Общая характеристика внешних устройств, их состав и классификация были рассмотрены в главе 3. Ниже более подробное внимание обращено на наиболее важные из них: видеотерминальные устройства, клавиатуры, мыши, принтеры, сканеры, плоттеры, дигитайзеры, а также средства мультимедиа.
Видеотерминальные устройства
Видеотерминальные устройства предназначены для оперативного отображения текстовой и графической информации в целях визуального восприятия ее пользователем. Видеотерминал состоит из видеомонитора (дисплея) и видеоконтроллера (видеоадаптера). Видеоконтроллеры входят в состав системного блока ПК (находятся на видеокарте, устанавливаемой в разъем материнской платы), а видеомониторы — это внешние устройства ПК. Видеомонитор, дисплей или просто монитор — устройство визуализации информации на экране. В стационарных ПК пока еще чаще всего экран представляет собой электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), в портативных ПК он построен на плоских индикаторах. Видеоконтроллер предназначен для преобразования данных в сигнал, отображаемый монитором, и для управления работой монитора.
Видеомониторы на базе ЭЛТ
В состав монитора 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)
Видеотерминальные устройства
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 как монохромные, так и цветные мониторы.
Монохромные 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. Поэтому многие профессиональные программисты предпочитают именно их.
Среди монохромных чаще других используются:
□ монохромные мониторы прямого управления, обеспечивающие высокую разрешающую способность при отображении текстовых и псевдографических символов, но не предназначенные для формирования графических изображений, построенных из отдельных пикселов; работают совместно только с монохромными видеоконтроллерами;
□ композитные монохромные мониторы обеспечивают качественное отображение и символьной и графической информации при совместной работе с цветным графическим адаптером (но выдают, естественно, однотонное, чаще всего зеленое или янтарное, изображение).
Наибольшую разрешающую способность с хорошей передачей полутонов из применяемых в настоящее время мониторов имеют монохромные композитные мониторы с черно-белым изображением типа «paper white» (используемые часто в настольных издательских системах); их разрешающая способность при совместной работе с хорошим видеоадаптером превышает 1600 х 1200 пикселов.
Цветные мониторы
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 миллионов разных оттенков, предусмотренных стандартом TrueColor. Люминофор цветной трубки содержит мелкие группы точек, в каждой из которых имеются три вида элементов (отсюда и название группы из люмино-форных элементов — триады), светящихся этими основными цветами, а поток электронов от каждой электронной пушки направляется на соответствующие группы точек. Такие мониторы иногда называют RGB-мониторами, по первым буквам названия основных цветов, формирующих спектр.
Электронный луч, предназначенный для красных люминофорных элементов, не должен влиять на люминофор зеленого или синего цвета. Чтобы добиться такого
Глава 7. Внешние устройства ПК
действия, используется специальная маска, структура которой зависит от типа кинескопов разных производителей, обеспечивающая дискретность (растро-вость) изображения.
ЭЛТ можно разбить на два класса:
□ с дельтаобразным расположением электронных пушек;
□ с планарным расположением электронных пушек.
Часто ЭЛТ (трубки) с планарным расположением электронных пушек называют также ЭЛТ с самосведением лучей, так как воздействие магнитного поля земли на три планарно расположенных луча практически одинаково, и при изменении положения трубки относительно этого поля не требуется производить дополнительные регулировки. В этих трубках применяются маски двух типов:
□ «Shadow Mask» (теневая маска);
□ «Slot Mask» (щелевая маска).
Теневая маска — это самый распространенный тип масок для CRT-мониторов. Теневая маска представляет собой металлическую сетку перед экраном стеклян-' ной трубки с люминофорным слоем. Отверстия в металлической сетке обеспечивают точное попадание луча только на требуемые люминофорные элементы и только в определенных областях. Минимальное расстояние между люминофор-ными элементами одинакового цвета называется шагом точки (dot pitch). Теневая маска применяется во многих современных мониторах, в частности Hitachi, Panasonic, Samsung, Daewoo, LG, Nokia, ViewSonic.
Щелевая маска состоит из параллельных металлических проводников перед экраном стеклянной трубки с люминофорным слоем. Щели между проводниками обеспечивают точное попадание луча на требуемые полосы экрана. Люминофорные элементы расположены в вертикальных эллиптических ячейках, а маска сделана из вертикальных линий. Вертикальные полосы, фактически, разделены на эллиптические ячейки, которые содержат группы из люминофорных элементов трех основных цветов. Минимальное расстояние между двумя ячейками называется щелевым шагом (slot pitch). Щелевая маска используется, помимо мониторов фирмы NEC (разработчика данной технологии), в мониторах Panasonic с плоским экраном PureFlat и LG с плоским экраном Flatron.
Фирма Sony разработала плоские трубки с апертурной решеткой (Aperture Grill), которые более известны как трубки Trinitron. Апертурная решетка представляет собой металлическую решетку из вертикальных линий. Вместо эллиптических ячеек экран содержит серию нитей, состоящих из люминофорных элементов трех основных цветов, выстроенных в виде вертикальных полос. 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 фирм Sony, а также СТХ, Mitsubishi, ViewSonic, представляет собой тонкую фольгу, на которой прорезаны тонкие вертикальные линии. Она держится на одной (в больших мониторах — на нескольких) горизонтальной проволочке-струне, тень от которой видна на экране. Эта проволочка применяется для гашения колебаний и называется демпфирующей (стабилизирующей) нитью (damper wire).
Видеотерминальные устройства
Минимальное расстояние между двумя одноцветными нитями на экране называется шагом полосы (strip pitch). Введенные выше понятия: «шаг точки», «щелевой шаг», «шаг полосы» можно связать с более распространенным общим термином «размер зерна», рассмотренным ниже.
В качестве цветных мониторов используются также композитные цветные мониторы, обеспечивающие и цвет, и графику, но с довольно низкой разрешающей способностью.
RGB-мониторы являются более качественными, обладающими высокой разрешающей способностью и графики и детализацией цвета, в них для каждого из основных цветовых сигналов отведен свой провод (в композитных — все три цветовых сигнала проходят по одному проводу).
RGB-мониторы работают совместно с цветным графическим контроллером.
Три типа видеомониторов: CD (Color Display), ECD (Enhanced CD) и PGS (Professional Graphics System), определяли стандарт цветных мониторов широкого применения, но в настоящее время заслуживают внимания только последние из них.
Виды развертки изображения на мониторе
Блок разверток может подавать в отклоняющую систему монитора напряжения разной формы, от которой зависит вид развертки изображения. Различают три типа разверток:
□ растровую;
□ матричную;
□ 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) пластины отклоняющей системы напряжений пилообразной формы.
Матричная развертка отличается от растровой тем, что заполняющие экран горизонтальные линии не непрерывны, а состоят из отдельных точек. 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 нужного пиксела.
Векторная развертка используется для отображения на экране сложных фигур с помощью сплошных линий. Управление вертикальным и горизонтальным отклонением луча осуществляется с помощью набора функциональных генераторов, каждый из которых настроен на формирование определенного простого графического контура (примитива).
Глава 7. Внешние устройства ПК
Цифровые и аналоговые мониторы
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, используются заранее установленные графические режимы, но аналоговые мониторы позволяют более качественно, с большим количеством полутонов и цветовых оттенков формировать изображение на экране в высококачественных стандартах (например, стандарт True Color, поддерживающий 16,7 млн цветовых оттенков, пока реализуется не во всех цифровых мониторах из-за необходимой большой разрядности шин).
Размер экрана монитора
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, 19, 21 и 22 дюйма. Наиболее типичное значение размера экрана для 2003 года — 17 дюймов. 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 меньшие собратья. Мониторы с диагональю 14 дюймов еще широко используются на практике, но в продаже их уже почти нет, мониторы с диагональю 15 дюймов пока активно 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.
Вертикальная (кадровая) развертка
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).
Согласованию с видеоконтроллером для достижения устойчивости изображения подлежит и сама величина частоты кадровой развертки. В этом аспекте все мониторы можно разделить на три группы:
□ мониторы с фиксированной частотой, которые поддерживают всего один режим изображения;
□ мониторы с несколькими фиксированными частотами, поддерживающие несколько фиксированных режимов изображения;
Видеотерминальные устройства
□ мультичастотные мониторы, автоматически подстраивающиеся под видеоконтроллер и поддерживающие большое число видеорежимов (например, мультичастотные мониторы с частотами кадровой и строчной разверток соответственно 50-120 Гц и 30-60 кГц).
Оптимальной частотой кадровой развертки для 17-дюймовых мониторов с разрешением 1024 х 768 пикселов считается 85 Гц, ее все современные мониторы выдерживают с максимальной четкостью (резкостью); это значение обусловлено временем послесвечения люминофора.
Строчная развертка
Строчная развертка может быть построчной и чересстрочной, последняя позволяет получить большую разрешающую способность, но снижает вдвое фактическую кадровую частоту, то есть увеличивает мерцание экрана. Поэтому предпочтительнее построчная развертка (есть мониторы, работающие и в том, и в другом режимах, — при необходимости получения большего разрешения включается чересстрочная развертка).
Разрешающая способность мониторов
Видеомониторы обычно могут работать в двух режимах: текстовом и графическом.
В текстовом режиме изображение на экране монитора состоит из отображаемых символов расширенного набора ASCII, формируемых программным или аппаратным знакогенератором. В текстовом режиме возможно изображение простейших рисунков, диаграмм, 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 генерируется его форма, в которой он 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 символа в строке.
В графическом режиме на экран выводятся видеоизображения, сложные схемы и чертежи, надписи с различным начертанием 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, размещающихся по горизонтали и по вертикали на экране монитора. Зависит разрешающая способность как от характеристик монитора, так, даже в большей степени, и от характеристик видеоконтроллера. В общем случае каждому пикселу экрана соответствует несколько битов видеопамяти: для отображения 16,7 млн цветовых оттенков, например, требуется 24 бита.
Глава 7. Внешние устройства ПК
Стандартные значения разрешающей способности современных мониторов: 640 х х 480, 800 х 600, 1024 х 768, 1280 х 1024, 1600 х 1200, 1800 х 1440, 1920 х 1440, 2048 х 536, но реально могут быть и иные значения. Следует заметить, что чем больше разрешающая способность, тем меньше рабочая частота кадровой развертки у мультичастотных мониторов, но в любом случае она не должна быть меньше 65 Гц. Например, у монитора Sony Multiscan 20sf II частота кадров в видеорежиме 640 х 480 составляет 150 Гц, при 800 х 600 — 120 Гц, при 1024 х 768 — 100 Гц, при 1280 х 1024 - 80 Гц и при 1600 х 1200 - 67 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.
Следует иметь в виду, что у мониторов с большим зерном не может быть достигнута высокая разрешающая способность. Например, экран с диагональю 14 дюймов имеет ширину 265 мм, для получения разрешающей способности 1024 точек по горизонтали размер зерна не должен превышать 265 / 1024 = 0,22 мм, в противном случае пикселы сливаются и изображение не будет четким.
В табл. 7.1 указан обеспечивающий высокую четкость максимально допустимый размер зерна экрана мониторов некоторых типоразмеров для стандартных значений разрешающей способности.
Таблица 7.1. Максимально допустимый размер зерна (мм)
Разрешающая Диагональ 14" Диагональ 15" Диагональ 17" Диагональ 19" способность
640 х 480
0,35
0,38
0,43
0,50
800 х 600
0,28
0,30
0,34
0,40
1024 х 768
0,23
0,24
0,27
0,31
1280 х 1024
0,18
0,19
0,22
0,25
Частотная полоса пропускания
Ширина полосы пропускания частот имеет важное самостоятельное значение, поскольку от нее зависит четкость изображения на экране (очень часто на коробке от монитора указывается только это значение). Зная лишь ширину полосы пропускания (bandwidth) монитора, можно определить достаточно точно, может ли он работать в требуемом разрешении при необходимой частоте регенерации. Ширина полосы пропускания измеряется в мегагерцах и характеризует, какой может быть минимальная длительность импульса, соответствующего отображению одиночной точки на экране, и, следовательно, ее размер при предельных скоростях строчной развертки. Четкость изображения данных на экране зависит
Видеотерминапьные устройства
от полосы пропускания не только ЭЛТ, но и видеоадаптера, то есть они должны быть согласованы.
Необходимая ширина полосы пропускания зависит от количества пикселов, отображаемых по вертикали и горизонтали, а также от частоты регенерации экрана. Предположим, что У обозначает число пикселов по вертикали, X — число пикселов по горизонтали, a R — частота регенерации экрана. Чтобы учесть дополнительное время на синхронизацию по вертикали, умножим Y на коэффициент 1,05. Время, необходимое для горизонтальной синхронизации, соответствует примерно 30% от времени сканирования, поэтому используем коэффициент 1,3. В результате получим формулу для расчета ширины полосы пропускания монитора:
Bandwidth = 1,05 • Y ■ 1,3 • X ■ R.
Приведем пример. Если необходимо работать при разрешении 1280 х 1024 и частоте кадровой развертки 90 Гц, то требуемая ширина полосы пропускания монитора ориентировочно будет равна 1,05 • 1024 • 1280 • 1,3 • 90 = 161 МГц.
Среди прочих характеристик мониторов следует отметить:
□ наличие плоского (у некоторых моделей мониторов с диагональю 15 дюймов и выше) или выпуклого экрана (первый вариант предпочтительнее: близкое к прямоугольному изображение, меньшие блики); экраны некоторых моделей мониторов имеют специальное антибликовое покрытие;
□ поддержка стандарта Plug and Play, реализуемая в мониторах аппаратно благодаря спецификации VESA на канал передачи DDC (Display Data Channel). DDC является каналом обратной связи монитор-адаптер: по нему монитор «сообщает» о своей марке, компании-производителе, серийном номере, частоте и режимах, в которых он может работать. По этой информации автоматически выбирается оптимальный режим работы монитора.
В табл. 7.2 приведены основные характеристики некоторых видеомониторов.
Таблица 7.2. Основные характеристики некоторых видеомониторов
Модель
Фирма
Диагональ,
Разрешение
Зерно, мм
Частота
дюймов
в пикселах
кадров, Гц
SyncMaster
Samsung
1280 х 1024
0,28
60-100
SyncMaster
Samsung
1600 х 1200
0,26
66-120
ViewSonic
ViewSonic
1280 х 1024
0,28
66-100
Multiscan
Sony
1280 х 1024
0,25
60-120
Multiscan
Sony
1024 х 768
0,25
80-120
Studioworks
GoldStar
1024 х 768
0,28
60-75
GoldStar
GoldStar
1280 х 1024
0,28
60-80
CMC
Daewoo
1280 х 1024
0,28
Brilliance
Philips
1280 х 1024
0,28
75-80
PanaSync
NEC
1280 х 1024
0,27
65-134
Глава 7. Внешние устройства ПК
Эргономичность электронно-лучевых мониторов
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. Бывает, что персональный компьютер с цветным монитором на видном месте в офисе выполняет «представительские» функции, служит своеобразной визитной карточкой фирмы для клиентов и дорогостоящей игрушкой для персонала. Но для многих фирм и их сотрудников компьютер — действительно жизненно необходимый рабочий инструмент. А насколько этот инструмент в любом варианте вреден для жизни этих самых сотрудников, знают далеко не все. В США, например, ежедневное общение с ПК по вредности приравнивается к интенсивному курению.
Наиболее вредным для человеческого организма узлом ПК является видеомонитор (дисплей), хотя на здоровье активного пользователя сказываются не только постоянное напряжение глаз, но и длительное неизменное положение тела, и даже «дружественность общения с компьютером». Минздрав определил: «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, резь 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 и кожной сыпи, и даже раковых 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.
Самый страдающий от дисплея ПК орган человека, естественно, глаза. Существует даже понятие — «синдром компьютерного зрения» (СКЗ). Основные его симптомы: глаза устают, изображение двоится, глаза слезятся, нарушается восприятие цветов; в дальнейшем может развиться близорукость и катаракта глаз. СКЗ стал основным заболеванием пользователей компьютеров во всем мире. По данным Американской оптометрической ассоциации, в США ежегодно около 10 миллионов человек обращаются к окулистам с этим заболеванием.
Надо сказать, что не только излучения являются причиной СКЗ. Пользователь читает с экрана дисплея информацию не в отраженном свете, как при работе с бумажным документом и вообще при восприятии любой другой «бытовой» информации, а в прямых лучах света, исходящих от дисплея. Поляризация этих лучей иная, непривычная для человека. Глаза пользователя перебегают с предметов окружающей обстановки на экран и обратно. Сотни, тысячи раз в день
Видеотерминальные устройства
глаза должны перестраиваться с одного способа чтения на другой, они перенапрягаются, устают.
Особую осторожность при работе с компьютером должны соблюдать беременные женщины и дети. Установлены нарушения протекания беременности у женщин, интенсивно работающих на ПК. По данным исследователей ряда стран (Испании, Канады, США, Швеции) у большинства таких женщин плод развивается аномально; дети рождаются преждевременно, часто с избыточным весом, гипо-и гипертонусом, вероятны и дефекты развития головного мозга. У женщин, которые во время беременности проводили более 20 часов в неделю за компьютерным терминалом, вероятность ранних и поздних прерываний беременности (выкидышей) на 80 процентов выше, чем у выполняющих ту же работу без компьютера. У детей уже после первого часа- работы за дисплеем наступает заметное ухудшение остроты зрения. Родителям следует принимать все меры, чтобы видеоигра не увеличивала накопившееся за день утомление, а способствовала отдыху ребенка.
Частично безопасность и комфортность работы за монитором можно обеспечить рациональной организацией рабочего места и внешними условиями. Не следует считать, что главная опасность для пользователя исходит от излучения лицевой части видеомонитора — экрана дисплея. Наиболее сильное излучение обычно имеет место от боковых и от задней стенки монитора. Поэтому ни в коем случае нельзя располагать места пользователей нескольких компьютеров друг напротив друга, или, еще хуже, друг за другом. Рекомендуемое расстояние между видеомониторами должно составлять не менее 2 м для задних стенок и не менее 1,2 м — для боковых. Помещение, где находятся компьютеры, должно быть достаточно просторным, с постоянным обновлением воздуха. Минимальная санитарная норма площади для одного дисплея — 6 м2, минимальный объем — 20 м2.
Освещенность помещения при работе за дисплеем должна быть хорошей и приближаться по мере возможности к естественному дневному освещению, свет необходим рассеянный, не бликующий от экрана. Использовать для освещения одиночные близко расположенные к дисплею люминесцентные лампы не следует, так как пульсация в излучении этих ламп приводит как к дополнительной усталости глаз, так и к появлению так называемого стробоскопического эффекта, искажающего информацию на экране дисплея. Наиболее подходящими для освещения являются галогеновые источники света. Заслуживают внимания рекомендации американского офтальмолога Шиди пользователю ПК:
□ экран должен находиться примерно на 20° ниже уровня глаз и на расстоянии примерно 65 см от глаз (даже если вы очень близорукий человек, не работайте с дисплеем, водя по экрану носом — может пострадать даже нос);
□ экран разверните под прямым углом по отношению к окнам;
□ освещенность экрана должна быть равна освещенности помещения (примерно 500-700 лк);
Q избегайте яркого люминесцентного света;
Глава 7. Внешние устройства ПК
□ легче читаются темные буквы на светлом фоне;
□ через каждые 10 минут отводите взгляд в сторону от экрана;
□ при вводе информации в ПК с черновика, последний поместите поближе к экрану;
□ посоветуйтесь с глазным врачом, нужны ли вам для работы за дисплеем особые очки (например перфорированные).
Хорошими поглотителями любых излучений считаются некоторые растения: от многих излучений они прекрасно развиваются. Поэтому нередко в офисах используют комнатные растения, кактусы и пальмы в кадках не столько для придания шарма интерьеру, как считают покупатели пластмассовых фикусов, сколько именно для снижения уровня излучений. Можно вам посоветовать следовать этой идее, если, конечно, вас не смущает труд по уходу за этими растениями.
В целом, подводя итоги, можно сказать, что:
□ блики и мерцания экрана способствуют возникновению мигрени, близорукости, раздражительности и нервных стрессов;
□ низкочастотное поле может явиться причиной кожных заболеваний, стрессов, нарушений в протекании беременности, выкидышей, нарушению репродуктивной функции и возникновению злокачественных опухолей;
□ электростатическое поле способно изменять и прерывать клеточное развитие, вызывать помутнение хрусталика глаза — катаракту.
Связь между нарушениями здоровья и неблагоприятными факторами, имеющими место при работе на ПК (по материалам Всемирной организации здравоохранения — ВОЗ, № 99 «Видеодисплейные терминалы и здоровье пользователей», Женева, 1989 год), показана в табл. 7.3.
Таблица 7.3.Влияние вредных факторов на здоровье человека
Виды Ультра- Мерца- Яркий Блики Статиче- Низко- Рентге-
заболеваний фиолето- ние изо- свет от и отра- ское элек- частот- новское
Условные обозначения: + — связь есть, ? — связь возможна, связи нет.
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 — Antistatic), но они должны удовлетворять и спецификациям стандартов, разработанных Шведским национальным советом по измерениям и тестированию. Первая спецификация MPR-1 устанавливала нормы в основном для электромагнитных полей — полоса частот 1-400 кГц, вторая, MPR-2, распространена и на электростатические поля, да и для электромагнитных в ней установлены существенно более жесткие нормы. Сейчас MPR-2 стала стандартом де-факто для всех качественных домашних мониторов.
Для профессиональных мониторов существуют еще более жесткие международные стандарты ТСО-92, ТСО-95 и ТСО-99, определяющие как допустимые величины различных излучений и полей, так и качество картинки на экране, и даже режимы управления электропитанием мониторов.
Наиболее полно эти нормы определены в стандарте ТСО-99. Рассмотрим его подробнее.
ТСО-99 указывает требования к позиционной стабильности геометрических элементов изображения, то есть к отсутствию «дрожания» картинки: максимальная амплитуда колебаний элемента не должна превышать десятой части миллиметра.
Стандарт ТСО-99
Требования, которые ТСО-99 предъявляет к обычным электронно-лучевым (CRT) мониторам, делятся на шесть основных категорий. В первых двух объединены свойства, характеризующие визуальную эргономичность аппарата — четкость изображения и его стабильность. Четкость изображения оценивается по восьми параметрам:
□ линейность — элементы изображения, образующие его столбцы и строки, должны быть выстроены по прямым и необрывающимся линиям; в противном случае изображение теряет четкость;
□ уровень яркости — обеспечение достаточной яркости экрана, при которой пользователю не приходится напрягать глаза для того, чтобы понять, что же на экране вырисовывается;
□ равномерность освещенности — обеспечение одинакового уровня яркости экрана на всей активной зоне;
□ контрастность экрана — достаточная разница в яркости между отдельным экранным символом и его окружением. Символ, не отличающийся по яркости от фона, крайне трудно прочесть;
□ уровень отражения — учитывает степень отражения света от стекла монитора;
□ варьируемость температуры цвета — насыщенность белого света часто измеряют при помощи так называемой «температуры цвета»;
□ равномерность цвета — визуальная характеристика, учитывающая, насколько однородно выглядит дисплей при 100-процентной заливке его белым цветом.
Глава 7. Внешние устройства ПК
Показатели стабильности изображения описывают, насколько монитору удается сохранить статическое изображение неизменным. В этот раздел внесены требования к скорости вертикальной развертки и рабочему разрешению.
Следующий раздел ТСО-99 связан с вопросами безопасности пользователя, касается того воздействия, которое монитор оказывает на окружающую среду, и факторов окружающей среды, воздействующих на стабильность работы монитора:
□ влияние внешних магнитных полей — в ЭЛТ луч управляется при помощи магнитных полей, наличие рядом с работающим монитором источника электромагнитного излучения может привести к интерференции и в конечном итоге к разбалансировке изображения;
□ радиационное излучение. Самый критичный для пользователя негативный фактор работы за электронно-лучевым монитором — это угроза радиационного облучения. Чем ближе уровень излучения монитора к естественному фоновому, тем безопасней это устройство для пользователя;
□ электростатический потенциал — возникает в результате разницы потенциалов между катодом ЭЛТ и окружающей средой на поверхности экрана. Высокий уровень потенциала приводит, например, к тому, что на монитор «липнет» больше частиц пыли. ТСО-99 допускает наличие потенциала в пределах 0,5 В;
□ переменные электрические поля — возникают между объектами, обладающими разными электрическими потенциалами. В нашем случае это монитор и сам пользователь;
□ переменные магнитные поля — возникают между объектами, обладающими разными магнитными полями. В нашем случае это монитор и сам пользователь;
□ режим энергосбережения. Стандарт ТСО-99 предусматривает два уровня энергосберегающей работы, с потреблением не более 15 и 5 Вт.
Пятая группа характеристик описывает электрическую безопасность монитора.
Наконец, в состав стандарта входят и требования, предъявляемые к удобству настроек монитора.
Остановимся на других стандартах энергосбережения, которые используются в компьютерах.
Систему энергосбережения имеют мониторы типа G (Green). Они должны удовлетворять спецификации DPMS (Display Power Management Signaling), которая описывает метод выведения монитора из активного состояния по этапам:
□ on (рабочий режим — 100-200 Вт);
□ standby (режим ожидания — потребление энергии не более 30 Вт);
□ suspend (приостановка работы — не более 8 Вт);
□ off (отключение).
Существует также система управления энергопотреблением монитора, основанная на спецификации ЕРА (Environmental Protection Agency — агентство по защите окружающей среды при правительстве США) с названием Energy Star. Реализация этой спецификации позволяет снизить энергопотребление системы
Видеотерминальные устройства
в режиме бездействия на 60-80% по сравнению с тем, сколько монитор потребляет энергии при работе в высоком разрешении и при большой глубине цвета.
Защитные фильтры для мониторов и их выбор
Итак, даже если видеомонитор полностью удовлетворяет требованиям международного стандарта MPR-2 (дисплеи Low Radiation), от его излучений желательна дополнительная защита. Предложений на этот счет множество. Американские специалисты, например, советуют располагаться от экрана не ближе, чем на вытянутую руку, чтобы соседние мониторы находились на расстоянии не менее 222 см. Но наиболее эффективным средством признаны используемые во всем цивилизованном мире экранные защитные фильтры.
Защитные фильтры для мониторов бывают следующих типов:
1. Сеточные фильтры практически не спасают 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 ограждают от статического электричества, почти не защищают от низкочастотного электромагнитного поля, но повышают контрастность изображения, практически полностью поглощают ультрафиолетовое излучение и снижают уровень рентгеновского.
От бликов защищают только поляризационные пленочные фильтры. Наиболее известны поляризационные пленочные фильтры фирмы Polaroid — СР 50; некоторые из них существенно повышают контрастность и четкость изображения. Надо, правда, отметить, что покрытие поляризационных фильтров изготавливается на основе полиэфирных смол, являющихся недостаточно долговечными и прочными, что приводит к быстрому их физическому старению и разрушению. (Пленочные фильтры Polaroid CP 50 не следует путать со стеклянными поляризационными фильтрами Polaroid CP Universal, неплохо оберегающими и от статических и от электромагнитных полей.)
3. Стеклянные фильтры являются наиболее распространенными. Они бывают нескольких модификаций:
О простые стеклянные фильтры, как правило, азиатского происхождения (Depender GL14B, Optical glass), по своей эффективности примерно равнозначны сеточным фильтрам; многие из них не сопровождаются сертификатами качества и другой необходимой документацией;
О стеклянные фильтры с заземлением (фильтры Sepoms, Ergoline, Fuzzi, Looking Saver) существенно более эффективны: они частично снимают статический заряд, ослабляют электромагнитные поля, ультрафиолетовое излучение, повышают контрастность изображения; это наиболее популярные фильтры;
О стеклянные фильтры полной защиты (Ergostar, Xenium, Unus) — как правило, высококачественные изделия, изготовленные на основе оптического стекла с многослойным специальным покрытием, включающим
Глава 7. Внешние устройства ПК
в себя и поляризационный фильтр: они устраняют статические поля, ультрафиолетовое излучение, значительно снижают электромагнитные поля и рентгеновское излучение, практически не дают бликов и повышают контрастность изображения, но они весьма дорогие;
О отечественные стеклянные фильтры типа Global Shield и Defended Ergon относятся также к классу полной защиты, по своим характеристикам не уступают лучшим зарубежным образцам, но в 2-3 раза дешевле; это сравнительно новые фильтры, а их качество подтверждено многими техническими заключениями и сертификатами: они тестировались в НИИ медицины труда, Шведским институтом защиты от излучений и Научно-исследовательским центром эргономики средств отображения, фильтры имеют Гигиенический сертификат и Сертификат Госстандарта России.
Характеристики некоторых защитных фильтров представлены в табл. 7.4. Таблица 7.4.Характеристики некоторых защитных фильтров
Марка фильтра
Статическое поле, % пропускания
Электромагнитное поле, % пропускания 1/500 кГц
Остаточные блики,%
Пропускание излучения видимой области, %
Defender GL14B (Тайвань)
100/100
4,4
Sepoms F-14SB (Тайвань)
100/100
4,3
Polaroid CP-50 (США)
100/100
4,4
Polaroid CP Universal (США)
1/10
0,5
Unus AC-143 (Тайвань)
1/10
0,7
Focus Plus Medium (Дания)
1/10
0,4
ЗМ PF-400 (США)
1/1
0,3
Ergostar (Австрия)
1/5
0,4
Global Shield Platinum (РФ)
1/1
0,8
Global Shield Silver (РФ)
1/1
Defender Ergon АЗФ-1а (РФ)
2/2
0,5
Defender Ergon АЗФ-За (РФ)
1/1
0,4
Видеомониторы на плоских панелях
Видеомониторы на плоских панелях (ВМПП) весьма разнообразны. Сейчас применяются:
□ мониторы на жидкокристаллических индикаторах (LCD — Liquid Crystal Display);
Мониторы на жидкокристаллических индикаторах (ЖКИ, LCD — Liquid Crystal Display) — это цифровые плоские мониторы.
Эти мониторы используют специальную прозрачную жидкость, которая при определенных напряженностях электростатического поля кристаллизуется, при этом изменяются ее прозрачность, коэффициенты поляризации и преломления световых лучей. Эти эффекты и используются для формирования изображения. Конструктивно такой дисплей выполнен в виде двух электропроводящих стеклянных пластин, между которыми и помещается тончайший слой такой кристаллизующейся жидкости. В качестве источника света для задней или боковой подсветки экранов обычно используются флуоресцентные лампы с холодным катодом или электролюминесцентные панели.
LCD бывают с активной и пассивной матрицами.
В пассивной матрице каждый элемент экрана (пиксел) выбирается на перекрестии координатных управляющих прозрачных проводов, а в активной для каждого элемента экрана есть свой управляющий транзистор, поэтому их часто называют TFT-экранами (TFT — Thin Film Transistor, тонкопленочный транзистор).
Наряду с монохромными широко используются и цветные дисплеи. У цветных дисплеев каждый элемент изображения состоит из 3-х отдельных пикселов (R, G и В), покрытых тонкими светофильтрами соответствующих цветов. Современные дисплеи с активной матрицей поддерживают стандарт TrueCoJor, что позволяет отображать до 16,7 млн цветовых оттенков. Сами цвета достаточно глубокие и яркие.
Дисплеи с активной матрицей имеют лучшую яркость и предоставляют возможность смотреть на экран даже с отклонением до 80° и более (то есть при угле обзора 160°) без ущерба качеству изображения, что невозможно в случае с пассивной матрицей, которая позволяет видеть качественное изображение только с фронтальной позиции по отношению к экрану. Заметим, что дорогие модели LCD-мониторов с активной матрицей обеспечивают угол обзора в 170°, и есть все основания предполагать, что технология будет и дальше совершенствоваться. На панели с активной матрицей можно отображать движущиеся изображения без видимого искажения, так как время реакции у них около 50 мс против 300 мс для пассивной матрицы, а контрастность изображения даже лучше, чем у CRT-мониторов. Следует отметить, что яркость отдельного элемента экрана остается неизменной на всем интервале времени между обновлениями картинки, а не представляет собой короткий импульс света, излучаемый элементом люминофора CRT-монитора сразу после прохождения по этому элементу электронного луча. Именно поэтому для LCD-мониторов достаточной является частота регенерации 60 Гц. Благодаря лучшему качеству изображений эта технология также используется и в применении к настольным компьютерам, что позволяет создавать компактные мониторы, менее опасные для нашего здоровья.
Эффективное разрешение у каждого LCD-монитора только одно, его называют native («родное»), оно неизменно и определяется размером и количеством пикселов, которые физически фиксированы. Именно в native-разрешении LCD-монитор
Глава 7. Внешние устройства ПК
воспроизводит изображение лучше всего. Например, если LCD-монитор имеет native-разрешение 1024 х 768, то на каждой из 768 линий расположено 1024 пиксела. Есть, правда, возможность использовать и более низкое, чем native, разрешение, прибегая к одному из двух методов:
О центрирование (centering) — для отображения берется только то количество пикселов, которое необходимо для формирования картинки с более низким разрешением. В результате изображение получается не во весь экран, а только в его середине. Все неиспользуемые пикселы остаются черными, то есть вокруг изображения образуется широкая черная рамка;
□ растяжение (expansion) — при воспроизведении изображения с более низким, чем native, разрешением используются все пикселы, то есть изображение занимает весь экран. Однако из-за того, что изображение растягивается на весь экран, возникают небольшие искажения и ухудшается резкость.
Переход к нужному методу выполняется включением (expansion) или выключением (centering) режима Zoom — масштабирования изображения.
LCD-панель типа XGA имеет native-разрешение 1024 х 768, a SXGA — 1280 х 1024.
Потребляемая и рассеиваемая мощность у LCD-мониторов существенно ниже, чем у CRT-мониторов.
Еще недавно проблемой LCD-экранов был их размер: с ростом диагонали дисплеев ухудшаются их остальные характеристики и резко увеличивается их стоимость. Но сейчас уже выпускаются для массового покупателя LCD-мониторы с диагональю 20 дюймов, а недавно разработчики представили модели TFT-LCD-мониторов с диагоналями 43 и 64 дюйма, хотя последние еще очень дороги.
В табл. 7.5 приведены сравнительные характеристики TFT-LCD и CRT-мониторов.
Таблица 7.5.Сравнительные характеристики TFT-LCD и CRT-мониторов
Параметры
TFT-LCD monitor
CRT монитор
Разрешение Одно разрешение с фиксирован-
ным размером пикселов. Оптимально монитор можно использовать только в этом разрешении
Частота кадров Оптимальная частота 60 Гц,
что достаточно для отсутствия мерцания
Формирование изображения
Изображение формируется физическими пикселами. Шаг пикселов зависит только от размера самих пикселов, но не от расстояния между ними. Каждый пиксел формируется индивидуально, что обеспечивает хорошую фокусировку, ясность и четкость
Поддерживаются различные разрешения. При всех разрешениях монитор можно использовать оптимальным образом. Ограничение накладывается только приемлемостью частоты регенерации
Только при частотах свыше 75 Гц отсутствует явно заметное мерцание
Пикселы формируются группой точек или полосок. Четкость и ясность изображения зависят от размера зерна, размера экрана и выбранного разрешения
Видеотерминальные устройства
Параметры
TFT-LCD monitor
CRT монитор
Угол обзора В настоящее время угол обзора
составляет 140-170°
Излучения Практически никаких опасных
и энергопо- электромагнитных излучений нет.
требление Уровень потребления энергии
примерно на 70% ниже, чем у стандартных CRT-мониторов
Сфера Стандартный монитор
применения для мобильных ПК. В последнее
время начинает использоваться и для настольных компьютеров
Отличный обзор под любым углом
Всегда присутствует электромагнитное излучение. Потребление энергии в рабочем состоянии примерно 80-100 Вт
Стандартный монитор
для настольных компьютеров
Вывод. Дисплей с активной матрицей обеспечивает лучшее качество: хорошую безынерционность, разрешающую способность, контрастность и яркость изображения, но он существенно более дорогой и сложный. Например, монитор, который может показывать изображение с разрешением 800 х 600 пикселов в режиме SVGA и только с тремя цветами, имеет 1 440 000 отдельных транзисторов.
В табл. 7.6 представлены размеры иразрешающая способность некоторых моделей современных LCD-мониторов.
Таблица 7.6.Размеры и разрешение некоторых LCD-мониторов
Фирма
Модель
Multi Sync LCD 200 NEC
Proteus 26V Pro Lite 35 Crystal Vision 650 PV114XG-AA
