В состав монитора на базе электронно-лучевой трубки входят:
· электронно-лучевая трубка;
· блок разверток;
· видеоусилитель;
· блок питания и т. д.
Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ, CRT, Cathode Ray Tube, катодно-лучевая трубка) представляет собой запаянную вакуумную стеклянную колбу, дно (экран) которой покрыто слоем люминофора, а в горловине установлена электронная пушка, испускающая поток электронов. С помощью формирующей и отклоняющей систем поток электронов модулируется для отображения нужного символа и направляется на нужное место экрана. Энергия, выделяемая попадающими на люминофор электронами, заставляет его светиться. Светящиеся точки люминофора формируют изображение, воспринимаемое визуально.
В компьютерах применяются монохромные и цветные мониторы. Монохромные мониторы существенно дешевле цветных, имеют более четкое изображение и большую разрешающую способность, позволяют отобразить десятки оттенков «серого цвета», менее вредны для здоровья человека. Разрешающая способность современных монохромных мониторов при совместной работе с хорошим видеоадаптером превышает 1600 ´ 1200 пикселов.
В цветном CRT-мониторе используются три электронные пушки, в отличие от одной пушки, применяемой в монохромных мониторах. Каждая пушка отвечает за один из трех основных цветов: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue), путем смешивания которых создаются все остальные цвета и цветовые оттенки, вплоть до 16 млн разных оттенков, предусмотренных стандартом True Color. Такие мониторы иногда называют RGB-мониторами, по первым буквам названия основных цветов, формирующих спектр.
ЭЛТ можно разбить на два класса:
1) с дельтаобразным расположением электронных пушек;
2) с планарным расположением электронных пушек.
Блок разверток может подавать в отклоняющую систему монитора напряжения разной формы, от которой зависит вид развертки изображения. Различают три типа разверток: 1) растровую; 2) матричную; 3) векторную.
Растровая развертка представляет собой набор непрерывных горизонтальных линий, последовательно заполняющих весь экран, то есть весь экран сканируется последовательно строка за строкой. Такая развертка выполняется при подаче на горизонтальные (для строк) и вертикальные (для кадров) отклоняющие пластины отклоняющей системы напряжений пилообразной формы.
Матричная развертка отличается от растровой тем, что заполняющие экран горизонтальные линии не непрерывны, а состоят из отдельных точек. Сканирующий электронный луч перемещается по экрану скачками от одного пиксела к другому. Такой эффект достигается при предварительном квантовании пилообразных напряжений, подаваемых в отклоняющую систему через цифро-аналоговые преобразователи. Обычно в составе такой системы имеются счетчики, что позволяет перемещать отклоняющий луч сразу в любую заданную точку экрана путем установки кодов в счетчиках строчной и кадровой развертки, соответствующих координатам нужной точки.
Векторная развертка используется для изображения на экране сложных фигур с помощью сплошных линий. Управление вертикальным и горизонтальным отклонением луча осуществляется с помощью набора функциональных генераторов, каждый из ко
торых настроен на формирование определенного простого графического контура (примитива).
В зависимости от вида управляющего лучом сигнала мониторы бывают аналоговые и цифровые.
В аналоговых мониторах ручное управление строится на основе поворотных потенциометров, в цифровых – на основе кнопок. В цифровых мониторах удобно строится многоуровневое экранное меню, использование заранее установленных графических режимов, но аналоговые мониторы позволяют более качественно, с большим количеством полутонов и цветовых оттенков формировать изображение на экране в супервысококачественных стандартах.
Мониторы выпускаются с экранами разных размеров.
Размер экрана монитора задается обычно величиной его диагонали в дюймах: для IBM PC-совместимых ПК приняты типоразмеры экранов 12, 14, 15, 17, 21 и 22 дюйма. Наиболее типичное значение размера экрана для 2006 года – 17". Такие мониторы имеют хорошую разрешающую способность, существенно удобнее в работе и менее вредны для здоровья (оператор дальше отодвигается от экрана), но они и заметно дороже, чем их более маленькие собратья. Мониторы с диагональю 14" еще широко используются на практике, но в продаже их уже почти нет, мониторы с диагональю 15" еще продаются, но былой популярностью уже не пользуются. Дело в том, что монитор – чрезвычайно вредный для здоровья человека компонент компьютера и экономить деньги при его покупке не следует. Поэтому лучше иметь монитор с большим экраном.
Важной характеристикой монитора является частота его кадровой развертки. Смена изображений (кадров) на экране с частотой 25 Гц воспринимается глазом как непрерывное движение, но глаз при этом из-за мерцания экрана быстро устает. Для большей устойчивости изображения и снижения усталости глаза у современных качественных мониторов поддерживается частота смены кадров (регенерации экрана) не ниже 70 — 75 Гц; при этом частота строчной развертки достигает величины 40 — 50 кГц и обеспечивается хорошая полоса частот видеосигнала – важный параметр, обусловливающий совместимость видеомонитора с видеоконтроллером (по четкости изображения).
Видеомониторы обычно могут работать в двух режимах: текстовом и графическом.
В текстовом режиме изображение на экране монитора состоит из символов расширенного набора ASCII, формируемых знакогенератором кодов формы всех отображаемых символов. В текстовом режиме возможно изображение примитивных рисунков, гистограмм, рамок, составленных с использованием символов псевдографики. При выводе символа на экран сначала определяются его координаты (номер строки и номер столбца), а затем по коду символа соответствующий знакогенератор генерирует его форму, которая и высвечивается на экране. Максимальное число символов, которое может быть отображено на экране, называется информационной емкостью экрана. В обычном режиме на экране размещается 25 строк по 80 символов в каждой из них, то есть информационная емкость составляет 2000 символов. В других режимах может отображаться 50 и 60 строк и 40 и 132 символов в строке.
В графическом режиме на экран выводятся видеоизображения, сложные схемы и чертежи, надписи с различными шрифтами и размерами букв, формируемых из отдельных мозаичных элементов – пикселов (pixel – picture element). Разрешающая способность мониторов нужна, прежде всего, в графическом режиме и связана с размером пиксела. Измеряется разрешающая способность максимальным количеством пикселов, размещающимся по горизонтали и вертикали на экране монитора. Зависит разрешающая способность от характеристик монитора и характеристик видеоконтроллера. В общем случае каждому пикселу экрана соответствует несколько бит видеопамяти: для отображения 16,7 млн. цветовых оттенков пиксела, например, требуется 24 бита.
Стандартные значения разрешающей способности современных мониторов: 640 ´ 480, 800´600, 1024 ´ 768, 1280 ´ 1024, 1600 ´ 1200, 1800 ´ 1440, 1920 ´ 1440, 2048 ´ 1536, но реально могут быть и иные значения. Следует заметить, что чем больше разрешающая способность, тем меньше рабочая частота кадровой развертки у мульти-частотных мониторов, но в любом случае она не должна быть меньше 65 Гц.
Из характеристик видеоконтроллера наиболее влияет на разрешающую способность и качество изображения на экране монитора объем его видеопамяти.
Наиболее важной характеристикой самого монитора, определяющей разрешающую способность и четкость изображения на экране, является размер зерна (точки, dot pitch) люминофора экрана монитора: чем меньше зерно, тем, естественно, выше четкость и тем меньше устает глаз. Величина зерна современных мониторов имеет значения от 0,25 до 0,28 мм. Строго говоря, определяется не диаметр зерна, а расстояние между центрами зерен.
Эргономичность монитора определяется как удачным подбором таких характеристик, как качество картинки на экране, габариты, вес, дизайн монитора, так в большей степени его безвредностью для здоровья человека. Персональные ЭВМ и видеотерминалы на электронно-лучевых трубках являются источниками широкополосных электромагнитных излучений: мягкого рентгеновского, ультрафиолетового, ближнего инфракрасного, радиочастотного, сверхвысокочастотного и инфранизкочастотного диапазона, а также электростатических полей. Поэтому пользователям, ежедневно подолгу работающим на ПК, во избежание появления профессионального заболевания необходим постоянный медицинский контроль. Многие пользователи и не подозревают об этом и, жалуясь на появившиеся головные боли и головокружения, депрессию и раздражительность, боль в глазах и прогрессирующую близорукость, бессонницу, отсутствие аппетита, редко связывают эти недомогания с волшебным сиянием экрана. Работа даже с высококлассным оборудованием портит пользователю зрение, слух и дыхательную систему, неблагоприятно воздействует на нервную систему. Комплекс электромагнитных излучений способствует появлению кожной сыпи и опухолей. Следует заметить, что интенсивность многих излучений увеличивается с ростом частоты разверток монитора, но существенно уменьшается при хорошем экранировании; для электростатического поля первая зависимость не характерна.
Сейчас выпускаются в основном мониторы с низким уровнем излучения типа LR (Low Radiation), а некоторые и с защитой экрана от электростатических полей (мониторы типа AS – Anti Static), но они должны удовлетворять и спецификациям стандартов, разработанных Шведским национальным советом по измерениям и тестированию. Первая спецификация MPR I устанавливала нормы в основном для электромагнитных полей — полоса частот 1 — 400 кГц, вторая MPR II распространена и на электростатические поля, да и для электромагнитных в ней установлены существенно более жесткие нормы. Для профессиональных мониторов существуют еще более жесткие международные стандарты ТСО-92, ТСО-95, ТСО-99, ТСО-03 определяющие как допустимые величины различных излучений и полей, так и качество картинки на экране и даже режимы управления электропитанием мониторов.
Защитные фильтры для мониторов делятся на типы.
1) Сеточные фильтры практически не защищают от электромагнитного излучения и статического электричества, кроме того, они снижают контрастность изображения. Но они защищают (и хорошо защищают) от бликов внешнего освещения и мерцания экрана, что немаловажно для глаз.
2) Пленочные фильтры не защищают от статического электричества, почти не защищают от низкочастотного электромагнитного поля, но повышают контрастность изображения, почти полностью поглощают ультрафиолетовое излучение и снижают
уровень рентгеновского. От бликов защищают только поляризационные пленочные фильтры.
3) Стеклянные фильтры являются наиболее распространенными, они частично снимают статический заряд, ослабляют электромагнитные поля, ультрафиолетовое излучение, повышают контрастность изображения, устраняют статические поля, ультрафиолетовое излучение, значительно снижают электромагнитные поля и рентгеновское излучение, практически не дают бликов и повышают контрастность изображения.