Мониторы и их характеристики. Назначение, состав и принцип работы.

Введение

Из сведений о ПК известно, что монитор относится к устройству вывода. Персональный компьютер может без особых проблем работать и без принтера, то использование РС без монитора даже трудно себе представить. Поэтому устройства вывода за исключением монитора обозначают как вторичные.

Мониторы

Монитор (дисплей) компьютера IBM PC предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации. Мониторы бывают цветные и монохромные. Они могут работать в одном из двух режимов: текстовом или графическом.

Текстовый режим. В текстовом режиме экран монитора условно разбивается на отдельные участки - знакоместа, чаще всего на 25 строк по 80 символов (знакомест). В каждое знакоместо может быть выведен один из 256 заранее заданных символов. В число этих символов входят большие и малые латинские буквы, цифры, символы:

~! @ # $ % ^ & * () _ + { } [ ];: ’ ” < > /?,.

 

а также псевдографические символы, используемые для вывода на экран таблиц и диаграмм, построения рамок вокруг участков экрана и т.д.

В число символов, изображенных на экране в текстовом режиме, могут входить и символы кириллицы (буквы русского алфавита).

Графический режим. Графический режим монитора предназначен для вывода на экран графиков, рисунков и т.д. Разумеется, что в этом режиме также можно выводить на экран и текстовую информацию в виде различных надписей, причем эти надписи могут иметь произвольный шрифт, размер букв и т.д.

 

│┌┬├┼┤┘┴═║╒╓╔╕╖╗╘╙╚╛╜╝╞╟╠╡╢╣╤╥╦╧╨╩╪╫╬▀▄█▌▐░▒▓

 

В графическом режиме экран монитора состоит из точек, каждая из которых может быть светлой или темной на монохромных мониторах или одного из нескольких цветов - на цветных. Количество точек по горизонтали и вертикали называется разрешающей способностью монитора в данном режиме. Например, выражение “разрешающая способность монитора 640х480” означает, что монитор в данном режиме выводит 640 точек по горизонтали и 480 - по вертикали. Следует заметить, что размер экрана монитора не влияет на разрешающую способность, равно как и большой и маленький телевизоры имеют на экране 625 строк развертки изображения.

Часто используемые мониторы.

Наиболее широкое распространение в компьютере IBM PC получили мониторы типов MDA, CGA, Hercules, EGA и VGA. Их характеристики приведены в Табл. 3.2.1..

Табл. 3.2.1.

Монитор	Цвет/моно	Текстовый режим	Графический режим
MDA	Монохромный	80х25, 2 цвета	640х200, 2 цвета
CGA	Цветной	80х25, 16 цветов	640х200, 2 цвета 320х200, 4 цвета
Hercules	Монохромный	80х25, 2 цвета	720х348, 2 цвета
EGA	Цветной	80х25, 16 цветов 80х43, 16 цветов	640х350, 16 цветов
VGA	Цветной	80х25, 16 цветов 80х50, 16 цветов	640х480, 16 цветов 640х350, 16 цветов 320х200, 256 цветов

 

В настоящее время мониторы MDA, CGA, EGA и Hercules практически не используются, так как они не обладают надлежащей разрешающей способностью, что приводит к быстрому утомлению глаз. Большинство компьютеров выпускаемых в настоящее время используют мониторы типа VGA, которые обеспечивают достаточное качество изображения в текстовом и графическом режимах. Для многих программ, использующих графический интерфейс, требуется лучшее качество, чем у мониторов VGA. В таких случаях используют мониторы Super VGA(SVGA) c разрешающей способностью 800х600, 1024х768 и 1560х1024.

Скорость работы.

Важной характеристикой адаптера монитора является скорость работы. В тестовом режиме все адаптеры работают достаточно быстро, но при выводе графических изображений с высоким разрешением скорость работы довольно существенна. В данном случае может оказаться необходимым использование видеоускорителя.

Видеопамять.

Монитор по отношению к процессору выступает в той же роли, что телевизор по отношению к телецентру: он показывает изображение, формируемое процессором.

В графическом режиме монитора в видеопамяти для каждой точки экрана должен быть записан тот цвет, которым она выводится. Так что чем больше разрешающая способность и чем больше может одновременно изображаться цветов на экране, тем больше должен быть объем видеопамяти. Для режима 800х600х256 и 1024х768х16 требуется видеопамять размером 512Кбайт, а для 1024х768х256 - 1Мбайт.

Размер точки (зерна) экрана.

На качество изображения на экране существенно влияет размер точки (пикселя) на экране. Чем меньше размер точки, тем четче изображение. На мониторах стандартного размера (14’’) при максимальном разрешении 640х480 удовлетворительное изображение получается при размере зерна 0,39мм, а хорошее - при 0,31мм, а для режима 1024х768 - 0,25 - 0,28 мм.

Качество изображения.

Если на компьютере приходится работать не 10-15 мин в день, а часами или даже весь день, то следует особое внимание обратить на качество изображения: не мерцает ли экран, нет ли на нем цветных пятен и т.д. Нежелательно, если справа от ярких или темных полос появляется их тень. Мониторы с дефектным изображением приводят к быстрому утомлению людей, которые с ними работают - такие мониторы покупать не следует.

Экранные фильтры.

Для защиты от бликов на поверхности экрана, а также для уменьшения излучений, исходящих от экрана, используют экранные фильтры. Наилучшую защиту от бликов дают стеклянные поляризационные фильтры.

Принцип работы монитора

Принцип действия монитора на базе электронно-лучевой трубки мало отличается от принципа обычного телевизора и заключается в том, что созданный катодом (электронной пушкой) пучок электронов, попадая на экран, покрытой люминофором, вызывает его свечение. На пути пучка электронов обычно находится дополнительные электроды: модулятор, регулирующий интенсивность пучка электронов и связанную с ней яркость изображения, и отклоняющая система, позволяющая изменить направления пучка.

Любое текстовое или графическое изображение на экране монитора компьютера (так же, как и телевизора) состоит из множества дискретных точек люминофора, представляющий собой минимальный элемент изображения (растра) и называемых пикселями. Такие мониторы называются растровыми. Электронный луч в этом случае периодически сканирует весь экран, образуя на нём близко расположенные строки развёртки. По мере движения луча по строкам видеосигнал, подаваемый на модулятор, изменяет яркость светового пятна и образует видимое на экране изображение. Разрешающая способность монитора определяется числом элементов изображения, которые он способен воспроизводить по горизонтали и вертикали, например, 640х480 или 1024х768 пикселов.

Для формирования растра (Рис. 3.2.1.) в мониторе используются специальные сигналы. В цикле сканирования луч движется по зигзагообразной траектории от левого верхнего угла до правого нижнего. Прямой ход луча по горизонтали осуществляется сигналами строчной (горизонтальной - H.Sync) развертки, а по вертикали - кадровой (вертикальной - V.Sync) развертки. Перевод луча из крайней правой точки строки в крайнюю левую точку следующей строки (обратный ход луча по горизонтали) и из крайней правой позиции последней строки экрана, а крайнюю левую позицию первой строки (обратный ход луча по вертикали) осуществляется специальными сигналами обратного хода.

Рис. 3.2.1.Формирование растра на экране монитора

Таким образом, наиболее важными для монитора являются следующие параметры: частота вертикальной (кадровой) развертки, частота горизонтальной (строчной) развертки и полоса пропускания видеосигнала.

Описанный выше способ формирования изображения применяется и в телевизионной технике. Частота обновления изображения (частота кадров) составляет 25 Гц. С первого взгляда кажется, что это очень низкая частота. Однако в телевидении для сужения полосы частот спектра телевизионного сигнала применяется чересстрочная развертка, т.е. полный растр получается за два приема. Сначала за время, равное 1/50 с, передается (воспроизводятся) только нечетные строки: 1, 3, 5 и т.д. эта часть растра называется полем нечетных строк или нечетным полукадром. Затем развертывающий электронный луч быстро переводится от нижнего края экрана вверх и попадает в начало 2-й (четной) строки. Далее луч прорисовывает все четные строки: 2, 4, 6, т.д. так формируется поле четных строк или четный полукадр. Если наложить оба полукадра друг на друга, то получится полный растр изображения.

Данный способ формирования изображения, как в мониторе, так и в телевизорах оказался возможным благодаря двум свойствам, а точнее, недостаткам, нашего зрения:

n Инерционность восприятия световых раздражений, т.е. возникновение и прекращение фотохимических реакций в сетчатки глаза после начала и окончания воздействия импульса света происходит не мгновенно, а с задержкой, характеризующей эту инерционность (приблизительно 0,1 с). Время сохранения светового возбуждения сетчатки глаза составляет 0,4-1,0 с после окончания действия светового раздражения. Благодаря такому свойству зрения оказалось возможным производить поэлементную развертку изображения от строки к строке и от одного полукадра к другому (при чересстрочном способе формирования изображения), т.е. изображение представляется в виде быстро сменяющейся последовательности строк и кадров

n Ограниченная разрешающая способность по перемещению. Это свойство учитывается при отображении движущихся предметов на экране монитора или телевизора. Для того чтобы движения казались плавными, каждое изменение положения предметов должно быть передано небольшими порциями. Глаз человека воспринимает изображение как непрерывное, если смена кадров происходит с частотой 20-25 Гц. Частотой смены кадров определяется устойчивость изображения. Чем выше устойчивость, тем меньше утомляемость глаз от мерцания экрана. Поэтому с использованием построчного формирования изображения, частоту кадров мониторов PC стараются повышать. У хороших мониторов кадровая частота достигает 70-80 Гц.