38. Які основні компоненти складають відео систему пк ? Опишіть склад, принцип роботи, типи crt and fed- моніторів.

Видеосистему персонального компьютера образуют две основные компоненты: дисплей или монитор и видеокарта. Дополнительные компоненты видеосистемы компьютера, связанные с вводом видеосигналов с других устройств (телевизора, видеомагнитофона или видеоплеера), выводом видеосигналов на другие устройства, а также обработкой видеосигналов будут рассмотрены далее при изложении средств мультимедиа.

Дисплей (display) или монитор (monitor) является стандартным устройством вывода. Наряду с клавиатурой он является самой важной частью ПК (после материнской платы).

В настоящее время в компьютерах используются три основных вида мониторов:

• мониторы на основе электронно-лучевой трубки, называемые также CRT-мониторами (Cathode Ray Tube – катодная лучевая трубка);

• жидкокристаллические мониторы, называемые также LCD (Liquid Crystal Display – жидкокристаллические мониторы);

• плазменные мониторы.

Сегодня самый распространенный тип мониторов – это CRT-мониторы. Как видно из названия, в основе всех подобных мониторов лежит катодно-лучевая трубка, но это дословный перевод, технически правильно говорить электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Используемая в этом типе мониторов технология была создана много лет назад и первоначально создавалась в качестве специального инструментария для измерения переменного тока, проще говоря, для осциллографа.

CRT-монитор имеет стеклянную трубку, внутри которой находится вакуум, т.е. весь воздух удален. С фронтальной стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором – веществом, которое испускает свет при бомбардировке его заряженными частицами. В качестве люминофоров для цветных мониторов используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов – иттрия, эрбия и т.п.

Принцип действия CRT-монитора мало от­личается от принципа действия обычного телевизора и заключается в том, что создаваемый катодом (электронной пушкой) пучок электронов, попадая на экран, покрытый люминофором, вызывает его свечение. На пути пучка электронов обычно находятся дополнительные электроды: модулятор, ре­гулирующий интенсивность пучка электронов и связанную с ней яркость изображения, и отклоняющая система, позволяющая изменять направление пучка.

Заметим, что любое текстовое или графическое изображение на экране мо­нитора компьютера (так же, как и телевизора) состоит из множества дис­кретных точек люминофора, представляющих собой минимальный элемент изображения (растра) и называемых пикселями. Такие мониторы называются растровыми. Электронный луч в этом случае периодически сканирует весь экран, образуя на нем близко расположенные строки развертки. 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 пикселей.

Для формирования растра 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 сигналом строчной (горизонтальной – Н.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 в крайнюю левую позицию первой стро­ки (обратный ход луча по вертикали) осуществляется специальными сигна­лами обратного хода.

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

При формировании изображения и в мониторах, и в теле­визорах учитываются следующие два свойства зрения:

• инерционность восприятия световых раздражений, т. е. возникновение и прекращение фотохимических реакций в сетчатке 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 раздражителя.

• ограниченная разрешающая способность по перемещениям. 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", т. е. различия в картинках должны быть достаточно малыми (как в мультипликации). Движение передается путем покадрового вос­произведения отдельных мало отличающихся друг от друга фаз движения.

Глаз человека воспринимает смену изображений как движущееся изображение в том случае, когда смена изображений происходит с частотой не ниже 20-25 Гц. Исходя из этого, выбиралась частота смены полей при передаче телевизионного изображения. Для мониторов частота кадров имеет важнейшее значение, поскольку во многом определяет устойчивость изо­бражения (отсутствие мерцаний) и, как следствие, утомляемость глаз. По­этому с использованием построчного способа формирования изображения частоту кадров монитора компьютера стараются повышать: чем выше частота кадров, тем устойчивее изображение, следовательно, менее утомляемость работы с таким монитором. У хороших мониторов кадровая частота поддерживается на уровне 70-80 Гц. Однако повышение этой частоты требует увеличения частоты строчной развертки, так как уменьшается время, отводимое на формирование каждой точки изображения. Частота строк (в килогерцах) определяется произведением частоты вертикальной развертки на количество строк, выводимых в одном кадре (разрешающая способность по вертикали).

В основу формирования цветного изображения положены следующие важнейшие свойства цветового зрения:

• аддитивное смешение цветов (модель RGB);

• пространственное усреднение цвета. Если на изображении имеются близко расположенные цветные детали, то с большого расстояния мы не разли­чаем цвета отдельных деталей. Учитывая это свойство зрения, в элек­тронно-лучевой трубке монитора формируется цвет одного элемента изо­бражения из трех цветов люминофорных зерен, расположенных рядом.

В соответствии с этими особенностями человеческого зрения в электронно-лучевой трубке цветного монитора имеются три электронные пушки с отдель­ными схемами управления, а на внутреннюю поверхность экрана нанесен люминофор трех основных цветов: красный – R (Red), зеленый – G (Green) и синий – В (Blue). Таким образом, каждая пушка должна "стрелять" только по своим пятнам люминофора. Чтобы добиться такого действия используется специальная маска, чья структура зависит от типа кинескопов от разных производителей.

Самыми распространенными типами масок в мониторах являются:

• теневая маска (shadow mask);

• щелевая маска(slot mask); 

• апертурная решетка (aperture grill).

Теневая маска – это самый распространенный тип масок для CRT мониторов. Теневая маска состоит из металлической сетки перед частью стеклянной трубки с люминофорным слоем. Как правило, большинство современных теневых масок изготавливают из инвара (сплава железа и никеля). Отверстия в металлической сетке работают как прицел, именно этим обеспечивается то, что электронный луч попадает только на требуемые люминофорные элементы и только в определенных областях. Теневая маска создает решетку с однородными точками (еще называемыми триады), где каждая такая точка состоит из трех люминофорных элементов основных цветов – зеленого, красного и синего которые светятся с различной интенсивностью под воздействием лучей из электронных пушек (рис. 3.32). Изменением тока каждого из трех электронных лучей можно добиться произвольного цвета элемента изображения, образуемого триадой точек. 

Минимальное расстояние между люминофорными элементами одинакового цвета называется dot pitch (или шаг точки) и является индексом качества изображения. Шаг точки обычно измеряется в миллиметрах. Чем меньше значение шага точки, тем выше качество воспроизводимого на мониторе изображения.

Теневая маска применяется в большинстве современных мониторов – Hitachi, Panasonic, Samsung, Daewoo, LG, Nokia, Viewsonic.

При использовании щелевой маски люминофорные элементы расположены в вертикальных эллиптических ячейках, а маска сделана из вертикальных линий. Фактически вертикальные полосы разделены на эллиптические ячейки, которые содержат группы из трех люминофорных элементов трех основных цветов (рис. 3.33). Минимальное расстояние между двумя ячейками называется slot pitch (щелевой шаг). Чем меньше значение щелевого шага, тем выше качество изображения на мониторе.

Щелевая маска используется, помимо мониторов NEC (где ячейки эллиптические), в мониторах Panasonic с трубкой PureFlat (ранее называвшейся PanaFlat). Плоскую щелевую трубку с шагом 0.24 использует также компания LG в своих мониторах Flatron.

Апертурная решетка – это тип маски, используемый разными производителями в своих технологиях для производства кинескопов, носящих разные названия, но имеющих одинаковую суть.

Вместо точек с люминофорными элементами трех основных цветов, апертурная решетка (рис. 3.34) содержит серию нитей, состоящих из люминофорных элементов выстроенных в виде вертикальных полос трех основных цветов. 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 фирмы Sony (Mitsubishi, ViewSonic), представляет собой тонкую фольгу, на которой процарапаны тонкие вертикальные линии. Она держится на горизонтальной (одной в 15", двух в 17", трех и более в 21") проволочке, тень от которой видна на экране. Эта проволочка применяется для гашения колебаний. Ее хорошо видно, особенно при светлом фоне изображения на монитореМинимальное расстояние между полосами люминофора одинакового цвета называется strip pitch (или шагом полосы) и измеряется в миллиметрах. Чем меньше значение шага полосы, тем выше качество изображения на мониторе. 

Апертурная решётка используется в мониторах Viewsonic, Radius, Nokia, LG, CTX, Mitsubishi, Samsung и во всех мониторах Sony.

Нельзя напрямую сравнивать размер шага для трубок разных типов: шаг точек (или триад) трубки с теневой маской измеряется по диагонали, в то время как шаг апертурной решетки, иначе называемый горизонтальным шагом точек, – по горизонтали. Поэтому при одинаковом шаге точек трубка с теневой маской имеет большую плотность точек, чем трубка с апертурной решеткой. Для примера, 0.25 мм шага полосы приблизительно эквивалентно 0.27 мм шага точки.

Трубки с теневой маской дают более точное и детализированное изображение, поскольку свет проходит через отверстия в маске с четкими краями. Поэтому такие мониторы с такими хорошо использовать при интенсивной и длительной работе с текстами и мелкими элементами графики, например в приложениях автоматизированного проектирования. Трубки с апертурной решеткой 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.