Мультимедиа-модели
Содержание
- Введение
- Классификация мониторов
- Плазменные дисплеи
- Функциональные возможности плазменного монитора
- Механическая прочность плазменного монитора
- Основные достоинства плазменного монитора
- Основные недостатки плазменного монитора
- Жидкокристаллические экраны
- Мониторы с электроннолучевой трубкой
- Частоты работы монитора
- Качество материалов
- Защита и безопасность
- Управление
- Мультимедиа-модели
- Профессиональные мониторы
Введение
Монитор — универсальное устройство визуального отображения всех видов информации состоящее из дисплея и устройств предназначенное для вывода текстовой, графической и видео информации на дисплей. Различают алфавитно-цифровые и графические мониторы, а также монохромные мониторы и мониторы цветного изображения — активно-матричные и пассивно-матричные ЖКМ.
Век мониторов с
электронно-лучевой трубкой
По способу формирования изображения мониторы можно разделить на группы:
Жидкокристаллические экраны
Плазменные дисплеи
C электронно-лучевой трубкой(ЭЛТ)
Классификация мониторов
По виду выводимой информации:
алфавитно-цифровые
дисплеи, отображающие только алфавитно-цифровую информацию
дисплеи, отображающие псевдографические символы
интеллектуальные
дисплеи, обладающие редакторскими
возможностями и осуществляющие
предварительную обработку
графические
векторные
растровые
По строению:
ЭЛТ — на основе электронно-лучевой трубки (англ. cathode ray tube, CRT)
ЖК — жидкокристаллические мониторы (англ. liquid crystal display, LCD)
Плазменный — на основе плазменной панели
Проекционный — видеопроектор и экран, размещённые отдельно или объединённые в одном корпусе (как вариант — через зеркало или систему зеркал)
OLED-монитор — на
технологии OLED (англ. organic light-emitting diode —
органический светоизлучающий
Виртуальный ретинальный монитор — технология устройств вывода, формирующая изображение непосредственно на сетчатке глаза.
Простой монитор - простой монитор для просмотра фильмов.
По типу видеоадаптера:
HGC
CGA
EGA
VGA, SVGA
По типу интерфейсного кабеля:
композитный
раздельный
D-Sub
DVI
USB
HDMI
DisplayPort
S-Video
По типу устройства использования
в телевизорах
в компьютерах
в телефонах
в калькуляторах
в инфокиосках
По цветности мониторы, как правило, разделяют на:
цветные;
монохромные;
Плазменные дисплеи
Разработка плазменных дисплеев, начатая еще в 1968 г., базировалась на применении плазменного эффекта, открытого в Иллинойсском университете в 1966 г.
Сейчас принцип действия монитора основан на плазменной технологии: используется эффект свечения инертного газа под воздействием электричества (примерно так же, как работают неоновые лампы). Заметим, что мощные магниты, входящие в состав динамических излучателей звука, расположенных рядом с экраном, никак не влияют на изображение, поскольку в плазменных устройствах (как и в ЖК) отсутствует такое понятие, как электронный луч, а заодно и все элементы ЭЛТ, на которые так воздействует вибрация.
Формирование изображения в плазменном дисплее происходит в пространстве шириной примерно 0,1 мм между двумя стеклянными пластинами, заполненном смесью благородных газов – ксенона и неона. На переднюю, прозрачную пластину нанесены тончайшие прозрачные проводники, или электроды, а на заднюю – ответные проводники. Подавая на электроды электрическое напряжение, можно вызвать пробой газа в нужной ячейке, сопровождающийся излучением света, который и формирует требуемое изображение. Первые панели, заполнявшиеся в основном неоном, были монохромными и имели характерный оранжевый цвет. Проблема создания цветного изображения была решена путем нанесения в триадах соседних ячеек люминофоров основных цветов – красного, зеленого и синего и подбора газовой смеси, излучающей при разряде невидимый глазом ультрафиолет, который возбуждал люминофоры и создавал уже видимое цветное изображение (три ячейки на каждый пиксель).
Однако, у традиционных плазменных экранов на панелях с разрядом постоянного тока имеется и ряд недостатков, вызванных физикой процессов, происходящих в данном типе разрядной ячейки.
Дело в том, что при относительной простоте и технологичности панели постоянного тока, уязвимым местом являются электроды разрядного промежутка, которые подвергаются интенсивной эрозии. Это заметно ограничивает срок службы прибора и не позволяет достичь высокой яркости изображения, ограничивая ток разряда. Как следствие, не удаётся получить достаточного количества оттенков цвета, ограничиваясь в типичном случае шестнадцатью градациями, и быстродействия, пригодных для отображения полноценного телевизионного или компьютерного изображения. По этой причине плазменные экраны обычно использовались в качестве табло для демонстрации алфавитно-цифровой и графической информации.
Проблема может быть принципиально решена на физическом уровне путем нанесения на разрядные электроды диэлектрического защитного покрытия. Однако, такое простое на первый взгляд решение в корне меняет принцип работы всего устройства. Нанесенный диэлектрик не только защищает электроды, но и препятствует протеканию разрядного тока. На деле система электродов,покрытых диэлектриком, образует сложный конденсатор, через который протекают импульсы тока длительностью порядка сотни наносекунд и амплитудой в десятки ампер в моменты его перезаряда. При этом алгоритм управления с тановится более сложным и достаточно высокочастотным. Частота повторения импульсов сложной формы может достигать двухсот килогерц. Все это значительно усложняет схемотехнику системы управления, однако позволяет более, чем на порядок повысить яркость и долговечность экрана и дает возможность отображать полноцветное телевизионное и компьютерное изображение со стандартными кадровыми частотами.
В современных плазменных дисплеях, используемых в качестве мониторов для компьютера (причем конструкция является не наборной), используется так называемая технология - plasmavision - это множество ячеек, иначе говоря пикселей, которые состоят из трех субпикселей, передающих цвета - красный, зеленый и синий.
Газ в плазменном состоянии используется, чтобы реагировать с фосфором в каждом субпикселе, чтобы произвести цветной цвет (красный, зеленый или синий). Пиксел в плазменном (газоразрядном) дисплее напоминает обычную люминесцентную лампу - ультрафиолетовое излучение электрически заряженного газа попадает на люминофор и возбуждает его, вызывая видимое свечение. В некоторых конструкциях люминофор наносится на переднюю поверхность ячейки, в других - на заднюю, а передняя поверхность при этом изготавливается прозрачной. Каждый субпиксел индивидуально управляется электроникой и производит более чем 16 миллионов различных цветов.
В современных моделях
каждая отдельная точка красного,
синего или зелёного цвета может светиться
с одним из 256 уровней яркости, что при
перемножении даёт около 16,7 миллионов
оттенков комбинированного цветного пикселя
(триады). На компьютерном жаргоне такая
глубина цвета называется “True Color” и считается
вполне достаточной для передачи изображения
фотографического качества. Столько же
дают обычные ЭЛТ. Яркость экрана последней
разработки – 320 кД на кв.м при контрастности
400:1. Профессиональный компьютерный монитор
даёт 350 кД, а телевизор – от 200 до 270 кД
на кв.м при контрастности 150...200:1.
Эта диаграмма дает краткий обзор плазменной технологии. Компоненты диаграммы:
Стадия электрического разряда
Стадия возбуждения эммитера
Внешний стеклянный слой
Диэлектрический слой
Слой Защиты
Электрод отображения (приема)
Поверхность разгрузки
Ультрафиолетовые лучи
Видимый свет
Барьерное преграждение
Флюоресценция (свечение)
Электрод Адреса (корнирующий)
Диэлектрический слой
Внутренний стеклянный слой
Технологию плазменных
мониторов удобно представить в
виде следующей схемы:
Функциональные возможности плазменного монитора
Экран обладает следующими функциональными возможностями и характеристиками:
Широкий угол обзора как по горизонтали, так и по вертикали (160° градусов и более).
Очень малое время отклика (4 мкс по каждой строке).
Высокая чистота цвета (эквивалентная чистоте трех первичных цветовЭЛТ).
Простота производства крупноформатных панелей (недостижимая при тонкопленочном технологическом процессе).
Малая толщина - газоразрядная
панель имеет толщину около одного
сантиметра или менее, а управляющая
электроника добавляет еще
Отсутствие геометрических искажений изображения.
Широкий температурный диапазон.
Отсутствие необходимости в юстировке изображения.
Механическая прочность плазменного монитора
Внедрение двух новых технологических структур резисторной и фосфорной позволило получить яркость и срок службы экрана на уровне, необходимом для практических применений. Новая фотолитографическая технология, а также метод станбластинга сделали возможным выполнить 40-дюймовую плазменную панель с высокой точностью.
Основные достоинства плазменного монитора
В последнее время при создания систем отображения информации для различного рода диспетчерских начинают применяться газоплазменные дисплеи (плазменные панели).Плазменные дисплеи (PDP) являются одной из последних разработок в области систем отображения информации (первые PDP появились в Японии в1997 году). Таким образом, плазменные панели по качеству изображения намного превосходят даже хорошие кинескопы, которые считаются в наше время эталоном. При этом очень важно, что плазменные панели абсолютно безвредны для здоровья, в отличие от электронно-лучевых трубок.
Совершенно очевидно, что они приходят на смену существующим мониторам на электронно-лучевых трубках в силу явных преимуществ, таких как:
Компактность (глубина не превышает 10 - 15 см) и легкость при достаточно больших размерах экрана (40 - 50 дюймов).
Малую толщину - газоразрядная
панель имеет толщину около одного
сантиметра или менее, а управляющая
электроника добавляет еще
Высокую скорость обновления (примерно в пять раз лучше, чем у ЖК-панели).
Отсутствие мерцаний, и смазывания движущихся объектов, возникающих при цифровой обработке. поскольку отсутствует гашение экрана на время обратного хода, как в ЭЛТ.
Высокая яркость, контрастность и четкость при отсутствии геометрических искажений.
Отсутствие проблем сведения электронных лучей и их фокусировки присуще всем плоскопанельным дисплеям.
Отсутствие неравномерности яркости по полю экрана.
100-процентное использование
площади экрана под
Большой угол обзора, достигающий 160° и более.
Отсутствие рентгеновского и других вредных для здоровья излучений,поскольку не используются высокие напряжения.
Невосприимчивость к воздействию магнитных полей.
Не страдают от вибрации, как ЭЛТ-мониторы.
Отсутствие необходимости в юстировке изображения.
Механическую прочность.
Широкий температурный дипазон.
Небольшое время отклика (время между посылкой сигнала на изменение яркости пикселя и фактическим изменением) позволяет использовать их для отображения видео- и телесигнала.
Более высокая надежность.
Плазменный экран можно снимать видеокамерой, и картинка при этом не дрожит, так как используется другой принцип отображения информации.
Все это делает плазменные дисплеи очень привлекательными для использования. К числу недостатков можно отнести ограниченную разрешающую способность большинства существующих плазменных мониторов, которая не превышает 640х480 пикселей. Исключение составляет модели PDP-V501MX и 502MX фирмы Pioneer. Обеспечивая реальное разрешение 1280х768 пиксел, данный дисплей имеет максимальный на сегодняшний день размер экрана 50 дюймов по диагонали (110х62 см) и хороший показатель по яркости (350 Nit), за счет новой технологии формирования ячеек, и улучшенный контраст. В результате данное устройство позволяет:
Отображать компьютерную информацию с реальным разрешением XGA (1024х768).
Обеспечить комфортное наблюдение видеоинформации на расстоянии до 5 метров.
Обеспечить контраст изображения около 20 при уровне внешней освещенности у экрана 150 - 200 Lux.
Таким образом, с нашей точки зрения, такие дисплеи уже пригодны для профессионального применения. Однако, следует иметь ввиду, что несмотря на существенные различия в технологии, плазменные дисплеи используют тот же люминофор, что и электронно-лучевые трубки, который в отличие от ЭЛТ возбуждается не электронами, а ультрафиолетовым излучением газового разряда и также подвержен деградации, хотя и в меньшей степени. Различные фирмы-изготовители называют ресурс от 15000 часов (NEC) до 20000-30000 (Pioneer) часов по критерию снижения яркости в два раза.
Поскольку изображение носит статичный характер, были приняты специальные меры по защите дисплеев от выгорания. В данном случае было разработано специальное программное обеспечение, установленное на управляющих компьютерах, позволяющее осуществлять "орбитинг", т. е. медленное, незаметное для глаз наблюдателя круговое перемещение изображения, что позволяет продлевать срок службы плазменных дисплеев в несколько раз. Возможна и аппаратная реализация данной функции. Существуют специальные устройства, например VS-200-SL фирмы Extron Electronics, реализущие "орбитинг" даже синхронно на нескольких дисплеях. Однако, следует иметь в виду, что эффективность данного метода защиты плазменных дисплеев от выгорания реализуется только при соблюдении определенных требований по характеру изображения. В частности, фон изображения не должен быть белым.
Основные недостатки плазменного монитора
К числу недостатков можно отнести ограниченную разрешающую способность большинства существующих плазменных мониторов, которая не превышает 640х480 пикселей. Исключение составляет модели PDP-V501MX и 502MX фирмы Pioneer. Обеспечивая реальное разрешение 1280х768 пиксел, данный дисплей имеет максимальный на сегодняшний день размер экрана 50 дюймов по диагонали (110х62 см) и хороший показатель по яркости (350 Nit), за счет новой технологии формирования ячеек, и улучшенный контраст.
К недостаткам плазменных дисплеев также можно отнести невозможность "сшивания" нескольких дисплеев в "видеостену" с приемлемым зазором из-за наличия широкой рамки по периметру экрана
Тот факт, что размер коммерческих плазменных панелей обычно начинается с сорока дюймов, свидетельствует о том, что производство дисплеев меньшего размера экономически нецелесообразно, поэтому мы вряд ли увидим плазменные панели, скажем, в портативных компьютерах. Это предположение подкрепляется и другим фактом: уровень энергопотребления "плазменников" подразумевает подключение их к сети и не оставляет никакой возможности работы от аккумуляторов. Еще один неприятный эффект, известный специалистам, - это интерференция, "перекрывание" микроразрядов в соседних элементах экрана. В результате подобного "смешивания" качество изображения, естественно, ухудшается.
Также к недостаткам плазменных дисплеев следует отнести то, что например средняя яркость белого цвета плазменных дисплеев составляет на настоящий момент порядка 300 кд/м2 у всех основных производителей. В общем и целом это достаточно ярко, однако плазменным дисплеям далеко до яркости ЭЛТ, составляющей 700 кд/м2. Подобная яркость может быть достигнута с повышением светоотдачи с 0,7 - 1,1 до 2 лм/Вт, однако этот рубеж преодолеть будет непросто. А также в настоящее время нельзя не заметить очень высокую цену плазменных дисплеев, доступных далеко не всем желающим.
Жидкокристаллические экраны
Жидкий кристалл представляет собой некоторое состояние, в котором вещество обладает некоторыми свойствами как жидкости (текучестью), так и твердых кристаллов (например, анизотропией). Для изготовления ЖК-экранов используют так называемые нематические кристаллы, молекулы которых имеют форму палочек или вытянутых пластинок. ЖК-элемент помимо кристаллов включает в себя прозрачные электроды и поляризаторы. В отсутствие электрического поля молекулы нематических кристаллов образуют скрученные спирали. При прохождении в этот момент луча света через ЖК-элемент плоскость поляризации его поворачивается на некоторый угол. Если на входе и выходе этого элемента поместить поляризаторы, смещенные друг относительно друга на такой же угол, то свет беспрепятственно сможет проходить через этот элемент. Если же к прозрачным электродам приложено напряжение, спираль молекул распрямляется и поворота плоскости поляризации уже не происходит. Как следствие, выходной поляризатор не пропускает свет. Примером может служить ЖК-индикатор наручных электронных часов.
Экран ЖК-дисплея представляет собой матрицу ЖК-элементов. В настоящее время существуют два основных метода адресации ЖК-элементов: прямой (или пассивный) и косвенный (или активный). В пассивной матрице ЖК-элементов выбранная точка изображения активируется подачей напряжения на соответствующие прозрачные адресные проводники-электроды строки и столбца. В этом случае невозможно достичь высокого контраста изображения, так как электрическое поле возникает не только в точке пересечения адресных проводников, но и на всем пути распространения тока. Эта проблема вполне разрешима при использовании так называемой активной матрицы ЖК-элементов, когда каждой точкой изображения управляет свой электронный переключатель. Контраст при использовании активной матрицы ЖК-элементов может достигать значения от 50:1 до 100:1. Обычно активные матрицы реализованы на основе тонкопленочных полевых транзисторов (Thin Film Transistor, TFT). Неким компромиссом между активной и пассивной матрицей являются в настоящее время экраны, использующие технологию двойного сканирования (Dual Scan, DSTN), при которой одновременно обновляются две строки изображения.
Мониторы с электронно-лучевой трубкой
Персональные компьютеры
оснащаются растровыми дисплеями, а
некоторые графические станции более
дорогими векторными дисплеями.
В растровом дисплее
изображение формируется
Отклонение луча по горизонтали в течение прямого хода осуществляется сигналом строчной развертки (горизонтальной), а по вертикали - сигналом кадровой (вертикальной) развертки.
В цветном дисплее отдельные электронные пушки формируют три луча, каждый из которых отвечает за свой цвет - RGB. Любой из пикселей на экране образован тремя точками или полосками люминофора.
Три луча маскируются таким образом, что каждый из них вызывает свечение точки только одного цвета. Следовательно, относительные интенсивности лучей, попадающих на тройку точек, определяют цвет и яркость данного пикселя.
Какие сигналы подаются на монитор? Основным является видеосигнал, определяющий какие пиксели на строке развертки будут светиться. В адаптерах CGA и EGA формируются три цифровых сигнала с ТТЛ -уровнями (наличие узкого положительного импульса в определенный момент времени, означает, что соответствующий пиксель будет светиться). В адаптерах VGA, SVGA, XGA для управления каждым лучом применяются аналоговые сигналы.
Информация, закодированная
в видеосигнале, должна быть строго
синхронизирована с движением луча
по растру. Для синхронизации применяются
специальные сигналы
В некоторых мониторах
сигналы синхронизации
Необходимо понимать, что внутренние схемы мониторов не допускают программного воздействия. Программно-доступные элементы находятся только в составе видеоадаптера и генерируемые им сигналы полностью определяют изображение на экране.
Разработка и выпуск качественной ЭЛТ - процесс сложный и дорогостоящий. Поэтому среди производителей мониторов, представленных в таблице на развороте, лишь немногие выпускают модели на базе собственных трубок. Это Hitachi, Mitsubishi, NEC, Panasonic, Samsung, Sony и ViewSonic (модели с SonicTron). Тем не менее, часто мониторы с "чужими" ЭЛТ оказываются даже более качественными - а иногда и менее дорогими - чем "родные" продукты изготовителя трубок.
Различают ЭЛТ в основном трех видов: сферические (в недорогих моделях с диагональю 14 дюймов, экран которых является частью сферы большого диаметра); прямоугольные с почти плоским экраном (Flat Square Tube, FST), ими оборудованы почти все современные модели с диагональю 15 и более дюймов; типа Trinitron, представляющие собой сегмент цилиндра и абсолютно плоские по вертикали. Компания Panasonic разработала еще один вид ЭЛТ - абсолютно плоскую. Однако такая трубка пока используется в одном единственном мониторе PanaFlat PF70 с диагональю 17 дюймов. Судя по всему, создание подобной ЭЛТ с более крупной диагональю и решение проблем точной "доставки" электронов к абсолютно плоской поверхности люминофора вызывает у разработчиков определенные трудности.
По конструкции теневой маски, которая обеспечивает точное попадание электронов на элементы люминофора, различают два основных вида ЭЛТ: с апертурной решеткой и с дельтоавидной маской. (рис11)
Апертурная решетка
состоит из тонких вертикально натянутых
металлических нитей. Нити стабилизируются
одной или несколькими
Существует еще один вариант апертурной решетки под названием CromaClear, предложенный компанией NEC. По замыслу разработчиков в ней должны были воплотиться достоинства обеих технологий, поскольку триады теневой маски состоят из элементов эллипсовидной формы. Таким образом обеспечивается повышенная яркость и четкость изображения, но отпадает необходимость в использовании горизонтальной стабилизирующей нити. К сожалению, в настоящее время существуют только 15- и 17-дюймовые варианты подобной трубки, на базе которых построены мониторы NEC серии 500 и 700.
Яркость и четкость изображения, обеспечиваемые той или иной ЭЛТ, во многом зависят от размера элементов триад и расстояния между ними. Если еще два года назад диагональный шаг точек для дельтоавидных масок в наиболее качественных мониторах составлял 0,28 мм, то сейчас это расстояние уменьшено до 0,26 мм. Для ЭЛТ с апертурными решетками соответственно уменьшился шаг полосок: с 0,28-0,30 мм до 0,25 мм.
Большинство производителей измеряют шаг точек по диагонали так, как это показано на рисунке (эти значения приводятся в таблице). Однако компания Hitachi (трубки которой применяются во многих высококачественных мониторах с дельтавидной маской), разработав ЭЛТ с улучшенным горизонтальным шагом точки (Enchanced Dot Pitch, EDP) - 0,21 мм, настаивает на том, что сравнивать мониторы с дельтавидной маской и апертурной решеткой следует именно по горизонтальному шагу.
Одновременно в трубке с EDP увеличен размер элементов маски, благодаря чему повышена яркость изображения, а применение нового фосфора EBU обеспечило воспроизведение более широкого цветового диапазона. Что касается трубок типа Trinitron, то, как и следовало ожидать, инициатива в развитии данной технологии принадлежит Sony, которая первой разработала ЭЛТ Super Fine Pitch (SFP) Trinitron с шагом полосок 0,25 мм.
Что дает уменьшение шага точек или полосок? Прежде всего, повышение четкости изображения мелких деталей в режимах с повышенным разрешением. Однако во многих случаях большие мониторы используются только с разрешением 1152x870, где размер шага точек или полосок (0,30 или 0,25) не имеет существенного значения. Наверное, поэтому в высококачественных моделях компаний Radius, Barco, LaCie не используются ЭЛТ с уменьшенным шагом точек.
- Мультимедиа-ресурсы сети интернет
- Мультимедиа система
- Мультимедиа системы
- Мультимедиа системы. Компьютер и видео
- Мультимедиа технологии
- Мультимедиа- технологии
- Мультимедиа-технологии
- Мультикультурализм
- Мультикультурализм в современном обществе
- Мультикультурализм – глобализация культуры
- Мультимедиа
- Мультимедиа
- Мультимедиа
- Мультимедиа и ее средства
