан на работу в стандартах PAL, SECAM или NTSC, определяющих способы цветопередачи и фиксирующих частоты синхронизации.

Монитор компьютера должен обеспечивать существенно более широкую полосу пропускания видеосигнала, поэтому композитный вход для него неприемлем. Кроме того, этому монитору приходится работать с разными параметрами синхронизации, которые зависят от выбранного режима разрешения и требований к развертке. Параметры синхронизации могут меняться в процессе работы, и компьютерный монитор должен отрабатывать эти переключения режимов.

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

Существует ряд технологий ЭЛТ, различающихся способом наведения лучей на свои частицы люминофора. Эти способы наведения лучей определяются типами различных масок.

Классической является ЭЛТ с теневой маской (Shadow Mask). Ее экран покрывается не сплошным люминофором, а отдельными зернами-триадами. Каждое зерно состоит из трех крупиц люминофора, которые при попадании на них потока электронов светятся базисными цветами. Крупицы триад имеют строго фиксированное относительное расположение, и сами триады наносятся на поверхность в виде равномерной матрицы (Рис5.1). Крупицы каждого цвета «обстреливаются» из отдельной электронной пушки через теневую маску с отверстиями, соответствующими зернам матрицы.



Точность попадания лучей в свои крупицы обеспечивается тщательностью изготовления кинескопа и настройкой системы сведения лучей. Шаг матрицы зерен экрана — Dot Pitch — принято измерять в миллиметрах. В первом приближении можно считать, что он совпадает и с размером зерна.

В ЭЛТ со щелевой маской. (Slot Mask) вместо отверстий в маске имеются вертикальные щели, а форма пятен цветного люминофора иная.

В ЭЛТ с апертурной решеткой (Apperture Grilles) люминофор нанесен на вертикально расположенные нити (каждая нить своего цвета), выстроенные частоколом. Маска у них щелевая.

Технические характеристики.

В настоящее время распространены мониторы классов VGA и SVGA, имеющие аналоговый интерфейс. Мониторы VGA, допускающие работу в режиме 640 х 480, вытеснены мониторами класса SVGA, которые должны поддерживать по крайней мере режим 800 х 600.

· Главным параметром монитора является размер диагонали экрана(Screen Size), который принято измерять в дюймах. По умолчанию считается, что ширина экрана больше его высоты и соотношение этих размеров составляет 4:3. Такую ориентацию можно назвать «пейзажной» (Landscape). Стандартные графические режимы с высоким разрешением (640 х 480, 800 х 600 и далее) имеют то же соотношение числа точек в строке и числа строк. Этим достигается неискаженное изображение фигур: квадрат на экране.

· Для цветных мониторов важным параметром является размер зернаэкрана. Зерно экрана является мельчайшей частицей изображения. Существуют мониторы с зернистостью 0,42, 0,39, 0,31, 0,28, 0,26 мм и тоньше. Чем больше зерно экрана, тем хуже изображение.

· Допустимая частота разверткиопределяется в основном параметрами отклоняющей системы и мощностью генератора строчной развертки. В соответствии с нормами ТСО99 минимальная частота вертикальной развертки (частота кадра) должна составлять 85 Гц в любом режиме, а
рекомендуемая — 100 Гц, Для обеспечения прогрессивной (нечередующейся) развертки в режимах с высоким разрешением (большим числом строк) требуется очень высокая частота строчной развертки. Так, для режима 1024 х 768 при частоте кадра 85 Гц строчная частота должна быть порядка 70 кГц, а для режима 1600 х 1200 при частоте кадра 100 Гц строчная развертка составляет 126 кГц.

· На реальную разрешающую способность существенно влияет полоса пропускания видеотракта(Video Bandwidth). При недостаточно широкой полосе пропускания мелкие детали — точки или вертикальные линии толщиной в один пиксел — могут становиться нечеткими и даже незаметными. В технических данных на монитор обычно указывают предельное разрешение и максимальные частоты разверток. Однако это вовсе не означает, что максимальное разрешение можно использовать на максимальной частоте, да еще и при нечередующейся развертке. Оценить предел возможностей позволяет полоса пропускания. Грубо требуемую полосу пропускания (BW, Гц) можно оценить через число точек в строке (Н), число строк (V) и частоту вертикальной развертки кадра(F, Гц):

BW=kxHxVxF , (Гц)

где поправочный коэффициент к = (1,3...1,4) учитывает отключения вывода точек на обратном ходе луча по строке и кадру. Для чересстрочной развертки в формулу подставляется половина частоты развертки.(от 60 до 80МГц)

· Антибликовое состояние экрана определяется правильной ориентацией экрана относительно источника освещения, а также уровнем плоскости самого экрана, который традиционно изготавливают слегка выпуклым для приближения угла падения электронного луча к прямому углу на краях экрана. Новые мониторы имеют плоский экран, что обеспечивает меньшие искажения и отсутствие бликов. Уменьшить блики позволяет и специальное антибликовое покрытие экрана (Antiglare coating), а также применение стеклянных поляризационных фильтров.

· Потенциал статического электричества снижают, применяя антистатическое покрытие, снимающее электростатический заряд с экрана, — это отмечается аббревиатурой AS (Anti Static) в перечислении достоинств монитора. Потенциал снижают также многие экранные фильтры — у них даже имеется провод с зажимом, который нужно присоединить, к неокрашенной металлической части заземленного корпуса компьютера.

· Большая часть излучения исходит из задней стенки (с тыльной части трубки) и достается не опера­тору, а его соседу при неудачной расстановке техники. Уровень радиации мониторов стремятся уменьшать, и аббревиатура LR (Low Radiation) указывает на заботу производителя о здоровье пользователя, но без конкретных цифр.

 

Управление монитором.

Управление монитором определяют следующие основные функции:

- настройки цветов;

- качество сведения лучей;

- настройка геометрии;

- синхронизация;

- цифровое управление;

- управление энергопотреблением.

Настройка цветов

Яркость (Brightness) и контрастность (Contrast) изображения обычно регулируют с помощью органов управления, расположенных на лицевой панели монитора. Иногда даётся возможность регулировки баланса базисных цветов, но для верного воспроизведения цвета (в режимах High Color и True Color) такая регулировка может оказаться и вредной. Цветовую температуру определяют через цвет свечения раскаленного железа. Обычные лампы накаливания дают «белый» цвет с температурой около 3 000о К, и этот свет нам кажется желтоватым. Произвольное значение температуры белого цвета можно задать балансировкой яркости двух цветов (красного и синего) относительно фиксированного уровня зеленого. Существует и такое понятие, как чистота цвета (Colour Purity), которая может ухудшаться при намагничивании элементов кинескопа

Качество сведения лучей

Важным параметром монитора, не имеющим численного определения, является качество сведения лучей. При хорошем сведении тонкие белые линии (например, символы) должны быть белыми, а не радужными. Сведение лучей чаще всего ухудшается по углам экрана. Для проверки качества сведения в первом приближении подходит наблюдение за сообщениями при загрузке, выводимыми обычно белыми символами. Удобен также внимательный осмотр рамок окон оболочки типа Norton Commander.

Настройка геометрии

Регулировка размеров по вертикали (V.Size) и горизонтали (H.Size) позволяет подогнать параметры генераторов развертки так, чтобы изображение попадало в заданную область. Здесь возможны два вида недостатков изображения:

а) изображение разворачивается в меньшую область, чем нужно (Underscan);

б) вылезает за границы экрана (Overscan).

Кроме регулировки размеров важна и юстировка — подбор смещения по вертикали (V.Shift, V-Position или V.Phase) и горизонтали (H.Shift, H-Position или H.Phase). Наименование этих регулировок смещением (Shift) или позицией (Position) отражает видимое на экране действие и характеризует эксплуатационные свойства монитора. Наименование их же фазой (Phase) отражает фазовый сдвиг генераторов относительно синхроимпульсов и характеризует инженерные свойства монитора.

Кроме размера и положения мониторы могут иметь регулировку геометрических искажений типа трапеции (Trapezoid) и «бочки» (Pincushion). Все эти регулировки удобнее всего производить при выводе тестового изображения в виде сетки с квадратными ячейками. Все квадраты должны выглядеть действительно квадратными. Желательно проверять одно и то же изображение с разным уровнем яркости — его размеры и форма не должны заметно изменяться. Если размер меняется (чем ярче, тем крупнее), это означает недостаточную мощность источника высокого напряжения кинескопа и его нестабильность при изменении яркости. Это связано с тем, что, чем ниже напряжение, тем ниже скорость электронов и больше угол отклонения луча при таком же магнитном поле развертки.

Синхронизация и цифровое управление

Мониторы EGA имели два существенно различающихся режима синхронизации. Режим задавался относительной полярностью вертикальных синхроимпульсов. Для каждого режима (Mode 1 и Mode 2) использовались отдельные элементы подстройки. Одними из первых эту проблему решили разработчики фирмы NEC, и под соответствующие мониторы фирма даже зарезервировала торговую марку MultiSync. Потом появились системы MultiScan и MultiFrequency, которые обозначают ту же возможность. Адаптеры VGA и SVGA позволяют использовать различные режимы разрешения без существенного изменения частот, но при этом возникает потребность выбора частот развертки. При изменении параметров синхронизации (например, при переключении задач, работающих в разных графических режимах) приходится подстраивать геометрические параметры изображения, что вручную делать не очень удобно.

Решить проблему подстройки частотной синхронизации позволило цифровое управление (Digital Control, или DC), которое стало обычным практически для всех современных мониторов. Суть цифрового управления сводится к тому, что в монитор встраивается специализированный микроконтроллер, управляющий практически всеми параметрами монитора. Поскольку микроконтроллер может хранить большое количество параметров (он для этого имеет энергонезависимую память), несложно его заставить запоминать наборы параметров, заданных для каждого используемого видеорежима. Таким образом, после первоначального обучения контроллер быстро устанавливает запомненные настройки для текущего видеорежима. Установленный видеорежим распознается по частотам и полярности сигналов синхронизации.. В режиме самотестирования микроконтроллер при отсутствии сигнала от компьютера сам формирует цветное графическое изображение, по которому можно произвести настройку и оценить качество монитора. Конечно, монитор должен определить причину отсутствия сигнала — это ведь может быть и команда — системы управления энергопотреблением (блок DPMS).

 

Плоские дисплеи.

Плоские дисплеи выполняются в виде матрицы ячеек с какими-либо электрооптическими эффектами. Матрицы сканируются аналогично телевизионному растру, так что каждая ячейка управляется импульсно. Для повышения контрастности часто применяют двойное сканирование: экран разбивается на две части, в которых сканирование происходит одновременно. Таким образом повышается частота обращения к каждой ячейке.

Дисплеи на жидкокристаллических (ЖК) панелях (LCD - Liquid Crystal Display — ЖК-дисплей) основаны на изменении оптической поляризации отраженного или проходящего света под действием электрического поля. Слой жидкокристаллического вещества расположен между двумя стеклами с поляризационными решетками. Жидкокристаллическое вещество способно изменять направление поляризации проходящего света в зависимости от состояния молекул. При отсутствии электрического поля направление поляризации меняется на 90°, а в дисплеях, изготовленных по технологии STN (Super Twisted Nomadic - кочующий супер поворот), поворот достигает 270°

Под действием электрического поля молекулы выпрямляются, и угол поворота уменьшается. Таким образом, в сочетании с поляризационными решетками стекол можно управлять прозрачностью элемента, за счет изменения величины электрического поля Е. В дисплеях DSTN (Double Super Twisted Nomadic) ячейки сдваиваются, что позволяет повысить контрастность изображения. Дисплейная панель представляет собой матрицу ячеек, каждая из которых находится на пересечении вертикальных и горизонтальных координатных проводников.

В пассивной матрице (Passive Matrix) дисплеев (рис. 5.5.) на жидкие кристаллы воздействуют поля самих координатных проводников. Ячейкам пассивной матрицы свойственна большая инерционность — порядка 300-400 мс (время на перестройку структуры молекул жидкокристаллического вещества), из-за чего на такие дисплеи плохо выводится динамическое изображение. Специально для таких дисплеев применяется особый режим отображения указателя мыши — за ним тянется шлейф, без которого быстро перемещаемый указатель визуально теряется. В активной матрице (Active Matrix) каждая ячейка управляется транзистором, которым, в свою очередь, управляют через координатные шины.

В любом случае панели требуют подсветки — либо задней (Back Light), либо боковой (Side Light) от дополнительного (чаще люминесцентного) источника освещения. Иногда используют внешнее освещение, при этом за панелью располагается зеркаль­ная поверхность. Активные матрицы обеспечивают более высокую контрастность изображения.

Матричная организация экрана не позволяет из­менять разрешение экрана с той же легкостью, как у ЭЛТ-монитора: увеличить его просто невозможно, а уменьшить без потерь качества можно только одновре­менно с уменьшением размера изображения. Размер пикселя ЖК-экрана 0,3 – 0,28 мм. Преимущества ЖК-дисплея: высокая яркость изображения, отсутствие геометрических искажений, малое потребление электроэнергии, малая тепловыделение.

Недостатки: низкая контрастность и зависимость изображения от угла зрения.

· Газоплазменные панели (Gas Plasma) основаны на свечении газа под действием электрического поля. Эти панели PDP (Plasma Display Panel), часто желто-черные, потребляют больше энергии, чем LCD, что препятствует их применению в системах с автономным питанием.

· Электролюминесцентные панели EL (Electro-Luminescent) пока не получили широкого распространения из-за технологических трудностей создания долго­вечных элементов.

· Светодиодные матрицы LED (Light Emmited Diode — светоизлучающий диод), казалось бы, могли стать решением всех проблем плоских дисплеев. Однако светодиоды имеют настолько высокую потребляемую мощность по сравнению с дру­гими типами индикаторов, что их в плоских панелях не применяют.

· Дисплеи на светящихся полимерных полупроводниках LEP (Light Emission Plastic) основаны на свечении этого материала в электрическом поле. Для работы этого дисплея требуется низкое напряжение — всего 3 В. Эти пока что толь­ко монохромные (черно-желтые) дисплеи еще не нашли широкого применения из-за малого срока службы.

· Недавно появилась технология FED (Field Emission Display), основанная на свечении люминофора при бомбардировке их потоком электронов (тот же эффект используется и в ЭЛТ). Однако в отличие от ЭЛТ, имеющей три пушки (для каждого цвета), FED-панели имеют матрицу микроскопических триад пушек, расположенную между двумя плоскими пластинами. Каждый пиксел обслуживает группа из нескольких сотен микропушек, управляемых общим тран­зистором (как и в активной LCD-матрице). Вместо отклоняющих систем и генераторов развертки применяется коммутация транзисторов матрицы. Поскольку длина «ствола» пушки существенно сократилась, снизился и уровень необходимого для работы высокого напряжения.

 

Интерфейсы дисплеев.

Интерфейс между видеоадаптером и монитором может быть как дискретным (с сигналами ТТЛ), так и аналоговым.

· CGA (Color Graphic Adapter- цветной графический адаптер)

· EGA ( Enhanced Graphic Adapter - расширенный графический адаптер)

· VGA(Video Graphic Array – матрица видеографики), обеспечивающим передачу графики высокого разрешения 640х480 точки, либо 256 цветов с меньшим разрешением.

· SVGA(Super Video Graphic Array - усовершенствованная матрица видеографики), обеспечивающая разрешение 1280х1024 точки, с возможностью отображения 16,7 млн. цветов.

· DVI(Digital Video Interactive – стандарт интерактивного цифрового видео, позволяющий проводить сжатие видео- и аудиоряда).

Дискретный интерфейс RGB TTL

Первые мониторы для персональных компьютеров имели дискретный интерфейс с уровнями транзисторно транзисторной логики ТТЛ— RGB TTL. Для монохромного монитора использовали лишь два сигнала — видео (включить/выключить луч) и повышенной яркости. Таким образом, монитор мог отобразить три градации яркости: хотя 22 — 4, «темный пиксел» и «темный с повышенной яркостью» неразличимы.

В цветных мониторах класса CD(Color Display) имелось по одному сигналу для включения каждого луча и общий сигнал повышенной яркости. Таким образом, можно было задать 42 =16 цветов.

 

Следующий класс — улучшенный цветной дисплей ECD (Enhanced Color Display) имел дискретный интерфейс с двумя сигналами на каждый базовый цвет. Сигналы позволяли задавать одну из четырех градаций интенсивности. При этом общее количество кодируемых цветов достигло

(22)3=26 = 64,

где показатель степени 2 – два сигнала на один канал;

показатель степени 3 – три канала.

Сигналы RED, GREEN, BLUE и red, green, blue обозначают соответственно старшие и младшие биты базисных цветов.
Аналоговый интерфейс RGB

Из-за ограниченных возможностей цветопередачи дискретного интерфейса пришлось перейти на аналоговый интерфейс, перенеся цифро-аналоговые преобразователи сигналов базовых цветов из монитора на графический адаптер. Такой интерфейс с 8-разрядными ЦАП для каждого цвета в настоящее время позволяет выводить 16,7 миллиона цветов (True Color). Этот интерфейс называется RGBAnalog. В нем базовые цвета передаются аналоговыми сигналами с отдельными обратными линиями по витым парам.

Черному цвету соответствует нулевой потенциал на линиях всех цветов, полной яркости каждого цвета соответствует уровень +0,7 В. Сигналы управления, состояния и синхронизации передаются сигналами ТТЛ.

Кроме передачи изображения по интерфейсу передают информацию, необходимую для автоматизации согласования параметров и режимов монитора и компьютера. Соединение монитора и компьютера обеспечивает дисплейный адаптер, к которому и подключается монитор. С его помощью обеспечивается идентификация монитора, необходимая для формирования изображения и управление энергопотреблением монитора.

Для простейшей идентификации в интерфейс ввели три логических сигнала ID0-ID2, по которым адаптер мог определить тип подключенного монитора IBM. Co стороны монитора эти линии либо подключались к шине GND (общая), либо оставлялись неподключенными. Однако из этой системы идентификации использовали лишь сигнал ID1, по которому определяют подключение монохромного монитора. Монохромный монитор может быть опознан адаптером и иначе — по отсутствию нагрузки на линиях Red и Blue.

Параллельную идентификацию мониторов заменила последовательная по каналу цифрового интерфейса VESA DDC (Display Data Channel –канал данных дисплея).

Цифровой интерфейс DVI

Повсеместный переход на цифровые технологии дошел и до видеомониторов. Интерфейс DVI предназначен для подключения дисплеев любого типа (ЭЛТ и матричных) к компьютеру, причем возможны два варианта разъемов и интерфейса: чисто цифровой и цифровой с традиционными аналоговыми сигналами. Во втором случае к разъему DVI через пассивный переходник может быть подключен монитор с обычным аналоговым VGA-интерфейсом. Основной цифровой интерфейс имеет 6 кана­лов передачи данных (Data[0:5]) и канал синхронизации Clock. Каждый канал данных образован кодером, расположенным на видеокарте, линией связи и декодером, расположенным в дисплее. На вход кодера каждого канала поступают 8 бит кода яркости базисного цвета текущего пикселя. Кроме того, на вход кодера канала 0 поступают сигналы строчной и кадровой синхронизации, а на остальные каналы — дополнительные управляющие сигналы CTL [0:9], по паре на каждый канал. На приемной стороне сигналы декодируются и восстанавливаются в том же виде, в котором они поступали на входы кодеров. Физические линии реализованы экранированными витыми парами.

 



©2015- 2019 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.