3.7.1.Мониторы
Дисплей - устройство визуализации (отображения) текстовой и графической информации без ее долговременной фиксации.
Отсутствие долговременной фиксации информации означает ее исчезновение при выключении питания или при выводе новой информации.
Дисплей является основным ПУ ПЭВМ и служит как для отображения информации, вводимой посредством клавиатуры или других устройств ввода, так и для выдачи пользователю сообщений, а также для вывода полученных в ходе выполнения программ результатов.
В ПЭВМ же применяются специальные устройства. Независимо от физических принципов формирования изображения дисплей состоит из двух основных частей - экрана и электронного блока, размещенных в одном корпусе. Подключается дисплей к ПЭВМ через дисплейный адаптер (видеоадаптер, или видеоконтроллер).
Часто вместо термина "дисплей" употребляют термины "монитор" ("видеомонитор"). Монитором называют устройство, применяемое для контроля какого-либо процесса и управления системой. Конструктивно - это либо совокупность дисплея и клавиатуры, либо просто дисплей. Так как в ПЭВМ функции управления и контроля, а также ввода-вывода данных совмещены в одних и тех же устройствах, то монитор и дисплей можно считать синонимами, хотя в общем случае эти термины не эквивалентны.
По функциональному назначению (функциональным возможностям) дисплеи подразделяются на алфавитно-цифровые и графические. Первые способны воспроизводить только ограниченный набор символов. Вторые же являются гораздо более гибкими. Они в состоянии отображать как графическую, так и, что вполне естественно, текстовую информацию. В настоящее время графические дисплеи в ПЭВМ практически вытеснили алфавитно-цифровые.
По количеству воспроизводимых цветов различают монохромные (одноцветные) и цветные дисплеи. Монохромные устройства способны воспроизводить информацию только в каком-либо одном цвете, возможно, с различными градациями яркости. Широко распространены черно-белые экраны, а также зеленые и желтые. Цветные дисплеи обеспечивают выдачу на экран информации одновременно в нескольких цветах.
По физическим принципам формирования изображения существуют:
дисплеи на базе электронно-лучевой трубки;
жидкокристаллические дисплеи;
плазменные (газоразрядные) дисплеи;
электролюминесцентные дисплеи.
Дисплеи на базе электронно-лучевой трубки традиционны, а принцип их работы аналогичен бытовому телевизору. В электронно-лучевой трубке формируется луч (или три луча для цветных трубок), управляя перемещением и интенсивностью которого можно получить изображение на люминофором экране. Для дисплеев данного типа графические изображения могут формироваться двумя способами. В векторном дисплее электронный луч непрерывно "вырисовывает" контур изображения. Само изображение формируется из отдельных элементарных отрезков (векторов). В растровых же дисплеях изображение получается с помощью матрицы точек, которые могут "светиться", а могут быть невидимыми: электронный луч пробегает по строкам экрана, подсвечивая требуемые зерна (точки) люминофора. В этом случае и небольшом разрешении при воспроизведении ряда фигур хорошо заметен эффект "мозаичности". Цветные экраны имеют зерна трех цветов: красного, зеленого и желтого, собранные в триады. Каждый из трех электронных лучей отвечает за свой цвет, подсвечивая при необходимости "свои" зерна. Манипулируя яркостью зерен, можно сформировать точку любого цвета. Первоначально дисплеи на базе электроннолучевой трубки в отличие от бытовых телевизоров имели цифровой видеовход.
Сейчас же в наиболее совершенных моделях дисплеев осуществлен возврат к аналоговым видеовходам (имеется в виду стандарт VGA). Дисплеи на базе электронно-лучевой трубки громоздки, потребляют много энергии, но имеют хорошие технические характеристики.
Жидкокристаллический экран (индикатор) представляет собой совокупность сегментов для воспроизведения элементарных частей изображения (в частности, точек). Каждый сегмент состоит из нормально прозрачной анизотропной жидкости, заключенной между двумя прозрачными электродами. При подаче на электроды напряжения коэффициент отражения жидкости меняется, и сегмент при освещении его внешним источником света темнеет. Индикаторы данного типа в отличие от других являются не активными, а пассивными (изображение "проявляется" только при внешнем освещении). По сравнению с другими жидкокристаллические индикаторы характеризуются малыми потребляемой мощностью и массой. Основная проблема для них - невысокая контрастность изображения. К настоящему времени предложены не только монохромные, но и цветные жидкокристаллические дисплеи. Индикаторы данного типа часто применяют в электронных часах и калькуляторах.
В ПЭВМ в последнее время широкое распространение получили жидкокристаллические индикаторы с обратной (задней) подсветкой (backlit). Их конструктивная особенность заключается в том, что за экраном размещается источник света, а сам экран состоит из жидкокристаллических ячеек, которые в нормальном состоянии являются непрозрачными. При приложении к, такой ячейке напряжения она начинает пропускать свет, что и приводит к получению изображения на экране. Такой принцип формирования изображения облегчает создание цветных дисплеев. Действительно, достаточно на экране иметь тройки жидкокристаллических ячеек, обеспечивающие на просвет воспроизведение основных цветов (красного, зеленого и синего).
В 1990 г. японская фирма Dainippon inc. & Chemicals завершила разработку полимерной сети, которой можно обвить жидкий кристалл как паутиной. Такой экран не требует поляризаторов и подсветки, а также потребляет меньше энергии.
Экран плазменного дисплея представляет собой матрицу газоразрядных элементов. При приложении к электродам газоразрядного элемента напряжения возникает электрический разряд красного или оранжевого свечения в газе, которым этот элемент заполнен. По сравнению с жидкокристаллическими плазменные индикаторы имеют более высокую контрастность, однако обладают и повышенным энергопотреблением.
Экран люминесцентного дисплея состоит из матрицы активных индикаторов, дающих яркие изображения с высокой разрешающей способностью. Они имеют высокую механическую прочность и надежность, однако отличаются большим энергопотреблением и высокой стоимостью. Наряду с монохромными имеются и цветные люминесцентные дисплеи.
В стационарных ПЭВМ в настоящее время применяются дисплеи на базе электронно-лучевой трубки. Переносные ПЭВМ снабжаются такими же устройствами или плазменными дисплеями. В наколенных и более компактных ПЭВМ используются главным образом жидкокристаллические и изредка плазменные индикаторы. Электролюминесцентные дисплеи перспективны для использования в различных классах малогабаритных ПЭВМ.
В зависимости от степени универсальности дисплеи подразделяются на однорежимные и многорежимные.
Однорежимный дисплеи способен работать только совместно с видеоадаптером одного типа.
Многорежимные дисплеи совместимы с видеоадаптерами различных типов
Основными техническими характеристиками дисплеев являются:
разрешающая способность;
количество воспроизводимых цветов или градаций яркости;
размер экрана (как правило, по диагонали);
масса и габариты;
стоимость.
Разрешение дисплея измеряется в различных единицах. Для алфавитно-цифровых устройств указывается число воспроизводимых символов в строке и строк на экране. Для графических дисплеев указывается количество высвечиваемых точек по горизонтали и по вертикали. В дальнейшем разрешение будет указываться в виде m ґ n, где m относится к горизонтали, а n - к вертикали. Это же справедливо и для матрицы точек при представлении символа на графическом дисплее. Альтернативной единицей измерения разрешающей способности является количество воспроизводимых точек (по вертикали или горизонтали) на единицу длины.
Есть еще один немаловажный показатель качества дисплеев на базе электронно-лучевой трубки, а именно, частота сканирования (частота вертикальной и частота горизонтальной развертки). Чем выше разрешение дисплея, тем выше должна быть и частота (скорость) сканирования для обеспечения приемлемого качества изображения (без мерцания). Поэтому от частоты сканирования во многом зависит степень универсальности монитора.
Возможность многорежимной работы дисплея на базе электронно-лучевой трубки определяется его способностью воспринимать синхроимпульсы для горизонтальной и вертикальной развертки с различной частотой. В соответствии с этим различают:
дисплеи с фиксированной частотой;
мультичастотные дисплеи, способные работать на нескольких фиксированных частотах для горизонтальной и вертикальной развертки;
мулыписканирующие дисплеи, обеспечивающие работу в диапазонах частот для горизонтальной и вертикальной развертки.
Дисплеи с фиксированной частотой могут быть только однорежимными; другие же поддерживают несколько режимов работы.
При формировании изображения на основе других физических принципов многорежимность определяется возможностями управления индикаторами.
Разрешающая способность высококачественных графических дисплеев на базе электронно-лучевой трубки достигла величины, позволяющей получить изображение фотографического качества.
Количество воспроизводимых цветов или градаций яркости зависит от возможностей по управлению интенсивностью электронных лучен, прозрачностью жидкокристаллических индикаторов или яркостью других (активных) индикаторов.
Для цветных мониторов удобно пользоваться двумя понятиями - базовая и рабочая палитры. Базовая палитра представляет собой совокупность цветов, которые могут отображаться на экране. Но цвета базовой палитры в общем случае нельзя отобразить на дисплее одновременно. Обычно из базовой палитры формируется рабочая палитра, цвета которой могут сочетаться на дисплее одновременно и в любой комбинации. Как правило, рабочая палитра существенно уже в базовой. Менять рабочую палитру можно программными средствами.
Интересны изделия и другого типа, основной особенностью которых являются малые массо-габаритные показатели. Так, например, американская фирма reflection Tehnology выпустила устройство размером 31х28х81 мм с разрешением 720х280 (стандартно) или 1024х280 точек. Его масса составляет всего лишь 60 г. Такой дисплей можно прикрепить к головным телефонам (наушникам). Он располагается на расстоянии 2 - 3 см от глаз, а у наблюдателя создается впечатление, что изображение находится на расстоянии около метра.
Возможности ПЭВМ по отображению информации определяются совокупностью и совместимостью технических характеристик дисплея и его адаптера (т.е. видеосистемы в целом). В настоящее время различными производителями предлагается широкий спектр видеоадаптеров. Любой адаптер содержит видеопамять, хранящую воспроизводимую на экране информацию. Ее объем может достигать нескольких Мбайт. Каждой точке экрана или знакоместу соответствует поле видеопамяти (несколько бит или байт), в котором хранится элемент отображения, или изображения (pixel - сокращение от англ. picture element). Элемент отображения определяет режим высвечивания и цвет точки либо символа. Видеопамять логически содержится в одном адресном пространстве с ОП. Допускается записывать данные в видеопамять и считывать информацию из нее программными средствами. То, что находится в видеопамяти, немедленно отображается на экране.
Видеоадаптеры делятся на две большие группы - алфавитно-цифровые и графические. Они управляют соответствующими типами дисплеев.
Графический адаптер обычно может работать в нескольких текстовых и нескольких графических режимах, которые различаются разрешением, а также цветовыми (яркостными) возможностями.
В текстовых режимах имеющаяся видеопамять полностью не используется, поэтому можно организовать в ней несколько страниц, что позволяет ускорить смену изображений на экране путем предварительного заполнения страниц требуемой информацией и последующего переключения воспроизведения со страницы на страницу. Страничная организация видеопамяти допустима также в графических режимах с пониженным разрешением при избыточности объема видеопамяти. Основные технические характеристики базовых моделей видеоадаптеров, ставших стандартными, представлены в таблице
|
