Глава 13. Видеотерминальные устройства

После изучения главы студент должен знать:

· -видеомониторы на ЭЛТ и плоских панелях, с их разновидности и основные характеристики;

· эргономичность видеомониторов;

· -видеоконтроллеры, во многом определяющие функциональные характеристики видеомониторов;

· -графические процессоры видеоконтроллеров и их основные параметры;

· -объем и тип видеопамяти и ее характеристики;

· -назначение и количество вершинных и пиксельных программ – шейдеров;

· - интерфейсы DVI и HDMI и их характеристики.

Видеотерминальные устройства предназначены для оперативного отображения текстовой и графической информации в целях визуального восприятия ее пользователем. Видеотерминал состоит из видеомонитора (дисплея) и видеоконтроллера (видеоадаптера). Видеоконтроллеры входят в состав системного блока ПК (находятся на видеокарте, устанавливаемой в разъем материнской платы), а видеомониторы — это внешние устройства ПК. Видеомонитор, дисплей или просто монитор — устройство визуализации информации на экране. Видеоконтроллер предназначен для преобразования данных в сигнал, отображаемый монитором, и для управления работой монитора.

Видеомониторы можно разделить на два класса:

l видеомониторы на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ);

l видеомониторы на плоских панелях.

Видеомониторы на ЭЛТ

В состав монитора на ЭЛТ входят: электронно-лучевая трубка; блок разверток; видеоусилитель; блок питания. Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ, CRT, Cathode Ray Tube, катодно-лучевая трубка) представляет собой запаянную вакуумную стеклянную колбу, дно (экран) которой покрыто слоем люминофора, а в горловине установлена электронная пушка, испускающая поток электронов. С помощью формирующей и отклоняющей систем поток электронов модулируется для отображения нужного символа и направляется на нужное место экрана. Энергия, выделяемая попадающими на люминофор электронами, заставляет его светиться. Светящиеся точки люминофора формируют изображение, воспринимаемое визуально.

В компьютерах применяются как монохромные, так и цветные мониторы.

Монохромные мониторы

Монохромные мониторы существенно дешевле цветных, имеют более четкое изображение и большую разрешающую способность, позволяют отобразить десятки оттенков «серого цвета», менее вредны для здоровья человека. Поэтому многие профессиональные программисты предпочитают именно их.

Среди монохромных чаще других используются:

l монохромные мониторы прямого управления, обеспечивающие высокую разрешающую способность при отображении текстовых и псевдографических символов, но не предназначенные для формирования графических изображений, построенных из отдельных пикселов; работают совместно только с монохромными видеоконтроллерами;

l композитные монохромные мониторы обеспечивают качественное отображение и символьной и графической информации при совместной работе с цветным графическим адаптером (но выдают, естественно, монохромное, черно-белое, зеленое или янтарное, изображение).

Высокую разрешающую способность с хорошей передачей полутонов имеют монохромные композитные мониторы с черно-белым изображением типа «paper white» (используемые часто в настольных издательских системах).

Цветные мониторы

В цветном CRT -мониторе используются три электронные пушки, в отличие от одной пушки, применяемой в монохромных мониторах. Каждая пушка отвечает за один из трех основных цветов: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue), путем смешивания которых создаются все остальные цвета и цветовые оттенки, вплоть до 33,5 миллионов разных оттенков, предусмотренных стандартом TrueColor. Люминофор цветной трубки содержит мелкие группы точек, в каждой из которых имеются три вида элементов (отсюда и название группы из люминофорных элементов — триады), светящихся этими основными цветами, а поток электронов от каждой электронной пушки направляется на соответствующие группы точек. Такие мониторы иногда называют RGB-мониторами, по первым буквам названия основных цветов, формирующих спектр.

Электронный луч, предназначенный для красных люминофорных элементов, не должен влиять на люминофор зеленого или синего цвета. Чтобы добиться такого действия, используется специальная, обеспечивающая дискретность (растровость) изображения маска, структура которой зависит от типа кинескопов разных производителей.

ЭЛТ можно разбить на два класса:

l с дельтаобразным расположением электронных пушек;

l с планарным расположением электронных пушек.

Часто ЭЛТ с планарным расположением электронных пушек называют также ЭЛТ с самосведением лучей, так как воздействие магнитного поля земли на три планарно расположенных луча практически одинаково, и при изменении положения трубки относительно этого поля не требуется производить дополнительные регулировки. В этих трубках применяются маски двух типов:

l «Shadow Mask» (теневая маска);

l «Slot Mask» (щелевая маска).

Теневая маска — это самый распространенный тип масок для CRT-мониторов. Теневая маска представляет собой металлическую сетку перед экраном стеклянной трубки с люминофорным слоем. Отверстия в металлической сетке обеспечивают точное попадание луча только на требуемые люминофорные элементы, и только в определенных областях. Минимальное расстояние между люминофорными элементами одинакового цвета называется шагом точки (dot pitch). Теневая маска применяется во многих современных мониторах, в частности, в мониторах, выпускаемых компаниями Hitachi, Panasonic, Samsung, Daewoo, LG, Nokia, ViewSonic.

Щелевая маска состоит из параллельных металлических проводников перед экраном стеклянной трубки с люминофорным слоем. Щели между проводниками обеспечивают точное попадание луча на требуемые полосы экрана. Люминофорные элементы расположены в вертикальных эллиптических ячейках, а маска сделана из вертикальных линий. Вертикальные полосы, фактически, разделены на эллиптические ячейки, которые содержат группы из люминофорных элементов трех основных цветов. Минимальное расстояние между двумя ячейками называется щелевым шагом (slot pitch). Щелевая маска используется, помимо мониторов фирмы NEC (разработчика данной технологии), в мониторах Panasonic с плоским экраном PureFlat и LG с плоским экраном Flatron.

Фирма Sony разработала плоские трубки с апертурной решеткой (Aperture Grill), которые более известны как трубки Trinitron. Апертурная решетка представляет из себя металлическую решетку из вертикальных линий. Вместо эллиптических ячеек экран содержит серию нитей, состоящих из люминофорных элементов трех основных цветов, выстроенных в виде вертикальных полос. 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 компаний Sony, CTX, Mitsubishi (Panasonic), ViewSonic, представляет собой тонкую фольгу, на которой прорезаны тонкие вертикальные линии. Она держится на одной (в больших мониторах — на нескольких) горизонтальной проволочке-струне, тень от которой видна на экране. Эта проволочка применяется для гашения колебаний и называется демпфирующей (стабилизирующей) нитью (damper wire).

Минимальное расстояние между двумя одноцветными нитями на экране называется шагом полосы (strip pitch). Введенные выше понятия: «шаг точки», «щелевой шаг», «шаг полосы» можно связать с более распространенным общим термином «размер зерна», рассмотренным далее. В качестве цветных мониторов используются также композитные цветные мониторы, обеспечивающие и цвет и графику, но с довольно низкой разрешающей способностью.

RGB-мониторы являются более качественными, обладающими высокой разрешающей способностью и графики и детализации цвета, в них для каждого из основных цветовых сигналов отведен свой провод (в композитных — все 3 цветовых сигнала проходят по одному проводу). RGB-мониторы работают совместно с цветным графическим контроллером. Три типа видеомониторов: CD (Color Display), ECD (Enhanced CD) и PGS (Professional Graphics System) определяли стандарт цветных мониторов широкого применения, но в настоящее время заслуживают внимания только последние из них.