Навігація
Головна
 
Головна arrow Інформатика arrow Інформатика
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

ПРИСТРОЇ ВВЕДЕННЯ / ВИВЕДЕННЯ ДАНИХ

завдання глави

  • 1. Вивчити призначення та характеристики пристроїв введення даних в комп'ютер.
  • 2. Вивчити призначення та характеристики пристроїв виведення даних з комп'ютера.

Відеотермінальних пристрої

Пристрої введення / виведення даних є термінальними (кінцевими), з їх допомогою здійснюється спілкування користувача з ЕОМ, підготовка вхідної інформації для вирішення завдання, висновок результатної інформації.

Відеотермінальних пристрої (ВТУ) забезпечують візуалізацію текстової та графічної інформації на екрані відеомонітора (дисплея). Конструктивно ВТУ складається з відеомонітора (дисплея), який забезпечує висновок сформованого зображення, і видеоконтроллера (відеоадаптера) відеокарти - пристрої формування відеозображень і управління роботою монітора.

Відеомонітори

Існує два класи відеомоніторів: на ЕЛТ і плоских панелях. Основними характеристиками монітора є:

■ наявність кольоровості (монохромні та кольорові монітори);

■ кількість квітів (CD - кольоровий дисплей, 16 кольорів; ECD - покращений кольоровий дисплей, 64 кольору; PGS - професійна графічна система, 256 кольорів);

■ принцип управління сигналом (аналоговий, цифровий);

■ габаритні розміри екрану (розмір монітора по діагоналі);

■ частота кадрової розгортки;

■ роздільна здатність;

■ розмір зерна (точки, dot pitch) люмінофора екрану монітора (від 0,41 до 0,18) - чим менше зерно, тим вище чіткість зображення;

■ ширина смуги пропускання;

■ ергономічність.

ЕПТ-монітори. Конструктивно монітор цього типу включає в себе ЕПТ, блок розгорток, видеоусилитель і блок живлення.

Електронно-променева трубка, або катодного-променева трубка (Cathode Ray Tube - CRT) [1] , - це вакуумна скляна колба, дно якої покрито шаром люмінофора [2] . Люмінофор може світитися під впливом потоку електронів. У тильній (вузької) частини ЕПТ розташовані електронні гармати, на які подається висока напруга (20-30 тис. В), і вони генерують спрямований пучок електронів. У горловині трубки знаходиться система електромагнітної фокусування, що стискає пучок, перетворюючи його в вузький спрямований потік. Електронний промінь проходить через область електромагнітного поля системи відхилення, за допомогою якої формується зображення. Дозвіл екрану вказується в кількості пікселів - по вертикалі і горизонталі, тобто числі рядків і стовпців матриці зображення. Наприклад, якщо дозвіл 1280 х 1024, то промені послідовно проходять по кожній їх 1024 рядків і спалахують 1280 раз на кожному рядку. Для формування безперервного зображення виконується оновлення кадрів з частотою 75-85 разів на секунду і більше.

Принципове пристрій ЕПТ показано на рис. 8.1.

Принципове пристрій ЕПТ

Мал. 8.1 . Принципове пристрій ЕПТ:

1 - хомут з монтажними кріпленнями; 2 - відхиляє; 3 - електронна гармата; 4 - тіньова маска; 5 - внутрішній магнітний екран; 6 - люмінофорне покриття; 7 - скло

Розрізняють монохромні і кольорові монітори.

Монохромні монітори мають чітке зображення і високу роздільну здатність, дозволяють відображати відтінки "сірого кольору". Найбільш відомі такі типи монохромних моніторів:

■ монітори прямого управління - забезпечують високу роздільну здатність при відображенні текстових і псевдографічні символів (не призначені для формування графічних зображень, побудованих на окремих пікселях);

■ композитні монітори - забезпечують якісне відображення символьної і графічної інформації, допускають роботу з кольоровим графічним адаптером (зображення - чорно-біле, зелене або бурштинове).

Кольоровий RGB-монітор містить три електронних гармати, що формують основні кольори: червоний (Red), зелений (Green) і синій (Blue), за допомогою яких створюються інші кольори і відтінки. Люмінофор кольорової позначки складається з "тріад", що світяться основними кольорами, на які орієнтований електронний промінь гармати основних кольорів. Електронні гармати в ЕПТ розташовуються дельтаобразним або планарно.

В ЕПТ з планарним розташуванням електронних гармат застосовуються два види масок, за допомогою яких виконується дискретизація променя.

Тіньова маска (Shadow Mask) - металева сітка перед екраном, через її отвори забезпечується точне попадання променя на певний елемент кольоровий тріади люмінофора (рис. 8.2, а). Характеризує тіньову маску мінімальна відстань між люмінофорними елементами однакового кольору, або крок точки

види масок

Мал. 8.2. Види масок:

а - тіньова; б - щілинна; в - у вигляді апертурних ґрат

(Dot pitch), який вимірюється в міліметрах. Це найбільш поширений тип маски.

Щілинна маска (Slot Mask) складається з паралельних металевих провідників, розташованих перед екраном скляної трубки з люмінофорним шаром (рис. 8.2,6). Між провідниками створюються щілини, які забезпечують точне попадання променя на необхідні смуги екрану. Люмінофорних елементи розташовані у вертикальних еліптичних осередках, які містять групи люмінофорних елементів трьох основних кольорів. Мінімальна відстань між двома осередками називається щілинним кроком (slot pitch) [3] .

Варіант маски в вигляді апертурних ґрат (Aperture Grill) являє собою серію ниток, що складаються з люмінофорних елементів трьох основних кольорів (рис. 8.2, в). Трубки з апертурними гратами відрізняються підвищеною контрастністю картинки і насиченістю барв, але мають і недоліки: видимість на світлому фоні екрана тіні, що відкидається двома поперечними металевими нитками, які стабілізують апертурну грати і гіршу якість зведення променів. Мінімальна відстань між двома одноколірними нитками на екрані називається кроком смуги (strip pitch).

RGB-монітори працюють спільно з кольоровими графічними контролерами відповідного стандарту: CD (Color Display), ECD (Enhanced CD), PGS (Professional Graphics System).

Блок розгорток може подавати в відхиляє систему монітора напруги різної форми, від якої залежить вид розгортки зображення. Розрізняють три типи розгорток: растрову, матричну і векторну.

Растрова розгортка є набором безперервних горизонтальних ліній, послідовно заповнюють весь екран. На горизонтальні (для рядків) і вертикальні (для кадрів) пластини відхиляє подається напруга пилкоподібної форми.

Матрична розгортка заповнює горизонтальні лінії у вигляді окремих точок, електронний промінь переміщається від пікселя до пікселя. Для цього необхідно виконати квантування пилкоподібних напруг, що подаються в відхиляє систему через ЦАП. Отклоняющий промінь може відразу переміщатися в задану точку екрана шляхом установки коду пікселя в лічильниках рядкової і кадрової розгортки.

Векторна розгортка забезпечує зображення на екрані складних фігур за допомогою суцільних ліній. Управління вертикальних і горизонтальних відхиленням променя здійснюється за допомогою набору функціональних генераторів, кожний з яких налаштований на формування певного простого графічного контуру (примітиву).

Залежно від способу управління електронним променем розрізняють аналогові та цифрові монітори. В аналогових моніторах застосовуються поворотні потенціометри, в цифрових - багаторівневе екранне меню для вибору графічних режимів [4] .

Монітори випускаються з екранами різних розмірів, вказується величина діагоналі монітора в дюймах.

Зміну зображень (кадрів) на екрані визначає частота кадрової розгортки . У сучасних якісних моніторів підтримується частота зміни кадрів не нижче 70-75 Гц; частота рядкової розгортки досягає величини 40-50 кГц. Цим забезпечується хороша смуга частот відеосигналу і сумісність відеомонітора з видеоконтроллером по чіткості зображення.

У зв'язку з цим монітори можна розділити на три групи: з фіксованою частотою (один режим зображення), з декількома фіксованими частотами (кілька фіксованих режимів), мультичастотні.

Оптимальною частотою кадрової розгортки для 17-дюймових електронно-променевих моніторів з роздільною здатністю 1024 х 768 пікселів вважається 85 Гц, всі сучасні монітори витримують її з максимальною чіткістю; це значення обумовлене часом післясвітіння люмінофора.

Рядкова розгортка може бути порядкової і чергуванням. Прогресивна розгортка має меншу роздільну здатність, але при цьому вона не знижує кадрової частоти і не збільшує мерехтіння екрану, тому є більш кращою. Відеомонітори зазвичай можуть працювати в двох режимах: текстовому і графічному. У текстовому режимі зображення на екрані монітора складається з відображуваних символів розширеного набору ASCII, які формуються програмним або апаратним знакогенератор, що дозволяє створювати найпростіші малюнки і діаграми з використанням символів псевдографіки. Для виведення символу на екран визначаються координати (номер рядка і номер стовпця), для коду символу генерується форма. Існує кілька режимів виведення символів на екран, звичайний режим 25 рядків × 80 символів в рядку. У графічному режимі на екран виводяться відеозображення, складні схеми і креслення, написи з різними шрифтами і розмірами літер, що формуються шляхом окремих музичних елементів - пікселів.

Роздільна здатність моніторів вимірюється максимальним числом пікселів, що розміщуються по горизонталі і вертикалі на екрані монітора. Цей параметр важливий для графічного режиму роботи, пов'язаний з розміром пікселя і обсягом відеопам'яті (для відображення великої кількості колірних відтінків потрібно довгий бітовий код пікселя), розміром зерна (точки, dot pitch) люмінофора екрану монітора. Стандартними є наступні значення роздільної здатності сучасних моніторів: 640 × 480, 800 × 600, 1024 × 768, 1280 × 1024, 1600 × 1200, 1800 × 1440, 1920 × 1440, 2048 × 1536 і ін., Але чим більше роздільна здатність, тим менше робоча частота кадрової розгортки у мультичастотних моніторів. Величина зерна - це відстань між центрами зерен від 0,20 мм до 0,29 мм, у моніторів з великим зерном не може бути досягнута висока роздільна здатність.

Ширина смуги пропускання (bandwidth) задається як для ЕПТ, так і для видеоконтроллера, вимірюється в мегагерцах. Вона є характеристикою мінімальної тривалості імпульсу, відповідного відображення одиночної точки на екрані, і розміру точки при граничних швидкостях рядкової розгортки. Для розрахунку ширини смуги пропускання монітора використовують формулу

де α - коефіцієнт поправки (1,05);

β - коефіцієнт збільшення часу горизонтальної синхронізації загального часу сканування (1,3) [5] ;

X - число пікселів по горизонталі екрана;

Υ - число пікселів по вертикалі;

R - частота регенерації екрану.

До іншим характеристикам моніторів на ЕЛТ відносяться: площину екрану (дає близьке до прямокутного зображення, зменшує відблиски); відповідність специфікації VESA, апаратна підтримка стандарту Plug & Play для автоматичного вибору оптимальних режимів роботи монітора.

Ергономічність монітора визначається поєднанням всіх характеристик: якість зображення, габаритні розміри, маса, дизайн, нешкідливість для здоров'я людини. Рекомендована відстань між видеомониторами на ЕПТ має становити не менше 2 м для задніх стінок і не менше 1,2 м - для бічних. Приміщення, де знаходяться комп'ютери, повинно бути досить просторим, з постійним оновленням повітря. Для освітлення слід застосовувати галогенові джерела світла.

Відеомонітори на плоских панелях. Найбільш популярні такі різновиди моніторів на плоских панелях: рідкокристалічні (РК) індикатори, плазмові, електролюмінісцентні, полімерні світловипромінюючі, органічні світловипромінюючі монітори.

Цифрові плоскі монітори на ЖК-індикаторах (Liquid Crystal Display - LCD) - пакет, що складається з поляризаційних фільтрів, кольорових фільтрів і скляної підкладки, захисної панелі. На рис. 8.3 представлена принципова схема відеомонітора на плоских панелях.

Монітор має меншу глибину, ніж ЕПТ, розгортки електронних променів не потрібно, в результаті відсутні геометричні

Пристрій ЖК-монітора

Мал. 8.3. Пристрій ЖК-монітора:

1 - пропущене випромінювання; 2,6 - поляризаційні фільтри; 3 - колірні фільтри; 4 - скло; 5 - скло з TFT; 7 - лампа підсвічування; 8 - задня освітлення; 9 - рідкий кристал

спотворення і мерехтіння зображення, відпадають проблеми з фокусуванням і зведенням променів. Немає необхідності цифроаналогового перетворення сигналів на шляху від відеокарти до монітора. Однак у РК-моніторів є недоліки: більш чіткі кордони між елементами структури екрану призводять до зернистого вигляду, тому не можна відобразити картинку з хорошою якістю в дозволі, що не співпадає з фізичним числом елементів екрану.

Монітор виконаний у вигляді двох електропровідних скляних пластин, між якими знаходиться найтонший шар кристалізується рідини. Здійснюється задня і бічна підсвічування екрану за допомогою флуоресцентних ламп з холодним катодом чи електролюмінесцентних ламп.

Розрізняють LCD-монітори з пасивної і активної матрицями. В пасивній матриці кожен елемент екрану (піксель) вибирається на перетині координатних керуючих прозорих проводів; в активній матриці для кожного елемента екрана є керуючий транзистор, їх називають тонкоплівковими транзисторами - TFT-екранами (Thin Film Transistor). У кольорових дисплеїв кожен елемент зображення складається з трьох окремих пікселів (R, G і В), покритих тонкими світлофільтрами відповідних кольорів. Сучасні дисплеї з активною матрицею підтримують стандарт TrueColor, що дозволяє відображати до 16,7 млн колірних відтінків. Монітори з активною матрицею мають кращу яскравість і надають можливість дивитися на екран навіть з відхиленням до 85 ° і більше (кут огляду близько 170 °), дозволяють відображати рухомі зображення без видимого спотворення, так як час відгуку [6] становить 8-30 мс. Монітори з пасивною матрицею дозволяють бачити якісне зображення тільки з фронтальної позиції по відношенню до екрану, а час відгуку у них 300 мс. Яскравість окремого елемента екрана залишається незмінною на всьому інтервалі часу між оновленнями картинки, тому для LCD-моніторів частота регенерації 60 Гц є достатньою.

LCD-монітори можуть мати дозвіл до 2500 пікселів по горизонталі. При більш низькій роздільній здатності використовуються методи центрування (centering) - мінімально необхідне число пікселів для формування картинки і розтягування (expansion) - зображення займає весь екран, але при цьому виникають спотворення і погіршується різкість. Розмір LCD-екранів виріс до 64 ".

У 2008 р з'явилися монітори (UniPixel) на основі матриці з оптичними затворами і тимчасовим мультиплексированием за технологією TMOS (Time Multiplexed Optical Shutter). Вони мають широкий діапазон розмірів (від 1 до 100 "), низьку вартість, великий термін служби (більше 100 000 ч), високу контрастність (5000: 1) і яскравість [7] (до 500 кд / м2), хороші перенесення кольорів і кути огляду.

У плазмових моніторах (Plasma Display Panels - PDP) зображення формується газовими розрядами, які супроводжують випромінювання світла. Конструктивно панель складається з трьох скляних пластин: дві зовнішні панелі містять тонкі прозорі провідники, на одній пластині використано горизонтальне, на інший - вертикальне нанесення; третя пластина має отвори в місцях перетину провідників двох перших пластин (це пікселі), які заповнені газом.

При подачі напруги на один з вертикально і один з горизонтально розташованих провідників в отворі виникає газовий розряд. Плазма газового розряду випромінює світло в ультрафіолетовій частині спектру, який викликає світіння частинок люмінофору в діапазоні, видимому людиною. При роздільної здатності 1024 × 1024 пікселів панель має наступні габаритні розміри: 400 × 400 × 6-8 мм. Плазмові монітори володіють високою яскравістю і контрастністю, великим кутом огляду (більше, ніж у LCD-моніторів), відсутня тремтіння. До недоліків такого типу моніторів відносяться висока споживана потужність, зростаюча при збільшенні діагоналі монітора, і низька роздільна здатність, старіння люмінофорних елементів.

В даний час ведуться роботи по створенню технології PALC (Plasma Addressed Liquid Crystal), яка з'єднає переваги плазмових і LCD-екранів з активною матрицею.

Електролюмінесцентні монітори (Field Emission Display - FED) в якості панелі використовують дві тонкі скляні пластини з нанесеними на них прозорими проводами. Одна з цих пластин покрита шаром люмінофора. Пластини складаються так, що дроти пластин перетинаються, утворюючи сітку. Між пересічними проводами утворюються пікселі. На пару пересічних проводів подається напруга, що створює електричне поле, достатнє для порушення світіння люмінофора в пікселі, що знаходиться в місці перетину. Новим варіантом FED-моніторів є монітор SED (Surfaceconduction Electronemitter Display) з товщиною екрану 7 мм, діагоналлю 36 "і контрастністю 8600: 1, що володіє малим енергоспоживанням. Масове виробництво (1,8 млн шт.) SED з екранами 50" і більше планувалося на 2008 р Перспективною технологією створення FED є технологія, яка використовує вуглецеві нанотрубки, - CNT FED (Carbon NanoTubes FED).

Светоизлучающие монітори (Light Emitting Polymer - LEP) використовують в якості панелі напівпровідникову полімерну пластину, елементи якої під дією електричного струму починають світитися. Існують монохромні (жовтого світіння) LEP-дисплеї з діагоналлю 40 ", роздільною здатністю 1280 х 800 пікселів, яскравістю екрану 600 кд / м2, контрастністю 5000: 1, кутом огляду 180 °, товщиною панелі 22 мм.

Монітори на органічних светоізлучателей OLED (Organic Light Emitting Display), що мають широкий спектр випромінювання в діапазоні від синього до інфрачервоного, є новою розробкою. Полімерні матеріали наносять на підкладку екрану по технології струминного друку. Якість відображення кольору нового екрану аналогічно якості ЖК-дисплеїв (LCD). Таким чином, пластик сам випромінює світло, йому не потрібна підсвічування, монітор забезпечує 180-градусний кут огляду і роботу при низькій напрузі харчування (менш 3 В), має малу масу і малий час відгуку. Даний тип монітора годиться для відтворення відеоінформації.

Монітори на електронному папері. Електронний папір (e-paper, electronic paper) і електронне чорнило (e-ink) - технології відображення інформації, що забезпечують імітацію звичайного чорнила на папері. Електронний папір формує зображення у відбитому світлі, може показувати текст і графіку невизначено довго, не споживаючи при цьому електрику. Точки зображення стабільні, зберігають колір навіть при відсутності постійної напруги. Кут огляду у електронного паперу більше, ніж у рідкокристалічних плоских дисплеїв. Дисплеї на електронному папері можуть бути гнучкими.

Електронний папір вперше була розроблена в Дослідницькому Центрі компанії "Xerox" Ніком Шерідоном в 1970-х рр. і називалася "Гірікон". Вона складалася з поліетиленових сфер (20-100 мкм в діаметрі), що включають в себе негативно заряджену чорну і позитивно заряджену білу половини, поміщені в масляний розчин всередині силіконового листа. Сфери оберталися під впливом полярності подається електрики, змінюючи колір точки на дисплеї. Інший тип електронного паперу був винайдений через 20 років. Папір містила мікрокапсули, заповнені забарвленим маслом, в які поміщалися електрично заряджені білі частинки. Ця технологія дозволила зробити дисплей з використанням гнучких пластикових аркушів замість скла. Сучасна кольоровий електронний папір складається з тонких забарвлених оптичних фільтрів, які додаються до монохромного дисплею. Безліч точок розбите на тріади, як правило, складаються з трьох стандартних кольорів: блакитного, пурпурного і жовтого (CMY), за допомогою яких формуються кольору пікселів. На підкладці - спеціальної електропровідний водовідштовхувальним "папері" - кольорові пікселі створюються олійними крапельками органічного светоізлучателя. Потрібна конфігурація розміщення крапельок формується електростатичним полем, при його знятті зображення зникає. Зверху масляна плівка закривається склом з запилених прозорим електропровідним шаром. Якщо замість скла використовувати полімерну плівку, то електронний папір і весь екран монітора можна згортати в рулон. На електронному папері промислово випускаються наступні пристрої:

■ електронні книги компаній "Sony LIBRIe", "Sony Reader", eREAD і ін .;

■ еФлайбук (eFlybook), що містить встановлені карти, графіки і процедурні інструкції (для авіації);

■ електронні газети для обраних передплатників ( "New York Times");

■ дисплей в складі банківських карт (компанія "Smartdisplayer");

■ дисплеї для телефонів (компанія "Motorola") та ін.

Стереомонітори. Для створення об'ємного тривимірного (3D) зображення використовується ефект "стереоскопічного зору": лівому і правому оці показують різні картинки, як би зняті з різних точок в просторі. У першому поколінні 3D-моніторів для поділу картинок використовували спеціальні окуляри, в шоломах "віртуальної реальності" перед очима поміщають два різних монітора.

Друге покоління 3D-моніторів (2004) використовувало екран, покритий плівкою з рядами вертикальних трикутних призм. Виходив ефект: ліве око бачив тільки непарні стовпці пікселів, правий - парні. Третє покоління 3D-моніторів (2005 рік) відтворює об'ємне зображення в повітрі безпосередньо перед екраном монітора завдяки голографії. Стереомонітор має наступні основні характеристики: розмір екрану 15 ", тип екрану - TFT LCD, максимальна роздільна здатність - 1024 × 768 пікселів, величина зерна - 0,297 мм, число відображуваних колірних відтінків - 16,7 млн, контрастність 200: 1, яскравість (2D , 3D) - 200 кд / м2, 69 кд / м2.

В основу роботи стереомонітора покладено принцип стереоскопії і технологія Parallax Illumination. Монітор (рис. 8.4) створює два майже однакових уявлення одного зображення. Коли вони одночасно видно, створюється ілюзія тривимірності зображення. У моніторах за LCD-екраном знаходиться спеціальне підсвічування і оптика, які створюють чергуються стовпці пікселів, видимі лівим і правим оком. Наприклад, при дозволі 1024 × 768 кожне стереоскопічне зображення буде складатися з 512 стовпців і 768 рядів.

Стереомонітор

Мал. 8.4. Стереомонітор

  • [1] Катодні промені були відкрити в 1859 р Ю. Плюккур. Через 20 років У. Крукс зробив прилад на основі катодних променів. Він встановив, що вони можуть відхилятися магнітним полем, а при їх попаданні на деякі речовини останні починають світитися.
  • [2] Люмінофори (від лат. "Lumen" - світло і грец. "Phoros" - несучий) - речовини, здатні перетворювати поглинається ними енергію в світлове випромінювання. В ЕПТ застосовуються неорганічні люмінофори.
  • [3] Щелевая маска використовується в моніторах фірми NEC (розробника даної технології), Panasonic з плоским екраном PureFlat і LG з плоским екраном Flatron.
  • [4] Аналогові монітори формують більш якісне зображення (стандарт True Color - до 16,7 млн колірних відтінків).
  • [5] Для вирішення 1280 × 1024 і частоти кадрової розгортки 90 Гц ширина смуги пропускання монітора орієнтовно становить 1,05 ∙ тисячі двадцять чотири ∙ 1280 ∙ 1,3 ∙ 90 = 161 МГц.
  • [6] Час відгуку - час, за яке можна перевести піксель з білого стану в чорне.
  • [7] Яскравість - світлова характеристика тел, відношення сили світла, випромінюваного поверхнею, до площі її проекції в площині, перпендикулярній точці спостереження; вимірюється в [кд / м2] •
 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Нерухомість
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Техніка
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук