Характеристики мониторов

Основными характеристиками мониторов являются:

· размер экрана по диагонали;

· форма экрана;

· тип маски (только для CRT-мониторов);

· шаг точки;

· разрешение;

· угол обзора;

· яркость;

· контрастность;

· инерционность;

· интерфейс и разъемы;

· частота регенерации;

· режим развертки;

· поддержка Plug&Play;

· потребляемая мощность;

· соответствие стандартам TCO.

Диагональю экрана монитора, как и телевизора, называется расстояние между левым нижним и правым верхним углом экрана. Это расстояние измеряется в дюймах (обозначается символом "). Однако для CRT-мониторов под диагональю экрана производители обычно указывают размер диагонали электронно-лучевой трубки. Поскольку трубка заключена в корпус, размер экрана несколько меньше размера трубки (некоторые производители указывают оба размера). Так для монитора 17" (43,18 см) действительный размер экрана 40,55 см. Для жидкокристаллических или плазменных мониторов черное поле практически отсутствует, поэтому для этих типов мониторов, при размере диагонали экрана, одинаковом с CRT-монитором, реальный размер экрана больше.

Стандартными для персональных компьютеров являются мониторы с диагональю 17". Для профессиональной работы с графикой используются мониторы с диагональю 19", 21" или 22".

Наибольшие размеры (60" и больше) имеют плазменные мониторы.

Характеристика формы экрана имеет смысл только для CRT-мониторов (экраны LCD-мониторов и плазменных мониторов – плоские). Экран CRT-монитора может быть сферическим, цилиндрическим или плоским. Сферические экраны (экраны с выпуклой поверхностью) из-за невысокого качества изображения в настоящее время не используются (они сохранились только в старых компьютерах). В цилиндрических экранах (плоских по вертикали и круглых по горизонтали) устранены наиболее серьезные недостатки сферических экранов, но все же наиболее высокое качество изображения, необходимое для профессиональной работы с графикой, обеспечивают мониторы с плоскими экранами.

Различные типы масок для CRT-мониторов имеют свои преимущества и недостатки. Трубки с теневой и щелевой маской дают более точное и детализированное изображение, поскольку свет проходит через отверстия в маске с четкими краями. Поэтому такие мониторы хорошо использовать при интенсивной и длительной работе с текстами и мелкими элементами графики, например в приложениях автоматизированного проектирования. Трубки с апертурной решеткой имеют более ажурную маску, она меньше заслоняет экран, и позволяет получить более яркое, контрастное изображение в насыщенных цветах. Мониторы с такими трубками хорошо подходят для настольных издательских систем и других приложений, ориентированных на работу с цветными изображениями.

Минимальное расстояние между люминофорными элементами одинакового цвета называется шаг точки (dot pitch) и является показателем качества изображения для CRT-мониторов с теневой маской, а также LCD-мониторов и плазменных мониторов. Чем меньше значение шага точки, тем выше качество воспроизводимого на мониторе изображения. Обычно у мониторов шаг точки изменяется от 0,28 мм (у самых дешевых моделей) до 0,21 мм (у профессиональных моделей). Минимальное расстояние между двумя ячейками при использовании щелевой маски называется щелевым шагом (slot pitch) (щелевой шаг), а минимальное расстояние между полосами люминофора одинакового цвета в апертурной решетке называется шагом полосы (strip pitch). Нельзя напрямую сравнивать размер шага для трубок разных типов: шаг точек (или триад) трубки с теневой маской измеряется по диагонали, в то время как шаг апертурной решетки, иначе называемый горизонтальным шагом точек, – по горизонтали. Поэтому при одинаковом шаге точек трубка с теневой маской имеет большую плотность точек, чем трубка с апертурной решеткой. Для примера, 0,25 мм шага полосы приблизительно эквивалентно 0,27 мм шага точки. Для LCD-дисплеев шаг точки обычно равен 0,5-0,4 мм, а для плазменных дисплеев – 0,8-1 мм.

Минимальное разрешение в современных мониторах составляет 800´600 пикселей. CRT-мониторы обеспечивают разрешение 1280´1024 и выше. Максимальное разрешение CRT-монитора можно определить, разделив видимый размер экрана (по горизонтали и вертикали) на шаг точки, щелевой шаг или шаг полосы. Так для монитора 17" с щелевой маской и шагом точек 0,25 мм и размером используемой области экрана 320x240 мм максимальная разрешающая способность будет равна 1478´1109. Для монитора с теми же параметрами и апертурной решеткой максимальная разрешающая способность по горизонтали будет равна 1280 (по вертикали разрешающая способность такой трубки ограничена только фокусировкой луча).

LCD-мониторы и плазменные мониторы имеют одно разрешение, называемое «родным» (native), которое соответствует максимальному физическому разрешению CRT-мониторов. Это разрешение определяется размером пикселей, который у LCD-монитора и плазменных мониторов фиксирован. Например, если такой монитор имеет разрешение 1024´768, то это значит, что на каждой из 768 строк расположено 1024 электродов, т.е. пикселей. При этом есть возможность использовать и более низкое разрешение. Для этого есть два способа. При первом способе (называемом центрированием) для отображения изображения используется только то количество пикселей, которое необходимо для формирования изображения с более низким разрешением. В результате изображение получается не во весь экран, а только в середине, т.е. вокруг изображения образуется широкая черная рамка. Второй способ называется растяжением. Суть его в том, что при воспроизведении изображения с более низким, чем «родное», разрешением используются все пиксели, т.е. изображение занимает весь экран. Однако из-за того, что изображение растягивается на весь экран, возникают небольшие искажения, и ухудшается резкость.

Яркость монитора определяется силой света на единицу площади. Сила света определяется в канделах (кд) – от английского слова candle (свеча). Поскольку увеличение яркости в CRT-мониторе приводит к увеличению излучения, то эти мониторы обычно имеют яркость не более 150-200 кд/м². Таких ограничений не у LCD-мониторов и плазменных мониторов, поэтому яркость этих мониторов выше. Так яркость LCD-мониторов равна 150-200 кд/м², я яркость плазменных мониторов может достигать 700 кд/м².

Контрастность изображения показывает, во сколько раз изменяется его яркость при изменении уровня видеосигнала от максимального к минимальному. Эту величину называют обычно коэффициентом контрастности и записывают в виде отношения. Наиболее высокий коэффициент контрастности у плазменных мониторов – 3000:1. У CRT-мониторов эта характеристика обычно равна 500:1, для LCD-мониторов – 130:1. Считается, что для нормальной работы необходимо значение контрастности не ниже 250:1. LCD-мониторы не удовлетворяют этому условию, поскольку очень трудно полностью блокировать прохождение света от источника через панель.

Угол обзора монитора отсчитывается от перпендикуляра к плоскости экран по горизонтали и вертикали. Максимальным углом обзора считается угол, при котором величина контрастности падает до соотношения 10:1 по сравнению с величиной, измеренной в точке, непосредственно расположенной над поверхностью дисплея. Эта характеристика является существенной только для LCD-дисплея, поскольку в CRT-мониторах и плазменных мониторах значения максимального угла обзора равны 160°-170°. Для LCD-мониторов с пассивными матрицами этот угол не превышает, как правило, 45°. Активная матрица позволяет увеличить угол обзора в некоторых моделях до 120°.

Время переключения пикселя из одного состояния в другое (например, от черного цвета к белому) называется инерционностью. Эта характеристика имеет большое значение в том случае, если изображение на экране дисплея часто меняется (например, в компьютерных играх или при просмотре фильмов на компьютере). Наименьшие показатели инерционности имеют CRT-мониторы (10 мс). Для LCD-дисплея с активной матрицей инерционность равна 25-70 мс (300 мс для пассивной матрицы), а для плазменных мониторов – 15-30 мс.

По способу передачи сигналов (интерфейсу) между видеокартой и монитором различаются цифровые и аналоговые мониторы. В цифровых мониторах цветной сигнал RGB передается в дискретном (цифровом) виде по отдельному проводнику. Аналоговые мониторы работают с видеокарта­ми стандартов VGA, SVGA и др. Они способны поддерживать разрешение 640´480 пикселей и более высокое. В этих мониторах сигнал передается путем изменения напряжения.

Во всех современных CRT-мониторах используется аналоговый интерфейс. В LCD-мониторах и плазменных мониторах используется цифровой интерфейс (фактическим стандартом здесь является цифровой визуальный интерфейс DVI – Digital Visual Interface). Однако большинство LCD-мониторов имеют встроенный аналоговый интерфейс для подключения к наиболее распространенным аналоговым выходам видеоадаптеров. Помимо этого, интерфейс DVI предусматривает возможность передачи, кроме цифро­вых данных, и аналоговых сигналов для CRT-мониторов.

Для совместимости работы ви­деокарты и монитора необходимо временное согласование передаваемых элементов изображения – синхронизация. Видеокарта формирует два сигнала синхронизации, которые относятся к горизонтальной частоте строк (измеряется в килогер­цах) и к вертикальной частоте повторения кадров (измеряется в герцах). Частоту повторения кадров часто называют частотой регенерации. Глаз человека воспринимает смену изображений как движущееся изображение в том случае, когда смена изображений происходит с частотой не ниже 20-25 Гц (именно поэтому в телевидении используются эти частоты). Однако при работе с монитором вследствие более близкого расстояния до экрана такие частоты являются недостаточными, поэтому, чем выше частота кадров, тем устойчивее изображение.

Для CRT-мониторов время свечения люминофорных элементов очень мало, поэтому электронный луч должен проходить через каждый элемент люминофорного слоя достаточно часто, чтобы не было заметно мерцания изображения. Если частота такого обхода экрана становится меньше 70 Гц, то инерционности зрительного восприятия будет недостаточно для того, чтобы изображение не мерцало, поэтому минимально безопасной частотой кадров считается 75 Гц. В то же время исследования показали, что при частоте вертикальной развертки выше 110 Гц глаз человека уже не может заметить никакого мерцания.

В LCD-мониторе яркость отдельного элемента экрана остается неизменной на всем интервале времени между обновлениями картинки. Однако это является и недостатком LCD-мониторов, поскольку при частой смене изображения (например, при просмотре фильмов или в видеоиграх) сказывается инерционность переключения пикселей из одного состояния в другое, что приводит к искажению изображений. У LCD-мониторов частота регенерации составляет 20-50 Гц, поэтому в мультимедийных приложениях лучше использовать CRT-мониторы.

В целях реализации технологии Plug&Play для мониторов ассоциация VESA (Video Electronics Standard Association – ассоциация стандартов по видеоэлектронике) разработала спецификацию DDC (Display Data Channel), которая предусмат­ривает обмен информацией между монитором и компьютером по обычному кабелю, т. е. через стандартный VGA-разъем. Существует несколько версий этого протокола:

· DDC1 – односторонняя передача данных от монитора к компьютеру;

· DDC2 (DDC2A, DDC2B, DDC2AB) – двухсторонний обмен данными между компьютером и монитором.

Мониторы Plug&Play позволяют системе установить оптимальные для кон­кретной модели характеристики вывода изображения (частоту кадровой и сточной развертки, цветовую модель и др.).

Потребляемая мощность CRT-мониторов существенно зависит от размера экрана и может составлять от 65 до 140 Вт. В энергосберегающих режимах CRT-мониторы потребляют в среднем: в «спящем» (sleep) режиме – 8,3 Вт, в «отключенном» (off) режиме – 4,5 Вт. Самыми экономичными являются LCD-мониторы – потребляемая мощность для них лежит в диапазоне от 25 до 70 Вт. Выше всего потребляемая мощность у плазменных мониторов – от 250 до 500 Вт.

Существенными характеристиками при работе с мониторами являются эргономическиехарактеристикиихарактеристикибезопасности. Эти характеристики для устройств компьютера определяются стандартами TCO, разработанными шведской конфедерацией профессиональных служащих (The Swedish Confederation of Professional Employees). С 1998 г. все работы по стандартизации выполняются компанией TCO Development, специально созданной конфедерацией для этой цели.

Для мониторов было выпущено несколько сменявших друг друга стандартов (MPR I, MPR II, ТСО'92, ТСО'95 и ТСО'99). В настоящее время действует стандарт ТСО'03, точнее его вторая редакция, принятая в январе 2004 г. Поскольку ряд требований для CRT-мониторов и плоскопанельных мониторов (LCD-мониторов и плазменных мониторов) являются различными, для каждого из этих типов мониторов используется свой стандарт: для CRT-мониторов – стандарт ТСО'03 CRT Displays, а для плоскопанельных мониторов – стандарт ТСО'03 FPD Displays (Float Panel Displays – плоскопанельные дисплеи).

Стандарты TCO определяют требования к мониторам по следующим направлениям: эргономика (ergonomics), излучения (emissions), энергия (energy) и экология (ecology).

Эргономика определяется как наука проектирования машин, продуктов и систем для обеспечения максимальной безопасности, комфорта и эффективности использования. По отношению к мониторам в стандартах TCO определены следующие эргономические требования:

· к геометрии экрана (горизонтальные и вертикальные линии на экране должны быть прямыми и перпендикулярными друг к другу);

· к яркости и контрастности;

· к бликам и отражениям на экране монитора;

· к цветопередаче монитора;

· к стабильности изображения на экране монитора (только для CRT-мониторов).

Требования по излучению стандарта TCO включают:

· требования к величине электростатических полей, генерируемых катодом электронно-лучевой трубки (только для CRT-мониторов);

· требования к переменным электрическим и магнитным поля в мониторе;

· требования к уровню шума, производимого монитором.

Энергетические требования включают требования по безопасности электрических соединений (изоляция и пожарная безопасность) и энергосбережению: наличие «спящего» (sleep) режима, режим резервирования (standby) и режима «выключения» (off).

Требования по экологии включают:

· требования к предельному содержанию вредных для здоровья химических элементов (кадмия, ртути и свинца);

· требования по содержанию вредных веществ в пластмассах, используемых в корпусе и в других деталях монитора;

· требования к материалам, используемым в мониторе, с точки зрения их утилизации.

Соответствие монитора стандарту TCO удостоверяется наклейкой с логотипом TCO.