Реферат: Автоматизированные системы обработки информации и управления
Размер точки (зерна) экрана.
На качество изображения на экране существенно влияет размер точки (пикселя) на экране. Чем меньше размер точки, тем четче изображение. На мониторах стандартного размера (14’’) при максимальном разрешении 640х480 удовлетворительное изображение получается при размере зерна 0,39мм, а хорошее - при 0,31мм, а для режима 1024х768 - 0,25 - 0,28 мм.
Качество изображения.
Если на компьютере приходится работать не 10-15 мин в день, а часами или даже весь день, то следует особое внимание обратить на качество изображения: не мерцает ли экран, нет ли на нем цветных пятен и т.д. Нежелательно, если справа от ярких или темных полос появляется их тень. Мониторы с дефектным изображением приводят к быстрому утомлению людей, которые с ними работают - такие мониторы покупать не следует.
Экранные фильтры.
Для защиты от бликов на поверхности экрана, а также для уменьшения излучений, исходящих от экрана, используют экранные фильтры. Наилучшую защиту от бликов дают стеклянные поляризационные фильтры.
Принцип работы монитора
Принцип действия монитора на базе электронно-лучевой трубки мало отличается от принципа обычного телевизора и заключается в том, что созданный катодом (электронной пушкой) пучок электронов, попадая на экран, покрытой люминофором, вызывает его свечение. На пути пучка электронов обычно находится дополнительные электроды: модулятор, регулирующий интенсивность пучка электронов и связанную с ней яркость изображения, и отклоняющая система, позволяющая изменить направления пучка.
Любое текстовое или графическое изображение на экране монитора компьютера (так же, как и телевизора) состоит из множества дискретных точек люминофора, представляющий собой минимальный элемент изображения (растра) и называемых пикселями. Такие мониторы называются растровыми. Электронный луч в этом случае периодически сканирует весь экран, образуя на нём близко расположенные строки развёртки. По мере движения луча по строкам видеосигнал, подаваемый на модулятор, изменяет яркость светового пятна и образует видимое на экране изображение. Разрешающая способность монитора определяется числом элементов изображения, которые он способен воспроизводить по горизонтали и вертикали, например, 640х480 или 1024х768 пикселов.
Для формирования растра (Рис. 3.2.1.) в мониторе используются специальные сигналы. В цикле сканирования луч движется по зигзагообразной траектории от левого верхнего угла до правого нижнего. Прямой ход луча по горизонтали осуществляется сигналами строчной (горизонтальной - H.Sync) развертки, а по вертикали - кадровой (вертикальной - V.Sync) развертки. 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, а крайнюю левую позицию первой строки (обратный ход луча по вертикали) осуществляется специальными сигналами обратного хода.
Рис. 3.2.1.Формирование растра на экране монитора
Таким образом, наиболее важными для монитора являются следующие параметры: частота вертикальной (кадровой) развертки, частота горизонтальной (строчной) развертки и полоса пропускания видеосигнала.
Описанный выше способ формирования изображения применяется и в телевизионной технике. Частота обновления изображения (частота кадров) составляет 25 Гц. С первого взгляда кажется, что это очень низкая частота. Однако в телевидении для сужения полосы частот спектра телевизионного сигнала применяется чересстрочная развертка, т.е. полный растр получается за два приема. Сначала за время, равное 1/50 с, передается (воспроизводятся) только нечетные строки: 1, 3, 5 и т.д. эта часть растра называется полем нечетных строк или нечетным полукадром. Затем развертывающий электронный луч быстро переводится от нижнего края экрана вверх и попадает в начало 2-й (четной) строки. Далее луч прорисовывает все четные строки: 2, 4, 6, т.д. так формируется поле четных строк или четный полукадр. Если наложить оба полукадра друг на друга, то получится полный растр изображения.
Данный способ формирования изображения, как в мониторе, так и в телевизорах оказался возможным благодаря двум свойствам, а точнее, недостаткам, нашего зрения:
n Инерционность восприятия световых раздражений, т.е. возникновение и прекращение фотохимических реакций в сетчатки глаза после начала и окончания воздействия импульса света происходит не мгновенно, а с задержкой, характеризующей эту инерционность (приблизительно 0,1 с). Время сохранения светового возбуждения сетчатки глаза составляет 0,4-1,0 с после окончания действия светового раздражения. Благодаря такому свойству зрения оказалось возможным производить поэлементную развертку изображения от строки к строке и от одного полукадра к другому (при чересстрочном способе формирования изображения), т.е. изображение представляется в виде быстро сменяющейся последовательности строк и кадров
n Ограниченная разрешающая способность по перемещению. Это свойство учитывается при отображении движущихся предметов на экране монитора или телевизора. Для того чтобы движения казались плавными, каждое изменение положения предметов должно быть передано небольшими порциями. Глаз человека воспринимает изображение как непрерывное, если смена кадров происходит с частотой 20-25 Гц. Частотой смены кадров определяется устойчивость изображения. Чем выше устойчивость, тем меньше утомляемость глаз от мерцания экрана. Поэтому с использованием построчного формирования изображения, частоту кадров мониторов PC стараются повышать. У хороших мониторов кадровая частота достигает 70-80 Гц.
Формирование цветного изображения
Принцип Формирования растра цветного монитора такой же, как и у монохромного, однако, в основу формирования цветного изображения положены другие свойства цветового зрения.
* Трехкомпонентность цветового восприятия
Это означает, что все цвета могут быть получены путем сложения трех основных цветов (синий, зеленый, красный), что позволило в цветных мониторах использовать метод аддитивного смешения цветов (Рис. 3.2.2.).
Рис. 3.2.2. Модель смешения цветов
· Пространственное усреднение цвета.
Если на изображении имеются близко расположенные цветные детали, то с большого расстояния мы не различим цвета отдельных деталей. Учитывая это свойство зрения, в электронно-лучевой трубке монитора формируется цвет одного элемента изображения из трех цветов люминофорных зерен, расположенных рядом. В соответствии с особенностями человеческого зрения в электронно-лучевой трубке цветного монитора имеются три лучевые пушки с отдельными схемами управления, а на внутреннюю поверхность экрана нанесен люминофор трех основных цветов (RGB) (Рис. 3.2.3.).
Рис. 3.2.3. Полная модель образования цветов на экране монитора
Таким образом, каждая пушка стреляет по своим пятнам люминофора. Для этого в каждом кинескопе имеются апертурная решетка или теневая маска. Она служит для того, чтобы каждая пушка попадала только в точки люминофора соответствующего цвета. Теневая маска представляет собой пластину из спец. металла - инвара, с очень низким коэффициентом линейного расширения. На нее наносят систему отверстий, соответствующих точкам люминофора на внутренней поверхности кинескопа. Апертурная решетка образована системой щелей с аналогичными функциями.
Среднее расстояние между пикселями называется зерном и составляет 0,25-0,41мм.
Люминофорное покрытие экрана
При изготовлении дешевых мониторов экран покрывается люминофором, частицы которого светятся при попадании на них электронного пучка, но имеют короткий период послесвечения. Высвеченные пиксели экрана должны продолжать светиться в течение времени, которое необходимо электронному лучу, чтобы просканировать весь экран и вернуться для активизации данного пикселя уже при прорисовке следующего кадра. Следовательно, минимальное время послесвечения должно быть не меньше периода смены кадров - 20мс. Если это не выполняется, происходит мерцание изображения. При использовании высококачественных дорогих материалов такой эффект не наблюдается. Каждая точка светится в течение всего времени, которое необходимо лучу для сканирования всего экрана. Изображения на экранах, покрытых высококачественными люминофорами, кажется контрастным, абсолютно чистым и немерцающим.
Типы мониторов и их характеристики
Аналоговые мониторы.
В данном случае речь пойдет о мониторах, которые работают с адаптерами VGA, SVGA и др. Они способны поддерживать разрешение 640х480 и более. В названии аналоговый отражаются не возможности разрешения (в отличие от TTL-мониторов), а способ передачи информации о цветах от видеокарты к монитору.
Аналоговый сигнал передается путем изменения амплитуды напряжения. VGA мониторы могут работать не только в цветном, но и монохромном режиме. В монохромном режиме цвета заменяются оттенками серого цвета. В аналоговом монохромном мониторе для отображения информации используется только видеосигнал зеленого. Сигналы красного и синего при этом не передаются.
Мультичастотные мониторы.
Все современные мониторы можно разделить на 3 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 Hz, а для строчной - 31,5 kHz. Мониторы с несколькими фиксированными частотами менее критичны к значениям частот синхроимпульсов и могут работать с набором из 2 или более сочетаний частот синхроимпульсов кадровой и строчной развертки. Мультичастотные мониторы называемые иногда Multisync, обладают способностью настраиваться на произвольные значения частот синхросигналов из некоторого определенного диапазона, например, 30-64 kHz - для строчной и 50-100 Hz - для кадровой.
Диагональ монитора.
Диагональю монитора, как и телевизора, называется расстояние между левым нижним и правым верхним углами экрана. Это расстояние измеряется в дюймах. В качестве стандарта для ПК выделились мониторы с диагональю 14’’ и 15’’. Для оптимальной работы в Windows 9x c более высоким разрешением следует установить монитор с диагональю 17 дюймов. А для профессиональной с работы с настольными издательскими системами и системами автоматического проектирования (САПР) рекомендуется монитор с диагональю 20, 21 дюйм (разумеется, не стоит забывать и об upgrade видеокарты).
Маска экрана.
Качество изображения зависит в значительной степени от типа и характеристик используемой теневой маски. Расстояние между отверстиями маски измеряется в мм.
* Remarks:
Расстояние между отверстиями теневой маски часто отождествляют с размером зерна монитора, что вполне оправдано, поскольку оба параметра должны быть равны. Однако это условие выполняется не всегда, а в зависимости от технологии производства электронно-лучевой трубки и ее качества. Кроме того, расстояние между отверстиями теневой маски по сравнению с зерном, которое можно увидеть под лупой прямо на экране, является менее наглядной характеристикой.
Все мониторы с зерном более 0,28 мм считаются “дешевыми” и “грубыми”. Лучшие мониторы имеют зерно 0,26 мм, а у самого качественного известного монитора зерно - 0,19 мм.
Разрешение.
Аналоговые мониторы обеспечивают разрешение не ниже 1024х768, а мультичастотные имеют разрешение 1280х1024 и более.
Кинескоп.
Существенное значение имеет тип ЭЛТ (кинескопа). Предпочтительны такие типы кинескопов, как Black Trinitron, Black Matrix or Black Planar. Люминофорное покрытие экрана мониторов этих типов состоит из специального вещества, которое имеет существенный недостаток - слишком восприимчиво к свету. Если монитор с подобным кинескопом длительное время находится под действием света, это значительно сокращает срок его службы.
Излучение и защитные экраны
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. Именно поэтому, приобретая монитор, не следует забывать о защитном экране.
Фильтры бывают сеточные, пленочные и стеклянные. Их защитные свойства и, соответственно, цена возрастают в порядке перечисления- Фильтры могут крепиться к передней стенке монитора, навешиваться на верхний край, вставляться в специальный желобок вокруг экрана или надеваться на монитор.
Сеточные фильтры практически не защищают от электромагнитного излучения и статического электричества. Кроме того, они несколько ухудшают контрастность изображения. Однако эти фильтры ослабляют блики от внешнего освещения, что при интенсивной работе за компьютером является немаловажным фактором.
Пленочные фильтры также не защищают от статического электричества, но значительно повышают контрастность изображения, практически полностью поглощают ультрафиолетовое излучение и снижают уровень рентгеновского излучения. Обычные пленочные фильтры стоимостью 3–7 USD плохо защищают от бликов внешнего излучения, однако существуют также поляризационные пленочные фильтры, например фирмы Polaroid, которые способны обеспечивать поляризацию отраженного света и подавлять возникновение бликов. Поляризационные фильтры, как правило, стоят дороже обычных фильтров.
Стеклянные фильтры выпускаются в нескольких различных модификациях. Простые стеклянные фильтры стоимостью 3–10 USD снимают статический заряд, ослабляют низкочастотные электромагнитные поля, снижают интенсивность ультрафиолетового излучения и повышают контрастность изображения.
Выпускаются также стеклянные фильтры категории полная защита. Они обладают наиболее полной совокупностью защитных свойств; практически не дают бликов (доля отраженного света менее 1%), повышают контрастность изображения в полтора-два раза, устраняют электростатическое поле и ультрафиолетовое излучение, значительно снижают низкочастотное магнитное (менее 1000 Гц) и рентгеновское излучение. Эти фильтры изготавливаются из стекла специального сорта, легированного атомами тяжелых металлов, и имеют многослойное покрытие. Стоят такие фильтры недешево – свыше 150 USD.
В первую очередь, такие мониторы имеют более чувствительный люминофор, который обеспечивает ту же яркость свечения при менее интенсивной электронной бомбардировке. В результате удается значительно снизить величину ускоряющего анодного напряжения, а вместе с ним – интенсивность рентгеновского излучения. Кроме того, меньшая скорость соударения снижает температуру разогрева люминофора, в результате чего уменьшается интенсивность инфракрасного и ультрафиолетового излучений.
В мониторах класса low radiation применяется специальное стекло, которое поглощает все эти виды излучений. Это стекло обладает свойствами, аналогичными свойствам защитных экранов, которые используются совместно с обычными мониторами. Экран монитора low radiation имеет характерную матовую поверхность, которая устраняет блики.
Снижение электростатического потенциала достигается использованием специальных экранирующих материалов, соединенных с заземляющим проводом.
В результате принятия указанных мер нет необходимости использовать специальные защитные экраны, которые считались непременным атрибутом для первых мониторов.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23
