Лабораторная работа Мониторы

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8

Тема: Исследование работы ЖК монитора

Цель работы: формирование знаний и умений анализировать работу ЖК мониторов.

Время выполнения 6 часов.

Теоретический материал

В современных тонкопленочных полупроводниковых жидкокристаллических мониторах используется технология TFT (Thin Film Transistor Liquid Crystal Display). Жидкокристаллическое вещество расположено между двумя слоями стекла, а свет проходит через кристаллы в соответствии с направлением, в котором повернуты их молекулы. Поляризационные фильтры регулируют прохождение света. При подаче напряжения молекулы кристалла занимают положение, при котором проходящий через них свет начинает проходить через поляризационный фильтр под другим углом. Напряжение заставляет жидкие кристаллы работать подобно затвору камеры, блокируя или разрешая прохождение света сквозь фильтры. Высокая эффективность ЖК-мониторов обусловлена малым расходом материалов и энергии. Высокий кпд и низкий уровень электромагнитного излучения позволяют отнести эти мониторы к разряду устройств, «дружелюбных» по отношению к окружающей среде.

Традиционные ЭЛТ-мониторы обновляют изображение на экране по одному пикселу, поэтому для них крайне важна частота кадровой развертки, которая определяет время обновления изображения. От ее значения зависит визуальное мерцание изображения на экране. В ЖК-мониторах изображение обновляется построчно, поэтому оно не дрожит практически при любом разумном значении частоты кадровой развертки. Для качества изображения ЖК-мониторов, при условии что они подсоединяются по обычному, аналоговому интерфейсу, наиболее важна настройка таких параметров, как синхронизация и фаза. Для определения числа пикселов в строке контроллер ЖК-монитора использует стробирующий синхросигнал, частота которого должна соответствовать частоте видеосигнала, поступающего от графического адаптера. В противном случае на экране могут появиться чередующиеся вертикальные светлые и темные полосы, а изображение может дрожать или вообще «схлопнуться» в одну линию. Фаза отвечает за фокусировку изображения. Результатом разбалансировки фазы могут быть дрожание экрана и едва заметные быстро бегущие горизонтальные темные полосы. Обычно при работе эффект разбалансировки фазы может быть незаметен, поэтому, чтобы определить, настроена ли фаза, необходимо прибегнуть к небольшой хитрости. Нужно добиться, чтобы по всему экрану монитора располагался, например, однородный светло-серый фон. Тогда при изменении фазы будет хорошо заметна появляющаяся и исчезающая рябь, возникающая из-за быстро бегущих темных горизонтальных полос. Устранить эту рябь можно специальными регулировками. Необходимо отметить, что попытка избавиться от искажений изображения на экране, вызванных разбалансировкой фазы, удается не на всех моделях ЖК-мониторов, поэтому при приобретении ЖК-панели обязательно делайте такую проверку. Естественно, что если ваш монитор подсоединяется к видеоадаптеру по цифровому интерфейсу, то никаких регулировок не понадобится — все будет идеально.

Цифровой интерфейс Традиционные ЭЛТ-мониторы являются аналоговыми устройствами, поэтому в обычных настольных компьютерах устанавливаются видеокарты с аналоговым выходом. В свою очередь, ЖК-мониторы — это полностью цифровые устройства, и поэтому их производители, стремясь обеспечить совместимость с традиционными ЭЛТ-мониторами, вынуждены прибегать к специально создаваемому аналоговому «посреднику».

Первоначально цифровой сигнал преобразуется в аналоговый в видеокарте (первое, ЦАП-преобразование), а затем аналоговый сигнал трансформируется в цифровой электронным блоком самого ЖК-монитора (второе, АЦП-преобразование). При этом возрастает риск различных искажений сигнала, значительно повышается стоимость как самой видеокарты, так и монитора. Получается, что пользователи платят дополнительные деньги за общее ухудшение качества. В связи с этим специалистами в области ЖК-технологий были разработаны цифровые интерфейсы. Сейчас в продаже имеются как мониторы с цифровым выходом, так и видеокарты с цифровым интерфейсом для обмена данными между ЖК-мониторами и компьютерами. Поэтому при покупке обращайте внимание на наличие в ЖК-мониторе современного цифрового интерфейса (у некоторых моделей одновременно имеются и аналоговый, и цифровой), а затем поинтересуйтесь, какого типа этот интерфейс (к сожалению, пока не существует единого стандарта) и есть ли в продаже видеокарты, которые его реализуют.

Яркость и контрастность

Если вы когда-то работали с ноутбуками, то, наверное, обращали внимание на то, что у подавляющего большинства этих компьютеров ЖК-экраны были малочувствительны к изменению уровня яркости — как бы сильно вы ни изменяли уровень яркости, визуально это почти не заметно. Подобная особенность ноутбуков обусловлена прежде всего тем, что переносные компьютеры должны иметь небольшие габариты и вес, а также потреблять мало энергии; следовательно, для подсветки экрана в них нельзя использовать «полноценную» лампу с большой мощностью и «нормальными» габаритами. Современные настольные ЖК-мониторы практически лишены этого недостатка. Некоторые ЖК-панели могут не обеспечивать достаточного уровня яркости. Чтобы проверить это, нужно установить его на максимум и, визуально оценив качество картинки на экране, убедиться, не слишком ли тускло полученное на экране изображение. Если это так, можно смело забыть о данном мониторе и переходить к проверке другого экземпляра. При этом совсем не обязательно, что модель с большей величиной яркости, указанной в паспортных данных, будет давать визуально более яркое изображение. Все может быть как раз наоборот! Единственное, чему можно здесь доверять, — это собственные ощущения. Необходимо также иметь в виду, что со временем максимально возможный уровень яркости изображения ЖК-панелей уменьшается в результате «старения» лампы подсветки. Поэтому, если вы планируете использовать покупаемый ЖК-монитор в течение длительного времени (от трех лет и дольше), постарайтесь выбрать такой экземпляр, чтобы его максимальный уровень яркости изображения был несколько больше необходимого рабочего уровня. С контрастностью изображения у ЖК-мониторов тоже могут быть проблемы. Некоторые ЖК-панели почти нечувствительны к изменению ее уровня, а у других экземпляров, несмотря на вполне адекватное изменение контрастности изображения в ответ на изменение ее уровня, может проявиться недостаточная глубина отображения тона.

Одна из характерных особенностей получения изображения в ЖК-мониторах состоит в том, что панель с жидкими кристаллами подсвечивается сзади мощным потоком света, который испускается флуоресцентной или галогенной лампой. В настольных моделях, в отличие от ноутбуков, обычно используются две лампы. При этом очень трудно добиться равномерной подсветки по всей площади панели с жидкими кристаллами, что приводит к неравномерности в яркости изображения, вследствие чего на экране монитора возникают светлые и темные пятна, очень хорошо заметные на однородном цветном или светло-сером фоне. Неравномерность изображения на ЖК-мониторе с размером диагонали 15 и более дюймов усиливается еще из-за того, что экран состоит не из одной, а из двух и более матриц. У некоторых ЖК-мониторов неравномерность яркости изображения выражена довольно сильно, у других — едва заметна, но факт остается фактом: почти у всех ЖК-мониторов в той или иной степени наблюдался этот недостаток, и здесь ЖК-панели проигрывают ЭЛТ-мониторам. Конечно, добиться равномерной яркости изображения очень сложно, далеко не все ЭЛТ-модели удовлетворяют этому требованию, однако наиболее качественные мониторы для массового рынка и дорогостоящие модели для профессионального использования имеют близкую к идеалу равномерность яркости изображения, в то время как ЖК-панели все еще далеки от этого.

Дефектные пикселы

Матрицы ЖК-дисплеев могут иметь неработающие, или «заклинившие», пикселы. Проверить этот дефект просто: достаточно получить на всем экране монитора однотонный фон (черный, белый, красный, зеленый или синий), на котором неработающие пикселы будут выглядеть как темные или светлые точки, а «заклинившие» пикселы — как ярко горящие точки синего, красного или зеленого цвета. При этом два разных экземпляра одной и той же модели могут различаться по количеству дефектных пикселов (технологические требования допускают наличие 1-5 таких пикселов), поэтому, покупая ЖК-панель, внимательно исследуйте несколько мониторов одной марки на наличие дефектных пикселов и выберите лучший.

Рабочее разрешение. Интерполяция пикселов

В отличие от традиционных мониторов с ЭЛТ-трубкой, разрешение которых можно менять достаточно гибко, ЖК-дисплеи имеют фиксированный набор физических пикселов, поэтому они рассчитаны на работу только с одним разрешением. Например, мониторы с рабочим разрешением 1024?768 пикселов действительно физически содержат 1024 элемента по горизонтали и 768 элементов по вертикали. Раньше существовала такая ситуация: если ЖК-монитор переводился, например, в режим 640?480, то изображение занимало физическую область с размерами 640?480 точек в центре ЖК-матрицы, а оставшаяся часть дисплея не использовалась. Таким образом, сильно уменьшенное изображение появлялось в черной рамке посередине экрана, причем было задействовано лишь 39% рабочей поверхности ЖК-матрицы. Постепенно ЖК-модели «научились» справляться с этой ситуацией, растягивая или уменьшая изображение по всей рабочей площади экрана, но при этом изображение становилось крупнозернистым (зазубренным и шероховатым) или как бы слегка замыленным. Особенно плохо это сказывалось на качестве экранных шрифтов. Однако сегодня многие производители уже способны бороться с побочными эффектами растяжения изображения: применяются так называемые технологии интерполяции изображения, которые позволяют сгладить возникающие «зазубрины» посредством добавления промежуточных цветов или с помощью других методов усовершенствованного масштабирования изображения (Image Enhancement Function), которые позволяют получить качественное воспроизведение картинки при разрешении, отличном от базового. Поэтому если вы покупаете ЖК-монитор с разрешением, например, 1024х768 пикселов и планируете использовать его при меньшем разрешении (800х600 или 640х480), то не забудьте просмотреть, как меняется качество изображения какого-либо крупного шрифта в текстовом документе при уменьшении разрешения.

Инертно ли изображение ЖК-панелей?

Если вы работали со старыми моделями ноутбуков, то наверняка замечали, что изображение, создаваемое ЖК-экранами, имеет некоторую инертность. Однако у современных ЖК-панелей скорость реакции при быстром перемещении по экрану уже сравнима с ЭЛТ-мониторами (во всяком случае инерционность практически незаметна).

Габариты и вес

По этим параметрам ЖК-панели имеют неоспоримое преимущество перед традиционными ЭЛТ-мониторами. При одинаковых размерах и высокой контрастности изображения они значительно легче и занимают очень мало места, а некоторые модели можно повесить на стену, что совсем избавит вас от необходимости отводить под монитор место на рабочем столе.

Поворачивающийся экран

Следует обратить внимание еще на одну удобную особенность, которую имеют некоторые модели ЖК-мониторов, — возможность повернуть дисплей на 90° и таким образом изменить альбомную (Landscape) ориентацию экрана на портретную (Portrait). Это очень удобно при работе с Web-страницами или большими документами, когда дополнительная высота изображения в портретной ориентации оказывается крайне полезной.

Задание к работе

Провести анализ ЖК мониторов разных фирм по различным параметрам.

Порядок выполнения:

Изучить теоретический материал.

1. Определить основные фирмы производители ЖК мониторов.

2. Определить основные параметры, по которым будет проходить сравнение.

3. Составить таблицу с данными параметров.

4. Проанализировать данные и определить наилучший образец.

Контрольные вопросы:

1. Разберите ЖК монитор, назовите основные элементы и их функциональное назначение. В чем заключается принцип работы ЖК мониторов. В рабочей тетради зарисуйте его строение с обязательным обозначением основных узлов и блоков.

2. Объясните принцип формирования изображения в вашем мониторе, в рабочей тетради схематично зарисуйте его.

3. Какие параметры у ЖК мониторов являются основными? Перечислите основные технические характеристики. Что такое разрешение монитора?

4. Запишите основные характеристики вашего монитора на рабочем месте. Запишите, как вы их определили.

5. Перечислите основные компоненты, принцип работы монитора на базе ЭЛТ. Расскажите о принципе работы электронной лучевой трубки, в тетради схематично зарисуйте его.

6. Что такое моноблок? В чем принцип организации их работы? Каковы перспективы их использования? Наименования компаний их изготавливающих.