1.3.26. Плазменные мониторы и fed-мониторы

Работа плазменных мониторов очень похожа на работу неоновых ламп, которые сделаны в виде трубки, заполненной инертным газом низкого давления. Внутрь трубки помещена пара электродов, между которыми зажигается электрический разряд и возникает свечение. Плазменные экраны создаются путем заполнения пространства между двумя стеклянными поверхностями инертным газом, например аргоном или неоном. Затем на стеклянную поверхность помещают маленькие прозрачные электроды, на которые подается высокочастотное напряжение. Под действием этого напряжения в прилегающей к электроду газовой области возникает электрический разряд. Плазма газового разряда излучает свет в ультрафиолетовом диапазоне, который вызывает свечение частиц люминофора, в диапазоне видимом человеком. Фактически, каждый пиксель на экране работает как обычная флуоресцентная лампа (иначе говоря, лампа дневного света). Высокая яркость и контрастность наряду с отсутствие дрожания являются большими преимуществами таких мониторов. Кроме того, угол по отношению к нормали, под которым увидеть нормальное изображение на плазменных мониторах существенно больше, чем 45° в случае с LCD мониторами. Главными недостатками такого типа мониторов является довольно высокая потребляемая мощность, возрастающая при увеличении диагонали монитора и низкая разрешающая способность, обусловленная большим размером элемента изображения. Кроме этого, свойства люминофорных элементов быстро ухудшаются, и экран становится менее ярким, поэтому срок службы плазменных мониторов ограничен 10000 часами (это около 5 лет при офисном использовании). Из-за этих ограничений, такие мониторы используются пока только для конференций, презентаций, информационных щитов, т.е. там, где требуются большие размеры экранов для отображения информации. Однако есть все основания предполагать, что в скором времени существующие технологические ограничения будут преодолены, а при снижении стоимости, такой тип устройств может с успехом применяться в качестве телевизионных экранов или мониторов для компьютеров.

Ряд ведущих разработчиков в области LCD-мониторов и плазменных мониторов совместно разрабатывают технологию PALC (Plasma Addressed Liquid Crystal), которая должна соединить в себе преимущества этих двух видов мониторов.

40.Які основні характеристики моніторів?Дайте короткий опис кожного з них.

Характеристики мониторов можно разделить на две большие группы: характеристики, общие для всех типов мониторов и характеристики, специфические для каждого типа монитора.

Общими для всех типов мониторов являются:

• размер экрана по диагонали;

• разрешение;

• интерфейс;

• частота регенерации;

• режим развертки;

• поддержка Plug&Play;

• потребляемая мощность.

Диагональю экрана монитора, как и телевизора, называется расстояние между левым нижним и правым верхним углом экрана. Это расстояние измеряется в дюймах (обозначается символом "). Однако этот параметр для CRT-мониторов этот параметр отличается от диагонали рабочей области экрана, доступной для отображения информации. Производители мониторов под диагональю экрана обычно понимают размер диагонали электронно-лучевой трубки и не учитывают размеры черного поля, расположенного по перимет­ру экрана. Это черное поле не входит в рабочую область экрана. Размеры его определяются конструкцией электронно-лучевой трубки. Для жидкокристаллических или плазменных мониторов черное поле практически отсутствует, поэтому для этих типов мониторов, при размере диагонали экрана, одинаковом с CRT-монитором, реальный размер экрана больше.

В качестве стандарта для компьютеров выделились мониторы с диагональю 15". Для работы в Windows с более высоким разрешением, прежде всего, необходимо иметь монитор размером, по крайней мере, 17". Для профессиональной работы с настольными издательскими системами и системами автоматизированного проектирования подходит монитор с диагональю 20" или 21".

Минимальное разрешение в современных мониторах составляет 800600 пикселей. CRT-мониторы обеспечивают разрешение 12801024 и выше. LCD-мониторы и плазменные мониторы имеют одно разрешение, называемое native, которое соответствует максимальному физическому разрешению CRT-мониторов. Это разрешение определяется размером пикселей, который у LCD-монитора и плазменных мониторов фиксирован. Например, если такой монитор имеет разрешение 1024768, то это значит, что на каждой из 768 линий расположено 1024 электродов, т.е. пикселей. При этом есть возможность использовать и более низкое, чем native, разрешение. Для этого есть два способа. При первом способе (называемом "Centering" – центрирование) для отображения изображения используется только то количество пикселей, которое необходимо для формирования изображения с более низким разрешением. В результате изображение получается не во весь экран, а только в середине, т.е. вокруг изображения образуется широкая черная рамка. Второй способ называется "Expansion" (растяжение). Суть его в том, что при воспроизведении изображения с более низким, чем native, разрешением используются все пиксели, т.е. изображение занимает весь экран. Однако из-за того, что изображение растягивается на весь экран, возникают небольшие искажения, и ухудшается резкость.

По способу передачи сигналов (интерфейсу) между видеокартой и монитором различаются цифровые и налоговые мониторы. В цифровых мониторах цветной сигнал RGB передается в дискретном (цифровом) виде по отдельному проводнику. Аналоговые мониторы работают с видеокарта­ми стандартов VGA, SVGA и др. Они способны поддерживать разрешение 640480 пикселей и более высокое. В этих мониторах сигнал передается путем изменения напряжения.

Во всех современных CRT-мониторах используется аналоговый интерфейс. В LCD-мониторах и плазменных мониторах используется цифровой интерфейс, однако, большинство LCD-мониторов имеют встроенный аналоговый интерфейс для подключения к наиболее распространенным аналоговым выходам видеоадаптеров.

Для совместимости работы ви­деокарты и монитора необходимо временное согласование передаваемых элементов изображения – синхронизация. Видеокарта формирует два сигнала синхронизации, которые относятся к горизонтальной частоте строк (измеряется в килогер­цах) и к вертикальной частоте повторения кадров (измеряется в герцах). Частоту повторения кадров часто называют частотой регенерации.

Для CRT-мониторов время свечения люминофорных элементов очень мало, поэтому электронный луч должен проходить через каждый элемент люминофорного слоя достаточно часто, чтобы не было заметно мерцания изображения. Если частота такого обхода экрана становится меньше 70 Гц, то инерционности зрительного восприятия будет недостаточно для того, чтобы изображение не мерцало. Значение частоты регенерации зависит от используемого разрешения, от электрических параметров монитора и от возможностей видеоадаптера. Минимально безопасной частотой кадров считается 75 Гц, при этом существуют стандарты, определяющие значение минимально допустимой частоты регенерации. Считается, что чем выше значение частоты регенерации, тем лучше, однако исследования показали, что при частоте вертикальной развертки выше 110 Гц глаз человека уже не может заметить никакого мерцания.

Все современные CRT-мониторы можно условно разделить на три большие группы:

• с фиксированной частотой;

• с несколькими фиксированными частотами;

• многочастотные (их также называют мультичастотные).

Мониторы с фиксированной частотой воспринимают синхросигналы какой-либо одной частоты, например, для кадровой развертки 60 Гц, для строч­ной – 31,5 Кгц. Мониторы с несколькими фиксированными частотами менее критичны к значениям частот синхроимпульсов и могут работать с набором из двух или более сочетаний частот кадровых и строчных синхро­импульсов. Мультичастотные мониторы, называемые иногда Multisync (по названию мониторов, выпускаемых фирмой NEC), обладают способностью настраиваться на произвольные значения частот синхросигналов из некото­рого заданного диапазона частот.

В LCD-мониторе яркость отдельного элемента экрана остается неизменной на всем интервале времени между обновлениями картинки, а не представляет собой короткий импульс света, излучаемый элементом люминофором CRT-монитора сразу после похождения по этому элементу электронного луча. Именно поэтому для LCD-мониторов достаточной является частота регенерации 60 Гц.

Некоторые видеорежимы вычерчивают экран, начиная со строки номер 1, затем вычерчивают строку 2, по том 3 и т.д. до низа экрана. Этот режим строчного отображения (NI) (noninterlaced display mode – построчная кадровая развертка) особенно желателен для статических образов.

Другие видеорежимы вычерчивают экран за два прохода. За первый проход прочерчиваются нечетные строки развертки; за второй - строки развертки между ранее прочерченными нечетными строками. Такой режим называется режимом чересстрочного отображения (interlaced display mode – чересстрочная кадровая развертка), поскольку строки развертки во втором кадре чередуются со строками в первом кадре. Чересстрочное отображение больше подходит для движущихся образов и используется в телевизорах.

Поскольку при работе с компьютером в основном используются статические изображения, для него предпочтительнее использовать дисплеи со строчным отображением (NI).

В целях реализации технологии Plug&Play для мониторов ассоциация VESA (Video Electronics Standard Association – ассоциация стандартов по видеоэлектронике) разработала спецификацию DDC (Display Data Channel), которая предусмат­ривает обмен информацией между монитором и компьютером по обычному кабелю, т. е. через стандартный VGA-разъем. Существует несколько версий этого протокола:

• DDC1 – односторонняя передача данных от монитора к компьютеру;

• DDC2 (DDC2A, DDC2B, DDC2AB) – двухсторонний обмен данными между компьютером и монитором.

Мониторы Plug&Play позволяют системе установить оптимальные для кон­кретной модели характеристики вывода изображения (частоту кадровой и сточной развертки, цветовую модель и др.).

Потребляемая мощность выше всего у плазменных мониторов. Потребляемая мощность CRT-мониторов существенно зависит от размера экрана и в среднем составляет 80 Вт. Самыми экономичными являются LCD-мониторы (они потребляют примерно на 70% энергии меньше, чем CRT-мониторы). Это позволяет использовать для электропитания портативных компьютеров, где и применяются в основном LCD-мониторы, аккумуляторные батареи.

Существенным для CRT-монитора является уровень излучения, поскольку медицинские исследования показали, что излучение, сопровождающее ра­боту монитора, может отрицательно сказываться на здоровье человека. Спектр этого излучения достаточно широк – это и рентгеновское излу­чение, и инфракрасное, и радиоизлучение, а также электростатические поля.

Раньше для защиты от излучения использовались различные защитные экраны – сеточные, пленочные и стеклянные.

В настоящее время практически все выпускаемые мониторы являются мониторами класса LR (low radiation – низкой радиации), в которых применяется специальное стекло, поглощающее практически все виды излучений. Это стекло обладает свойствами, аналогичными свойствам защитных экранов, которые использовались совместно с обычными мониторами. Экран LR-монитора имеет характерную матовую поверхность, которая устраняет блики.

Снижение электростатического потенциала достигается использованием специальных экранирующих материалов, соединенных с заземляющим проводом.

Все выпускаемые LR-мониторы соответствуют одной из спецификаций стандарта MPR, выработанной Шведским национальным советом по измерениям и тестированию (Swedish National Board of Measurement and Testing) или ТСО'92, разработанный шведской конфедерацией профессиональных служащих (The Swedish Confederation of Professional Employees).

Согласно первой спецификации (MPR I) были установлены нормы в основ­ном для магнитных полей и определен уровень излучения в полосе частот от 1 до 400 Кгц. Вторая спецификация (MPR II), утвержденная в декабре 1990 г., относилась и к электрическим нолям. До недавнего времени специ­фикация MPR II была международной, по которой устанавливались пре­дельные величины статических и низкочастотных полей, излучаемых мони­торами.

Появившейся в 1992 г. стандарт ТСО'92 налагает более жесткие требования на мониторы. Это выражается, во-первых, в более низких значениях пре­дельных уровней излучения, и, во-вторых, измерения проводились на более близком расстоянии от экрана (50 см MPR II против 30 см в ТСО'92).

Спецификация ТСО'92 определяла лишь требования к мониторам. Появив­шаяся в 1995 году новая версия ТСО'95 сформулировала требования по эргономике ко всему компьютеру в целом, т. е. с учетом вредных излучений не толь­ко монитора, но также системного блока и клавиатуры. Кроме того, в новый стандарт были включены требования по экологии (отсутствие в изделии вредных веществ типа фреонов, тяжелых металлов, полная утилизация после эксплуатации и др.). Все это отражено в логотипе нового стандарта "четыре E": Emissions, Energy, Ergonomics, Ecology (излучение, энергосбере­жение, эргономика, экология).

В 1999 г. был принят новый стандарт – ТСО'99, в котором требования по включенным в него четырем компонентам стали еще более строгими и определенными.

Для того чтобы получить логотип ТСО'99, монитор должен удовлетворять сле­дующим требованиям:

• соответствовать требованиям ТСО, определяющим понятие "low radiation monitor" – монитор с низким уровнем вредных излучений. Это значит, что монитор должен обеспечивать заданные в TCO предельные уровни электрического и магнитного полей.

• автоматически отключаться, если он не используется в течение некото­рого времени (снижение энергопотребления).

• удовлетворять европейским требованиям по пожарной и электробезопас­ности.

Характеристиками, существенными для LCD-мониторов являются:

• тип используемой матрицы (пассивной или активной);

• угол обзора;

Технология функционирования LCD-мониторов не может обеспечить быструю смену информации на экране. Изображение формируется строка за строкой путем последовательного подвода управляющего напряжения на отдельные ячейки, делающего их прозрачными. Из-за довольно большой электрической емкости ячеек напряжение на них не может изменяться достаточно быстро, поэтому обновление картинки происходит медленно. Кроме того, изображение не отображается плавно и дрожит на экране. Маленькая скорость изменения прозрачности кристаллов не позволяет правильно отображать движущиеся изображения. Мониторы с такой технологией формирования изображений назвали мониторами с пассивной матрицей. Несмотря на применения технологий улучшения контрастности изображения за счет увеличения угла поворота плоскости поляризации света в кристаллах с 90° до 270°, эти мониторы в настоящее время практически не выпускаются.

В мониторах с активной матрицей используются отдельные усилительные элементы для каждой ячейки экрана, компенсирующие влияние емкости ячеек и позволяющие значительно уменьшить время изменения их прозрачности. Активная матрица (active matrix) имеет много преимуществ по сравнению с пассивной матрицей. Для активной матрицы время реакции дисплея составляет около 50 мс (300 мс для пассивной матрицы) и качество контрастности лучше, чем у CRT-мониторов.

С типом матрицы связан и угол обзора LCD-монитора, т.е. угол отклонения от вертикали к экрану, под которым можно видеть изображение на экране монитора. Для мониторов с пассивными матрицами этот угол не превышает, как правило, 45°.

Мониторы с активной матрицей обеспечивают угол обзора до 120°-140° без ущерба качеству изображения, а дорогие модели мониторов – до 160°, и есть все основания предполагать, что технология будет и дальше совершенствоваться в этом направлении.