ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Устройства вывода информации

Предыдущая 31 32 33 34 35 36 373839 40 41 42 43 44 45 46 Следующая

Матричные принтеры

Матричные принтерыполучили свое название благодаря тому, что каждый выводимый на печать символ представлен в виде растровой матрицы. В настоящее время используются игольчатые и линейныепринтеры.

Игольчатый матричный принтер (Dot Matrix Printer) долгое время принадлежал к стандартному устройству вывода. В то время, когда струйные принтеры работали еще неудовлетворительно, а цена лазерных была слишком высока, игольчатые принтеры повсеместно использовались с домашними компьютерами. Они часто применяются и сегодня. Достоинства этих принтеров определяются, в первую очередь, способностью работы с любой бумагой, а также низкой стоимостью печати и возможностью одновременной печати нескольких копий.

Метод, с помощью которого игольчатый принтер переносит знаки на бумагу, в принципе, очень прост. В отличие от типового принтера, в котором устанавливаются различные типы (буквы, цифры и знаки препинания), игольчатый принтер формирует знаки несколькими иголками, расположенными в головке принтера.

Бумага втягивается в принтер с помощью вала; между бумагой и головкой принтера располагается красящая лента. При ударе иголки по этой ленте на бумаге остается закрашенный след. Иголки, вертикально расположенные внутри головки, обычно приводятся в действие электромагнитами. Головка перемещается по горизонтальным направляющим с помощью шагового двигателя. За один шаг двигателя может быть напечатан один столбец растровой матрицы символа. В первых игольчатых принтерах в головке принтера находилось 9 иголок, затем появились 18-игольчатые принтеры. В настоящее время большинство фирм-изготовителей перешли на производство 24-игольчатых принтеров.

Благодаря горизонтальному движению головки принтера и активизации отдельных иголок напечатанный знак образует как бы матрицу, причем отдельные буквы, цифры и знаки записаны в память принтера (ПЗУ) в виде бинарных кодов. Поэтому головка принтера «знает», какие иголки и в каких комбинациях необходимо активизировать, чтобы, например, создать за определенное число шагов головки некоторую букву.

Хотя наличие девяти иголок в головке принтера обеспечивает высокую скорость печати, высокого качества достичь не удается. В 24-игольчатых принтерах (сегодняшний стандарт матричных принтеров) используется технология последовательного расположения иголок в два ряда по 12 иголок. Вследствие того, что иголки в соседних рядах сдвинуты по вертикали, точки на распечатке перекрываются таким образом, что их невозможно различить.
Также имеется возможность прохода головки дважды для каждой строки, чтобы знаки пропечатались еще раз с небольшим смещением. Изображение буквы, возникающее таким образом, только при тщательном рассмотрении можно идентифицировать как матрицу. Поэтому такое качество печати обозначают как L, что является сокращением от Letter quality - «высокое качество». Несколько худшую по качеству печать соответственно обозначают NL (Near Letter quality «близкое к высокому качество»). При работе в режиме L скорость печати уменьшается незначительно, так как головка печатает при движении в обоих направлениях: как слева направо, так и справа налево.

Для скоростной широкоформатной печати используются линейно-матричныепринтеры. Принтер создает символы и графику, печатая набор точек во всю ширину печати. Каждый текстовый символ также хранится в памяти принтера в виде растровой матрицы точек. Чернильные точки наносятся линейкой маленьких молоточков, расположенных на возвратном механизме, который быстро перемещается в горизонтальной плоскости. Логические элементы принтера делят поток данных для печати на линии и столбцы. Печатающие молоточки наносят точки в определенных столбцах одновременно для всей ширины печати, перенося чернила с красящей ленты на бумагу.

Когда возвратный механизм достигает конечного положения, он меняет направление движения на противоположное, бумага подается на одну линию точек вперед и печатающие молоточки наносят на бумагу следующую строку точек. После того, как линия символов напечатана, печатающие молоточки останавливаются, и бумага подается на начало первой строки точек следующей строки текста.

Поскольку линейно-матричный принтер печатает всю ширину поля печати одновременно, он является более производительным, чем матричный принтер, печатающая головка которого печатает последовательно символ за символом. Скорость печати измеряется в линиях на дюйм, а не в символах в минуту.

Много различных настроек влияет на скорость печати, одна из главных – выбранный пользователем шрифт. Символы, содержащие атрибуты, – жирный шрифт, подчеркнутый шрифт, надстрочный шрифт, подстрочный шрифт, растянутый шрифт, сжатый шрифт – сокращают скорость печати. Однако скорость печати не зависит от ширины области печати.

Способность принтера подавать бумагу вперед и назад позволяет печатать на одной линии с различной плотностью. Это очень полезно при печати форм и текста или текста с различными шрифтами. Использование различной плотности печати и обратной подачи бумаги при печати так же влияет на скорость печати.

Как уже отмечалось, к преимуществам матричных принтеров относят дешевизну и высокую скорость печати при приемлемом качестве. Главным недостатком этих устройств является недопустимо высокий уровень шума. Поэтому их применение ограничивается помещениями, где шум имеет второстепенное значение – цеховыми, торговыми залами и т.п.

Струйные принтеры

Основной принцип работы струйных принтеров заключается в использовании тонких, как волос, сопел, которые находятся в головке принтера. В этой головке устанавливается резервуар с жидкими чернилами, которые через сопла, как микрочастицы, переносятся на материал носителя. Число сопел (от 16 до 64) зависят от модели принтера и изготовителя. Некоторые модели имеют гораздо большее число сопел. Например, головка HP DeskJet 1600 имеет 300 сопел для черных чернил и 416 для цветных.

Для подачи чернил используется два метода:

1. Головка принтера объединена с резервуаром для чернил; замена резервуара с чернилами одновременно связана с заменой головки.

2. Используется отдельный резервуар, который через систему капилляров обеспечивает чернилами головку принтера.

В своей работе струйные принтеры могут использовать следующие методы:

1. Пьезоэлектрический метод.

2. Метод газовых пузырей.

3. Метод «drop-on-demand».

Для реализации первого метода в каждое сопло устанавливается плоский пьезокристалл, связанный с диафрагмой. Под воздействием электрического поля происходит деформация пьезоэлемента. При печати находящийся в трубке пьезоэлемент, сжимая и разжимая трубку, наполняет капиллярную систему чернилами. Чернила, которые отжимаются назад, перетекают обратно в резервуар, а чернила, которые «выдавились» наружу, оставляют на бумаге точку.

Метод газовых пузырей является термическим и больше известен под названием bubblejet («инжектируемые пузырьки»). При использовании этого метода каждое сопло оборудуется нагревательным элементом, который при пропускании через него тока за несколько микросекунд нагревается до температуры около 500° C. Возникающие при резком нагревании газовые пузыри (bubbles) стараются вытолкнуть через выходное отверстие сопла каплю жидких чернил, которая переносится на бумагу. При отключении тока нагревательный элемент остывает, паровой пузырь уменьшается и через входное отверстие поступает новая порция чернил.

Метод drop-on-demandразработан фирмой Hewlett-Packard. Также как в методе газовых пузырей, здесь для подачи чернил из резервуара на бумагу применяется нагревательный элемент. Однако в методе drop-on-demand для подачи чернил дополнительно используется специальный механизм. Технология drop-on-demand обеспечивает наиболее быстрое впрыскивание чернил, что позволяет существенно повысить качество и скорость печати.

Благодаря тому, что в механизмах печати, реализованных с использованием метода газовых пузырей, меньше конструктивных элементов, такие принтеры надежней в работе и срок их эксплуатации более продолжителен. Кроме того, использование этой технологии позволяет добиться наиболее высокой разрешающей способности принтеров. Обладая высоким качеством прорисовки линий, данный метод имеет недостаток: области сплошного заполнения получаются несколько расплывчатыми. Применение метода газовых пузырей целесообразно при необходимости печати графиков, гистограмм и т. п., тогда как печать полутоновых графических изображений получается более качественной при использовании метода drop-on-demand.

Скорость печати струйного принтера зависит от типа (цветная, черно-белая) и качества печати, а также стоимости принтера. В целом струйные принтеры значительно медленнее лазерных собратьев. Кроме этого, высохшие чернила подавляющего большинства струйных принтеров легко размываются водой.

Лазерные принтеры

Несмотря на сильную конкуренцию со стороны струйных принтеров, черно-белые лазерные принтеры на сегодняшний день являются основным средством печати, благодаря следующим преимуществам:

· высокие качество и скорость печати;

· низкая стоимость одного отпечатка;

· отпечатки устойчивы к воздействию влаги.

При этом черно-белые лазерные принтеры имеют более высокую цену, чем цветные струйные, а цветные лазерные принтеры – значительно более высокую цену. Таким образом, для получения высококачественной черно-белой распечатки следует отдавать предпочтение лазерному принтеру по сравнению со струйным.

Большинством изготовителей лазерных принтеров используется механизм печати, который применяется в копировальных аппаратах (ксероксах). Принтеры HP и QMS, например, используют механизм печати ксероксов фирмы Canon.

Важнейшим конструктивным элементом лазерного принтера (рис. 4.29) является вращающийся фотобарабан, с помощью которого производится перенос изображения на бумагу. Барабан представляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой фотопроводящего полупроводника. Обычно в качестве такого полупроводника используется оксид цинка. По поверхности барабана равномерно распределяется статический заряд. Для этого служит тонкая проволока или сетка, называемая коронирующим проводом. На этот провод подается высокое напряжение, вызывающее возникновение вокруг него светящейся ионизированной области, называемой короной.

Рис. 4.29. Устройство лазерного принтера

Лазер, управляемый микроконтроллером, генерирует тонкий световой луч, отражающийся от вращающегося зеркала. Этот луч, приходя на барабан, изменяет его электрический заряд в точке прикосновения. Для некоторых типов принтеров потенциал поверхности барабана уменьшается от -900В до -200В. Таким образом, на барабане возникает скрытая копия изображения.

На следующем рабочем шаге на фотонаборный барабан наносится тонер - мельчайшая красящая пыль. Под действием статического заряда мелкие частицы легко притягиваются к поверхности барабана в точках, подвергшихся экспозиции, и формируют изображение.

Бумага втягивается из подающего лотка и с помощью системы валиков перемещается к барабану. Перед самым барабаном бумаге сообщается статический заряд. Затем бумага соприкасается с барабаном и притягивает, благодаря своему заряду, частички тонера от барабана.

Закрепление изображения на бумаге выполняется сдавливанием листа с тонером между двумя валиками блока термического закрепления. Верхний валик нагревается до высокой (100-300°C) температуры и расплавляет частицы тонера. Благодаря обеспечиваемому нижним прижимным валиком давлению расплавленный тонер проникает в структуру бумаги, образуя стойкое изображение.

Обычно цветное изображение формируется при печати наложением друг на друга трех основных цветов: циан (cyan), пурпурный (magenta) и желтый (yellow). Хотя теоретически наложение этих трех цветов должно в итоге давать черный цвет, на практике в большинстве случаев получается серый или коричневый, и поэтому в качестве четвертого основного цвета добавляют черный (black). На основании этого такую цветовую модель называют CMYK (Cyan-Magenta-Yellow-blacK).

В цветном лазерном принтере изображение формируется на светочувствительной фотоприемной ленте последовательно для каждого цвета (Cyan, Magenta, Yellow, Black). Лист печатается за четыре прохода, что, естественно, сказывается на скорости печати. Имеются четыре емкости для тонеров и от двух до четырех узлов проявления. Принтеры этого класса оборудованы большим объемом памяти, процессором и, как правило, собственным винчестером. На винчестере располагаются разнообразные шрифты и специальные программы, которые управляют работой, контролируют состояние и оптимизируют производительность принтера. В результате цветные лазерные принтеры являются весьма габаритными и массивными аппаратами.

Разрешение лазерного принтера по горизонтали и по вертикали определяется различными факторами. Вертикальное разрешение соответствует шагу барабана и для большинства принтеров составляет 1/600 дюйма (для более дешевых 1/300 дюйма). Горизонтальное разрешение определяется числом точек в одной строке и ограничено точностью наведения лазерного луча. Поэтому многие модели принтеров имеют «несимметричное разрешение», равное, например, 1200x600 dpi. когда точность перемещения лазерного луча составляет 1/1200 дюйма, но шаг барабана по-прежнему 1/600 дюйма. Воспроизводимое изображение разбивается при этом не на квадратики, а на прямоугольники со сторонами 1/600 и 1/1200 дюйма. Так как луч лазера может перемещаться не только по горизонтали, но и по вертикали, то он способен поставить точку либо в верхней, либо в нижней части прямоугольника. В этом случае говорится об алгоритмическом разрешении. Очевидно, что алгоритмическое высокое разрешение заменяет реальное лишь отчасти. Оно позволяет сделать края изображений более гладкими.

Для передачи полутонов изображение принято разбивать на несколько ячеек. Например, для принтеров с разрешением 300x300 dpi часто применяется квадратная ячейка из 25 точек размером 0,42x0,42 мм (длина стороны 1/60 дюйма), со сторонами, повернутыми на 45 градусов относительно вертикали. При этом возможна передача 26 оттенков серого (от 0 до 25 точек в ячейке). В высококачественных принтерах такая ячейка состоит из 128 точек (например, принтеры фирмы Optra) и тоже имеет вид квадрата, развернутого на 45 градусов. При разрешении 1200x1200 dpi его размер составляет 0,25x0,25 мм. Качество изображения улучшается не только потому, что меньше размер ячейки, но и из-за увеличения числа оттенков серого до 129.

Термические принтеры

Для получения цветного изображения качества, близкого к фотографическому, или изготовления до-печатных цветных проб используются термические принтеры или, как их еще называют, цветные принтеры высокого класса.

Различают три технологии цветной термопечати:

1. Струйный перенос расплавленного красителя (термопластичная печать).

2. Контактный перенос расплавленного красителя (термовосковая печать).

3. Термоперенос красителя (сублимационная печать).

Общим для последних двух технологий является нагрев красителя и перенос его на бумагу (пленку) в жидкой или газообразной фазе. Многоцветный краситель, как правило, наносится на тонкую лавсановую пленку (толщиной 5 мкм). Пленка перемещается с помощью лентопротяжного механизма, который конструктивно схож с аналогичным узлом игольчатого принтера. Матрица нагревательных элементов за 3-4 прохода формирует цветное изображение.

Термовосковые принтеры переносят краситель, растворенный в воске, на бумагу, нагревая ленту с цветным воском. Как правило, для подобных принтеров необходима бумага со специальным покрытием. Термовосковые принтеры обычно используются там, где требуется высокое качество цветной печати.

Для печати изображения, почти не отличающегося от фотографии, и изготовления допечатных проб лучше всего использовать сублимационные принтеры. По принципу работы они аналогичны термовосковым, но переносят с ленты на бумагу только краситель (не имеющий восковой основы).

Принтеры, использующие струйный перенос расплавленного красителя, называют еще восковыми принтерами с твердым красителем. При печати блоки цветного воска расплавляются и выбрызгиваются на носитель, создавая краски насыщенного цвета на любой поверхности. Полученные таким образом «фотографии» выглядят слегка зернистыми, но удовлетворяют всем критериям фотографического качества. Этот принтер не годится для изготовления диапозитивов, поскольку капли воска после высыхания имеют полусферическую форму и создают сферический эффект.

Имеются термические принтеры, которые совмещают в себе технологию сублимационной и термовосковой печати. Такие принтеры позволяют печатать на одном устройстве как черновые, так и чистовые оттиски.

Мониторы (дисплеи)

Под мониторами (дисплеями) понимаются устройства визуального отображения информации в виде текста, графического рисунка, видео и т.п. На заре создания ЭВМ вплоть до 50-х годов 20-го столетия информация выводилась на печатающие устройства и в некоторых случаях на осциллографы.

В 1950 г. в Кембриджском университете (Англия) была использована для вывода информации электронно-лучевая трубка(ЭЛТ или CRT - Cathode Ray Tube) осциллографа. Технология получения изображения была разработана немецким ученым Фердинандом Брауном в 1897 г.

Реальный прорыв в использовании дисплеев для вывода информации из ЭВМ связан с военным проектом «Вихрь» (США). В этом проекте компьютер использовался для фиксации информации о вторжении самолетов в воздушное пространство США. Первая демонстрация системы «Вихрь» состоялась 20 апреля 1951 г.

Используемые в то время мониторы (дисплеи) были векторными. Электронный пучок создавал на экране линии, перемещаясь непосредственно от одного набора координат к другому. Позднее появились мониторы с растровым сканированием. В этих дисплеях электронный пучок сканирует экран слева направо и сверху вниз, пробегая каждый раз всю поверхность экрана.

Следующим этапом было появление цветных дисплеев. В этом случае для появления изображения уже использовалось три электронных пучка, каждый из которых высвечивал определенные точки на экране.

Развиваясь в течение десятилетий, технология изготовления CRT-мониторов в настоящее время достигла своей вершины. С годами эти дисплеи приобрели плоский экран с большой диагональю, высокое разрешение, идеальную цветопередачу, множество электронных настроек, позволяющих корректировать многочисленные параметры изображения (яркость, контрастность, геометрию, цветовую температуру и т.п.). Вместе с тем, CRT-мониторы обладают существенными недостатками:

· большие габариты и масса;

· постепенное выгорание люминофорного слоя, что со временем вызывает падение яркости дисплея;

· значительное электромагнитное излучение, вредное для здоровья;

· трудность получения абсолютно неподвижного изображения («моргание картинки»), что вызывает утомление глаз при длительной работе с документами;

· невозможность обеспечения равномерно четкого изображения по всему экрану (в центре фокусировка электронного пучка выше, чем по краям).

Недостатки CRT-мониторов, в первую очередь габариты и масса, предопределили их постепенный уход с рынка. Их место занимают жидкокристаллические дисплеи (ЖК‑дисплеи, LCD - Liquid Crystal Display) с тонким экраном. Поскольку в ближайшие годы ЖК-мониторы будут занимать основную долю рынка, рассмотрим их строение и характеристики подробнее.

Главной составляющей ЖК-монитора является жидкокристаллическая панель. В ее основе лежит свойство одного из типов ЖК-веществ (нематиков) поворачивать плоскость поляризации проходящего через него света. Угол поворота зависит от положения кристалла относительно падающего пучка света, а положение кристалла, в свою очередь, можно менять с помощью электрического поля.

Рис. 4.30. Структура ЖК-панели

В простейшем случае панель (рис. 4.30) представляет собой две стеклянные пластины с нанесенными на них прозрачными электродами, между которыми находятся жидкие кристаллы. С обеих сторон эта конструкция закрывается двумя поляризующими пленками. Допустим, что обе пленки имеют горизонтальную поляризацию, а жидкие кристаллы расположены так, что в отсутствие электрического поля направление поляризации света не меняют. Тогда пучок света, направленный на одну сторону панели, будет горизонтально поляризован первым поляризатором и без изменений пройдет слой жидких кристаллов. Так как у второго поляризатора направление поляризации такое же, как у направляемого пучка света, пучок выйдет наружу с другой стороны панели. Поскольку к направлению поляризации света человеческий глаз не чувствителен, панель будет выглядеть просто прозрачной.

Если же, подав на электроды напряжение, изменить положение жидких кристаллов таким образом, что они будут поворачивать плоскость поляризации проходящего через них света на 90°, то панель станет непрозрачной. Свет будет полностью поглощаться вторым поляризатором, поскольку его направление поляризации окажется перпендикулярным к направлению поляризации света. Соответственно, поворачивая кристаллы на промежуточные углы путем изменения напряжения на электродах, можно плавно регулировать прозрачность панели. При этом один кристалл будет определять одну точку на экране – пиксел.

Сама по себе ЖК-панель ничего не излучает, она лишь меняет интенсивность проходящего через нее света, поэтому для работы панели требуется внешняя подсветка. В ЖК-дисплеях применяются, как правило, либо ртутные флюоресцентные лампы с холодным катодом (CCFL — Cold Cathode Fluorescent Lamp), питающиеся от высоковольтного преобразователя, либо ксеноновые лампы низкого давления.

Для получения цветного изображения каждый пиксел панели разбивается на три независимых субпиксела, и на него накладывается так называемая цветоделительная маска. Последняя представляет собой фильтр, окрашивающий проходящий через каждый из субпикселов свет в один из основных цветов — красный, синий или зеленый. Таким образом, при освещении панели белым светом получаются привычные для любого монитора RGB-триады.

Описанная выше технология ЖК-дисплеев в виде двух стеклянных пластин с нанесенными на стекло электродами исторически была первой. Панели, построенные по этой технологии, называются пассивными матрицами и обладают очень низкими углами обзора и крайне большим временем реакции.

В активно матричных панелях каждый субпиксел имеет свой собственный управляющий транзистор и снабжается параллельно включенным конденсатором, позволяющим поддерживать постоянное напряжение на пикселе и полностью исключить мерцание панели. Из-за требования к прозрачности матрицы в целом транзисторы имеют толщину менее 0,1 мкм - так называемые тонкопленочные транзисторы (Thin Film Transistors, TFT). В настоящее время аббревиатура TFT является синонимом понятия «активная матрица».

К основным параметрам мониторов следует отнести:

· размер диагонали;

· габариты и масса;

· время отклика или послесвечения;

· углы обзора;

· яркость и контрастность;

· различные аспекты цветопередачи.

Массогабаритные характеристики, хотя и очень важны, являются тривиальными и не определяют качество изображения.

Понятие «время отклика» появилось вместе с ЖК-панелями, его не следует путать со «временем послесвечения», которое актуально для CRT-мониторов.

В электронно-лучевой трубке луч проходит через каждую точку экрана с частотой кадровой развертки. При попадании очередной точки люминофора в зону луча она практически мгновенно начинает светиться, а после ухода луча гаснет, но не мгновенно, а плавно в течение нескольких миллисекунд. Движущийся на черном фоне белый квадрат на CRT-мониторе будет иметь абсолютно четкую переднюю границу и слабый белый «хвост» послесвечения. При этом яркость «хвоста» будет спадать сначала очень быстро (т.е. задняя граница квадрата тоже будет почти четкой), а слабый след может иметь заметную длину.

На ЖК-мониторе движущиеся изображения выглядят иначе. Из-за сравнительно большой вязкости жидких кристаллов с момента изменения электрического поля до момента окончания поворота кристалла может пройти от единиц до десятков миллисекунд. Движущийся на черном фоне белый квадрат будет иметь нечеткую переднюю границу из-за ненулевого времени зажигания пиксела и такую же нечеткую заднюю границу из-за ненулевого времени гашения. В отличие от мониторов на ЭЛТ, за квадратом практически не будет слабого светлого следа послесвечения.

Согласно стандарту ISO 13406-2, время отклика ЖК-панели определяется как суммарное время зажигания и гашения пиксела, причем измеряется не полное время, а время изменения яркости от 10% от максимальной до 90% и обратно. Заметим, что пиксел при измерении переходит между двумя крайними состояниями, а переходы между промежуточными состояниями, т.е. между оттенками серого, не учитываются. Если бы скорость поворота кристалла была постоянной, тогда переходы с черного на белый были бы самыми длительными, и время отклика в понимании ISO 13406-2 характеризовало бы матрицу с наихудшей стороны. Однако кристаллы управляются электрическим полем, и для того чтобы повернуть кристалл на меньший угол, к ячейке ЖК-панели требуется приложить меньшее напряжение. Это приведет к меньшей величине электрического поля между электродами и, соответственно, меньшей скорости поворота кристалла. В связи с этим практически для всех типов матриц время переключения с черного на белый и обратно оказывается минимальным из достижимых. Переключение между любыми другими промежуточными состояниями будет занимать в лучшем случае такое же время, но в абсолютном большинстве случаев — существенно большее, для некоторых типов матриц разница может превышать пять раз, что необходимо учитывать пользователю монитора.

Время отклика (послесвечения) некритично при работе с неподвижными объектами (текстовыми документами, чертежами, фотографией), но имеет крайне важное значение при отображении динамических объектов (видео, игровых сцен и т.п.).

Такой параметр, как углы обзора, имеет смысл исключительно для ЖК-дисплеев. Угол, под которым световой пучок падает на жидкий кристалл, с одной стороны определяет угол поворота плоскости поляризации света, с другой - зависит от угла, под которым пользователь смотрит на экран. При отклонении в сторону матрица начинает терять контрастность - черный цвет становится светлее, а белый, напротив, темнее. Текущий стандарт определяет углы обзора монитора как углы относительно перпендикуляра к экрану, под которыми контрастность в центре экрана снижается до 10:1. При этом указываются не четыре, а только два угла обзора - вертикальные и горизонтальные углы попарно суммируются.

Отметим мягкость и неинформативность стандарта. Во-первых, на практике контрастность 10:1 означает, что с экрана можно читать текст, но никак не изучать фотографии или смотреть фильм — глаз воспринимает такое изображение как весьма блеклое. Во-вторых, измерения проводятся лишь в центре экрана, хотя очевидно, что края экрана будут видны под другим углом. В-третьих, принимается во внимание только изменение контрастности, но не цветовые искажения, которые характерны для многих типов матриц. В-четвертых, не учитывается возможная несимметричность углов обзора, т.к. вертикальные и горизонтальные углы попарно суммируются. Таким образом, реальные углы обзора, при которых глаз не будет замечать существенных искажений изображения, как правило, оказываются намного меньше указанных производителем паспортных значений.

Яркость монитора традиционно определяется как измеряемая в центре экрана яркость чистого белого цвета в канделах на квадратный метр (кд/м²) при цветовой температуре 6500°K. Максимальная яркость современных мониторов варьируется в зависимости от модели от 185 до 300 кд/м².

Контрастность определяется как отношение яркости белого цвета к яркости черного цвета. Заметим, что в отличие от мониторов на ЭЛТ, к ЖК-мониторам понятие «черный цвет» может быть применено только условно, т.к. в силу своего принципа работы некоторый процент света они пропускают всегда. Поэтому «выключенный» пиксел будет на самом деле не черным, а темно-серым. Это является наиболее серьезным недостатком ЖК-дисплеев. Контрастность CRT-мониторов может быть выше до четырех-пяти раз.

Цветопередача характеризует достоверность отображения монитором цветовой гаммы и зависит от многих параметров, среди которых выделяют три наиболее важных: гамма-коррекция, цветовая температура и разрядность матрицы.

Цветопередача монитора описывается так называемыми цветовыми кривыми, т.е. зависимостью между входным (заданным видеокартой цветом) и выходным сигналом. Эта зависимость имеет вид

где I - входной сигнал, O — выходной, g - некоторое число, причем максимальный входной сигнал принят равным единице, а минимальной — нулю. Данное преобразование (гамма-коррекция) позволяет улучшить передачу темных оттенков изображения. Гамма-коррекция осуществляется дважды с противоположным знаком: первый раз на стадии подготовки изображения, второй - при его отображении. В результате на экране монитора оригинал отображается так, как он выглядел до первой коррекции.

Исторически сложилось, что Apple-совместимые компьютеры использовали g =1,8, обеспечивая наиболее точную цветопередачу. В массовых ЭВМ на платформе Intel/Windows стандартным значением g было 2,5. Это связано с тем, что электронно-лучевая трубка в силу особенностей работы имеет g от 2,45 до 2,55. В настоящее время разработан стандарт sRGB (A Standard Default Color Space for the Internet), согласно которому значение g должно составлять 2,2, что позволяет c минимальными искажениями просматривать изображения, скорректированные под значения g, равные 1,8 или 2,5.

Для CRT-мониторов передаточная характеристика с g = 2,5 уже есть в силу самого их устройства, причем скорректировать ее под другие числа g не представляет особой сложности. В ЖК-мониторах электронике дисплея приходится искусственно выстраивать кривую гамма-коррекции, при этом результат довольно часто получается далеким от идеала, т.к. кривая зависит от входного сигнала и не совпадает с теоретической. На практике это означает, что, если реальная кривая проходит выше идеальной на темных тонах и ниже на светлых, то монитор будет отображать темные оттенки светлее, чем они есть на самом деле, а светлые - наоборот, темнее.

Еще один важный параметр изображения с точки зрения цветопередачи - цветовая температура. Она определяет тональность изображения на экране монитора - чем ниже температура, тем «теплее» цвета (человек воспринимает как более холодный спектр излучения тела, которое на самом деле более горячее). Для человеческого глаза нет понятия абсолютно белого цвета - глаз адаптируется под различные условия освещения и в зависимости от них может воспринимать как белый несколько различные цвета. Для компенсации этого эффекта в мониторах предусмотрена регулировка цветовой температуры, позволяющая настроить монитор так, чтобы в конкретных условиях белый цвет на нем выглядел именно белым, а не желтоватым и не голубоватым.

Цветовая температура измеряется в градусах Кельвина (°К) и равна температуре абсолютно черного тела, излучающего такой же спектр. Существуют два наиболее распространенных значения ‑ 5500°К, использующееся обычно при печати и в фотографии, и 6500°К, использующееся при обработке изображений на мониторе. Для сравнения заметим, что цветовая температура 6000°К соответствует яркому солнечному свету при безоблачном небе, а температуру 6500–7000°К имеет небо с легкой облачностью. Предусмотрен также вариант установки температуры 9300°К, дающий легкий синеватый оттенок (природный аналог — цветовая температура легкой тени в ясный день). Стандарт для компьютерных мониторов согласно sRGB — цветовая температура 6500°K.

Такая характеристика, как разрядность матриц, применима только к ЖК-мониторам. Стандартным значением разрядности для современных графических адаптеров и мониторов является 24-битный цвет (на каждый из трех компонентов приходится по 8 бит), обеспечивающий передачу 16,7 млн. различных цветов. Для аналоговых CRT-мониторов понятие «количество цветов» напрямую неприменимо. Напротив, для ЖК-дисплеев, на матрицы которых подается цифровой сигнал, понятие разрядности имеет точно такое же значение, как и для графических адаптеров.

Абсолютное большинство современных матриц имеют 18-битную цветопередачу и могут отображать не более 262 тысяч цветов. Для достижения требуемого количества цветов в ЖК-панелях применяется технология покадровой смены цвета. Если необходимо вывести точку отсутствующего у матрицы цвета, то вместо нее поочередно выводятся точки двух ближайших имеющихся цветов, один немного темнее нужного, другой - светлее. Цвета меняются с частотой кадровой развертки, благодаря чему глаз видит некий «усредненный» цвет, весьма близкий к тому, который необходимо вывести на экран Данная технология обычно встречается под названием FRC - Frame Rate Control.

В настоящее время все дисплеи принято классифицировать по следующим признакам:

· схема формирования изображения;

· размер;

· тип матрицы (для ЖК-дисплеев).

На рис. 4.31 представлена классификация дисплеев по указанным признакам.

Рис. 4.31. Классификация мониторов

Отметим, что наиболее распространены три типа ЖК-матриц, отличающихся друг от друга технологией изготовления.

Наиболее распространенной и дешевой технологией является TN+Film (Twisted Nematics). TN-технология была исторически первой. Для нее, помимо низкой цены, были характерны весьма посредственные параметры, главным образом, низкая контрастность и малые углы обзора. Данные параметры удалось значительно улучшить за счет нанесения на поверхность экрана полимерной пленки (film) с большим показателем преломления. После этого технология и приобрела название TN+Film. Для ЖК-матриц этого типа характерно низкое качество статического изображения (низкая контрастность, посредственная цветопередача и т.п.). Однако, данные матрицы имеют малое время отклика, что делает их незаменимыми для игр или просмотра видео. В сочетании с низкой ценой этого оказывается достаточно для лидерства на рынке.

Технология IPS (In-Plane Switching) применяется в мониторах с большой диагональю. Главное их достоинство – отличная цветопередача, но недостатками являются низкая контрастность, большое время отклика, высокая цена. IPS-мониторы используются в сфере профессиональной графики.

Технология MVA (Multidomain Vertical Alignment) в настоящее время не используется, за исключением ее аналога от компании Samsung – технологии PVA (Patterned Vertical Alignment). Технология характеризуется большими углами обзора без заметных цветовых искажений. Помимо этого, данные матрицы обладают отличной контрастностью и очень хорошей цветопередачей. Единственным серьезным их недостатком является большое время отклика.

К компьютеру монитор можно подключать двумя способами: сигнальным (аналоговым) и цифровым. Настройка параметров дисплея (яркость, контрастность и др.) используют аналоговые системы управления (ручки, движки, потенциометры и т.п.) и цифровые (кнопки, экранное меню, управление через компьютер), которое является преобладающим в современных мониторах.

Видеоадаптеры

Предыдущая 31 32 33 34 35 36 373839 40 41 42 43 44 45 46 Следующая