Электронно - лучевая трубка
Изображение на лицевой панели электронно-лучевой трубки создают светящиеся точки люминофора (pixel - picture element). Среднее расстояние между точками называют “зерном”. Зерно может иметь размеры от 0,25 до 0,41 мм . Распространены типовые размеры экранов: 14,15,17,19,20,21, 28 и 33 дюйма по диагонали. 14 - дюймовый экран имеет 265 мм в ширину. При разрешении 800x600 отображается 800 точек в строке. Расстояние между точками определится как 265/800 = 0,32 мм. В цветных мониторах каждый пиксель образован триадой люминофоров, излучающих в красном, зеленом и синем цвете. Люминофор каждого цвета освещается лучом своей электронной пушки. Луч движется по строкам, интенсивность луча изменяется модулятором, это приводит к изменению яркости светового пятна на экране. Движение луча происходит по определенному пути- растру. Такие дисплеи называют растровыми. Разрешающая способность монитора зависит от числа элементов изображения 640x480, 800х600 или 1024x768 пикселей.
Сегодня большинство мониторов выпускаются на ЭЛТ с теневой маской (они еще называются трубками с плоским экраном) или с апертурной решеткой это мониторы Trinitron фирмы Sony. Остальные производители, закупившие лицензию на эту технологию, выпускают продукцию под собственными торговыми марками.
Экран трубки с теневой маской покрыт точками люминофора, на которые электронный луч попадает через маску с небольшими круглыми отверстиями. Приводимый в описании монитора параметр "шаг точки" обозначает расстояние между точками люминофора одного цвета (красного, зеленого или синего). Чем меньше это расстояние, тем ближе точки друг к другу и тем резче изображение.
Рис. 1. Лучи фокусируются в отверстиях теневой маски.
В трубках с апертурной решеткой люминофор нанесен в виде вертикальных полосок, разделенных тонкими металлическими проволочками. Электронный луч, попадая на полоски, вызывает их свечение. Для этой конструкции трубок под шагом подразумевается расстояние между полосками одного цвета. Чем меньше это расстояние, тем лучше.
Hельзя сравнивать размер шага для трубок разных типов: шаг точек ("триад") трубки с теневой маской измеряется по диагонали, в то время как шаг апертурной решетки, иначе называемый горизонтальным шагом точек, - измеряется по горизонтали. Поэтому при одинаковом шаге точек трубка с теневой маской имеет большую плотность точек, чем трубка с апертурной решеткой. 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 ЭЛТ хорошо использовать при интенсивной и длительной работе с текстами и мелкими элементами графики, например, в CAD/CAM-приложениях. Трубки типа Trinitron 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. Посмотрев на включенный экран, особенно на белый фон, можно заметить тонкие нити, идущие поперек решетки, они стабилизируют ее положение. Из-за более сложной конструкции дисплеи с такими трубками обычно немного дороже аналогичных моделей с теневой маской.
Конечно оптимальная разрешающая способность зависит от размеров экрана: например, разрешение 1024x768, установленное на 15-дюймовом мониторе, может повысить напряжение глаз, в то время как на 17-дюймовом дисплее оно будет вполне уместно. Измеряемая в герцах частота смены кадров (или частота регенерации изображения) показывает, как быстро могут быть перерисованы все пикселы экрана. Более высокая частота смены кадров делает изображение устойчивее, а пониженная частота может привести к нежелательному мерцанию - едва заметному, новызывающему излишнее напряжение глаз. Максимальная частота регенерации изображения зависит от установленной разрешающей способности, а при заданном разрешении - определяет качество изображения.
Ассоциация стандартов видеоэлектроники (Video Electronics Standards Association, VESA) установила частоту смены кадров 85 Гц в качестве стандарта для свободных от нежелательного мерцания мониторов.
Разрешающая способность и частота регенерации - основные параметры для согласования монитора и видеоплаты компьютерной системы. Важным параметром монитора является ширина полосы частот. Это важный показатель для определения лучшей разрешающей способности устройства. Полоса частот дисплея характеризует его возможности в отношении поступающего с графической карты видеосигнала. Чем выше разрешающая способность и частота смены кадров, тем шире требуемая полоса пропускания.
Практически все мониторы оснащены легкодоступными органами управления на передней панели. Это могут быть кнопки или вращающиеся ручки. Стало стандартом цифровое управление монитором. Благодаря цифровым системам увеличивается точность настройки, которая, как правило, и сохраняется на более длительный период. У современных дисплеев расширен перечень регулировок. Экранный интерфейс управления устройством в целом облегчает настройку и обеспечивает немедленную обратную связь с монитором, повышая вероятность более точной его настройки.
Основные функции управления включают в себя: установку горизонтального и вертикального размера изображения, а также его сдвиг по вертикали и горизонтали, размагничивание, регулировку яркости и контраста. Большинство мониторов имеют дополнительные функции управления геометрией изображения: устранение подушкообразных и трапецеидальных искажений, сжатие/растяжение прямоугольника экрана и поворот изображения. В некоторых устройствах возможно также устранение муара (комбинационных искажений), регулировка сведения луча, цветовой температуры и уровней усиления красного, зеленого и синего компонентов сигнала.
Для мониторов с трубкой типа Trinitron:
· MPH = горизонтальный размер/горизонтальный шаг полосок;
· MPV = вертикальный размер/вертикальный шаг полосок.
Для 17-дюймового монитора с трубкой типа Trinitron, шагом полосок 0,25 мм по горизонтали и 0,40 мм по вертикали и размером используемой области экрана 320x240 мм получим максимальную реальную разрешающую способность 1280x600 точек: 320/0,25 = 1280 MPH ; 240/0,40= 600 MPV.
Движением луча по диагонали управляет строчная развертка, по вертикали - кадровая развертка.
Рис.2. Кадровая и строчная развертка
Сигналы обратного хода возвращают луч в начало строки или кадра. На рисунке 2 приведены диаграммы пилообразного напряжения строчной и кадровой развертки.
Видеосигнал поступает в монитор с платы адаптера. Вместе с видеосигналом поступают сигналы вертикальной и горизонтальной синхронизации.
Частота кадровой развертки определяет частоту (обновления) регенерации экрана. Чем выше частота регенерации, тем меньше заметно мерцание экрана. Чем меньше размер зерна люминофора, и чем больше строк прочерчивает луч за время кадровой развертки, тем более четким будет изображение. Стандартами кадровой частоты являются частоты 56, 60, 72, 75, 85 Гц. Верхняя граница кадровой частоты ограничена, т.к. считается, что мерцание на частотах свыше 110 Гц глаз человека уже не различает. Частота строк определяется в Кгц, как произведение частоты кадров на количество строк в кадре, например, 800(строк) х 85 =68КГц.
Полоса пропускания видеосигнала определяет насколько высокие частоты может содержать видеосигнал. Определить полосу пропускания можно как произведение количества точек в строке на частоту строчной развертки, так как за период горизонтальной развертки луч должен изменить значение интенсивности на каждом пикселе.
Чтобы улучшить качество изображения может применяться чересстрочная развертка. При строчной развертке за период кадровой развертки выводятся все строки кадра. При чересстрочной развертке вывод кадра осуществляется за два периода кадровой развертки (через строку) - это позволяет увеличить разрешение экрана, но приводит к появлению мерцания экрана.
Все современные мониторы можно разделить на 3 группы:
· Мониторы с фиксированной частотой;
· Мониторы с несколькими фиксированными частотами;
· Мультичастотные или мультисканирующие мониторы.
Мониторы с фиксированной кадровой частотой менее критичны к значениям частот синхроимпульсов, т.к. используется лишь одна частота синхронизации импульсов.
Мониторы с несколькими фиксированными частотами допускают использование набора частот кадровых и строчных синхроимпульсов.
Мультичастотные мониторы настраиваются на произвольную частоту синхросигнала в заданном диапазоне 30-64 кГц - строчной и 50-100 Гц кадровой развертки.