О видеомониторах в общих чертах

Видеомонитор воспроизводит поступающий с телекамеры сигнал после того, как он пройдет через средства передачи видеосигналов и устройства коммутации. Телекамера может быть высочайшего качества, с высокой разрешающей способностью, но если видеомонитор не способен воспроизвести сигнал равным или лучшим образом, то вся система потеряет в качестве.

В видеонаблюдении также, как и в телевещании, большинство видеомониторов выполнено на кинескопах, т. е. устройствах, действующих на основе технологии электронно‑лучевых трубок, которые преобразуют электрическую информацию видеосигнала в визуальную. Сегодня существует множество альтернатив кинескопам: жидкокристаллические мониторы (ЖК), плазменные панели, проекционные и т. п., но наиболее популярны все же видеомониторы на кинескопах.

Изнутри экран кинескопа покрыт слоем люминофора, в котором при бомбардировке электронным лучом происходит преобразование кинетической энергии электронов в световое излучение.

Существует несколько технологий, которые используются при производстве цветных ЭЛТ‑мониторов. Эти технологии отличаются мозаикой расположения цветных люминофоров.

Некоторые технологии, как, например, популярная Sony Trinitron, защищены патентом. Две другие технологии, которые показаны на иллюстрациях, предполагают использование теневой или щелевой маски. Они применяются в видеомониторах и компьютерных дисплеях. Максимальная разрешающая способность цветных видеомониторов в первую очередь ограничивается размером и структурой расположения мельчайших цветовых элементов люминофора, которые составляют цветное зерно на экране. В технических характеристиках производители ЭЛТ‑мониторов обычно приводят шаг зерна (dot pitch). (Следует помнить, что этот параметр достаточно обманчив, так как разные производители измеряют его по‑разному. Традиционно для теневой маски измеряется диагональный шаг зерна, т. е. расстояние между ближайшими элементами люминофора одинакового цвета, хотя некоторые производители в рекламных целях указывают горизонтальный шаг зерна. Но для мониторов с апертурной решеткой, как в технологии Sony Trinitron, имеет смысл измерять именно горизонтальный шаг зерна. Иногда в рекламных целях под этим параметром производители неявно подразумевают расстояние между соседними отверстиями в маске, которое получается немного меньше, поскольку маска расположена ближе к электронной пушке, чем люминофорный слой. Прим. ред .)

Рис. 6.3. ЭЛТ‑монитор в разрезе

Рис. 6.4. Принцип работы ЭЛТ с обычной теневой маской. Цветовые элементы люминофора расположены в вершинах треугольника

Современные технологии производства позволяют получить наименьший размер зерна около 0.21 мм. Это косвенным образом определяет минимальный размер экрана заданного разрешения, и по этой причине цветные видеомониторы с небольшой диагональю не отличаются высоким разрешением.

Послесвечение люминофора электронно‑лучевой трубки это еще один важный параметр, аналогичный инерционности человеческого зрения. Послесвечение слоя люминофора определяется как продолжительность свечения после окончания бомбардировки его электронами. Поскольку получаемое свечение не исчезает полностью, а снижается постепенно, то послесвечение измеряется до того времени, когда оно уменьшается до 1 % от своей начальной величины.

Послесвечение люминофора – это полезная характеристика, так как позволяет снизить мерцание, но оно не должно длиться дольше продолжительности ТВ‑кадра (40 мс), если мы хотим наблюдать движущиеся объекты, а если послесвечение будет слишком длительным, то движущиеся объекты окажутся размытыми. Послесвечение большинства современных кинескопов составляет около 5 мс. С цветными мониторами немного сложнее, так как не все разноцветные люминофоры имеют одинаковое время послесвечения (самое короткое у синих люминофоров), хотя все значения составляют порядка 5 мс.

Кроме послесвечения используемый в видеомониторах люминофор имеет еще два важных свойства – это эффективность и спектральная характеристика.

Эффективность определяется отношением результирующего светового потока к мощности электронного луча. Мощность электронного луча зависит от ускорения, которое обеспечивает высокое напряжение кинескопа, а также от плотности самого луча. Разные люминофоры имеют различную эффективность, т. е. при таком же количестве электронов и напряжении дают различную яркость. Например, в цветном телевизоре люминофор, дающий зеленый цвет, имеет наибольшую эффективность, а красный – наименьшую. Поэтому в цветных телевизорах к электронным лучам, отвечающим за красный, зеленый и синий цвет, применяется следующее уравнение:

U_Y = 0.3 U_R + 0.59U_G + 0.11U_В (46)

(Коэффициенты этого уравнения учитывают спектральную чувствительность зрения, то есть зрительные ощущения человека при одинаковой интенсивности источников красного, синего и зеленого цветов. Прим. ред .)

Рис. 6.5. Цветной видеомонитор 36 см (14")

Это происходит автоматически внутри цветного видеомонитора или телевизора, и нам не нужно об этом беспокоиться, но следует подчеркнуть, насколько точным должен быть баланс трех первичных цветов. На этот баланс может повлиять даже чуть более сильное электромагнитное поле, что иногда проявляется в виде разноцветных разводов по краям экрана. Для устранения этого нежелательного эффекта используются размагничивающие катушки, которые при включении видеомонитора посылают сильный электромагнитный импульс. Цветовые искажения электромагнитной природы очень часто встречаются, когда динамики расположены очень близко к монитору. Иногда такие искажения можно видеть в том случае, когда два монитора поставлены рядом, а их электромагнитные поля влияют на точность воспроизведения красного, зеленого или синего цвета. Для того чтобы минимизировать этот нежелательный эффект, видеомониторы, которые используются в видеонаблюдении, имеют металлический корпус. Точная цветопередача на цветном мониторе требует очень точной настройки. Для начала потребуется произвести настройку баланса белого и цветовой температуры для телекамер. Затем то же самое нужно будет сделать и для видеомонитора.

Установка баланса белого – это одна из самых тонких настроек при производстве мониторов и телевизоров, так как ее очень сложно произвести точно на глаз, который легко адаптируется. Для этого используются специальные цветовые калибраторы.

Видеомониторы для видеонаблюдения подразделяются на две основные группы: черно‑белые и цветные. Впрочем, в последнее время стало сложно встретить черно‑белые видеомониторы.

Согласно рекомендациям ТВ‑стандартов, между черно‑белыми и цветными видеомониторами должна сохраняться совместимость. Другими словами черно‑белый видеосигнал может быть воспроизведен на цветном видеомониторе, а цветной видеосигнал – на черно‑белом видеомониторе.

Черно‑белые видеомониторы отличаются более высокой разрешающей способностью, поскольку имеют одно непрерывное люминофорное покрытие, и их очень удобно использовать при измерении разрешающей способности. Наименьшая отображаемая точка на экране черно‑белого видеомонитора определяется не шагом зерна, (такого составного цветного зерна просто нет в люминофоре), а наименьшим диаметром сечения электронного луча, который попадает на люминофор.