Жидкокристаллические мониторы (дисплеи).

Жидкокристаллические дисплеи, называемые также LCD-дисплеями (Liquid-Crystal Display). Для них характерен безбликовый плоский экран и низкая потребляемая мощность (некоторые модели таких дисплеев потребляют 5 Вт, в то время как мониторы с электронно-лучевой трубкой — порядка 100 Вт). По качеству цве­топередачи жидкокристаллические панели с активной матрицей в настоящее время превос­ходят большинство моделей мониторов с электронно-лучевой трубкой.

Существует несколько разновидностей жидкокристаллических дисплеев: с пассивной матрицей, цветной (аналоговый) с активной матрицей и цветной (цифровой) с активной матрицей.

В жидкокристаллическом экране поляризационный светофильтр создает две раздельные световые волны и пропускает только ту, у которой плоскость поляризации параллельна его оси. Располагая в жидкокристаллическом мониторе второй светофильтр так, чтобы его ось была перпендикулярна оси первого, можно полностью предотвратить прохождение света (экран будет темным). Вращая ось поляризации второго фильтра, т.е. изменяя угол между осями светофильтров, можно изменить количество пропускаемой световой энергии, а значит, светофильтр, который имеет три ячейки на каждый пиксель изображения — по одной для отображения красной, зеленой и синей точек.

С ветовая волна проходит через жидкокристаллическую ячейку, причем каждый цвет имеет свою ячейку. Жидкие кристаллы представляют собой стержнеобразные молекулы, свойства ко­торых подобны жидкости. Это вещество свободно пропускает свет, плоскость поляризации ко­торого параллельна оптической оси, но под воздействием электрического заряда молекулы изменяют свою ориентацию. Одновременно меняется ориентация плоскости поляризации проходящей через нее световой волны.

В жидкокристаллических мониторах с пассивной матрицей яркостью каждой ячейки управляет электрический заряд (точнее, напряжение), протекающий через транзисторы, номера кото­рых равны номерам строки и столбца данной ячейки в матрице экрана. Количество транзисто­ров (по строкам и столбцам) и определяет разрешение экрана. Например, экран с разрешением 800×600 содержит 800 транзисторов по горизонтали и 600 по вертикали. Ячейка реагирует на поступающий импульс напряжения таким образом, что поворачивается плоскость поляризации проходящей световой волны, причем угол поворота тем больше, чем выше напряжение. Полная переориентация всех кристаллов ячейки соответствует, например, состоянию включено и опре­деляет максимальный контраст изображения— разницу яркости по отношению к соседней ячейке, которая находится в состоянии выключено. Таким образом, чем больше перепад в ори­ентации плоскостей поляризации соседних ячеек, тем выше контраст изображения.

На ячейки жидкокристаллического монитора с пассивной матрицей подается пульсирую­щее напряжение, поэтому они уступают по яркости изображения жидкокристаллическим мониторам с активной матрицей, в каждую ячейку которых подается постоянное напряжение.

В жидкокристаллических мониторах с активной матрицей каждой ячейкой управляет от­дельный транзисторный ключ. Например, дисплей с активной матрицей 1 024×768 содержит 786 432 транзисторов. Это обеспечивает более высокую яркость изображения, чем в жидкок­ристаллических мониторах с пассивной матрицей, поскольку каждая ячейка оказывается под воздействием постоянного, а не импульсного электрического поля. При этом, естественно, активная матрица потребляет больше энергии. Кроме того, наличие отдельного транзистор­ного ключа для каждой ячейки усложняет производство таких приборов и делает их более дорогостоящими.

Размеры экранов мониторов могут колебаться от 9 до 42 дюймов (или от 23 до 106 см) по диагонали. Чем больше размер экрана, тем дороже монитор. Самыми распространенными яв­ляются мониторы с экранами, у которых длина диагонали равна 17, 19 или 21 дюйм.

В большинстве случаев оптимальными для работы являются 17-дюймовые мониторы. Для новых систем рекомендуются 17-дюймовые мониторы, а для высококлассных систем — 19-21-дюймовые. Мониторы большего размера рекомендуется использовать для работы с такими приложениями, как, например, настольные издательские системы, где особенно важно видеть мельчай­шие детали изображения. На более крупном экране монитора (17-дюймовом или больше) можно отобразить страницу формата А4 в натуральную величину, т.е. увидеть страницу точно в таком виде, в каком она будет напечатана..

Разрешающая способность, или разрешение, монитора — это размер минимальной детали изображения, которую можно различить на экране. Данный параметр характеризуется ко­личеством элементов разложения — пикселей (pixel) — по горизонтали и вертикали экрана. Чем больше количество пикселей, тем более детальное изображение формируется на экране. Необходимое разрешение в значительной степени зависит от конкретного приложения. Сим­вольные приложения (например, программы командной строки) требуют невысокого разре­шения, в то время как приложения с большим объемом графики (например, настольная изда­тельская система) нуждаются в более детальных изображениях.

Видеоадаптеры компьютеров поддерживают несколько стандартных разрешений, приве­денных ниже вместе с общепринятыми наименованиями режимов.

Разрешение, пиксели Размер монитора, дюймы

1 024x768 17

1 280x1 024 21

Исключение из этого правила может быть сделано для жидкокристаллических мониторов портативных компьютеров. Они по своей физической природе гарантируют абсолютную четкость и стабильность изображения. Помимо всего прочего, жидкокристаллический монитор обеспечивает такую четкость, которая позволяет работать с более высокими разрешениями, чем на мониторах с электрон­но-лучевой трубкой сравнимых размеров.

Шаг точки (размер пикселя)

В монохромном мониторе разрешение соответствует размеру зерна люминофора, а в цветном — как минимум одной триаде разноцветных пятен. Это различие приводит к тому, что для цветных мониторов вводится еще один параметр, который называется расстоянием между точками (dot pitch) или зернистостью и равен расстоянию между соседними триада­ми в миллиметрах. Экраны, характеризуемые меньшим значением зернистости, имеют более тесно расположенные триады пятен люминофора и поэтому могут формировать более четкое изображение. И наоборот, экраны с большим значением зернистости формируют менее четкое изображение. Представленные на рынке современные мониторы имеют зернистость 0,25 мм и меньше.

Яркость и контрастность изображения (жидкокристаллические мониторы)

Вместо зернистости в жидкокристаллических мониторах используются такие параметры, как яркость и контрастность. Яркость этих типов мониторов измеряется в канделах на квад­ратный метр, или нитах. Обычно яркость "среднестатистического" жидкокристаллического монитора составляет 150-250 нит. Наилучшее изображение достигается при большой ярко­сти и контрастности.

Управление монитором

В большинстве новейших мониторов используется не аналоговое управление, а цифровое (имеются в виду не сигналы, поступающие от видеоадаптера, а управление настройкой с пе­редней панели). В современных моделях на корпусе монитора предусмотрена отдельная кнопка для каждого режима настройки. По завершении этой процедуры значения параметров сохраняются в энергонезависимой памяти монитора, так что для этого не требуется никакого питания, даже от батареек, но в любой момент (естественно, когда монитор включен) они могут быть изменены. Практически все современные мониторы поддерживают регулировку геометрии изобра­жения.

Видеоадаптеры.

Видеоадаптер или видеокарта – это устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора. Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в специальный разъём для видеокарт на материнской плате, но бывает и интегрированной. Видеокарты имеют встроенный графический процессор (GP), который производит обработку информации, не нагружая центральный процессор компьютера.

Видеоадаптер формирует сигналы управления монитором. С появлением в 1987 году ком­пьютеров семейства PS/2 фирма IBM ввела новые стандарты на видеосистемы, которые прак­тически сразу же вытеснили старые. Большинство видеоадаптеров поддерживают, по крайней мере, один из следующих стандартов:

Адаптеры и мониторы стандарта VGA

В апреле 1987 года одновременно с выпуском компьютеров семейства PS/2 фирма IBM ввела в действие спецификацию VGA (Video Graphics Array), которая вскоре стала общепри­знанным стандартом систем отображения компьютеров..

В компьютерах PS/2 большинство схем видеоадаптера расположено на системной плате. Эти схемы реализованы в виде специализированной интегральной микросхемы и выпускаются фирмой IBM. Для того чтобы приспособить новый стандарт к более ранним системам, IBM выпустила так называемый адаптер дисплея PS/2 (PS/2 Display Adapter), который чаще называют платой VGA. Этот видеоадаптер содержит все электронные схемы, необходимые для поддержки спецификации VGA, на одной полноразмерной плате

BIOS VGA — это программа, предназначенная для управления схемами VGA. Через BIOS программы могут инициировать некоторые процедуры и функции VGA, не обращаясь при этом непосредственно к адаптеру. Таким образом, программы становятся аппаратно-независимыми и могут вызывать некоторые функции, хранящиеся в системной BIOS.

Дальнейшее развитие и совершенствование VGA, связанное с модернизацией аппаратуры, приведет к появлению соответствующей модификации BIOS. При этом могут быть добавле­ны новые функции. Таким образом, адаптер VGA даже после модернизации будет выполнять все графические и текстовые функции, введенные в его спецификацию в момент создания.

В идеальном случае программисты должны пользоваться интерфейсом BIOS, а не обра­щаться к программно доступным компонентам видеоадаптера. Только в этом случае гаранти­руется совместимость программ со всеми нынешними и будущими моделями видеоадаптеров..

Многие производители подтверждают совместимость со стандартом только на уровне ре­гистров, а это не означает соответствия спецификации на все сто процентов. Так что, даже если такая программа прекрасно работает на настоящей аппаратуре фирмы IBM, с адаптером другой фирмы она может не работать. Большинство производителей обеспечивают совмес­тимость на уровне регистров, и программы, напрямую обращающиеся к регистрам видео­адаптера (и только к ним), с этими моделями будут работать корректно. В плате предусмотрена внутрисхемная эмуляция прежних адаптеров на уровне регистров, что обеспечивает аб­солютную совместимость с прежними стандартами. Эта совместимость делает VGA действительно универсальным стандартом.

Создание различных оттенков цветов, причем преобразование цвета в яркость выполняется программами BIOS. В этой программе используется преобразование, в котором формула желаемого цвета переписывается таким образом, чтобы в нее были включены все три основных цвета, в результате чего образуется новая градация серого. Таким образом, выве­денный на экран цвет определенного участка изображения состоит, например, из 30% крас-

ного, 59% зеленого и 11% синего, а смотрится как серый.

Адаптеры SVGA

Конкуренты IBM решили не копировать расширения VGA, а начать выпуск более дешевых адаптеров с разрешением, которое выше разрешения продуктов IBM. Эти видеоадаптеры образовали категорию Super VGA, или SVGA.

SVGA обладают более широкими возможностями, чем платы VGA. Поначалу SVGA не являлся стандартом. Под этим термином подразумевались многочисленные и отличающиеся одна от другой разработки различных фирм, требования к параметрам которых были жестче, чем требования к VGA.