Новости

Мониторы на электронно-лучевых трубках

Мониторы входят в состав любой компьютерной системы. Они являются визуальным каналом связи со всеми прикладными программами и стали жизненно важным компонентом при определении общего качества и удобства эксплуатации всей компьютерной системы. Поэтому, чем больше знаний о мониторах, тем более правильный выбор можно сделать при его приобретении.

Как определяются размеры экрана монитора

Размер экрана - это размер по диагонали от одного угла изображения до другого на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ), называемой также кинескопом. Изготовители мониторов в дополнение к физическим размерам кинескопов также предоставляют сведения о размерах видимой части экрана. Физический размер кинескопа - это внешний размер трубки. Поскольку кинескоп заключен в пластмассовый корпус, видимый размер экрана немного меньше его физического размера.

Как цветные мониторы воспроизводят цвета

Цвет на экранах телевизоров и компьютерных мониторов создается одним и тем же способом. Внутренняя поверхность кинескопа покрывается слоями люминофора, элементы которые начинают светиться при взаимодействии с электронным лучом.
Наноситься три окрашенных слоя люминофора: красного, зеленого и синего цветов. Для воспроизведения всего спектра доступных цветов эти три составляющих смешиваются между собой. Например, если активизируются все три люминофора красного, зеленого и синего цветов, то они создают белый цвет.

Как устроен цветной монитор

Внутри цветного монитора находится электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), которая также называется кинескопом. В состав ЭЛТ входят блок из трех катодных пушек для трех цветов, маска и стеклянный экран, покрытый изнутри слоями люминофора различного цвета. Если на кинескоп поступает сигнал, катодные пушки испускают потоки электронов. Они экранируются маской и направляются на люминофор соответствующего цвета. Когда электронный поток попадет на люминофор, то он светится.

Разрешающая способность монитора

Разрешающая способность или разрешение означает плотность отображаемого на экране изображения. Она определяется количеством точек или элементов изображения вдоль одной строки и количеством горизонтальных строк. Экран VGA c разрешением 640х480 точек имеет 640 точек вдоль строки и 480 строк, развернутых на экране. Чем выше разрешающая способность, тем больше информации выводится на экран. В настоящее время максимально возможное разрешение достигает значения 2048х1536, что значительно превышает разрешающую способность цветного телевизора, равную приблизительно 768х576 точек. В режиме максимального разрешении монитора, как правило, работать нельзя (слишком мелко). Но максимальное разрешение является одним из важнейших параметров оценки качества монитора. Чем выше максимальное разрешение, тем лучше монитор.

Чем мониторы отличаются от телевизоров

При покупке цветных телевизоров нас больше интересуют цена, размер экрана по диагонали, наличие пульта дистанционного управления и телетекста, но далеко не все спрашивают о разрешающей способности телевизора. Возможно, мы задаем вопросы относительно некоторых регулировок и настроек экрана, но частоты регенерации не интересуют почти никого.
Почему так важны разрешающая способность, частоты регенерации изображения и цифровые средства управления при выборе монитор для компьютера? От этих характеристик зависит не только удобство пользователя монитора, но и его здоровье. Во-первых, пользователь смотрит на монитор с близкого расстояния, в то время как телевизор смотрят с намного более дальнего расстояния. Во-вторых, телевизионное изображение непрерывно меняется и воспринимается визуально, как единое целое. При работе за компьютером нужно иметь возможность читать мелкий текст или полностью концентрировать свое внимание на определенных изображениях или каких-либо фрагментах его. Оба эти обстоятельства требуют от мониторов высокой четкости и стабильности изображения.

Частота регенерации и разрешающая способность монитора

Частота строчной развертки, выражающаяся в килогерцах (кГц), равна количеству строк, которое луч может пробежать за одну секунду. Более высокая частота строчной развертки позволяет выводить на экран изображения с более высоким разрешением.
Частота кадровой развертки или частота смены кадров, выраженная в герцах (Гц), соответствует частоте кадров: сколько раз луч формирует полное изображение - от самой верхней строки до самой нижней - за одну секунду. Чем выше частота кадровой развертки, тем меньше уровень нежелательного мерцания изображения, на которое невольно реагируют глаза и, следовательно, меньше нагрузка на зрение. Частоты строчной и кадровой разверток подбираются так, чтобы сформировать на экране изображение с высоким разрешением и отсутствием мерцания. Минимально допустимая частота кадровой развертки - 75 Hz. Но это минимум, при этом многие пользователи замечают мерцание экрана, особенно в помещении, освещенном люминесцентными лампами. Поэтому необходимо выбирать монитор с частотой регенерации не менее 85 Hz в основном режиме разрешения для данного монитора (например, для 15" - 800x600).

Различия между теневой маской и апертурной решеткой

Маска электронно-лучевой трубки (кинескопа) является ее ключевым компонентом. Существует два основных типа масок кинескопов: теневая маска и апертурная решетка, также называемая щелевой маской. Оба типа мониторов обеспечивают превосходное качество изображения, тем не менее есть некоторые особенности.

Мониторы с апертурной решеткой формируют более яркие изображения с более богатыми и насыщенными цветами. Экран кинескопа с апертурной решеткой представляет собой как бы часть цилиндра, поэтому он плоский только по вертикали. К широко распространенным технологиям апертурных решеток относятся SonicTron корпорации ViewSonic, DiamondTron компании Mitsubishi и Trinitron компании Sony.

В свою очередь, теневая маска дает возможность более точно воспроизводить детали изображения на экране монитора, при этом кинескопы с теневой маской имеют конструкцию с прямоугольным плоским экраном, который формирует изображения с гораздо большей точностью и с меньшими искажениями. Лучшие теневые маски сделаны из инвара (INVAR) - магнитного сплава железа (основа) с никелем, обладающего малым коэффициентом линейного расширения для того, чтобы выдерживать длительное воздействие высоких температур без искажения формы.

Выбор между мониторами с теневой маской или с апертурной решеткой зависит от предпочтения пользователя и прикладных программ, с которыми он работает. Для графических прикладных программ типа настольных издательских систем технология апертурной решетки часто предпочтительней из-за способности таких мониторов отображать цвета более четче и ярче. Однако, пользователи и разработчики систем автоматизированного проектирования, вероятно, предпочтут мониторы с теневой маской для создания точных чертежей и рисунков и лучшего воспроизведения их на более плоских экранах. Конечно, это деление весьма условно - сейчас уже созданы кинескопы по технологии апертурной решетки, но с абсолютно плоским экраном.

Что такое шаг точки и как он влияет на изображение монитора?

Шаг точки - это расстояние по диагонали между двумя точками люминофора одного цвета. Например, диагональное расстояние от точки люминофора красного цвета до соседней точки люминофора того же цвета. Этот размер обычно выражается в миллиметрах (мм). В кинескопах с апертурной решеткой используется понятие шага полосы для измерения горизонтального расстояния между полосами люминофора одного цвета. Чем меньше шаг точки, тем лучше монитор: изображения выглядят более четкими и резкими, контуры и линии получаются ровными и изящными. Из-за очевидных различий между шагом точки и шагом полосы их нельзя сравнивать друг с другом - допускается некоторый разброс размеров. Стандартный шаг апертурной решетки 0.25 мм. приблизительно соответствует шагу точки 0.27 мм.

Что такое безопасный монитор?

Мониторы, подобно всем электрическим приборам, должны соответствовать жестким требованиям по безопасной эксплуатации, закрепленным в регламентирующих стандартах. Большинство этих стандартов принимаются для того, чтобы защитить от опасности вредного воздействия потребителей и окружающую среду. В Европе мониторы обязаны соответствовать по характеристикам стандартам CEE и FCC, которые существуют для аттестации электронной аппаратуры по безопасности и отсутствию помех системам связи. В России также приняты соответствующее ГОСТы, регулирующие безопасность эксплуатации устройств графического отображения данных.
Ряд иностранных стандартов стали настолько популярными, что в настоящее время являются фактически международными. Четыре из этих строгих стандартов, предназначенные для аттестации мониторов, - MPR-II, TCO'92 и TCO'95/99. Стандарт MPR- II разработан и утвержден в Швеции в 1990 году для регламентирования излучений, вызываемых электромагнитными, магнитными и электростатическими полями монитора. Он задает предельно допустимые уровни этих излучений. Спецификации ТСО были разработаны и утверждены позже - в 1992 году. В них были ужесточены требования стандарта MPR-II для обеспечения более безопасных условий как работы за мониторами, так и по энергосбережению. Следующая редакция стандарта - TCO'95 ввела дополнительные требования по экологичности производства и последующей переработки материалов, из которых изготовлен монитор, не изменив требований по излучению, которые вошли в последний вариант этого стандарта TCO'99. Существуют также другие национальные стандарты TUV, CSA, UL, которые, как правило, тоже поддерживаются производителями мониторов.

Следует только учесть, что современные мониторы, выпущенные любой реально существующей фирмой (иногда на российском рынке всплывают мониторы совершенно загадочных производителей - их многие покупают по простой причине - они дешевы) сейчас имеют защиту по MPR-II и TCO'95. Поэтому основное влияние на глаза оказывает качество изображения. При нечеткой картинке человек помимо своей воли напрягает глаза, приближает голову к экрану (что делает более сильным воздействие излучения от монитора) и после нескольких часов работы часто начинает болеть голова, слезятся глаза и т.д. Поэтому сейчас главное для безопасности пользователя - КАЧЕСТВО ИЗОБРАЖЕНИЯ!

Какое различие между мониторами с чересстрочной разверткой и мониторами с прогрессивной разверткой?

Чересстрочная и прогрессивная развертки - два способа регенерации изображения на экране монитора. Монитор с чересстрочной разверткой регенерирует изображение на экране за два прохода электронного луча. Первый проход воспроизводит нечетные строки, а второй - четные. Монитор с прогрессивной разверткой воспроизводит полное изображение на экране за один проход электронного луча.
Мониторы с прогрессивной разверткой обладают лучшими характеристиками, так как они воспроизводят изображение на экране быстрее и без мерцания. Они также имеют более резкие и четкие изображения. Все мониторы высокого качества отображают изображения во всех режимах разрешения с построчной разверткой.
Мониторы, имеющие "штатные" режимы с чересстрочной разверткой, ни одной из ведущих фирм, производящих мониторы, уже давно не выпускаются. Поэтому не стоит даже и думать о приобретении монитора с такой разверткой.

Настройка монитора

Иногда, из-за изменения освещенности или при начальной установке монитора, требуется корректировка качества изображения, воспроизведения цветов или яркости. Существуют три типа систем управления и регулирования монитора: аналоговые, цифровые и цифровые с экранным меню. Аналоговые средства управления - это обычные вращающиеся ручки или кнопки, устанавливаемые на всех не слишком дорогих мониторах еще в конце 90-х годов. Цифровые средства управления основаны на использовании микропроцессора, они обеспечивают точные настройки и более просты в эксплуатации. Большинство цифровых средств управления снабжены экранным меню, которое появляется каждый раз, когда активизируются настройки и регулировки. С помощью цифровых средств управления установки сохраняются в специальной памяти и не изменяются при отключении электропитания. Экранные средства управления удобны, наглядны, пользователь видит процесс настройки, который становится проще, точнее и понятнее. Кроме этого, все мониторы с меню на экране показывают частоты кадровой и строчной развертки, приходящие на монитор, и можно проверить правильность установки этих параметров видеокартой компьютера.

Имеются три группы регулировок монитора: основные, геометрические и регулировка цвета. Основные регулировки изменяют яркость, контрастность, размер и центрирование изображения по горизонтали и по вертикали. Геометрические настройки предназначены для устранения более сложных искажений изображения - "наклон/поворот", "параллелограмм", "трапеция" и "бочка/подушка". Они также компенсируют влияние магнитного поля Земли. И наконец, настройки цветности позволяют оптимизировать цветовые характеристики монитора, зависящие от типа внешнего освещения и расположения монитора. Они предназначены для приведения в соответствие цветовых характеристик изображения на экране с цветами печатающего устройства. Мониторы высокого класса от 17" и выше имеют также регулировки сведения, фокуса, возможность уменьшения муара и т.д.

Как уменьшаются блики на экране и снижается степень отражения света?

Наиболее распространенным и доступным видом антибликовой обработке экрана является покрытие диоксидом кремния. Это химическое соединение внедряется в поверхность экрана тонким слоем. Если поместить обработанный диоксидом кремния экран под микроскоп, то можно увидеть шершавую, неровную поверхность, которая отражает световые лучи от поверхности под различными углами, устраняя блики на экране.

Антибликовое покрытие помогает без напряжения воспринимать информацию с экрана, облегчая этот процесс даже при хорошем освещении. Большинство запатентованных видов защитных покрытий от отражений и бликов основаны на использовании диоксида кремния. Некоторые изготовители кинескопов добавляют в покрытие также химические соединения, выполняющие функции антистатиков. В наиболее передовых способах обработки экрана для улучшения качества изображения используются многослойные покрытия из различных видов химических соединений. При выборе монитора с экраном, защищенным от бликов, убедитесь, что покрытие отражает от экрана только внешний свет. Оно не должно оказывать никакого влияния на яркость экрана и четкость изображения, что достигается при оптимальном количестве диоксида кремния, используемого для обработки экрана.

Какое разрешение на экране монитора оптимально

Оптимальное разрешение жестко связано с размерами кинескопа монитора. Рекомендованные врачами режимы сведены в таблицу:
Диагональ кинескопа Режим работы
14" 800x600
15" 800x600
17" 1024x728
19" 1280x960
21"-22" 1600x1200
Разрешение меньшее, чем указано в таблице, разумеется использовать можно, но вот большее не стоит...

Выбор видеокарты под монитор

В этом разделе будет идти речь видеокарте только с точки зрения вывода оптимального по качеству изображения на экран. Никакие характеристики видеокарт как устройств обработки 3D данных рассматриваться не будут. Или, другими словами, будет оцениваться качество вывода плоских (двумерных) изображений.
Правильный выбор видеокарты особенно важен для мониторов с диагональю от 17". Для мониторов с диагональю 14" и 15" дюймов, вообще говоря подходит любая видеокарта, так как максимальная частота развертки не превышает для этих мониторов значения 85 Hz, а на это способна даже "no name" видеокарта. Но даже для монитора с диагональю 15" уже желателен выбор видеокарты от известного производителя, так как почти все 15" мониторы в режиме 800х600 поддерживают развертку в 100 Hz, с объемом видеопамяти не менее 2 MB для поддержки режима 16 млн. цветов (True Color) при этом же разрешении.

При выборе монитора с диагональю 17", если его максимальное разрешение не превышает 1280х1024, требования к видеокарте аналогичны тем, что предъявляются к 15" мониторам. Если же максимальное разрешение 1600х1200, то при выборе видеокарты надо учитывать следующее:

* видеопамять должна иметь размер не менее 4 MB для поддержки режима True Color при разрешении 1024х768.
* RAMDAC должен иметь тактовую частоту не менее 175 MHz, а при работе с высокачественными мониторами, поддерживающими кадровую развертку в режиме 1024х768 до 115-120 Hz частота RAMDAC должна быть не менее 250 MHz.

При выборе монитора с диагональю 21" и более требования еще более ощутимые:

* видеопамять должна иметь размер не менее 16 MB для поддержки режима True Color при разрешении 1600х1280 и выше.
* RAMDAC должен иметь тактовую частоту не менее 220 MHz, а при работе с высокачественными мониторами, поддерживающими кадровую развертку в режиме 1280х1024 до 115-120 Hz частота RAMDAC должна быть не менее 250 MHz.
* Для высококачественных мониторов с максимальным разрешением 1800х1440 или выше требуются видеокарты с RAMDAC от 300 MHz.

Может возникнуть резонный вопрос - а что будет, если, например, частота RAMDAC будет существенно ниже необходимой? На самом деле, если рядом стоящий монитор не будет подключен к высококачественной видеокарте, трудно будет что-нибудь заметить. Но если возможность сравнения представится, то разница сразу будет заметна - при низкой (для данного монитора) частоте RAMDAC изображение будет как бы "замыливаться", т.е. будет казаться, что у монитора плохая фокусировка. Специалисты, конечно, могут оценить качество изображения и без второго монитора.
В связи с тем, что мониторы с диагональю 17" и выше уже давно перестали быть дорогой экзотикой, вопрос об оптимальном выборе видеокарты стал более важен, чем 2-3 года тому назад. Для оценки качества вывода сейчас уже важна не только частота RAMDAC, но и то, как RAMDAC создан его авторами. Все современные видеокарты имеют частоту RAMDAC от 220-250 MHz, но не все имеют хорошее качество изображения при высоких режимах разрешения монитора. К сожалению, оценка качества вывода на экран изображения всегда субъективна, поэтому мнения могут быть и иными. По результатам подобной оценки в настоящее время можно сделать такие выводы:

* видеокарты второго поколения на графических процессорах NVidia TNT, TNT2 и GeForce не дают достаточно хорошего качества изображения для работы с высококачественными мониторами с диагональю от 17" и выше.
* видеокарты Matrox G400 и G450 имеют приличное качество вывода, но их драйвера страдают массой недоработок, поэтому эти видеокарты прекрасно подходят к работе с документами на обычных офисных программах, но их использование нежелательно в программах обработки графических изображений.
* видеокарты третьего поколения на различных модификациях графического процессора GeForce 2 и выше от NVidia обеспечивают как хорошее качество вывода изображения, так и хорошую совместимость своих драйверов со всем многообразием аппаратно-программных решений.

Критерии выбора монитора в зависимости от вида деятельности

Очень часто при выборе монитора возникает вопрос - я хочу работать только с текстовыми документами - какой монитор выбрать? Вопрос может быть поставлен и по-другому - хочу работать с изображениями, обрабатывать домашние фотографии - а мне какой монитор выбрать? Однозначного ответа на этот вопрос, конечно, нет, слишком много субъективного в подобных ответах. Тем не менее можно сделать попытку предложить некоторые варианты такого выбора.
Приблизительно можно разделить виды работ на компьютере (конечно, с точки зрения выбора монитора) на две основные группы, где первая - работа с документами, которые могут быть как табличными, так и просто текстами. К этой же группе, как это не странно, относится и применение компьютера в качестве игровой приставки, поскольку сам пользователь не изменяет никаких цветовых решений в играх и точность цветопередачи ему не требуется. Вторая группа - работа с графическими изображениями, редактирование видео, и т.п., что можно выразить более коротко - работа с цветом, растровыми изображениями. Первая группа в наибольшей степени относится к самой массовой офисной деятельности, вторая как к работе дизайнеров, архитекторов, верстальщиков, художников, так и к большинству домашних применений компьютеров.

Оптимальный монитор для работ по первой группе

Это наиболее простой вид деятельности и он предъявляет наименьшие требования к работе с монитором. Исходя из минимизации затрат на приобретение монитора можно приобрести практически любой монитор, достаточно лишь его соответствие стандартам безопасности. Наиболее правильным решением будет приобретение недорогого монитора с большей диагональю по сравнению с приобретением дорогого высококачественного монитора с меньшим размером кинескопа такой же стоимости. Иными словами, лучше купить недорогой 17" монитор, чем за эти же или большие деньги взять 15" монитор. На недорогом 17" мониторе изображение будет заметно крупнее в том же разрешении, что и на 15" мониторе и это заметно облегчит любому пользователю работу с документами, а заядлым игрокам создаст больше удобств по той же причине. Выбор предпочтительного вида кинескопа здесь не так важен, поэтому вполне подойдет монитор на более дешевом кинескопе с теневой маской.

Оптимальный монитор для работ по второй группе

Выбор монитора для работ с цветом (здесь и далее под этим понимается работа с растровыми изображениями, видеоклипами, фотографиями и т.п.) чрезвычайно важен, поскольку от правильного выбора зависят в прямом смысле слова результаты работы, и, соответственно доходы, от такой работы получаемые. Монитор, предназначенный для работы с цветом, должен удовлетворять двум основным требованиям - иметь правильную цветопередачу и давать очень четкое изображение на режимах высокого разрешения.
Еще несколько лет назад, в период действия патента фирмы Sony на технологию trinitron, решение было простым и понятным - только монитор на кинескопе от Sony по технологии trinitron. Мониторы на таком кинескопе заметно лучше передавали цвета и хорошо калибровались под необходимые цветовые параметры. По завершении действия патента ряд других фирм начали выпускать кинескопы по этой технологии и наивысших успехов достигла в этом фирма Mitsubishi.
Оценка профессионалов в графических работах легко просматривается в списке компаний, которые применяют кинескопы от Sony и от Mitsubishi в своих мониторах высокого класса и соответственно наиболее дорогих. Итак, мониторы на Sony Trinitron используют в основном фирмы, работающий на низкобюджетный сегмент рынка, хотя стоимость мониторов с кинескопом Sony зачастую бывает довольно высокой. Это такие компании, как CTX, MAG Innovision, и ряд других. С другой стороны, фирмы, производящие дорогие мониторы для рынка графических приложений, такие как iiYAMA, LaCie, NEC, Nanao используют исключительно кинескопы Mitsubishi DiamondTron различных модификаций. Это деление рынка совпадает с представлениями большинства пользователей о "правильном" мониторе для работы с цветом. Мониторы Mitsubishi применяет и ряд компаний, не выпускающих дорогих и высококачественных мониторов, но нам важен выбор именно тех фирм-производителей мониторов, которые специализируются и признаны в мире именно как основные поставщики мониторов для работы с цветом.
Подводя итоги сказанному выше, можно заключить, что наиболее правильный выбор монитора для работы с цветом - монитор на кинескопе от фирмы Mitsubishi.