3 Внешние устройства пк

Видеотерминальные устройства предназначены для отображения информации в целях визуального восприятия ее пользователем. Видеотерминал состоит из дисплея и видеоконтроллера. Видеоконтроллеры входят в состав компьютера и находятся на видеокарте, устанавливаемой в разъем материнской платы. Предназначены для преобразования данных в сигнал, отображаемый монитором, а также для управления работой монитора. Видеомониторы - внешние устройства, предназначенные для визуализации информации на экране. В стационарных компьютерах информация визуализируется на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ).

3.1 Видеомониторы на базе элт

Монитор состоит из: электронно-лучевая трубка; блок разверток; видеоусилитель; блок питания и т. д.

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ, CRT, Cathode Ray Tube) представляет собой запаянную вакуумную стеклянную колбу, в горловине которой установлена электронная пушка испускающая поток электронов на экран, которой покрыт слоем люминофора. С помощью формирующей и отклоняющей систем поток электронов направляется для отображения нужного символа в нужное место экрана. Энергия, выделяемая попадающими на люминофор электронами, заставляет его светиться. Светящиеся точки люминофора формируют изображение, воспринимаемое визуально.

В CRT-мониторе используются три электронные пушки, каждая из которых отвечает за один из трех основных цветов: красный, зеленый и синий. Смешивая эти базовые цвета можно создать все остальные цветовые оттенки, вплоть до 16 млн., предусмотренных стандартом True Color. Люминофор цветной трубки содержит мелкие группы точек, в каждой из которых имеются три вида элементов (триады), светящихся этими основными цветами, а поток электронов от каждой электронной пушки направляется на соответствующие группы точек. Такие мониторы иногда называют RGB-мониторами, по первым буквам названия основных цветов, формирующих спектр. Электронный луч, предназначенный для красных люминофорных элементов, не должен влиять на люминофор зеленого или синего цвета. Чтобы добиться такого действия, используется специальная маска, структура которой зависит от типа кинескопов разных производителей, обеспечивающая дискретность изображения.

ЭЛТ можно разбить на два класса: с дельтаобразным и планарным расположением электронных пушек. Часто ЭЛТ с планарным расположением электронных пушек называют ЭЛТ с самосведением лучей, так как воздействие магнитного поля земли на три планарно расположенных луча практически одинаково, и при изменении положения трубки относительно этого поля не требуется производить дополнительные регулировки. В этих трубках применяются маски двух типов: теневая и щелевая.

Теневая маска - самый распространенный тип масок для CRT-мониторов, состоит из металлической сетки, расположенной перед экраном стеклянной трубки с люминофорным слоем. Отверстия в металлической сетке обеспечивают точное попадание луча только на требуемые люминофорные элементы в определенных областях. Минимальное расстояние между люминофорными элементами одинакового цвета называется шаг точки. Теневая маска применяется во многих современных мониторах различных фирм: Saмсung, LG, ViewSonic.

Щелевая маска состоит из параллельных металлических проводников, расположенных перед экраном стеклянной трубки с люминофорным слоем. Щели между проводниками обеспечивают точное попадание луча на требуемые полосы экрана. Люминофорные элементы расположены в вертикальных эллиптических ячейках, а маска сделана из вертикальных линий. Вертикальные полосы фактически разделены на эллиптические ячейки, которые содержат группы из люминофорных элементов трех основных цветов. Минимальное расстояние между двумя ячейками называется щелевой шаг. Щелевая маска используется в мониторах фирм: Panasonic и LG с плоскими трубками PureFlat, Flatron.

Фирма Sony разработала плоские трубки с апертурной решеткой - трубки Trinitron. Апертурная решетка представляет из себя металлическую решетку из вертикальных линий. Вместо эллиптических ячеек экран содержит серию нитей, состоящих из люминофорных элементов трех основных цветов, выстроенных в виде вертикальных полос. Такая система дает высокую контрастность изображения и хорошую насыщенность цветов, обеспечивающее высокое качество мониторов. Маска, применяемая в трубках фирмы Sony представляет собой тонкую фольгу, на которой прорезаны тонкие вертикальные линии. Она держится на горизонтальной проволочке, которая применяется для гашения колебаний и называется damper wire. Минимальное расстояние между двумя одноцветными нитями на экране называется шагом полосы.

На данный момент существует три типа цветных мониторов широкого применения: CD (Color Display), ECD (Enhanced CD) и PGS (Professional Grafics System).

Виды развертки изображения на мониторе

Блок разверток предназначен для подачи в отклоняющую систему монитора напряжения разной формы, от которой зависит вид развертки изображения. Различают три типа разверток: растровую, матричную, векторную.

Растровая развертка представляет собой набор непрерывных горизонтальных линий, последовательно заполняющих весь экран. Такая развертка выполняется при подаче на горизонтальные (для строк) и вертикальные (для кадров) отклоняющие пластины напряжений пилообразной формы.

Матричная развертка отличается от растровой тем, что заполняющие экран горизонтальные линии не непрерывны, а состоят из отдельных точек. Сканирующий электронный луч перемещается по экрану скачками от одного пиксела к другому. Такой эффект достигается при предварительном квантовании пилообразных напряжений, подаваемых в отклоняющую систему через цифроаналоговые преобразователи.

Векторная развертка используется для изображения на экране сложных фигур с помощью сплошных линий. Управление вертикальным и горизонтальным отклонением луча осуществляется с помощью набора функциональных генераторов, каждый из которых настроен на формирование определенного простого графического контура (примитива).

В зависимости от вида управляющего лучом сигнала мониторы бывают аналоговые и цифровые. В аналоговых мониторах ручное управление строится на основе поворотных потенциометров, в цифровых - на основе кнопок. В цифровых мониторах удобно строится многоуровневое экранное меню, использование заранее установленных графических режимов,.

Мониторы выпускаются с экранами разных размеров. Размер экрана монитора задается обычно величиной его диагонали в дюймах: 14 ,15, 17, 21 и 22 дюйма. Мониторы с большой диагональю имеют хорошую разрешающую способность, существенно удобнее в работе и менее вредны для здоровья, но они дороже. Монитор - вредный для здоровья человека элемент компьютера и экономить деньги при его покупке не следует, поэтому лучше иметь монитор с большим экраном.

Вертикальная (кадровая) развертка

Важной характеристикой монитора является частота кадровой развертки. Смена кадров на экране с частотой 25 Гц воспринимается глазом как непрерывное движение, но глаз при этом из-за мерцания экрана быстро устает. Для большей устойчивости изображения и снижения усталости глаза в современных качественных мониторах поддерживается частота смены кадров регенерации экрана не ниже 70-75 Гц; при этом частота строчной развертки достигает 40-50 кГц. По величине частоты кадровой развертки все мониторы можно разделить на три группы:

-мониторы с фиксированной частотой, поддерживающие один режим изображения;

-мониторы с несколькими фиксированными частотами, поддерживающие несколько фиксированных режимов изображения;

-мультичастотные мониторы, автоматически подстраивающиеся под видеоконтроллер и поддерживающие большое число видеорежимов.

Строчная развертка может быть построчной и чересстрочной, последняя позволяет получить большую разрешающую способность, но снижает вдвое фактическую кадровую частоту, то есть увеличивает мерцание экрана.

Видеомониторы обычно могут работать в двух режимах: текстовом и графическом. В текстовом режиме изображение на экране монитора состоит из символов расширенного набора ASCII, формируемых знакогенератором, кодов формы всех отображаемых символов. В текстовом режиме возможно изображение примитивных рисунков, рамок, составленных с использованием символов псевдографики.

При выводе символа на экран сначала определяются его координаты (номер строки и номер столбца), а затем по коду символа соответствующий знакогенератор генерирует его форму, которая и высвечивается на экране.

Максимальное число символов, которое может быть отображено на экране, в обычном режиме - 25 строк по 80 символов в каждой. В других режимах может отображаться 50 и 60 строк и 40 и 132 символов в строке.

В графическом режиме на экран выводятся видеоизображения, сложные схемы, надписи с различными шрифтами и размерами букв, формируемых из отдельных элементов - пикселов (pixel).

Разрешающая способность мониторов нужна для графического режима работы, измеряется максимальным количеством пикселов, размещающимся по горизонтали и вертикали на экране монитора и зависит как от характеристик монитора, так и видеоконтроллера. В общем случае каждому пикселу экрана соответствует несколько бит видеопамяти: для отображения 16,7 млн/ цветовых оттенков пиксела требуется 24 бита.

Стандартные значения разрешающей способности современных мониторов: 640*480, 800*600, 1024*768, 1280*1024, 1600*1200, 1800*1440, 1920*1440, 2048*1536, однако реально могут быть и другие значения. Следует заметить, чем больше разрешающая способность, тем меньше рабочая частота кадровой развертки у мультичастотных мониторов, но в любом случае она не должна быть меньше 65 Гц.

Важной характеристикой видеоконтроллера, влияющей на разрешающую способность и качество изображения является объем видеопамяти. Наиболее важной характеристикой монитора, определяющей разрешающую способность и четкость изображения на экране, является размер зерна люминофора экрана монитора: чем меньше зерно, тем выше четкость. Величина зерна современных мониторов имеет значения от 0,25 до 0,28 мм, строго говоря, определяется не диаметр зерна, а расстояние между центрами зерен.

Частотная полоса пропускания

Ширина полосы пропускания частот – важная характеристика, ибо от нее зависит четкость изображения на экране. Зная ширину полосы пропускания (bandwidth) монитора, можно определить величину оптимального разрешения при необходимой частоте регенерации. Предположим, что Y обозначает число пикселов по вертикали, X - число пикселов по горизонтали, a R - частота регенерации экрана. Чтобы учесть дополнительное время на синхронизацию по вертикали, умножим Y на коэффициент 1,05. Время, необходимое для горизонтальной синхронизации, соответствует примерно 30 % от времени сканирования, поэтому используем коэффициент 1,3. В результате получим формулу для расчета ширины полосы пропускания монитора: ШПП = 1,05*Y* 1,3*Х*R.

Приведем пример. Если необходимо работать при разрешении 1280*1024 и частоте кадровой развертки 90 Гц, то требуемая ширина полосы пропускания монитора ориентировочно будет равна: 1,05*1024*1280*1,3*90 = 161 МГц. Среди прочих характеристик мониторов следует отметить:

-наличие плоского или выпуклого экрана (первый вариант предпочтительнее: большая прямоугольность изображения, меньшие блики); экраны некоторых моделей мониторов имеют специальное антибликовое покрытие;

-поддержка стандарта Plug&Play, реализуемая в мониторах аппаратно благодаря спецификации VESA на канал передачи DDC (Display Data Channel, канал обратной связи монитор-адаптер для передачи данных от монитора о его характеристиках: серийный номер, частота и режим, в которых он может работать. По этой информации автоматически выбирается оптимальный режим работы монитора.

Эргономичность электронно-лучевых мониторов

Эргономичность монитора определяется как удачным подбором таких характеристик, как качество картинки на экране, габариты, вес, дизайн монитора, так в большей степени его безвредностью для здоровья человека.

Наиболее вредным для здоровья узлом компьютера является дисплей, хотя на здоровье активного пользователя сказываются и постоянное напряжение глаз, и длительное неизменное положение тела,. Минздрав определил: «Персональные ЭВМ и видеотерминалы на электронно-лучевых трубках являются источниками широкополосных электромагнитных излучений: мягкого рентгеновского, ультрафиолетового, ближнего инфракрасного, радиочастотного, сверхвысокочастотного и инфранизкочастотного диапазона, а также электростатических полей». Поэтому пользователям, ежедневно подолгу работающим на компьютере, во избежание появления профессионального заболевания необходим постоянный медицинский контроль.

Сейчас выпускаются мониторы с низким уровнем излучения типа LR (Low Radiation), а некоторые с защитой экрана от электростатических полей (Anti Static), но они должны удовлетворять и спецификациям стандартов, разработанных Шведским национальным советом по измерениям и тестированию. Первая спецификация MPR I устанавливала нормы в основном для электромагнитных полей - полоса частот 1-400 кГц, вторая MPR II распространена и на электростатические поля. Для профессиональных мониторов существуют еще более жесткие международные стандарты ТСО-92, ТСО-95 и ТСО-99, определяющие: допустимые величины различных излучений и полей, качество картинки на экране, режимы управления электропитанием мониторов.