Элт с апертурной решеткой
ЭЛТ со щелевой маской была усовершенствована фирмой Sony, в результате чего появилась ЭЛТ типа Тrinitron.
Название Тrinitron в первую очередь характеризует конструкцию электронных пушек. Если оба рассмотренных выше типа ЭЛТ имели три раздельные электронные пушки, то в ЭЛТ типа Тrinitron используется единый электронный прожектор с тремя планарно расположенными катодами (рис. 11). За счет использования прожектора такой конструкции удалось повысить точность фокусировки лучей и обеспечить высокую идентичность модуляционных характеристик ЭЛТ.
Рисунок 11 - Конструкция ЭЛТ типа Тrinitron.
Другой отличительной особенностью ЭЛТ Тrinitron является использование не электромагнитной, а электростатической системы сведения лучей по горизонтали: в ЭЛТ установлены пластины, на которые подаются импульсы тока параболической формы.
И наконец, ЭЛТ Тrinitron отличаются конструкцией цветоделительной маски, в качестве которой используется так называемая апертурная решетка. Апертурная решетка представляет собой совокупность тонких, вертикально натянутых металлических струн, поэтому кривизна экрана ЭЛТ по вертикали равна нулю (кривизной поверхности называется величина, обратная ее радиусу). Если у дельта - кинескопов и ЭЛТ со щелевой маской экран ЭЛТ представляет собой участок сферы, то у ЭЛТ типа Тrinitron он образован цилиндрической поверхностью. Это обеспечивает практически полное отсутствие геометрических искажений растра по вертикали.
Прозрачность апертурной решетки для электронных лучей примерно на 20% выше, чем у щелевой маски, поэтому яркость свечения монитора с ЭЛТ типа Тrinitron выше, чем у традиционных.
Для устранения поперечных колебаний нитей апертурной решетки на уровне одной трети экрана сверху и снизу устанавливаются две поперечные горизонтальные нити. При близком рассмотрении экрана монитора с такой ЭЛТ эти нити довольно заметны (особенно нижняя).
Обычно экран ЭЛТ типа Trinitron покрывается снаружи специальным темным антибликовым покрытием, благодаря которому практически полностью устраняются блики на экране и повышается контрастность изображения. Кроме фирмы Sony, подобные ЭЛТ выпускают фирмы Mitsubishi (ЭЛТ типа DiamondTron) и View Sonic (ЭЛТ типа SonicTron).
Формирование растра
Изображение (растр) на экране ЭЛТ формируется построчно, причем электронный луч движется по зигзагообразной траектории (рис. 12) - слева направо и сверху вниз. Электронный луч периодически сканирует весь экран, образуя на нем близко расположенные строки развертки. Полный цикл движения луча, в течение которого на экране ЭЛТ оказываются прорисованными все строки изображения, образует один кадр изображения.
Прямой ход луча по горизонтали, в течение которого передается изображение и ток луча изменяется под действием поступающего на модуляторы ЭЛТ видеосигнала, осуществляется сигналом строчной (горизонтальной) развертки, а по вертикали - кадровой (вертикальной) развертки. Запуск генераторов строчной и кадровой разверток осуществляется специальными синхронизирующими импульсами - строчными и кадровыми. Совокупность строчных и кадровых синхроимпульсов называется синхросигналом или синхросмесью.
Рисунок 12 - Формирование растра на экране ЭЛТ.
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. В течение обратного хода ток луча минимален. На рис. 12 прямой ход луча показан сплошной линией, а обратный - пунктирной.
Для предотвращения засветки люминофора лучом во время его обратного хода на модуляторы ЭЛТ подаются специальные импульсы гашения, или импульсы обратного хода, запирающие электронные пушки. Для гашения луча на время обратного хода по горизонтали используются строчные гасящие импульсы, а по вертикали - кадровые гасящие импульсы.
Стандартный телевизионный видеосигнал содержит в себе одновременно сигналы изображения (сигнал яркости и два цветоразностных сигнала), синхросигналы и гасящие импульсы. На монитор же подаются раздельные сигналы - сигналы R, G, B импульсами гашения и синхросигнал.
Таким образом, одними из основных характеристик монитора являются частоты кадровой и строчной разверток, иными словами, частота кадров и частота строк.
Описанный выше способ формирования изображения применяется и в телевизорах. Здесь частота обновления (Refresh Rate - скорость обновления) изображения (частота кадров) составляет 25 Гц. Может показаться, что это очень низкая частота. Однако в телевидении для сокращения полосы частот спектра телевизионного сигнала применяется чересстрочная развертка (Interlaced Моdе), т. е. полный растр формируется в два приема (рис. 13, а). Сначала за время, равное 1/50 с, воспроизводятся только четные строки: 2, 4 и т. д. Эта часть растра называется полем четных строк или четным
Рисунок 13. - Формирование растра при чересстрочной (а) и построчной (б) развертке.
полукадром. Затем развертывающий электронный луч переводится от нижнего края экрана вверх и попадает в начало 1-й (нечетной) строки. Далее луч прорисовывает все нечетные строки: 1, 3 и т. д. Так формируется поле нечетных строк, или нечетный полукадр. Если наложить оба полукадра друг на друга, то получится полный кадр изображения.
Применение данного способа формирования изображения как в мониторах, так и в телевизорах оказалось возможным благодаря двум особенностям, точнее, недостаткам зрения человека:
инерционности восприятия световых раздражений;
ограниченной разрешающей способности по перемещениям.
Первая особенность заключается в том, что возникновение и прекращение фотохимических реакций на сетчатке глаза (после начала и окончания воздействия импульса света) происходит не мгновенно, а с задержкой, характеризующей эту инерционность. Время нарастания зрительного ощущения составляет около 0,1 с, а время сохранения светового возбуждения после окончания действия светового раздражителя - 0,4-1,0 с. Благодаря такому свойству зрения, оказалось возможным производить поэлементную развертку изображения от одной строки к другой и от одного полукадра к другому (при чересстрочном способе формирования изображения), т. е. изображение представляется в виде быстро сменяющейся последовательности строк и кадров.
С учетом второй особенности зрения формируются изображения 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.
Человеческий глаз воспринимает последовательность дискретных картинок как непрерывное динамическое изображение, если частота смены этих картинок не ниже 20 - 25 Гц. Исходя из этого выбиралась частота полей в телевидении. Для мониторов частота кадров имеет более важное значение, поскольку во многом определяет устойчивость изображения по вертикали (отсутствие мерцаний) и, как следствие, степень утомляемости глаз. Поэтому частоту кадров монитора РС стараются по возможности устанавливать как можно выше.
Современные мониторы поддерживают частоту кадров в диапазоне 60 - 120 Гц. Однако повышение частоты кадров требует увеличения частоты строчной развертки, так как уменьшается время, отводимое на формирование каждой точки растра. Частота строк примерно определяется произведением частоты вертикальной развертки на количество строк, содержащихся в одном кадре (разрешающая способность по вертикали).