И. Вязаничев

КомпьютерПресс предлагает вашему вниманию новую рубрику. В ней мы попытаемся по возможности доступно рассказать о различных устройствах, используемых в персональных компьютерах, а также о принципах работы разнообразного программного обеспечения. Эта рубрика адресована самым неподготовленным нашим читателям. Сегодняшний рассказ - об устройстве цветного монитора и манипулятора "мышь".

Изображение, видимое на экране цветного монитора - результат точечного "танца" электронных лучей.

Несколько лет назад цветные мониторы для персональных компьютеров считались легкомысленной роскошью. Цвет обходился дорого, а качество изображения при их использовании снижалось. Однако возможности аппаратного обеспечения быстро росли, а цены снижались, и сегодня большая часть программного обеспечения использует цвет не только для красоты - он помогает быстрее обработать выдаваемую информацию. Монохромные дисплеи не умерли, но стали нормой для офисов, школ, для дома.

Одной из причин, вызвавших взлет популярности цветных мониторов, стало увеличение их рахрешающей способности. Прежний стандарт определял разрешение 640 точек по горизонтали и 200 точек по вертикали. Наиболее популярный сегодня стандарт - EGA - при разрешении 640х350 точек, делает изображение на цветном экране столь же разборчивым, как и на монохромном.

Наиболее часто использующимся в дисплеях устройством индикации является электронно-лучевая трубка, хотя такая технология может показаться архаичной по сравнению с современными интегральными схемами, которыми начинен персональный компьютер.

Вкратце, принцип действия монитора заключается в том, что испускаемый электронной пушкой пучок электронов, попадая на экран, покрытый люминформом, вызывает его свечение. На пути электронного пучка находится отклоняющая система, изменяющая его направление, и модулятор - специальный электрод, регулирующий яркость получаемой на экране точки.

Изображение на экране формируется из отдельных точек (pixel - от английского picture element - элемент изображения), собранных в строки. Последовательно перемещая луч по строкам, и, изменяя его интенсивность в нужные моменты, можно получить на экране любое требуемое изображение.

Известно, что любой цвет может быть получен смешиванием трех основных цветов. Поэтому в цветном мониторе использован люминформ трех цветов: красного, зеленого и синего, нанесенный на экран в виде зерен диаметром порядка 0.2-0.3 мм. Соответственно, используются три электронных пушки. Зерна люминофора на экране расположены в строго определенной последовательности - они собраны в равносторонние треугольники - триады. В каждой триаде есть зерна каждого из указанных цветов. ЭЛТ устроена так, что на каждое из зерен триады падает определенный свой луч. В результате аддитивного пространственного смешения излучения трех точек, человек видит точку с цветом, определяющимся яркостью каждого из зерен триады.

Поэтому в цветной ЭЛТ три электронных пушки, расположенных по углам треугольника (так называемое дельтаобразное расположение), генерируют три электронных луча. Каждый луч отвечает за воспроизведение одного из основных цветов. Рядом с пушкой расположен модулятор, управляющий интенсивностью потока электронов и, как следствие, яркостью свечения экрана. Затем лучи проходят фокусирующий электрод и попадают в зону действия отклоняющей системы. Здесь магнитное поле изменяется таким образом, что лучи одновременно перемещаются слева направо и сверху вниз. При этом на экране появляется множество параллельных горизонтальных линий, называемых растром. Когда лучи возвращаются к левому краю экрана, они выключаются с помощью модуляторов и не оказывают влияния на изображение.

Итак, пройдя еще несколько сантиметров, лучи падают на экран? Да, но не сразу. Сперва на их пути встречается теневая маска. Она представляет собой тонкий стальной лист с мириадами очень маленьких отверстий, расположенный на расстоянии около сантиметра от экрана. Количество отверстий в маске соответствует количеству триад. Отверстия расположены так, что каждый электронный луч, пройдя сквозь маску, падает точно на свое зерно люминофора.

Обычно луч пробегает весь экран примерно 60 раз в секунду; при этом глаз видит на экране устойчивое немигающее изображение. Перемещением лучей управляет сложный генератор развертки, который синхронизируется сигналами, поступающими с платы видеоадаптера. Она располагается в одном из слотов компьютера. Кроме того, видеоадаптер посылает сигналы управления яркостью каждого из лучей для каждого элемента изображения. Так как в стандарте EGA предусмотрено 64 цвета (2⁶), то, соответственно, таких сигналов шесть - по два для каждого основного цвета. Это сигналы полной и половинной яркости, позволяющие иметь в сумме четыре уровня яркости каждого луча (0, 1/3, 2/3, 1).

Более новый стандарт - VGA - ориентирован на использование аналогового сигнала. Так как его уровень может быть, в общем-то, любым, появляется возможность получать практически неограниченное количество оттенков.

Кроме ЭЛТ с дельтаобразным расположением пушек, существуют трубки с планарным расположением - все пушки в одной плоскости. Соответственно, и лучи находятся в одной плоскости. Такие ЭЛТ чаще всего используются в телевизорах, но иногда встречаются и в мониторах. В целом они проще, однако маска становится технологически более сложной, так как отверстия в ней имеют прямоугольную форму. Такая ЭЛТ обладает меньшей разрешающей способностью, нежели ЭЛТ с дельтаобразным расположением пушек (и зерен люминофора). Это связано с большим размером точки на экране при расположении точек в линию.

По материалам:
The Color Monitor, "PC/Computing", August 1989

Статья была опубликована в журнале "Компьютер Пресс" # 9 1990