8.1.1 Видеотерминальные устройства

Видеотерминальные устройства состоят из видеомонитора и видеоконтроллера.

Видиомонитор (дисплей) компьютера предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации. Монитор формируют изображение с помощью кинескопа (электронно-лучевой трубки) или с помощью жидко кристаллического дисплея.

Основной элемент дисплея — электронно-лучевая трубка (рис. 8.2)

Рисунок 8.2 – Схема электронно-лучевой трубки

Её передняя, обращенная к зрителю часть, с внутренней стороны покрыта люминофором — специальным веществом, способным излучать свет при попадании на него быстрых электронов.

При цветном изображении используются электронные пушки трёх основных цветов — красного, зелёного и синего. Эти цвета называют основными, потому что их сочетаниями (в различных пропорциях) можно представить любой цвет спектра. Принцип получения изображения следующий:

Луч, например, черно-белого изображения движется по экрану монитора слева на право и в зависимости от закодированного изображения зажигает свечение точки либо не зажигает его (луч гасится).

Справа на лево происходит возврат луча на новую строку в погашенном состоянии и поэтому его возврат для наблюдателя не виден.

Затем вновь повторяется движение луча слева на право и так до тех пор, пока не сформируется весь кадр.

После формирования одного кадра таким же образом происходит формирование последующих кадров всего изображения (рис. 8.2). При этом, если для черно-белого изображения достаточно 1 биту памяти соответствовать одной светящейся точке экрана монитора (0 – светлая точка, 1 — темная точка), то 15 бит памяти может обеспечить получение 32 768 цветов, а 24 бита памяти может обеспечить получение 16,7 миллиона цветов и оттенков. Текстовый режим обеспечивается кодом каждой буквы, который находится в памяти знакогенератора.

В электронно-лучевой трубке повторение строк происходит с частотой от 70 до 80 кГц, а повторение кадра – с частотой от 70 до 80 Гц. Поэтому важной характеристикой монитора являются частотные характеристики строчных и кадровые. Так как мониторы работают в текстовых и графических режимах, то другой важной характеристикой является их разрешающая способность, которая измеряется максимальным количеством пикселей, размещающихся по горизонтали и вертикали на экране монитора.

Зерно изображения

Ход прямого луча

Экран монитора

Ход обратного луча

А

Пиксели

Память монитора

0

1

0

1

0

0

0

1

1

1

1

. и

. т

д

Каждой точке экрана соответствует своя ячейка памяти

Память знакогенератора

0	0	0	0	0	0	1

Каждому знаку экрана соответствует код ячеек памяти знакогенератора

Рисунок 8.3 – Процесс формирования строк и кадра на экране монитора

Пиксель (picture elements) – это элементарный мозаичный элемент, формируемый из отдельных изображений и надписей с различными размерами шрифтов и букв.

Стандартные значения разрешающей способности монитора находятся в пределах 640х480пк, 800х600пк, 1600х1200пк и др.

По четкости изображения монитор характеризуется размером зерна, которое находится в пределах от 0,41 до 0,18 мм. При этом, чем больше размер зерна, тем хуже четкость изображения на экране монитора.

К другим характеристикам монитора относятся: плоскость экрана монитора, низкий уровень радиоизлучения, защита от электростатический полей, энергосберегающий режим работы и т.д.

Кроме электроннолучевых мониторов широко распространены и жидкокристаллические (ЖК) мониторы, выполненные на жидких кристаллах.

Жидкие кристаллы – это некоторые органические вещества, которые обладают текучестью и способностью образовывать пространственные структуры, подобные кристаллам. Они могут изменять свою структуру и светооптические свойства под действием электрического поля и поэтому способны создавать свет с более, чем 15 миллионами оттенков (рис. 8.4)

Жидкий кристалл

Тонкая пленка

Стеклянные пластины

Вертикальные нити

Горизонтальные нити

Жидкие кристаллы

Экран монитора

Рисунок 8.4 – Структура построения ЖК монитора

В точке пересечения нитей находятся два заряда, которые и создают различные изображения, которые по краям размыты из-за воздействия других зарядов, расположенных в других точках пересечения нитей, что является недостатком этих мониторов.

Основное преимущество ЖК мониторов:

- отсутствие электромагнитного излучения;

- меньше электропотребление;

- меньше по объему и весу от двух до трех раз.

В мониторах любой конструкции формирование видеосигнала обеспечивают электронные схемы компьютера, которые называются видеоконтроллерами. Видеоконтроллер получает от микропроцессора компьютера команды по формированию изображения, конструирует это изображение в своей служебной памяти - видеопамяти, и одновременно преобразует содержимое видеопамяти в сигнал, подаваемый на монитор — видеосигнал.

На IBM PC-совместимых компьютерах видеоконтроллеры могут работать в различных режимах. Эти режимы бывают двух основных видов: текстовые и графические.

В графическом режиме работающая с монитором программа выводит изображение в виде прямоугольной сетки точек, цвет каждой из которых может задаваться отдельно. Таким образом, на экран можно выводить тексты, графики, рисунки и т.д. При выводе текста можно использовать различные шрифты, любые цвета, размеры и расположение букв. Большинство современных операционных систем и рассчитанные на них программы используют именно графический режим монитора. Однако работа в графическом режиме связана с обработкой очень больших объемов информации. Поэтому для того, чтобы она выполнялась с приемлемой скоростью, необходим достаточно мощный микропроцессор и высокопроизводительный видеоконтроллер.

В текстовом режиме экран монитора условно разбивается на отдельные участки — знакоместа, чаще всего на 25 строк по 80 символов (знакомест). В каждое знакоместо может быть выведен один из 256 заранее заданных символов. В их число входят буквы, цифры, знаки препинания и различные специальные символы. Для каждого знакоместа на экране работающая с экраном программа сообщает видеоконтроллеру всего два байта: байт с кодом символа и байт с кодом цвета символа и цвета фона. А видеоконтроллер по этим данным формирует изображение на экране. Текстовый режим работает быстро даже на самых медленных компьютерах, поскольку при его использовании для вывода изображения надо сообщить видеоконтроллеру в сотни и даже в тысячи раз меньше данных, чем в графических режимах.

Характеристики наиболее часто используемых режимов работы видеоконтроллеров (видеостандарты) приведены в таблице 8.1.

Таблица 8.1 Характеристики видеостандартов

	Цвет/моно	Текстовые режимы	Графические режимы
MDA	Моно	80х25, 2 цвета	-
CGA	Цветной	80х25, 16 цветов	640х200, 2 цвета; 320х200, 4 цвета
EGA	Цветной	80х25 и 80х43, 16 цветов	640х350, 16 цветов + режимы CGA
VGA	Цветной	80х25 и 80х50, 16 цветов	640х480, 16 цветов; 320х200, 256 цветов + режимы CGA и EGA

Разновидность ЖК монитора — сенсорный экран. Здесь общение с компьютером осуществляется путём прикосновения пальцем к определённому месту чувствительного экрана. Этим выбирается необходимый режим из меню, показанного на экране монитора.