Метод построения растра в crt мониторах
Сегодня самый распространенный тип мониторов это CRT (Cathode Ray Tube) мониторы, с них мы и начнем. Как видно из названия, в основе всех подобных мониторов лежит катодно-лучевая трубка, но это дословный перевод, технически правильно говорить электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Используемая в этом типе мониторов технология была создана много лет назад и первоначально применялась в качестве специального инструментария для измерения переменного тока, проще говоря, для осциллографа. Развитие этой технологии применительно к созданию мониторов за последние годы привело к производству все больших по размеру экранов с высоким качеством и при низкой стоимости. Сегодня найти в магазине 14" монитор уже не так легко, а ведь года три-четыре назад это был стандарт. Сегодня стандартными являются 15" мониторы и наблюдается явная тенденция в сторону 17" экранов. Скоро 17" мониторы станут стандартным устройством, особенно в свете существенного снижения цен на них, а на горизонте уже 19" мониторы и более.
Рассмотрим принципы работы CRT мониторов. CRT, или ЭЛТ монитор, имеет стеклянную трубку, внутри которой находится вакуум, т.е. весь воздух удален. С фронтальной стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором (Luminofor). В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов - иттрия, эрбия и т.п. Люминофор это вещество, которое испускает свет при бомбардировке его заряженными частицами.
Заметим, что иногда люминофор называют фосфором, но это не верно, т.к. люминофор, используемый в покрытии CRT, ничего не имеет общего с фосфором. Более того, фосфор "светится", и недолго, в результате взаимодействия с кислородом воздуха при окислении (кстати, белый фосфор - сильный яд). Для создания изображения в CRT мониторе используется электронная пушка, которая испускает поток электронов сквозь металлическую маску или решетку на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, которая покрыта разно-цветными люминофорными точками. Поток электронов на пути к фронтальной части трубки проходит через модулятор интенсивности и ускоряющую систему, работающие по принципу разности потенциалов. В результате электроны приобретают большую энергию, часть из которой расходуется на свечение люминофора. Электроны попадают на люминофорный слой, после чего энергия электронов преобразуется в свет, т.е. поток электронов заставляет точки люминофора светиться. Эти светящиеся точки люминофора формируют изображение, которое вы видите на вашем мониторе. Как правило, в цветном CRT мониторе используется три электронные пушки, в отличие от одной пушки, применяемой в монохромных мониторах, которые сейчас практически не производятся и мало кому полезны.
Все мы знаем или слышали о том, что наши глаза реагируют на основные цвета: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) и на их комбинации, которые создают бесконечное число цветов. Люминофорный слой, покрывающий фронтальную часть электронно-лучевой трубки, состоит из очень маленьких элементов (настолько маленьких, что человеческий глаз их не всегда может различить). Эти люминофорные элементы воспроизводят основные цвета, фактически имеются три типа разноцветных частиц, чьи цвета соответствуют основным цветам RGB (отсюда и название группы из люминофорных элементов - триады).
Люминофор начинает светиться, как было сказано выше, под воздействием ускоренных электронов, которые создаются тремя электронными пушками. Каждая из трех пушек соответствует одному из основных цветов и посылает пучок электронов на различные частицы люминофор, чье свечение основными цветами с различной интенсивностью комбинируется, и в результате формируется изображение с требуемым цветом. Например, если активировать красную, зеленую и синюю люминофорные частицы, то их комбинация сформирует белый цвет.
Для управления электронно-лучевой трубкой необходима и управляющая электроника, качество которой во многом определяет и качество монитора. Кстати, именно разница в качестве управляющей электроники, создаваемой разными производителями, является одним из критериев, определяющих разницу между мониторами с одинаковой электронно-лучевой трубкой. Итак, повторимся: каждая пушка излучает электронный луч (или поток, или пучок), который влияет на люминофорные элементы разного цвета (зеленого, красного или синего). Понятно, что электронный луч, предназначенный для красных люминофорных элементов, не должен влиять на люминофор зеленого или синего цвета. Чтобы добиться такого действия, используется специальная маска, чья структура зависит от типа кинескопов от разных производителей. ЭЛТ можно разбить на два класса - трехлучевые с дельтаобразным расположением электронных пушек и с планарным расположением электронных пушек. В этих трубках применяются щелевые и теневые маски, хотя правильнее сказать, что они все теневые. При этом трубки с планарным расположением электронных пушек еще называют кинескопами с самосведением лучей, так как воздействие магнитного поля Земли на три планарно расположенных луча практически одинаково и при изменении положения трубки относительно поля Земли не требуется производить дополнительные регулировки.
Итак, самые распространенные типы масок это теневые, а они бывают двух типов: Shadow Mask (теневая маска) и Slot Mask (щелевая маска).
Теневая маска
Теневая маска (shadow mask) - это самый распространенный тип масок для CRT мониторов. Теневая маска состоит из металлической сетки перед частью стеклянной трубки с люминофорным слоем. Как правило, большинство современных теневых масок изготавливают из инвара (сплав железа и никеля). Отверстия в металлической сетке работают как прицел, именно этим обеспечивается то, что электронный луч попадает только на требуемые люминофорные элементы и только в определенных областях.
Теневая маска создает решетку с однородными точками (еще называемыми триады), где каждая такая точка состоит из трех люминофорных элементов основных цветов - зеленого, красного и синего, - которые светятся с различной интенсивностью под воздействием лучей из электронных пушек. Изменением тока каждого из трех электронных лучей можно добиться произвольного цвета элемента изображения, образуемого триадой точек.
Минимальное расстояние между люминофорными элементами одинакового цвета называется dot pitch (или шаг точки) и является индексом качества изображения. Шаг точки обычно измеряется в миллиметрах (мм). Чем меньше значение шага точки, тем выше качество воспроизводимого на мониторе изображения. Теневая маска применяется в большинстве современных мониторов - Hitachi, Panasonic, Samsung, Daewoo, LG, Nokia, Viewsonic.
Щелевая маска
Щелевая маска (slot mask). Эта технология широко применяется компанией NEC под именем "CromaClear". Это решение на практике представляет собой комбинацию двух технологий описанных выше. В данном случае люминофорные элементы расположены в вертикальных эллиптических ячейках, а маска сделана из вертикальных линий. Фактически вертикальные полосы разделены на эллиптические ячейки, которые содержат группы из трех люминофорных элементов трех основных цветов. Минимальное расстояние между двумя ячейками называется slot pitch (щелевой шаг). Чем меньше значение slot pitch, тем выше качество изображения на мониторе.
Щелевая маска используется, помимо мониторов от NEC (где ячейки эллиптические), в мониторах Panasonic с трубкой PureFlat (ранее называвшейся PanaFlat). Кстати, самым первым монитором с плоской трубкой был именно Pаnasonic с трубкой PanaFlat. Вообще, тема мониторов с плоскими трубками заслуживает отдельного рассмотрения.
Есть и еще один вид трубок, в которых используется Aperture Grill (апертурная или теневая решетка). Эти трубки стали известны под именем Trinitron и впервые были представлены на рынке компанией Sony еще в 1982 году.
Апертурная решетка
Апертурная решетка (aperture grill) - это тип маски, используемый разными производителями в своих технологиях для производства кинескопов, носящих разные названия, но имеющих одинаковую суть, например технология Trinitron от Sony или Diamondtron от Mitsubishi.
Это решение не включает в себя металлическую решетку с отверстиями, как в случае с теневой маской, а имеет решетку из вертикальных линий. Вместо точек с люминофорными элементами трех основных цветов, апертурная решетка содержит серию нитей, состоящих из люминофорных элементов, выстроенных в виде вертикальных полос трех основных цветов. Такая система обеспечивает высокую контрастность изображения и хорошую насыщенность цветов, что вместе обеспечивает высокое качество мониторов с трубками на основе этой технологии. Маска, применяемая в трубках фирмы Sony (Mitsubishi, ViewSonic), представляет собой тонкую фольгу, на которой процарапаны тонкие вертикальные линии. Она держится на горизонтальной(ых) (одной в 15", двух в 17", трех и более в 21") проволочке, тень от которой Вы и видите на экране.
Растр формируется построчно. Изображение формируется по зигзагообразной траектории.
Чем сильнее поток электронов, тем ярче изображение.
Рассмотрим растровую систему вывода изображений, подразумевая в качестве оконечного устройства монитор с электронно-лучевой трубкой - CRT (Catode Ray Terminal, дословно - монитор на катодно-лучевой трубке). Сканирование экрана модулированным лучом обеспечивается генераторами горизонтальной и вертикальной разверток монитора. Луч может оставлять след только во время прямого хода по строке (слева направо). Строка разбивается на некоторое количество точек разложения, каждая из которых может иметь состояние (яркость и цвет), не зависимое от других (для монитора это разбиение условно). На обратном ходе по строке луч принудительно гасится. Следующая строка прорисовывается параллельно предыдущей, но с некоторым вертикальным смещением (вниз), и так происходит сканирование до окончания кадра - достижения правого нижнего угла экрана. Во время обратного хода луча по вертикали, за время которого генератор горизонтальной развертки успеет сделать несколько строчных циклов, луч также принудительно гасится. В следующем кадре сканирование может производиться поразному. В системах с прогрессивной (Progressive), или нечередующейся (NI - Non-Interlaced), разверткой луч идет по тем же самым строкам (рис. 1, а). В системах с чересстрочной разверткой (IL - Interlaced) луч пойдет по строкам, смещенным по вертикали) на половину шага строки (рис. 1, 6).
Рис. 1. Сканирование экрана: а - прогрессивная развертка, б-чересстрочная
Таким образом, всю поверхность экрана луч проходит за два цикла кадровой развертки, называемых полукадрами Чересстрочная развертка позволяет почти вдвое снизить частоту горизонтальной (строчной) развертки, а, следовательно, и темп вывода точек изображения.
Конструкция и особенности работы TFT ячейки.
ЖК-ячейка – тонкий слой жидких кристаллов, заключенный в некий контейнер.
Виды ЖК-ячеек:
планарная (гомогенная) – молекулы ориентированы параллельно друг другу и обеим подложкам.
нормальная - молекулы ориентированы параллельно друг другу и перпендикулярны по нормали обеим подложкам.
закрученная - молекулы расположены параллельно подложкам, но векторы ориентированного действия подложек развернуты относительно друг друга.
Принцип работы основан на том, что ориентация молекул, а вместе с тем и показатель преломления зависит не только от ориентирующего действия подложек,но и от наличия внешнего электрического поля ( прикладывая напряжение можно управлять и оптическими свойствами )
Сенсорные панели ( общие сведения )
Преимущество сенсорной технологии заключается в том, что она позволяет обходиться без привычных средств ввода информации - мыши и клавиатуры. Выбор необходимой функции системы происходит при прикосновении к соответствующему изображению на экране. Контроллер сенсорного экрана обрабатывает координаты точки прикосновения и передает их в компьютер. Специальное программное обеспечение запускает выбранную функцию. В зависимости от технологии сенсорного экрана, касание может осуществляться пальцем, рукой в перчатке, специальным пером ввода или любым подходящим для этого предметом.
Сенсорные панель изготавливают не только для LCD – дисплеев (ЖК), но также и для ЭЛТ – мониторов. В основном, они используются для различного рода решений для дома и офиса: сенсорных мониторов, сенсорных киосков, платежных и информационных терминалов.
Для корректной работы сенсорной панели требуется лишь закрепить ее на обычном мониторе (дисплее или матрице), произвести коммутацию между панелью и контроллером, а также между контроллером и компьютером. Также необходимо установить специальное программное обеспечение для функционирования – драйверы и произвести калибровку.
Сенсорные технологии
На данный момент существует несколько, а точнее 5, технологий, используемых в сенсорных системах и отличающихся друг от друга по принципу считывания информации:
• Резистивные • Емкостные • Технология Поверхностных Акустических Волн (ПАВ) • Инфракрасные • Электромагнитные Но три основные: это сенсорные панели ПАВ, а также резистивные и инфракрасные панели.
1. Сенсорные панели ПАВ (SAW) произведены по технологии поверхностно-акустических волн (SAW - surface acoustic waves), они обладают высшей степенью износо- и вандалостойкости, рекомендованы для использования в местах с большой проходимостью людей и, соотвественно, высоким риском попытки взлома, а также для использования в условиях экстремальных температурных и иных условий. Прикасаясь к экрану, вы «поглощаете» часть волн, направленных перпендикулярно друг другу по всей поверхности дисплея. Специальные датчики фиксируют Ваше прикосновение и за считанные миллисекунды обрабатывают его в понятный компьютеру сигнал, тем самым исключая использование каких-либо сторонних устройств для распознавания прикосновения.
2. Резистивная сенсорная панель имеет другой принцип действия. Прикасаясь к экрану, вы надавливаете на него. Разработанные в специальных условиях стекла и многослойные, но очень тонкие, поверхности очень чувствительны к продавливанию. Таким образом, даже легким касанием Вы «прогибаете» верхний слой стекла, который, соприкасаясь со следующим слоем, изменяет сопротивление системы, что фиксируется датчиками и передается в контроллер для обработки и последующей передачи через порт USB.
3. Инфракрасные сенсорные панели обладают самым высоким качеством картинки - передача цвета и светопоглощение у таких мониторов действительно великолепна. Такие характеристики обусловлены отсутствием какой-либо пленки на поверхности стекла. Невидимая сетка, образованная пересечением множества инфракрасных лучей, корректно и точно определяет точку прикосновения, а специальный микроконтроллер мгновенно обрабатывает данные и пересылает их в компьютер. Инфракрасной сенсорной панелью можно управлять любым предметом толще 4 миллиметров. Огромный ассортимент таких дисплеев представлен моделями с диагональю от 6 до 150 и более дюймов! Инфракрасные сенсорные экраны часто используют для презентаций, в качестве центров управления, наблюдения и контроля, а также вместо или в дополнение к школьным доскам и для большого количества других задач.
Чипсет
Матери́нская пла́та — печатная плата, на которой монтируется чипсет и прочие компоненты компьютерной системы.
На материнской плате кроме чипсета располагаются разъёмы для подключения центрального процессора, графической платы, звуковой платы, жёстких дисков, оперативной памяти и других дополнительных периферийных устройств.
Все основные электронные схемы компьютера и необходимые дополнительные устройства включаются в материнскую плату, или подключаются к ней с помощью слотов расширения. Наиболее важной частью материнской платы является чипсет
Чипсет — это набор микросхем материнской платы, он состоит из 2-х основных микросхем: северный и южный мост.
Северный мост (Northbridge) отвечает за работу с процессором, памятью и видеоадаптером. Северный мост определяет частоту системной шины, возможный тип оперативной памяти, её максимальный объем и скорость обмена информацией с процессором.
Южный мост (Southbridge) — это микросхема, которая обеспечивает взаимодействие между центральным процессором и жестким диском, картами PCI, PCI Express, интерфейсами IDE, SATA, USB и др. В отличие от северного моста, южный мост обычно не подключён напрямую к процессору (CPU).
Северный и южный мост расположены на отдельных микросхемах.
Архитектуру чипсета можно представить в виде карты. Тогда процессор будет находиться на верху, как на севере. Он будет соединён с чипсетом через быстрый северный мост, а северный мост будет соединён с остальной частью чипсета через медленный южный мост.
Особенности материнской платы и то, какие устройства могут подключаться к ней определяют северный и южный мосты.
Производители чипсетов:
В настоящее время основными производителями чипсетов являются фирмы Intel, nVidia, AMD, VIA и SIS.
Фирма Intel выпускает чипсеты только для собственных процессоров. Для процессоров фирмы AMD наиболее распространенными являются чипсеты nVidia, выпускаемые под торговой маркой nForce. Например, чипсет nForce4 SLI Intel Edition, nForce3/4.
Чипсеты фирм VIA и SIS популярны в основном в секторе low end, а также в офисных системах. У них встроенная графика по 3D возможностям значительно уступает nVidia и AMD. SIS чаще всего выпускает чипсеты для процессоров Intel, а VIA для AMD. VIA, с такими продуктами как KT133, KT266 и KT400 была лидером по производству чипсетов для процессоров AMD до выхода на рынок чипсетов фирмы nVidia.