ЭЛТ монитор. Часть I


ЭЛТ. Часть I

Михаил Тычков aka Hard



Доброго времени суток.

На данный момент времени, самыми распространенными мониторами являются
мониторы, оснащенные электронно-лучевыми трубками. Разберемся в принципе работы.

ЭЛТ (CRT - Cathode Ray Tube) представляет собой стеклянную колбу в
горловине которой находиться пушка, а дно покрыто люминофором. Люминофор - это гадкое
химическое вещество. Чаще всего применяются составы на основе эрбия, иттрия, фосфора и т. д.

А теперь сделаем некоторое техническое отступление. В мониторе все
цвета и оттенки, которые Вы видите, образуются при смешивании всего трех цветов: красного,
зеленого и синего. Эта система называется RGB (R - red, G - green, B - blue). Хотя стоит
заметить, что для человеческого глаза более удобна система YCbCr. Поясню, что фигня такая.
Y - сигнал яркости, Cb - насыщенность синего, Cr - насыщенность красного. При этом
изображение как бы делиться на две части: сигнал Y - черно-белый, а сигналы Cb и Cr -
цветные. Именно таким образом глаз человека и воспринимает цветное изображение с помощью
сенсоров двух типов: палочек, анализирующих яркостную составляющую и колбочек,
анализирующих цвет Палочек примерно в 20 раз больше, чем колбочек, поэтому глаз
значительно больше чувствителен к перепадам яркости, чем цвета. Отсюда вытекает возможность
передачи цветовой информации с меньшей детальностью без ущерба для восприятия итогового
изображения. Надо отметить, что именно подобный метод передачи информации использован в
известных системах цветного телевидения NTSC, PAL и SECAM.

Итак, нагреваясь, пушка (в современных мониторах их три - по одной на
каждый цвет) выстреливает постоянный поток электронов, которые в свою очередь, на высокой
скорости двигаются ко дну колбы. На своем пути они проходят через электромагнитные катушки:
одна из которых - фокусирующая, а другая - отклоняющая. Эти катушки помогают электронам не
разлетаться по всему свету, а лететь одним потоком на встречу с люминофором и снижают
астигматизм - рассеивание электронного пучка, которое приводит к недостаточной резкости и
контрастности изображения. Тот в свою очередь, под воздействием неугомонных электронов
начинает светиться (вам ничего не напоминает эта картина). Вот этот самый свет мы и видим
на экране. Бытует мнение, что мониторы опасны своим радиоизлучением. Фигня все это.
Излучения нет, есть электромагнитное поле, образуемое электромагнитными катушками. Оно,
конечно, тоже не самое полезное для человеческого организма, но от воздействия этого ЭМП
Вы не полысеете и ничего у Вас не отвалиться.

Сама же электронная пушка состоит из подогревателя, катода, испускающего
поток электронов, и модулятора, ускоряющего и фокусирующего электроны. В современных
кинескопах применяются оксидные катоды, в которых электроны испускаются эмиссионным
покрытием из редкоземельных элементов, нанесенным на никелевый колпачок с расположенной
внутри него нитью накала. Подогреватель обеспечивает нагревание катода до температуры
850 °C, при которой происходит испускание (эмиссия) электронов с поверхности катода.
Остальные электроды трубки используются для ускорения и формирования пучка электронов.
Соответственно каждая из трех электронных пушек создает пучок электронов для формирования
своего цвета.

Итак, поток электронов, выпускаемый пушкой пройдя электромагниты
сталкиваются с маской. Маски бывают трех типов:

    1. Теневая маска (dot trio shadow mask)
    2. Щелевая маска (slot mask)
    3. Апертурная решетка (aperture grill).

Назначение масок заключается в том, что бы поток электронов
предназначенный для красного люминофорного элемента попали, проходя через маску,
точно в цель. Для двух других цветов требования соответственно те же самые. Теневая маска
представляет собой перфорированную металлическую пластину с однородными точками. Эти точки
состоят из трех люминофорных элементов: красного, зеленого, синего и называются триадами.
Под воздействием потоков электронов эти точки начинают светиться. При изменении
интенсивности каждого луча, изменяется цвет пикселя который и образован этой триадой.
Мониторы с теневой маской имеют ряд неоспоримых преимуществ: цветность более насыщенная;
изображение текста четче и стоимость несколько ниже, по сравнению с другими технологиями.
Но есть и ряд недостатков: дно колб с теневыми масками как правило выпуклое. Это дает блики,
которые вредно сказываются на зрении, да и просто мешают в работе; недостаточная яркость.
И еще, мониторы с теневой маской менее долговечны.

При использовании технологии щелевых масок, люминофор наносится в виде
вертикальных эллипсов (черточек, если хотите). Они образуют вертикальные полосы. Сама маска
представляет собой такую же металлическую пластину, как и теневая маска, только вместо
точек - щели. На каждую щель приходиться своя триада. Следует заметить, что расположение
пушек при этом несколько отличается от расположения при использовании теневых масках.
Во-первых они расположены вертикально по оси. Во-вторых, находятся под небольшим углом.
Преимущества этой технологии те же, что и у теневых масок, но при этом отсутствуют их
недостатки. К тому же срок службы кинескопов с щелевыми масками больше вследствие того,
что отношение площади отверстий к общей площади маски в ЭЛТ такого типа значительно выше,
чем у обычной теневой маски, поэтому тот же уровень яркости свечения может быть достигнут
при значительно меньшей мощности электронных пучков.

Следующая технология заключается в использовании маски представляющую
собой решетку, а не пластину. Отсюда и название - апертурная решетка (aperture grill).
Люминофор наносится полосами, а в электронных пушках используются динамические
квадрупольные магнитные линзы, позволяющие формировать тонкий и точно направленный пучок
электронов. Преимущества этой технологии заключаются в том, что при использовании
проволочной решетки экран более плоский; яркость значительно выше, а значит дно колбы можно
сделать темнее, что увеличивает контрастность; меньшее энергопотребление т. к.
высвобождается энергия, которая раньше уходила на рассеивание по маске; более насыщенные
цвета и т. д. Но и здесь не без греха. Дело в том, что решетка связана поперечинами,
которые иногда видны, особенно на светлом фоне. Добавлю, что апертурную решетку
разработала небезызвестная фирма Sony.

Электронный луч двигается довольно быстро, прочерчивая экран строками
слева направо и сверху вниз. Эта траектория называется растр. Пробегая по люминофорному
покрытию, луч заставляет его светиться, но поскольку свечение это кратковременно, то лучу
приходиться повторять свои движения раз за разом. Это называется возобновлением изображения
или частотой регенерации (а еще - частотой вертикальной развертки). Частота регенерации в
60 Гц означает обновление изображения 60 раз в секунду. Чем выше частота обновления,
тем это лучше для глаз.

Люминофор обладает свойством послесвечения. Время послесвечения и
частота регенерации должны друг другу соответствовать. Если время послесвечения слишком
велико, то будет присутствовать размытость и удвоение кадров. В случае недостаточного
времени послесвечения, будет заметно мелькание изображения.

Разрешающая способность характеризует качество воспроизведения
изображения монитором. Для получения высокого разрешения высококачественным в первую
очередь должен быть видеосигнал. Электронные цепи должны обработать его таким образом,
чтобы обеспечить правильные уровни и сочетания фокусировки, цвета, яркости и контраста.
Разрешающая способность характеризуется числом точек или, как еще говорят, пикселей
(Dot) на число строк (Line). Например, разрешение монитора 1024x768 означает возможность
различить до 1024 точек по горизонтали при числе строк до 768. Ну что ж, на сегодня хватит.

Продолжение следует……