Описание

CRT мониторы

Монитор - вещь дорогая, а посему его выбор должен быть грамотным и правильным. Если вы постоянно модернизируете свой компьютер, то обратите внимание, что меньше всего вы меняете монитор, а возможно, некоторые и вообще не меняли его уже несколько лет. Причина тому - их неприхотливость, надежность и дороговизна. Купив новый монитор, вы можете и не заметить его недостатки, пока не увидите монитор, в котором они устранены. Есть вариант, когда вам придется поменять монитор по причине его неработоспособности или при обнаружении явных недоработок или ошибок производителя. Возможно, эта статья поможет вам в выборе монитора или по крайней мере вы узнаете их разновидности и принцип работы.

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.

Эта проволочка применяется для гашения колебаний и называется damper wire. Ее хорошо видно, особенно при светлом фоне изображения на мониторе. Некоторым пользователям эти линии принципиально не нравятся, другие же, наоборот, довольны и используют их в качестве горизонтальной линейки.

Минимальное расстояние между полосами люминофора одинакового цвета называется strip pitch (или шагом полосы) и измеряется в миллиметрах (мм). Чем меньше значение strip pitch, тем выше качество изображения на мониторе. Апертурная решетка используется в мониторах от Viewsonic, Radius, Nokia, LG, CTX, Mitsubishi и во всех мониторах от SONY.

Заметим, что 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 strip pitch приблизительно эквивалентно 0.27 мм dot pitch.

Оба типа трубок имеют свои преимущества и своих сторонников. Трубки с теневой маской дают более точное и детализированное изображение, поскольку свет проходит через отверстия в маске с четкими краями. Поэтому мониторы с такими CRT хорошо использовать при интенсивной и длительной работе с текстами и мелкими элементами графики, например в CAD/CAM-приложениях. 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. В CAD системах мониторы с трубкой, в которой используется апертурная решетка, недолюбливают не потому, что они хуже воспроизводят мелкие детали, чем трубки с теневой маской, а потому что экран монитора типа Trrinitron плоский по вертикали и выпуклый по горизонтали - т.е. имеет выделенное направление.

Как мы уже упоминали, кроме электронно-лучевой трубки, внутри монитора есть еще и управляющая электроника, которая обрабатывает сигнал, поступающий напрямую от видеокарты вашего PC. Эта электроника должна оптимизировать усиление сигнала и управлять работой электронных пушек, которые инициируют свечение люминофора, создающего изображение на экране. Выводимое на экране монитора изображение выглядит стабильным, хотя на самом деле таковым не является. Изображение на экране воспроизводится в результате процесса, в ходе которого свечение люминофорных элементов инициируется электронным лучом, проходящим последовательно по строкам в следующем порядке: слева направо и сверху вниз на экране монитора.

Этот процесс происходит очень быстро, поэтому нам кажется, что экран светится постоянно. В сетчатке наших глаз изображение хранится около 1/20 секунды. Это означает, что если электронный луч будет двигаться по экрану медленно, мы можем видеть это движение как отдельную движущуюся яркую точку, но когда луч начинает двигаться, быстро прочерчивая на экране строку хотя бы 20 раз в секунду, наши глаза не увидят движущейся точки, а увидят лишь равномерную линию на экране.

Если теперь заставить луч последовательно пробегать по многим горизонтальным линиям сверху вниз за время меньшее 1/25 секунды, мы увидим равномерно освещенный экран с небольшим мерцанием. Движение самого луча будет происходить настолько быстро, что наш глаз не будет в состоянии его заметить. Чем быстрее электронный луч проходит по всему экрану, тем меньше будет заметно и мерцание картинки. Считается, что такое мерцание становится практически незаметным при частоте повторения кадров (проходов луча по всем элементам изображения) примерно 75 раз в секунду. Однако, эта величина в некоторой степени зависит от размера монитора. Дело в том, что периферийные области сетчатки глаза содержат светочувствительные элементы с меньшей инерционностью. Поэтому мерцание мониторов с большими углами обзора становится заметным при больших частотах кадров. Способность управляющей электроники формировать на экране мелкие элементы изображения зависит от ширины полосы пропускания (bandwidth). Ширина полосы пропускания монитора пропорциональна числу пикселей, из которых формируется изображение видеокартой вашего компьютера.

Теперь что касается поддерживаемых монитором частот. Очень часто на коробке от монитора указывается только ширина полосы пропускания частот. Иногда еще и диапазон горизонтальной частотной развертки. Впрочем, как правило, в руководстве к монитору можно найти и дополнительную информацию. В принципе, если монитор соответствует стандарту TCO, то уже из этого можно сделать выводы о его характеристиках. Но даже зная только ширину полосы пропускания монитора, можно определить достаточно точно, сможем ли мы работать в требуемом разрешении при необходимой частоте регенерации.

Ширина полосы пропускания измеряется в MHz и характеризует, какой может быть минимальная длительность импульса, соответствующего отображению одиночной точки на строке изображения, а следовательно и ее размер при предельных скоростях строчной развертки. Заметим, что значения ширины полосы пропускания монитора и предельной скорости передачи импульсов отдельных пикселов видеоадаптером (dot clock, т.е. данные об отображении какого количества пикселей может передать видеоадаптер в монитор в секунду; измеряется тоже в MHz) в комбинации определяют резкость изображения по горизонтали на предельных разрешениях и частотах разверток. При примерно равных значениях этой частоты общая предельная частота системы видеокарта-монитор будет примерно на 40% меньше.

Для других соотношений можно для оценок использовать теорему Пифагора для прямоугольного треугольника с катетами из обратных величин частот. Очевидно, что при большой разнице двух таких частот итоговое значение полосы пропускания будет определяться худшим элементом. Поэтому при замене монитора следует внимательно изучить характеристики видеокарты и оценить ее влияние на резкость изображения в используемом вами режиме работы монитора. В противном случае, нарушение резкости при увеличении разрешения или частоты кадров может быть обусловлено недостаточно хорошими характеристиками видеокарты. В любом случае, чем больший запас по dot clock, тем лучше.

Кроме проверки частотных характеристик монитора и поддерживаемых разрешений, следует посмотреть на то, как монитор отображает изображение. Т.е. посмотреть на яркость, контрастность, цветность (включая насыщенность цвета), сведение, геометрию. Прежде чем приступить к проверке качества воспроизводимого изображения, рекомендуется дать монитору прогреться, хотя бы 20 минут. Монитор это дорогая покупка, поэтому торопиться с выбором не стоит.

Практически все современные мониторы имеют цифровую регулировку параметров или комбинированную аналогово-цифровую. Плюс к ручкам или кнопкам управления обычно монитор имеет так называемый OSD (On Screen Display), т.е. меню настроек, которое появляется при его вызове на экране монитора поверх всей отображаемой в данный момент видеоинформации. Через OSD вы, как правило, можете получить информацию о текущем видеорежиме, т.е. о разрешении и частоте регенерации, выбрать язык сообщений меню, размагнитить монитор, выбрать цветовую температуру и т.д.

После изменений в настройках меню, все установки для данного режима автоматически запоминаются (если, конечно, у вас не чисто аналоговый монитор, который вы сегодня вряд ли найдете в продаже). Разумеется, настраивать монитор при проверке нужно в том режиме, в котором вы будете чаще всего работать (если таких режимов несколько, то лучше всего проверить их все).

Для размагничивания маски электронно-лучевой трубки практически во всех современных мониторах предусмотрен специальный контур, по которому пропускается ток в момент включения питания. При этом монитор имеет, как правило, и дополнительную кнопку (или пункт OSD меню) принудительного размагничивания (Degauss). Если после включения вы обнаружили пятна на экране, то два раза нажмите кнопку размагничивания. Если пятна пропали не полностью, то убедитесь, что монитор стоит в стандартном положении:-) и через 25-30 минут повторите процесс размагничивания.

Если в вашем мониторе не предусмотрено такой функции, то просто несколько раз включите и выключите монитор, делая паузу в течение нескольких минут.

Тут стоит добавить важную деталь. Встроенное размагничивание включается только при подаче питания, т.е. после того, как монитор был полностью обесточен, что приводит к интересному факту - блоки ATX не имеют разъема для питания монитора, а при постоянно включенном мониторе (если его не обесточивать, а так все и поступают) размагничивание не работает. Так что о таком нюансе стоит помнить. Отметим, что такой проблемы нет у многих современных моделей мониторов, так как они размагничиваются при переходе из "Stanby" в нормальный режим, т.е. полного отключения питания не требуется.

Если все же размагнитить экран монитора не удалось, то вам следует обратиться в сервисный центр, так как использование кустарных методов может привести к плачевным результатам.

Кроме того, следует отметить, что многие проблемы при использовании монитора возникают из-за видеоадаптера компьютера или из-за интерфейсного кабеля между монитором и видеокартой.

Порой, каким бы это ни показалось смешным, некоторые проблемы с монитором могут быть решены в результате простого переворачивания интерфейсного кабеля или установки новых драйверов видеоадаптера, или же после установки другого разрешения или другой частоты регенерации экрана.

Итак, ввиду того, что монитор является устройством, у которого могут возникнуть проблемы, отрицательно влияющие на комфортность вашей работы за компьютером, при выборе нового монитора следует отдавать предпочтение как можно более качественному монитору, наилучшим образом отвечающего вашим нуждам. В зависимости от типа и марки монитора набор функциональных настроек, позволяющих решать часть или большинство проблем, может существенно отличаться, поэтому при выборе монитора убедитесь, что у него есть достаточный набор изменяемых настроек, которые позволят вам решать некоторые проблемы самостоятельно, без необходимости обращения в сервис-центр. Тем более, что даже если при покупке у монитора отсутствовали недостатки, они могут проявиться впоследствии. По материалам сайта iXBT. Полный текст статьи: http://ixbt.stack.net/video/monitor_guide.html