Устройства вывода

Средства визуального отображения, регистрации и документирования компьютерной информации можно классифицировать так:

1. Мониторы (дисплеи).

2. Регистрирующие устройства:

а) печатающие устройства, принтеры (ударные и безударные); символьные, строчные (мозаичные-матричные, струйные, лазерные и фотопринтеры);

б) чертёжные автоматы (аналоговые, цифровые, аналого-цифровые):

– графопостроители;

– плоттеры, фотоплоттеры;

в) микрофильмирующие устройства.

3. Проекционное оборудование.

1. Монитор (дисплей) – устройство визуального отображения (вывода) информации (в виде текста, таблиц, рисунков, чертежей и др.).

Мониторы можно классифицировать по таким признакам, как:

- вид адресации экрана: лучевые, матричные, комбинированные;

- способность экрана хранить информацию: с запоминанием изображения, с регенерацией изображения, комбинированные;

- структура экрана: несоставные, составные (наборные);

- устройство воспроизведения изображения: а) светоизлучающее: электронно-лучевые трубки (ЭЛТ); знакосинтезирующие (плазменные, электролюминесцентные, жидкокристаллические, на базе светоизлучающих органических материалов, автоэлектронно-эмиссионные и пр.); б) отражающее: электронная бумага;

- метод формирования изображения: растровые, векторные, комбинированные;

- тип представляемых данных: алфавитно-цифровые, графические, комбинированные;

- цветность изображения: монохромные (тип MONO), многоцветные (типа ЕGA, VGA с разрешением 640x480 пикселей), полноцветные (типа SuperVGA 800x600 пикселей, XGA 1024x768 пикселей, UltraVGA с количеством цветов 256 и более);

- наличие интеллектуальных средств настройки: неинтеллектуальные, программируемые, интеллектуальные.

Классический монитор компьютера поддерживает два режима представления информации на экране: текстовый и графический.

В текстовом (алфавитно-цифровом) режиме микропроцессор обращается к экрану как к совокупности отдельных ячеек (знакомест), в каждую из которых может быть помещен какой-то символ (буква, цифра, спецзнак). При этом экран имеет, например, 80 знакомест по горизонтали и 25 либо 40 таких строк по вертикали. Каждый символ заносится в ячейку и воспроизводится по его ASCII-коду либо другой кодировке. Данный код распознается в видеоадаптере, в котором уточняются атрибуты символа (местоположение, цвет символа и фона).

В графическом режиме изображение формируется из наименьших компонентов изображения - точек - путем управления цветом и яркостью каждой из точек экрана. Экран представляется как набор отдельных точек - пикселей. Число пикселей определяет разрешающую способность графической системы. В графическом редакторе каждому пикселю ставится в соответствие фиксированное число битов (атрибут пикселя) в некоторой части адресного пространства процессора (именуемой видеопамятью). Если атрибут однобитовый, то имеет место двухцветная графика (например, черно-белая), иначе графика с 2ⁿ-цветовыми оттенками (n - число бит у атрибута пикселя). Число бит атрибута может быть 1, 2, 4, 8, 16 и более.

Изображение формируется на экране путем циклического воспроизведения графическим адаптером содержимого видеопамяти. При этом изображение каждого пикселя определяется текущим значением его атрибута. Такой подход получил на­звание битовой карты (карты цветов). Размер видеопамяти ограничен операционной системой. Если в видеопамяти возможно одновременное хранение двух или более областей пикселей одинаковой структуры, то такие области называют страницами. В конкретный момент времени любая из страниц может отображаться на всем экране. Размер видеопамяти, как правило, равен произведению числа пикселей в строке и размерности цветового набора (палитры). Увеличение разрешающей спо­собности здесь идет за счет снижения количества цветов. Ряд графических адапте­ров и видеоконтроллеров совместно с графическим драйвером (управляющий про­граммой) допускают программное задание режимов, именуемых видеомодами.

У мониторов, сконструированных на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), CRT-мониторы, принцип работы аналогичен принципу работы телевизора. Основной элемент дисплея – электронно-лучевая трубка. Ее передняя, обращенная к зрителю, часть с внутренней стороны покрыта люминофором – специальным веществом, способным излучать свет при попадании на него быстрых электронов (рисунок 3.28).

Рисунок 3.28 - Структурная схема монитора на ЭЛТ

Люминофор наносится в виде наборов точек или полосок трех основных цветов – красного, зеленого и синего. Эти цвета называют основными, потому что их сочетаниями (в различных пропорциях) можно представить любой цвет спектра. Чтобы на экране все три луча сходились строго в одну точку и изображение было четким, перед люминофором ставят маску – панель с регулярно расположенными отверстиями. Чем меньше шаг между этими отверстиями, тем точнее изображение.

Ныне используются цветные мониторы на ЭЛТ:

- с теневой маской.Маска представляет собой перфорированную с круглыми отверстиями фольгу, помещаемую перед люминофором. Она маскирует три отдель­ных электронных луча, каждый из которых управляется своей системой фокусировки и отклонения и направляется на нужный цветовой участок люминофора. Такой монитор имеет недостаточные яркость и контрастность изображения;

- с щелевой апертурнойрешеткой(предложение фирмы Sony).В таком мониторе функцию теневой маски выполняет проволочная сетка, а люминофор наносится в виде вертикальных полос. Поэтому монитор свободен от недостатков предыдущего типа, однако воспроизводит неприятные горизонтальные полосы, обусловленные жесткостью проволочной сетки;

- с гнездовой маской(предложение фирмы NEC). В нем конструкция маски ЭЛТ представляет собой комбинацию теневой маски и маски с щелевой апертурной ре­шеткой. В результате в маске используют короткие щели, а люминофор наносится в виде коротких полосок. Данный тип монитора обладает достоинствами и недостатками рассмотренных выше типов мониторов.

Современные кинескопы по форме экрана делятся на три типа: сферический, цилиндрический и плоский (рисунок 3.28).

У сферических экранов поверхность выпуклая и все пиксели (точки) находятся на равном расстоянии от электронной пушки. Такие ЭЛТ не дороги, изображение, выводимое на них, не очень высокого качества. В настоящее время применяются только в самых дешевых мониторах.

Цилиндрический экран представляет собой сектор цилиндра: плоский по вертикали и закругленный по горизонтали. Преимущество такого экрана - большая яркость по сравнению с обычными плоскими экранами мониторов и меньшее количество бликов. Основные торговые марки - Trinitron и Diamondtron.

а) б) в)

Рисунок 3.28 - Форма экрана: а - сферический экран;
б - цилиндрический экран; в - плоский экран

В последнее время компьютеры оснащаются мо­ниторами с плоской ЭЛТ - FED (Field Emission Display). Некоторые кинескопы этого типа на самом деле не являются плоскими, но из-за очень большого радиуса кривизны (80 м по вертикали, 50 м по горизонтали) они выглядят действительно плоскими (это, например, кинескоп FD Trinitron компании Sony). Перспективной считается технология из­готовления плоских мониторов FD Triton, исполь­зованная, например, при производстве мониторов модели Flatron 795 FT Plus.

Плоские жидкокристаллические (ЖК) мониторы (LCD-мониторы) основаны на жидких кристаллах.

Жидкие кристаллы – это особое состояние некоторых органических веществ, в котором они обладают текучестью и свойством образовывать пространственные структуры, подобные кристаллическим. Жидкие кристаллы могут изменять свою структуру и светооптические свойства под действием электрического напряжения. Меняя с помощью электрического поля ориентацию групп кристаллов, можно создать высококачественные изображения, передающие более 15 миллионов цветовых оттенков.

Большинство ЖК-мониторов использует тонкую пленку из жидких кристаллов, помещенную между двумя стеклянными пластинами. Заряды передаются через так называемую пассивную матрицу – сетку невидимых нитей, горизонтальных и вертикальных, создавая в месте пересечения нитей точку изображения (несколько размытого из-за того, что заряды проникают в соседние области жидкости).

Активные матрицывместо нитей используют прозрачный экран из транзисторов и обеспечивают яркое, практически не имеющее искажений изображение. Экран при этом разделен на независимые ячейки, каждая из которых состоит из четырех частей (для трех основных цветов и одна резервная). Количество таких ячеек по широте и высоте экрана называют разрешением экрана. Современные ЖК-мониторы имеют разрешение 642х480, 1280х1024 или 1024х768. Таким образом, экран имеет от 1 до 5 миллионов точек, каждая из которых управляется собственным транзистором.

Такие мониторы очень компактны. Они занимают в 2–3 раза меньше места, чем мониторы с ЭЛТ и во столько же раз легче; потребляют гораздо меньше электроэнергии и не излучают электромагнитных волн.

Разновидность ЖК-монитора – сенсорный экран. Здесь общение с компьютером осуществляется путем прикосновения пальцем к определённому месту чувствительного экрана (рисунок 3.29). Этим выбирается необходимый режим из меню, показанного на экране монитора. Сенсорными экранами оборудуют рабочие места операторов и диспетчеров, их используют в информационно-справочных системах и т.д.

Рисунок 3.29 - Сенсорный экран

Цветные плоские плазменные панели PDP (Plasma Display Panel) появились на нашем рынке несколько лет назад и вызвали огромный интерес и специалистов, и широкой публики. Все мы видели в фантастических фильмах о будущем огромные и абсолютно плоские телевизионные экраны. И вот теперь сказка стала былью.

Плазменная технология известна довольно давно (начиная с 80-х годов), разрабатывать ее начала фирма JVC. Принцип действия плазменной панели основан на свечении специальных люминофоров при воздействии на них ультрафиолетового излучения. В свою очередь, это излучение возникает при электрическом разряде в среде сильно разреженного газа. При таком разряде между электродами с управляющим напряжением образуется проводящий шнур, состоящий из ионизированных молекул газа (плазмы). Поэтому такие дисплеи, работающие на этом принципе, и получили название газоразрядных, или плазменных панелей.

Плазменные панели, как и LCD-панели, не создают вредных магнитных и электрических полей, так как в них отсутствуют устройства развертки и высоковольтный источник анодного напряжения кинескопа. Однако изюминкой плазмы по сравнению с LCD является отсутствие серьезных ограничений на размер экрана (производятся экраны с диагональю 64″, 72″ и более). При столь солидном экране плазменные панели имеют исключительно компактные размеры и габариты: толщина панели с размером экрана в 1 метр не превышает 10-15 cм, а масса составляет всего 35-40 кг (для сравнения: цветной кинескоп со сравнимым размером экрана имеет глубину 70 cм и весит более
120-150 кг).

Светотехнические же параметры плазменных PDP тоже довольно высоки: контрастность изображения не менее 350:1 (для LCD это уже очень хорошее значение). Нормальное изображение обеспечивается в угле зрения по горизонтали в 160 градусов, чего не скажешь об LCD (там предел обычно около 120 градусов). Наконец, плазменные панели чрезвычайно надежны. По данным фирмы Fujitsu, их технический ресурс составляет не менее 30000 часов (у очень хорошего кинескопа 15000-20000 часов), а процент брака не превышает 0,2 %.

К наиболее важным характеристикам мониторов относятся следующие:

- общие: размер зерна (триады для цветных мониторов), наличие антибликового покрытия, диагональ активной части экрана (измеряется в дюймах), габаритные размеры, встроенные периферийные устройства (допустим, микрофон, динамики), типы кабельных соединений (например, выход для наушников, разъем USB-порта);

- рабочие:частота вертикальной развёртки (45-160 Гц), частота горизонтальной развертки (24-96 кГц), максимальное разрешение (640x480-1600x1280), полоса пропускания видеотракта (100-350 МГц), наличие органов управления, например, автоподстройки размера изображения при изменении графического режима, подстройки сведения лучей,частота регенерации, класс защиты монитора.

Разрешающая способностьсовременного монитора зависит от его размеров и размеров зерна. Под размером зерна подразумевают ми­нимальный размер пикселя, который может быть получен в дан­ном мониторе (измеряется в мм).

Частота регенерации (обновления), или частота кадров изображения, показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение. Этот параметр зависит не только от монитора, но и от свойств и настроек видеоадаптера, хотя предельные возможности определяются монитором. Чем она выше, тем четче и устойчивее изображение, меньше утомление глаз. При частоте регенерации 60 Гц мелкое мерцание изображения заметно невооруженным глазом. Сегодня такое значение считается недопустимым. Минимальным считают значение 75 Гц, нормативным считают значение 85 Гц, комфортным - 100 Гц.

Класс защиты монитора определяется стандартом, которому он соответствует.

Сначала об излучениях. Имеется в виду низкочастотное электромагнитное (а не рентгеновское, термоядерное или какое-нибудь еще, которым некоторые очень любят пугать), имеющее весьма негативное воздействие на организм человека, да и вообще на все живое. По этой причине были разработаны и приняты разного рода стандарты, ограничивающие электромагнитное излучение. Все действующие ныне стандарты были разработаны в Швеции, где правительство и неправительственные организации очень сильно заботятся о здоровье населения страны и где около 80 % людей используют в своей повседневной работе компьютеры. Мы будем рассматривать их от самого старого к самому новому.

Первым таким стандартом стал MPR I. По сути, он ничего не ограничивал, а только гласил, что «излучение мониторов не должно превышать излучения остальных бытовых электроприборов». Понятно, что трактовать это можно как угодно. Поэтому стандарт, хотя и был принят, вскоре устарел.

MPR II (создан в декабре 1990 года) де-факто стал общепризнанным международным стандартом, и сегодня все производимые мониторы, как правило, соответствуют его (или более жесткого стандарта) требованиям.

Нормы MPR II довольно строги (хотя есть и более жесткие стандарты), и мониторы, удовлетворяющие ему, излучают настолько мало, что не могут причинить здоровью вообще никакого существенного вреда.

Стандарт TCO’92 (1992 год) был разработан исключительно для мониторов и определяет величину максимально допустимых электромагнитных излучений при работе монитора, а также устанавливает стандарт на функции энергосбережения. Кроме того, монитор, сертифицированный по TCO’92, должен соответствовать стандарту на энергопотребление NUTEK и соответствовать европейским стандартам на пожарную и электрическую безопасность.

Сегодня практически все производители следуют указаниям MPR II (чего уже достаточно) или ТСО. В Европе, например, любой продаваемый монитор должен соответствовать стандартам ТСО, иначе у продавца могут возникнуть проблемы с администрацией. Но у нас не Европа, поэтому все же стоит при покупке монитора интересоваться, есть ли у него соответствие какому-либо из этих стандартов. Лучше, конечно, более строгому (например, ТСО’05 или более), хотя, как уже неоднократно говорилось, вполне хватает и MPR II.