Вычислительная техника и сети.

Монитор.

Монитор – устройство отображения информации

В связи с наличием, отсутствием или степенью выраженности различных функциональных характеристик, мониторы подразделяют на условные виды или типы. Такое деление тесно связано со стандартами и возможностями устройств генерирующих видеосигналы для мониторов – видеокартами или видеоадаптерами. Это происходит по причине преемственности стандартов на пути совершенствования в хронологическом порядке от видеокарт к мониторам. Поэтому, часто, можно встретить такие характеристики мониторов как монитор CGA, EGA, MCGA, VGA, SVGA, PGA и др. в соответствии с типом видеоадаптера. Такое соответствие, отчасти, диктуется еще и специфическими для большинства типов видеокарт сигналами и интерфейсными разъемами.

Монитор – та часть персонального компьютера, которую нередко с ним и отождествляют. Однако, такие представления ошибочны. Монитор является лишь устройством отображения информации и по своему внутреннему составу и свойствам имеет много общего с телевизионным устройством отображения. Назначением данного устройства является только визуализация информации, передаваемой в виде видеосигналов от видеоконтроллеров видеокарт. Основной компонентой составных частей для получения изображения в мониторах обычно является либо катодно-лучевая трубка (кинескоп), либо матрица подсвечиваемых или пассивных жидкокристаллических элементов. Генерируемое изображение имеет несколько функциональных характеристик: цветность (цветное, монохроматическое, двухцветное без градаций яркости), число элементарных точек изображения на единицу площади экрана – зернистость или гранулярность (точек/дюйм), поддерживаемые частоты синхронизации кадровой развертки (Гц), мультичастотность (есть/нет), автокоррекция четкости (есть/нет), размер экрана по диагонали (дюйм), величина кривизны поверхности экрана, величина контрастности изображения, наличие встроенного светофильтра, наличие систем понижения величины вредных излучений (помечаются, как имеющие кинескоп, поддерживающий стандарты пониженной величины излучений Low Radiation), программируемость систем управления и др.

Большинство катодно-лучевых мониторов являются растровыми устройствами (в отличие от векторных) и имеют растровую электронно лучевую трубку (ЭЛТ) – кинескоп. В таком устройстве изображение формируется электронным лучом, который периодически сканирует экран с образованием на нем близко расположенных светящихся линий – строк горизонтальной развертки или растра. По мере продвижения по строке развертки видеосигнал, формируемый видеоадаптером изменяет характеристики электронного луча (или лучей в случае цветного устройства), меняя тем самым освещенность элементарной точки растра – пиксела растра. Благодаря тому, что весь этот процесс происходит очень быстро (весь экран, состоящий из сотен строк растра, обновляется – регенерируется 40-120 раз/с, в зависимости от частоты синхронизации) человеческий глаз не успевает заметить динамики прохождения луча и смены картинки кадров изображения и воспринимает его как статическое или движущееся. В зависимости от технологии изготовления мониторов, в каждом цикле регенерации строки растра, они могут работать по двум принципам. Наиболее часто, реализуется принцип при котором “активной” является только фаза движения луча растра в одну сторону (слева направо). Во время нее луч изменяет освещенность люминофора трубки и изображение на экране – прямой (вертикальный и горизонтальный) ход луча. Вторая фаза называется обратным ходом луча. Во время нее луч неактивен (потушен) и возвращается в исходную позицию – на несколько микрон выше предыдущей. Затем, цикл регенерации строки растра повторяется и так до тех пор, пока не будет отрисован весь экран, снизу вверх или сверху вниз. Отклонение луча по горизонтали, в течении прямого хода, осуществляется сигналом строчной (горизонтальной) развертки, а по вертикали – кадровой (вертикальной) развертки.

Если монитор является цветным, то в нем работают, как минимум, три луча одновременно – красный, зеленый и голубой (Red-Green-Blue – RGB), от соотношения яркости которых в каждый момент времени регенерации строки растра зависит видимый цвет пиксела растра, цветность и вид всего изображения.

Для формирования цветного или монохроматического с градациями тона изображения в монитор необходимо подавать три цветовых (RGB) и два синхронизирующих (вертикальной и горизонтальной синхронизации) сигнала, а также, общий отрицательный провод заземления. В некоторых моделях мониторов сигналы синхронизации изображения объединяются в один композитный сигнал. В персональных компьютерах применяются монохроматические мониторы прямого управления (подключаемый к адаптерам EGA), композитные монохроматические мониторы (подключаемый к адаптерам СGA) , композитные цветные мониторы (подключаемые к адаптерам СGA), цветные RGB мониторы (подключаемый к адаптерам MCGA и VGA) и мониторы с переменной частотой развертки – мультичастотные универсальные цветные, монохроматические и черно-белые RGB мониторы (подключаемые к адаптерам CGA, EGA, VGA и SVGA).

Другая система мониторов основана на способности т.н. жидких кристаллов – ЖК менять свои оптические свойства в зависимости от полярности и величины прикладываемой к ним разности потенциалов. Для организации экрана используется расположение на плоскости огромного числа жидкокристаллических элементов, способных управляемо менять свои оптические свойства. От их числа зависит параметр гранулярности ЖК дисплеев и их разрешающая способность. Сзади, как правило, располагается система подсветки. Освещаемые сзади жидкокристаллические элементы, в зависимости от подаваемых на них сигналов, меняют свою светопроницаемость – просвечиваются с разной силой и формируют изображение. В остальном, схема управления картинкой из отдельных пикселов схожа с таковой в катодно-лучевых устройствах. Существенным отличием является отсутствие какого-либо луча и сканирования экрана, т.к. каждый ЖК элемент, или их группа, может управляться самостоятельно и независимо от других. В связи с этим, схемы генерации изображений становятся более интеллектуальными и не меняют те части изображения, которые действительно не изменились, что резко ускоряет работу систем управления дисплеем. Неподсвечиваемые ЖК экраны достаточно неудобны в использовании, хотя, и выпускались ранее в большом количестве, т.к. для нормальной работы с ними необходимо смотреть на экран под определенным углом, а изображение является менее четким и ярким. В настоящее время широко распространены цветные ЖК дисплеи. Их устройство аналогично черно-белым или монохромным, однако, технология производства сложнее и дороже, т.к. необходимо обеспечить ту же разрешающую способность устройства, как и у монохромных аналогов, разместив на той же площади, как минимум, в три раза больше ЖК элементов – красных, зеленых и синих. ЖК экраны и дисплеи используются, в основном, в портативных и карманных реализациях персональных компьютеров и т.н. компьютерах “записных книжках”, что обусловлено, прежде всего, чрезвычайно низким энергопотреблением (необходима долгая работа от батареи питания), малыми размерами по глубине (устройство является практически плоским) и достаточно высокой стоимостью технологии производства.

В зависимости от сложности и специфичности требований, выдвигаемых решаемыми задачами и назначением компьютера, он может комплектоваться различными мониторами. Например, сложные графические пакеты систем инженерного проектирования, издательских систем, графических станций, игровые центры и центры мультимедиа, как правило, комплектуются цветными мониторами высокого разрешения (режимы 1200x1024 и более) с трубками кинескопа больших размеров (по диагонали 15, 17 и 21 и более дюймов). Сетевые серверы и удаленные терминалы, из-за пассивного использования мониторов, как правило, комплектуются монохроматическими или черно-белыми мониторами. Домашние компьютеры все ближе приближаются к требованиям простых графических станций и мультимедиа систем, и, по желанию заказчика, могут комплектоваться во всем диапазоне от мощных цветных графических до монохромных текстовых видеосистем и мониторов.

В настоящее время, практически, все выпускаемые мониторы являются мониторами, поддерживающими стандарты сохранения энергии (FCC, BZT, CIPR и др.). Их потребляемая мощность не превышает 70 Ватт, а монитор может быть программно переведен в режимы частичного или полного отключения питания и переведен в ждущий режим.

Также, практически все выпускаемые, в настоящее время, мониторы поддерживают стандарты ограничивающие уровень вредных помех и излучений (SEMKO, DHSS, UL, CSA, TUV-GS, ZH и др.). Многие комплектуются встроенными в кинескоп фильтрами.

Технология производства устройств отображения является самой консервативной из всех технологий устройств, которыми комплектуются персональные компьютеры и развивается довольно медленно.