Для чего предназначено устройство, называемое монитором, или дисплеем? Для ответа на этот вопрос предлагаем вспомнить, что английское слово display переводится как "показывать", "выставлять". Из этого можно сделать вывод, что так называют именно то устройство, которое что-то показывает (когда оно включено и исправно, конечно). Английское же слово monitor имеет значение "контролировать", "наблюдать". Таким образом, другое назначение монитора – отображать результаты работы компьютера, за которым мы наблюдаем.
Вспомним также, что обычному пользователю в наши дни могут повстречаться два основных вида мониторов.
• Мониторы с электронно-лучевой трубкой. Изображение в них формируется с помощью электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и вспомогательных микросхем (как в обычном телевизоре) (см. рис. 2.1). В отличие от телевизора, компьютерные мониторы поддерживают большее разрешение (недоступное телевизору), а значит, требования к ЭЛТ и другим схемам значительно возрастают.
• Жидкокристаллические мониторы. Основой таких мониторов является матрица, состоящая из огромного количества тонкопленочных транзисторов. Это относительно новое поколение мониторов (см. рис. 2.1), которое, похоже, скоро полностью вытеснит ЭЛТ-устройства. Однако из-за некоторых недостатков ЖК-мониторов (о которых позже) профессионалы компьютерной графики упорно предпочитают ЭЛТ-мониторы (хотя некоторые ярые приверженцы ЭЛТ-экземпляров уже начинают менять свое мнение).
Теперь, особо не вдаваясь в технические подробности, поговорим об устройстве мониторов обоих типов, а также об их основных характеристиках, на которые нужно обращать внимание при покупке.
Устройство монитора с электронно-лучевой трубкой
Подробно на устройстве ЭЛТ-монитора мы останавливаться не будем: эти мониторы безнадежно устаревают, а стоимость ЖК-моделей, которая еще недавно "играла на руку" электроннолучевым, значительно снизилась и продолжает падать. Как вы уже знаете, основным элементом ЭЛТ-мониторов является катодная электронно-лучевая трубка. Такая же есть и у телевизоров, часто ее еще называют кинескопом. Она представляет собой запаянную стеклянную колбу с откачанным воздухом. С одной (узкой) стороны трубки расположены электронные пушки, которые под воздействием электрического поля бомбардируют потоками электронов противоположную широкую сторону трубки (экран).
Экран изнутри покрыт специальным люминофорным веществом, способным излучать свет при бомбардировке электронами. Для формирования на экране разных цветов (а не только черного и белого), люминофорное покрытие делают из частиц трех разных типов. Первые при попадании в них потока электронов способны излучать красный цвет, вторые – зеленый, а третьи – синий. Если вы что-нибудь слышали о цветовых моделях, то наверняка вспомните, что данные цвета являются базовыми для цветовой модели RGB. При смешении этих трех основных цветов разной яркости получаются все остальные цвета и оттенки.
Понятно, что тем сильнее интенсивность электронного луча, бомбардирующего, например, красный элемент, тем сильнее этот элемент будет излучать красный цвет, и соответственно тем больший вклад окажет красный цвет на результирующий цвет точки экрана. Таким образом, меняя интенсивность каждого электронного пучка, можно варьировать результирующий цвет и яркость отдельного пиксела экрана. При этом он не зависит от цвета и яркости соседних пикселов.
Чтобы прорисовать все изображение экрана (кадр), электронным лучам необходимо оченьочень быстро "пробежаться" по всем точкам экрана и вернуться в исходную позицию. И снова пробежаться. И снова вернуться. И так "бегать" до тех пор, пока вы не выключите компьютер.
Скорость движения луча должна быть достаточно большой, чтобы человеческий глаз не замечал самого движения и воспринимал изображение не как мерцающее, а как постоянное и непрерывное. Эта скорость характеризуется частотами горизонтальной и вертикальной (кадровой) разверток. Первая определяет количество горизонтальных строк, которое луч способен прорисовать в единицу времени. Частота вертикальной развертки (в главе 2 мы назвали ее частотой обновления экрана) задает, как быстро луч возвращается из правой нижней точки экрана в левую верхнюю, то есть как быстро луч прорисовывает изображение всего экрана. Чтобы изображение не мерцало, частота вертикальной развертки должна быть не ниже 70 Гц. Однако, как мы уже упоминали, если вы дорожите своим зрением, лучше устанавливать на мониторе частоту обновления 85 Гц, а в идеале – 100–110 Гц.
Основные параметры ЭЛТ-мониторов
При выборе ЭЛТ-монитора следует обращать внимание на следующие характеристики.
• Длина диагонали экрана. Самыми распространенными на сегодняшний день являются мониторы с длиной диагонали 17″. Если же вы планируете заниматься серьезными работами с графикой, играть в сложные игры или вам просто позволяют средства, то можете задуматься о покупке 19– или 21-дюймового монитора.
При покупке ЭЛТ-монитора также необходимо знать, что у них (в отличие от ЖК-мониторов) длина диагонали экрана не совпадает с размером рабочей области экрана, то есть области, на которую выводится изображение. Как правило, диагональ рабочей области экрана меньше длины диагонали на дюйм-полтора.
• Габариты. Как правило, длина диагонали экрана совпадает с длиной электронно-лучевой трубки. Помните об этом, выбирая место в комнате для компьютера и монитора в частности (вдруг не поместится). Кстати, бывают мониторы с укороченной ЭЛТ, но они несколько дороже.
• Частота обновления экрана и максимальное разрешение. Как вы уже знаете, это характеристики, напрямую влияющие на здоровье пользователя. Мы говорили о том, что данные параметры находятся в непосредственной зависимости друг от друга и увеличение одного приведет к неминуемому уменьшению другого. Для 15-дюймовых мониторов оптимальным считается разрешение 800 × 600, для 17″ – 1024 × 768, а для 19″ – 1280 × 1024. В документации к монитору должен быть приведен список всех поддерживаемых режимов разрешения при различных частотах вертикальной развертки. Вы можете подобрать разрешение по вкусу (как больше, так и меньше оптимального), главное, чтобы частота обновления была не ниже 85 Гц.
• Шаг по диагонали (размер зерна). Эта величина показывает расстояние между центрами двух соседних по диагонали пикселов. Она измеряется в миллиметрах и у современных мониторов колеблется от 0,17 до 0,28 мм. Чем меньше значение данного параметра, тем четче изображение и тем меньше устают глаза.
• Цветопередача. Все современные ЭЛТ-мониторы поддерживают 24-битную глубину цвета, при которой монитор способен отображать около 16,7 млн цветов.
• Тип электронно-лучевой трубки. ЭЛТ-мониторы по типу трубок делятся на два вида: с выпуклым и плоским экраном. Трубки с плоским экраном считаются более предпочтительными, так как не дают таких искажений, как выпуклые, а также лучше борются с бликами от внешних источников, что также благоприятно сказывается на зрении.
• Некоторые мультимедийные "навороты". Многие производители в погоне за клиентами оснащают мониторы встроенными колонками, микрофонами и портами USB. При выборе монитора обратите внимание на стоимость обычного и мультимедийного мониторов, после чего решайте сами, нужно ли вам такое "навороченное" счастье. Казалось бы, налицо явное преимущество – экономия пространства на столе. Однако понятно, что качество таких колонок очень среднее. Если вы планируете использовать компьютер в качестве музыкального центра, такие встроенные колонки вам вряд ли понравятся. Встроенный микрофон также не будет блистать суперкачеством, однако вполне может подойти для общения через Интернет. Дополнительный порт USB может понадобиться, если все остальные уже заняты (хотя, быть может, разумнее купить концентратор USB). В общем, решать вам.
Устройство жидкокристаллических мониторов
Если вы не совсем твердо представляете себе, что такое жидкие кристаллы, посмотрите на калькулятор. Он оснащен именно жидкокристаллическим дисплеем. Электронные часы, в которых не стрелки бегают по кругу, а меняются циферки, также используют жидкие кристаллы на своих табло. Жидкие кристаллы значительно изменили компьютерные мониторы, сделав их более плоскими, компактными и легкими.
Жидкими кристаллами называют определенные вещества, которые могут находиться в особом промежуточном агрегатном состоянии: с одной стороны, они вроде как жидкость, а с другой, обладают рядом свойств, характерных для твердого кристаллического состояния.
В ЖК-мониторах используется способность молекул жидкокристаллического вещества поворачиваться вокруг своей оси под воздействием электрического поля (чем больше напряжение поля, тем больше поворот). Однако самое главное не то, что они поворачиваются, а то, что "повернутая" молекула совсем по-другому пропускает поляризованный свет (отраженный либо проходящий), чем "недовернутая". Например, нужно изменить цвет пиксела с белого на черный (или наоборот, это зависит от технологии матрицы). Прикладываем к ячейке с молекулами максимальное напряжение, поворачивая молекулы на максимальный угол. Чем больше поворачивается молекула, тем более непрозрачной она становится для проходящего сквозь нее света (а пиксел – все темнее). Если нужно поменять цвет пиксела не на черный, а на некий промежуточный (серый), то прикладываем к ячейке среднее напряжение, поворачивая тем самым молекулы на промежуточный угол.
Таким образом, современные мониторы на жидких кристаллах TFT LCD (Liquid Crystal Display – ЖК-дисплей) представляют собой плоскую конструкцию, состоящую из двух стеклянных пластин, на внутренние стороны которых нанесена матрица тонкопленочных транзисторов TFT (Thin Film Transistor). Между пластинами залито жидкокристаллическое вещество. На внешних сторонах стекол находятся поляризаторы. И вся эта красота равномерно освещается люминесцентными лампами или светодиодами.
В цветных мониторах каждый пиксел экрана формируется тремя ячейками, окрашенными с помощью светофильтров в базисные цвета: красный, зеленый и синий. Три транзистора, "закрепленные" за данным пикселом, прикладывают (либо наоборот, не прикладывают) напряжение к каждому базисному элементу, меняя тем самым яркость каждой цветовой составляющей. Это, в свою очередь, влияет на результирующий цвет и яркость пиксела. Размер одного пиксела ЖК-дисплея приближается к размерам зерна мониторов ЭЛТ.
Итак, "сердцем" жидкокристаллических мониторов является не электронно-лучевая трубка, а матрица, состоящая из огромного количества тонкопленочных транзисторов. Таким образом, максимальное (оно же – оптимальное) разрешение экрана ограничено количеством элементов матрицы, то есть меньшее, чем предлагаемое в документации, разрешение экрана вы сможете установить (и то после этого монитор может работать с искажениями или изображение будет расплывчатым), а вот большее у вас задать не получится.
Примечание из серии "ух ты!"
Допустим, у нас есть 15-дюймовый ЖК-монитор. Оптимальным для него считается разрешение 1024 Ч 768. Перемножив эти цифры, выясняем, что изображение формируется 786 432 пикселами. Вспоминаем, что изображение пиксела формируют три транзистора, и с помощью простой операции умножения выясняем, что матрицу такого монитора формируют почти 2,36 млн транзисторов!
Параметры ЖК-мониторов
Рассмотрим основные параметры жидкокристаллических мониторов.
• Габариты. Первое, что бросается в глаза: ЖК-мониторы гораздо компактнее своих ЭЛТ-собратьев. Экономия рабочего пространства налицо. Соответственно, они значительно меньше весят, что облегчает их транспортировку.
• Длина диагонали экрана. И здесь явное преимущество. В отличие от ЭЛТ-мониторов, длина диагонали экрана ЖК-дисплеев совпадает с размером рабочей области экрана, то есть рабочая область 15-дюймового ЖК-монитора будет больше, чем рабочая область ЭЛТ-монитора. Чтобы уж совсем было понятно, сообщим, что рабочая область 15-дюймового ЖК-монитора примерно равна рабочей области 17-дюймового ЭЛТ-дисплея.
• Разрешение экрана. Как мы уже отмечали, каждый ЖК-монитор рассчитан на одно конкретное разрешение, обусловленное размером матрицы и количеством транзисторов. Это разрешение называется собственным. Большее разрешение монитору нельзя задать, а меньшее либо будет отображаться только на части экрана (в прежнем качестве), или довольно посредственно растянется на весь. Таким образом, при покупке жидкокристаллического монитора обязательно следует поинтересоваться его собственным разрешением и выбрать тот, который вас устраивает. Скорее всего, именно с таким разрешением вам и придется работать до тех пор, пока вы не созреете на покупку нового монитора.
• Частота обновления. Под "частотой обновления" для ЖК-мониторов, естественно, понимается не скорость прорисовки изображения электронными лучами. В данном случае речь идет о скорости обновления состояния матрицы транзисторов. Поскольку оптические свойства жидких кристаллов более инерционны, чем у частиц люминофора, то и частоту обновления состояния матрицы транзисторов достаточно установить в районе 60 Гц. Уже при такой частоте "мерцания" транзисторов глаза ничего не замечают и практически не устают. В разных моделях ЖК-мониторов частота обновления может изменяться от 55 до 75 Гц.
• Время отклика. На переключение транзисторов уходит некоторое время, а значит, некоторое время уходит и на изменение состояния соответствующего пиксела на экране. Время отклика – это минимальное время, за которое пиксел ЖК-монитора меняет цвет с белого на черный, а потом снова на белый. При работе с простыми приложениями этот параметр не играет большой роли, а вот при работе с видео (или в динамических играх) разница чувствуется. Казалось бы, нужно взять монитор с минимальным временем отклика (2 мс) – и дело в шляпе. Однако не все так просто, так как излишнее увлечение данным параметром неблагоприятно отражается на других, не менее важных характеристиках. На практике при времени отклика 6–8 мс инерционность уже не замечается.
• Цветопередача. А вот тут следует быть осторожными. Некоторые ЖК-мониторы честно поддерживают 24-битную глубину цвета. Другие (как правило, обладающие маленьким временем отклика) 24-битный цвет эмулируют (имитируют, если на нормальном языке). Допустим, монитору необходимо в каком-нибудь пикселе экрана отобразить цвет, который он не умеет показывать. Не беда, с частотой, равной частоте обновления экрана в этом пикселе, будут поочередно отображаться ближайшие соседние (с обеих сторон) цвета. В усредненном варианте получится нужный цвет. В принципе, для домашних условий, может, такой вариант и подойдет, но для профессионалов цифровой графики это вряд ли будет приемлемо. Впрочем, это относится к устаревшим моделям. Современные мониторы честно поддерживают заявленную в характеристиках глубину цветопередачи.
• Срок службы трубок CCRT. Сначала выясним, что такое трубка CCRT. Дело в том, что изображение на ЖК-экране подсвечивается специальными холодными электронно-лучевыми трубками. Вот они-то и называются трубками CCRT. В мониторах среднего качества срок службы CCRT должен быть не менее 25 000 часов, а если монитор хороший – 50 000. На первый взгляд этого может показаться мало. Попробуем посчитать. Допустим, монитор работает 8 часов в день, значит, срок его службы составит 50 000 / 8 = 6250 дней, а это примерно 17 лет. Думаем, через 17 лет появится что-то совершенно новое, а ЖК-монитор уйдет в прошлое.
• Яркость и контрастность. Чем выше значения данных параметров, тем лучше монитор будет выводить изображение и видео. Они зависят как от качества ламп подсветки, так и от типа матрицы. Диапазон этих характеристик у современных мониторов достаточно широк. Яркость ЖК-устройств составляет примерно 300 кд/м (эта цифра может быть чуть ниже или выше в зависимости от модели), а вот контрастность может варьироваться от 300:1 до 1000:1 и даже выше. Контрастность – это разница между черной и белой точками изображения.
• Углы обзора. У первых моделей ЖК-мониторов была одна очень существенная проблема: стоило посмотреть на экран хоть под небольшим углом, сразу же появлялись искажения по цветам и яркости. Но производители мониторов упорно борются с этой проблемой, периодически заявляя пользователям о новых громких успехах в графе параметров "Угол обзора".
В современных моделях ЖК-мониторов значения этих параметров составляют 150–170° (как по горизонтали, так и по вертикали) и вроде как означают, что при отклонении от вертикали или горизонтали на указанный градус значение контрастности изменится не более чем на 10 %. Однако и в этом вопросе следует держать ухо востро. Во-первых, производители часто ничего не говорят об искажениях цветов (в некоторых моделях мониторов они весьма существенны). Во-вторых, следует иметь в виду, что заявленный угол 170° – это угол не в одну, а в обе стороны, то есть его значение следует делить на 2. И реально вы увидите заявленное изменение контрастности на 10 %, если посмотрите на монитор под углом 70–80° сбоку или сверху. Хоть это и немаловажный параметр, подумайте, часто ли вы будете смотреть на экран монитора сбоку. Удовольствие от такой работы весьма сомнительное.
• Тип интерфейса. Как вы знаете, ЭЛТ-мониторы подключаются к системному блоку (к видеокарте) аналоговым способом (через разъем VGA). В принципе, и ЖК-монитор можно подключать точно так же, однако логичнее будет приобрести видеокарту с цифровым разъемом DVI и подключать монитор именно к нему. Стоит отметить, что не каждый ЖК-монитор снабжен интерфейсом DVI. Однако если такой интерфейс есть, рекомендуется подключать монитор к компьютеру именно через него. Во-первых, цифровой сигнал не подвергается искажениям (на качество аналогового сигнала в проводе, соединяющем монитор и системный блок, может влиять множество факторов). Во-вторых, некоторые модели мониторов комплектуются программным обеспечением, позволяющим изменять различные параметры (яркость, контрастность, насыщенность и т. д.) с помощью клавиатуры и мыши, не прикасаясь к самому монитору.
Итак, пользователь должен самостоятельно решить, какой монитор приобретать (на электронно-лучевой трубке или жидкокристаллический). Чтобы вам было проще выбрать, мы свели в таблицу их положительные стороны (табл. 7.1). Однако не забывайте, что параметры ЖК-монитора во многом определяются типом матрицы.
Таблица 7.1. Преимущества жидкокристаллических и электронно-лучевых мониторов