Автоматизированные системы обработки информации и управления (стр. 10 из 37)

Видеопамять.

Монитор по отношению к процессору выступает в той же роли, что телевизор по отношению к телецентру: он показывает изображение, формируемое процессором.

В графическом режиме монитора в видеопамяти для каждой точки экрана должен быть записан тот цвет, которым она выводится. Так что чем больше разрешающая способность и чем больше может одновременно изображаться цветов на экране, тем больше должен быть объем видеопамяти. Для режима 800х600х256 и 1024х768х16 требуется видеопамять размером 512Кбайт, а для 1024х768х256 - 1Мбайт.

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:

- 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

- 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.