Архітектура комп'ютерів

□  равномерность цвета  — визуальная характеристика, учитывающая, насколько однородно выглядит дисплей при 100%-ной заливке его белым цветом.

Показатели стабильности изображения описывают, насколько  монитору удается сохранить статическое  изображение неизменным. В этот раздел внесены требования к скорости вертикальной развертки и рабочему разрешению.

Следующий раздел ТСО-99 связан с вопросами безопасности пользователя, касается тех воздействий, которые  монитор оказывает на окружающую среду, и факторов окружающей среды, воздействующих на стабильность работы монитора:

□   влияние внешних  магнитных полей. В ЭЛТ луч  управляется при помощи магнитных  полей, наличие рядом с работающим монитором источника электромагнитного  излучения может привести к интерференции  и в конечном итоге к разбалансировке  изображения;

□   радиационное излучение. Самый критичный для пользователя негативный фактор работы за электронно-лучевым  монитором — это угроза радиационного  облучения. Чем ближе уровень  излучения монитора к естественному  фоновому, тем безопасней это устройство для пользователя;

□   электростатический потенциал. Возникает в результате разницы потенциалов между катодом  ЭЛТ и окружающей средой на поверхности  экрана. Высокий уровень потенциала приводит, например, к тому, что на монитор «липнет» больше частиц пыли. ТСО-99 допускает наличие потенциала в пределах 0,5 В;

□  переменные электрические  поля. Возникают между объектами, обладающими разными электрическими потенциалами. В нашем случае это  монитор и сам пользователь;

□  переменные магнитные  поля. Возникают между объектами, обладающими разными магнитными полями. В нашем случае это монитор и сам пользователь;

□   режим энергосбережения. Стандарт ТСО-99 предусматривает два  уровня энергосберегающей работы с  потреблением не более 15 и 5 Вт.

Пятая группа характеристик  описывает электрическую безопасность монитора.

Наконец, в состав стандарта  входят требования, предъявляемые к  удобству настроек монитора.

Остановимся на других стандартах энергосбережения, которые используются в компьютерах.

Систему энергосбережения имеют мониторы типа G (Green). Они должны удовлетворять спецификации DPMS (Display Power Management Signaling), которая описывает метод выведения монитора из активного состояния по этапам:

□   on (рабочий режим — 100-200 Вт);

□   standby (режим ожидания — потребление энергии не более 30 Вт);

□   suspend (приостановка работы — не более 8 Вт);

□   off (отключение).

Существует также система  управления энергопотреблением монитора, основанная на спецификации ЕРА (Environmental Protection Agency — Агентство по защите окружающей среды при правительстве США) с названием Energy Star. Реализация этой спецификации позволяет снизить энергопотребление системы

в режиме бездействия  на 60-80 % по сравнению с тем, сколько  монитор потребляет энергии при  работе в высоком разрешении и  при большой глубине цвета.

Защитные фильтры  для мониторов и их выбор

Итак, даже если видеомонитор полностью удовлетворяет требованиям  международного стандарта MPR-2 (дисплеи Low Radiation), от его излучений желательна дополнительная защита. Предложений на этот счет множество. Американские специалисты, например, советуют располагаться от экрана не ближе, чем на расстоянии вытянутой руки, чтобы соседние мониторы находились на расстоянии не менее 222 см. Но наиболее эффективным средством признаны используемые во всем цивилизованном мире экранные защитные фильтры.

Защитные фильтры для  мониторов бывают следующих типов:

1. Сеточные фильтры — практически не спасают от электромагнитного излучения и статического электричества, кроме того, они снижают контрастность изображения. Но они защищают (и хорошо защищают) от бликов внешнего освещения и мерцания экрана, что немаловажно для глаз.

2. Пленочные фильтры — не ограждают от статического электричества, почти не защищают от низкочастотного электромагнитного поля, но повышают контрастность изображения, практически полностью поглощают ультрафиолетовое излучение и снижают уровень рентгеновского.

От бликов защищают только поляризационные пленочные фильтры. Наиболее известны поляризационные  пленочные фильтры фирмы Polaroid — СР 50; некоторые из них существенно повышают контрастность и четкость изображения. Надо, правда, отметить, что покрытие поляризационных фильтров изготавливается на основе полиэфирных смол, являющихся недостаточно долговечными и прочными, что приводит к быстрому их физическому старению и разрушению. (Пленочные фильтры Polaroid CP 50 не следует путать со стеклянными поляризационными фильтрами Polaroid CP Universal, неплохо оберегающими и от статических, и от электромагнитных полей.)

3.   Стеклянные фильтры — являются наиболее распространенными. Они бывают нескольких модификаций:

 О  простые стеклянные  фильтры, как правило, азиатского  происхождения (Depender GL14B, Optical glass), по своей эффективности примерно равнозначны сеточным фильтрам; многие из них не сопровождаются сертификатами качества и другой необходимой документацией;

 О стеклянные фильтры  с заземлением (фильтры Sepoms, Ergoline, Fuzzi, Looking Saver) существенно более эффективны: они частично снимают статический заряд, ослабляют электромагнитные поля, ультрафиолетовое излучение, повышают контрастность изображения; это наиболее популярные фильтры;

 О стеклянные фильтры полной защиты (Ergostar, Xenium, Unus) — как правило, высококачественные изделия, изготовленные на основе оптического стекла с многослойным специальным покрытием, включающим в себя

и поляризационный фильтр: они устраняют статические поля, ультрафиолетовое излучение, значительно  снижают электромагнитные поля и  рентгеновское излучение, практически  не дают бликов и повышают контрастность  изображения, но они весьма дорогие;

 О отечественные  стеклянные фильтры типа Global Shield и Defended Ergon также относятся к классу полной защиты, по своим характеристикам не уступают лучшим зарубежным образцам, но в 2-3 раза дешевле; это сравнительно новые фильтры, а их качество подтверждено многими техническими заключениями и сертификатами: они тестировались в НИИ медицины труда, Шведским институтом защиты от излучений и Научно-исследовательским центром эргономики средств отображения, фильтры имеют Гигиенический сертификат и сертификат Госстандарта России. Характеристики некоторых защитных фильтров представлены в табл. 12.4.

Таблица 12.4. Характеристики некоторых защитных фильтров

Марка фильтра	Статическое поле, % пропускания	Электромагнитное поле, % пропускания при частотах 1/500 кГц	Остаточные блики, %	Пропускание излучения  видимой области, %
Defender GL14B (Тайвань)	100	100/100	4,4	35
Sepoms F-14SB (Тайвань)	90	100/100	4,3	35
Polaroid CP-50 (США)	100	100/100	4,4	39
Polaroid CP Universal (США)		1/10	0,5	36
Unus AC-143 (Тайвань)		1/10	0,7	32
Focus Plus Medium (Дания)		1/10	0,4	45
ЗМ PF-400 (США)		1/1	0,3	45
Ergostar (Австрия)		1/5	0,4	43
Global Shield Platinum (РФ)		1/1	0,8	40
Global Shield Silver (РФ)		1/1	2	50
Defender Ergon АЗФ-1а(РФ)		2/2	0,5	50
Defender Ergon АЗФ-За (РФ)		1/1	0,4	50

 

Лекция 22

Видеомониторы на плоских  панелях

 

Видеомониторы на плоских  панелях (ВМПП) весьма разнообразны. Сейчас применяются:

□   мониторы на жидкокристаллических индикаторах (LCD — Liquid Crystal Display);

□   плазменные мониторы (PDP — Plasma Display Panels);

□   электролюминесцентные  мониторы (FED — Field Emission Display);

□   светоизлучающие  мониторы (LEP — Light Emitting Polymer).

 

Мониторы на жидкокристаллических индикаторах

Мониторы на жидкокристаллических индикаторах (ЖКИ, LCD — Liquid Crystal Display) — это цифровые плоские мониторы.

Эти мониторы используют специальную прозрачную жидкость, которая  при определенных напряженностях электростатического  поля кристаллизуется, при этом изменяются ее прозрачность, коэффициенты поляризации  и преломления световых лучей. Эти эффекты и используются для формирования изображения. Конструктивно такой дисплей выполнен в виде двух электропроводящих стеклянных пластин, между которыми и помещается тончайший слой такой кристаллизующейся жидкости. В качестве источника света для задней или боковой подсветки экранов обычно используются флуоресцентные лампы с холодным катодом или электролюминесцентные панели.

LCD бывают с активной и пассивной матрицами.

В пассивной матрице  каждый элемент экрана (пиксел) выбирается на перекрестии координатных управляющих прозрачных проводов. В активной матрице для каждого элемента экрана есть свой управляющий транзистор; их поэтому часто называют TFT-экранами (TFT — Thin Film Transistor, тонкопленочный транзистор). Мониторы с TFT-экранами обеспечивают лучшее качество изображения и более высокую, даже по сравнению с CRT-мониторами, надежность: срок службы этих мониторов почти в полтора раза больше.

Наряду с монохромными широко используются и цветные дисплеи. У цветных дисплеев каждый элемент  изображения состоит из трех отдельных пикселов (R, G и В), покрытых тонкими светофильтрами соответствующих цветов. Современные дисплеи с активной матрицей поддерживают стандарт TrueColor, что позволяет отображать до 16,7 млн цветовых оттенков. Сами цвета достаточно глубокие и яркие.

Дисплеи с активной матрицей имеют лучшую яркость и предоставляют  возможность смотреть на экран даже с отклонением до 85° и более (при угле обзора 170°) без ущерба качества изображения, что невозможно в случае с пассивной матрицей, которая позволяет видеть качественное изображение только с фронтальной позиции по отношению к экрану. Заметим, что дорогие модели LCD-мониторов с активной матрицей обеспечивают угол обзора 178°, и есть все основания предполагать, что технология будет и дальше совершенствоваться. На панели с активной матрицей можно отображать движущиеся изображения без видимого искажения, так как время отклика (время, за которое можно перевести пиксел из темного состояния и обратно) у них 4-30 мс против 300 мс для пассивной матрицы, а контрастность изображения даже лучше, чем у CRT-мониторов. Следует отметить, что яркость отдельного элемента экрана остается неизменной на всем интервале времени между обновлениями картинки, а не представляет собой короткий импульс света, излучаемый элементом люминофора CRT-монитора сразу после прохождения по этому элементу электронного луча. Именно поэтому для LCD-мониторов достаточной является частота регенерации 60 Гц. Благодаря лучшему качеству изображений эта технология также используется и для настольных компьютеров, что позволяет создавать компактные мониторы, менее опасные для нашего здоровья.

Эффективное разрешение у каждого LCD-монитора только одно, его называют native («родное»), оно неизменно и определяется размером и количеством пикселов, которые физически фиксированы. Именно в native-разрешении LCD-монитор воспроизводит изображение лучше всего. Например, если LCD-монитор имеет native-разрешение 1024 х 768, то на каждой из 768 линий расположено 1024 пиксела. Есть, правда, возможность использовать и более низкое, чем native, разрешение, прибегая к одному из двух методов:

□   центрирование (centering) — для отображения берется только то количество пикселов, которое необходимо для формирования картинки с более низким разрешением. В результате изображение получается не во весь экран, а только в его середине. Все неиспользуемые пикселы остаются черными, то есть вокруг изображения образуется широкая черная рамка;

□  растяжение (expansion) — при воспроизведении изображения с более низким, чем native, разрешением используются все пикселы, то есть изображение занимает весь экран. Однако из-за того, что изображение растягивается на весь экран, возникают небольшие искажения и ухудшается резкость.

Переход к нужному  методу выполняется включением (expansion) или выключением (centering) режима Zoom — масштабирования изображения.

LCD-панель типа XGA имеет native-разрешение 1024 х 768, a SXGA — 1280 х 1024.

Потребляемая и рассеиваемая мощность у LCD-мониторов существенно ниже, чем у CRT-мониторов.

Еще недавно проблемой LCD-экранов был их размер: с ростом диагонали дисплеев ухудшаются их остальные характеристики и резко увеличивается их стоимость. Но сейчас уже выпускаются для массового покупателя LCD-мониторы с диагональю 20 дюймов, а недавно разработчики представили модели TFT-LCD-мониторов с диагоналями 43 и 64 дюйма, хотя последние еще очень дороги.

В табл. 12.5 приведены сравнительные  характеристики TFT-LCD- и CRT-мониторов.

 

Таблица 12.5. Сравнительные характеристики TFT-LCD- и CRT-мониторов

Параметр	TFT-LCD-монитор	CRT-монитор
Разрешение	Одно разрешение с фиксированным  размером   пикселов. Оптимально монитор можно использовать только  в этом разрешении	Поддерживаются   различные разрешения. При всех разрешениях  монитор  можно  использовать оптимально. Ограничение    накладывается только приемлемостью частоты регенерации
Частота кадров	Оптимальная частота 60 Гц, что достаточно для отсутствия мерцания	Только при частотах свыше 75 Гц отсутствует явно заметное мерцание
Формирование изображения	Изображение формируется физическими пикселами. Шаг пикселов зависит только от размера самих пикселов, но не от расстояния между ними. Каждый пиксел формируется индивидуально, что обеспечивает хорошую фокусировку, ясность и четкость	Пикселы формируются группой точек или полосок. Четкость и ясность изображения зависит от размера зерна, размера экрана и выбранного разрешения
Угол обзора	В настоящее время угол обзора составляет 140-178°	Отличный обзор под любым  углом
Излучения и энергопотребление	Практически никаких опасных электромагнитных излучений нет. Уровень потребления энергии примерно на 70 % ниже, чем у стандартных CRT-мониторов	Всегда присутствует электромагнитное излучение. Потребление энергии  в рабочем состоянии примерно 80-100 Вт
Сфера применения	Стандартный монитор для мобильных ПК. В последнее время начинает использоваться и для настольных компьютеров	Стандартный монитор для настольных компьютеров