Технические и аудиовизуальные средства обучения (стр. 4 )

Телевизионная система с дисками Нипкова содержит в себе основные элементы оптико-механических телевизионных систем. Проект Нинкова относится к немногим проектам начального периода истории телевидения, в которых имелись оригинальные идеи, приблизившие решение задачи видения на расстоянии, но он был неосуществим в то время из-за несовершенства отдельных элементов системы. Основная трудность состояла в невозможности получить достаточно сильный сигнал изображения вследствие невысокой чувствительности селенового фотосопротивления.

В таком состоянии находилось телевидение, когда эта проблема привлекла внимание . Начало его практических исследований в области передачи изображений, которую он называл электрической телескопией, относится к 1897г. В Константиновском училище Борис Львович познакомился с преподавателем электротехники, капитаном артиллерии Константином Дмитриевичем Перским. Так же как и Борис Львович он интересовался вопросами передачи изображении на расстояние и следил за всеми новыми достижениями в этой области. принадлежит приоритет на термин "телевидение", который он впервые употребил в докладе "Современное состояние вопроса об электровидении на расстоянии (телевизирование)", прочитанном им на 1-м Всероссийском электротехническом съезде в 1900 г., а за тем на Международном электротехническом конгрессе в Париже.

Быстрое развитие естествознания и физики и ряд важных научных открытий и изобретений, сделанных в конце ХIХ и начале XX в., подготовили необходимую научно-техническую базу для разработки новых методов телевидения. Открытие внешнего фотоэффекта, изобретение электронно-лучевой трубки, изобретение радио оказали решающее влияние на развитие телевидения. Работая в лабораториях с осциллографическими трубками Брауна и наблюдая, как электронный луч вычерчивает на экране трубки сложные светящиеся фигуры, пришел к мысли использовать электронный луч для воспроизведения изображений в системе электрической телескопии.

В 1902 г. применил электроннолучевую трубку в приемном устройстве системы с электрохимическими элементами на передающей стороне.

После того как вся схема и все ее элементы были тщательно продуманы, он подал заявку на выдачу ему привилегии на изобретение "Способа электрической передачи изображений". Это было 25 июля 1907 г., т. е. спустя 10 лет после начала первых опытов. В том же 1907 г. подал патентные заявки на свое изобретение в Германии и в Англии. Интересно отметить, что патенты в этих странах он получил раньше, чем в России (в Англии - 25 июня 1908 г., в Германии - 24 апреля 1909 г., в России - 30 октября 1910г.)

В 1924 воссоздал свою систему и внес ряд усовершенствований в передающее и приемное устройства. Была разработана новая оптическая система для "получения неискаженного в отношении яркости, отчетливости и увеличения изображения".

Опыты, проведенные в 1гг., показали полную работоспособность его телевизионной системы и правильность принципов, на которых она строилась. В лабораторных условиях можно было передавать простые изображения с четкостью 48 строк. Изображения на экране трубки получались вполне точные и настолько яркие, что их можно было фотографировать.

Передающая телевизионная трубка, в которой оказалось возможным практически использовать эффект накопления электрических зарядов, была изобретена в 1931 г. в СССР . Несколько позже, в том же 1931 г. аналогичная трубка, названная иконоскопом, была разработана независимо от Катаева американским специалистом бывшим учеником по Технологическому институту.

Иконоскоп обеспечивал телевизионные передачи с большим числом строк. С появлением иконоскопа завершился период искания путей практического осуществления передачи изображений на расстояние и становления электронных телевизионных систем.

В 1938 г. в СССР были пущены в эксплуатацию первые опытные телевизионные центры в Москве и Ленинграде. Разложение передаваемого изображения в Москве было 343 строки, а в Ленинграде - 240 строк при 25 кадрах в секунду. 25 июля 1940 г. был утвержден стандарт разложения на 441 строку. Первые успехи телевизионного вещания дали возможность приступить к разработке промышленных образцов телевизионных приемников. В 1938 г. начался серийный выпуск консольных приемников на 343 строки типа ТК-1 с размером экрана 14Х18 см. И хотя в период Великой Отечественной войны телевизионное вещание было прекращено, но научно-исследовательские работы в области создания более совершенной телевизионной аппаратуры не прекращалась.

Во второй половине 40-х годов разложение изображения передаваемого Московским и Ленинградским центрами было увеличено до 625 строк, что существенно повысило качество телевизионных передач. Бурный рост передающей и приемной телевизионной сети начался в середине 50-х годов. Если в 1953 г. работали только три телевизионных центра, то в 1960 уже действовали 100 мощных телевизионных станций и 170 ретрансляционных станций малой мощности, а к концу 1970 г. - до 300 мощных и около 1000. телевизионных станций малой мощности. 4 ноября 1967г. вступила в строй Общесоюзная радиоте-левизионная передающая станция министерства связи СССР. Основным сооружением радиотелевизионной передающей станции в Останкино является свободно стоящая башня, имеющая общую высоту 540 м.

Конструктивно она со стоит из фундамента, железобетонной части высотой 385 м и стальной трубчатой опоры для антенны высотой 155 м. Ввод в действие телевизионной башни в Останкине обеспечил: увеличение одновременно действующих телевизионных программ до четырех; увеличение радиуса меренного приема всех телевизионных программ от 50 до 120 км и обеспечивает уверенный прием всех про грамм на территории с населением более 13 млн. человек; значительное улучшение качества приема изображения; резкое увеличение напряженности электромагнитного поля телевизионного сигнала, что позволило устранить влияние различного рода помех при приеме телевизионных программ; дальнейшее развитие междугородного и международного обменов телевизионными программами по радиорелейным, кабельным магистралям и каналам космической связи; значительное увеличение объема внестудийных передач путем одновременного приема сигнала от десяти передвижных телевизионных станций и стационарных трансляционных пунктов: обеспечение передачи радиовещательных программ через УКВ радиостанций для населения и на радиотрансляционные узлы Московской области, а так же автоматическое включение и выключение радиоузлов путем подачи в эфир кодированных сигналов. Передающая станция в Останкино располагает мощным современным техническим оборудованием, позволяющим транслировать телевизионные передачи в черно-белом и цветном изображении в эфир и по кабельной, радиорелейной и через спутник.

В марте 1965 г. было подписано соглашение между СССР и Францией о сотрудничестве в области цветного телевидения на основе системы СЕКАМ. 26 июня 1966 г. было принято решение избрать для внедрения в Советском Союзе совместную советско-французскую систему цветного телевидения СЕКАМ-111. Первые передачи по совместно советско-французской системе начались в Москве с 1 октября 1967 г., к этому же времени был осуществлен выпуск первой партии цветных телевизоров.

 Аналоговое видео.

Самым ранним методом передачи видеосигналов является аналоговый метод. Одним из первых видеоформатов на основе этого принципа стал композитный видеосигнал.

Для передачи цветного изображения необходимо передавать не только характеристику яркости каждого пикселя изображения, но и его цвет. Для отображения цвета пикселя на электронно-лучевой трубке необходимо определить три цветовые составляющие: красную (Red), зеленую (Green) и синюю (Blue). Передача отдельных сигналов RGB теоретически требует увеличить обычный диапазон сигнала в три раза, и, как следствие, появляются проблемы, связанные с синхронизацией трех независимых сигналов.

Решением этих проблем является добавление отдельного сигнала цветности (chrominance or chroma signal) к существующему сигналу яркости (luminance signal). Последний несет информацию о яркости в данной точке изображения, в то время как сигнал цветности представляет цвет. Сигнал цветности - это синусоидальная волна, моделируемая на сигнал яркости в качестве поднесущей (subcarrier). Такое совместное использование сигналов яркости и цветности называется композитным видеосигналом (composite signal). Наиболее часто этот видеосигнал используется в бытовой видеотехнике формата VHS.

Из-за объединения этих элементов в одном сигнале качество композитного видео далеко от совершенства. В результате мы имеем неточную передачу цвета, недостаточно "чистую" картинку и другие факторы потери качества.

Композитное видео быстро уступило дорогу компонентному видео, в котором различные видеокомпоненты представлены как независимые сигналы. Дальнейшие усовершенствования этого формата привели к появлению различных его вариаций: S-Video, RGB, Y, Pb, Pr и др.

Компонентный видеосигнал (component signal) - это способ хранения и обработки видеосигнала, при котором компоненты видеосигнала хранятся по отдельности. Наиболее популярным вариантом компонентного сигнала является видеосигнал Y/C, состоящий из разделенных сигналов яркости (компонента Y) и цветности. Канал цветности содержит в себе информацию об оттенке и насыщенности цвета и называется компонентой C. Сигнал Y/C используется в системах S-VHS и Hi-8. В профессиональной видеотехнике используется YUV-сигнал. Этот сигнал также является компонентным сигналом и позволяет получать максимальное качество изображения, так как требует минимальной обработки при записи и воспроизведении видеоизображения. Данный сигнал обычно используется в видеотехнике форматов U-Matic, Betacam, Betacam SP, M-II и D-3.

Несмотря на широкую популярность аналогового телевидения, такой принцип имеет очевидные недостатки. Во-первых, во время передачи видеосигнала возникают различные электромагнитные помехи, ухудшающие изображение, а во-вторых, запись и копирование аналогового видеосигнала всегда сопровождается некоторой потерей качества. В связи с этим дальнейшее развитие технологий передачи и обработки видеоизображения пошло по пути использования цифрового видеоизображения.

3.5.2. Основы учебного телевидения

Телевидение - использование радиоволн для передачи изображений движущихся объектов на расстояние.

В 80-е годы XIX ве годы XX в. разрабатывались системы механического телевидения, впервые реализовавшего основной принцип современного ТВ - последовательную передачу элемен­тов изображения. Указанный принцип был выдвинут в конце XIX в. португальским ученым А. ди Пайва и независимо от него - русским ученым . В 1884 г. немецкий инженер П. Нипков получил в Германии патент на «оптико-механическое устройство», представлявшее собой диск с 30 отверстиями, расположенными по спирали Архимеда. Изображение объекта проецировалось на верх­нюю часть диска с рамкой для кадра. При вращении диска каждое отверстие прочерчивало одну строку кадра, т. е. один кадр содер­жал 30 строк, по 40 элементов в строке.

дальнейшем позади диска поместили фотоэлемент, который вырабатывал видеосигнал, передававшийся в эфир. В телевизион­ном приемнике с помощью диска Нипкова происходило преобра­зование видеосигнала в развернутое изображение объекта. В нача­ле 30-х годов в нашей стране действовала система механического ТВ, которая имела существенный недостаток - низкую четкость изображения (причина - малое количество строк), поэтому в даль­нейшем от нее отказались.

30-80-е годы явились периодом разработки систем электрон­ного телевидения. В основе современного телевидения лежат прин­ципы разложения изображения объекта на множество элементов (об­разование растра), преобразование потока света от каждого элемента в электрические видеосигналы, передача их в эфир и обрат­ное преобразование видеосигналов в изображение объекта. Про­цесс осуществляется с помощью электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) магнитной фокусировкой луча. Прообразом послужила электронно-лучевая трубка, созданная в 1907г. профессором Петербургско­го университета . Трубка, находящаяся в передающей камере, называется иконоскоп, в приемнике - кинескоп.

С начала 30-х годов системы электронного телевидения разрабатывали многие ученые: и Ф. Фарнсуорт (США), К. Свинтон (Великобритания), , (СССР) и др.

В современных телевизионных системах изображение объекта проецируют на фотомишенъ - светочувствительную мозаику из частиц серебра, нанесенных на слюдяную пластинку-изолятор, обратная сторона которой металлизирована. В результате фотоэффекта на каждой частице мозаики образуется электрический заряд (видео-сигнал). Сила видеосигнала соответствует яркости отдельного элемента изображения объекта.

Электронный луч, создаваемый электронной пушкой, передви­нется по поверхности мозаики слева направо и сверху вниз, считы­вая видеосигналы каждой строки. Передвижением луча управляет электрический ток пилообразной формы, подаваемый на электромагниты отклоняющей системы ЭЛТ. На каждый отдельный элемент фотомишени падает пучок электронов диаметром всего 0,02 мм. Это обеспечивает возможность считывать 820 элементов каждой строке. Согласно стандарту, принятому в нашей стране 1948 г., один кадр изображения на телевидении содержит 625 строк, передаваемых с частотой 25 кадров/с. От количества строк развертки зависит четкость изображения. Частота строк, принятая других странах: в Великобритании - 405, США и Канаде - 525, Западной Европе - 819.

Полученные видеосигналы поступают на видеоусилитель, где после усиления они смешиваются с синхронизирующими импульсами, обозначающими начало и конец каждой строки и кадра. Таким образом формируется полный телевизионный сигнал. Он по­ступает на радиопередатчик телецентра для передачи в эфир.

Телевизионное вещание традиционно ведется на метровых вол­нах - с первого по пятый канал на частотах 48,5-100 МГц (6,2-3 м); затем во избежание ТВ-помех в близко расположенных к телецентру городах было добавлено семь каналов в диапазоне частот 174-30 МГц (1,7-1,3 м). В настоящее время 12 ТВ-каналов оказалось недостаточно и к ним добавили 20 каналов на дециметровых вол­нах в диапазоне 470-630 МГц (64-47 см), исходя из того, что чем выше частота канала, тем шире полоса ТВ-сигнала. Для передачи изображения, содержащего 625 строк с частотой 25 кадров/с, нужен спектр частот около 8 МГц. Это и есть полоса частот одного ТВ-канала.

3.6. Мультимедийная аппаратура

Современная проекционная аппаратура, представленная на оте­чественном рынке огромным количеством моделей, в основном за­рубежного производства, является, как правило, мультимедийной (многофункциональной). Многие модели сопряжены с компьютерами, которые тоже представляют собой мультимедийное устройство.

Термин «медиа» происходит от латинского слова media, пере­водимого как «среда, или носитель информации». «Мультимедиа» означает возможность работы с информацией в различных видах, а не только в цифровом виде, как у обычных компьютеров. Прежде всего, здесь имеется в виду звуковая и видеоинформация. Мульти­медиа-компьютеры - компьютеры с совокупностью программных и аппаратных средств, позволяющие воспроизводить звуковую (музыка, речь и др.), а также видеоинформацию (видеоролики, анимационные фильмы и др.). Мультимедиа-средства распространяются все шире, и многие программы чисто делового назначения тоже стали в той или иной мере мультимедийными.

Мультимедиа-компьютер должен иметь:

- дисковод для компакт-дисков;

- звуковую карту, позволяющую воспроизводить звуковые за­писи, а также синтезировать музыку, записанную в формате MIDI (электронный аналог нот);

- видеосистему, позволяющую работать как минимум в видео­режиме с разрешением 640 х 480 точек сцветами на экране;

- программный, или аппаратный, MPEG - 1 декодер, позволяю­щий просматривать видеодиски в стандарте CD-Video с разреше­нием 352 х 240 точек ицветами с частотой 30 кадров в/с без пропусков кадров.

Кроме перечисленного для воспроизведения звука необходимы еще акустические системы (колонки) или наушники.

Современный компьютерный центр, реализующий все мульти­медийные возможности компьютера (видеофильмы, музыка на CD игры, Интернет, дизайнерские программы, библиотеки фотографий' создание музыки и т. д.), сканирование любых необходимых мате­риалов, их распечатку (рис. 15).

Рассмотрим несколько моделей современных мультимедийных проекционных аппаратов (рис. 16).

Серия проекторов Philips ProScreen совместима со всеми графическими стандартами от VGA до XGA благо­даря специально разработанному кон­вертеру LIMESCO TM (Line MEmory Scan Converter). Этот конвертер обес­печивает возможность проецирования с компьютеров любого типа, что сни­мает проблему несовместимости ком­пьютера с проектором. Для этой серии специально разработана лампа UHP, которая может работать до 1000 ча­сов без потери яркости, давая устойчивый световой поток. Лампа не греется, вентилятор работает практически бесшумно. Проекторы этой серии управляются ком­пьютером или мышью дистанционно (в проектор вставлен инф­ракрасный приемник, работающий под любым углом). Мгновен­ная инсталляция - «подключи и работай», технология удвоения строки для обеспечения идеального качества видеоизображения (видеоформаты PAL/SECAM/NTSC). Проекторы не очень тяже­лые - 8 кг.

Современный компьютер в сочетании с мультимедийной про­екционной аппаратурой в принципе может заменить практически почти все традиционные ТСО, но это не всегда оправдано с пси­холого-педагогической и методической точки зрения и из сообра­жений высокой стоимости подобного оборудования.

Вопросы и задания

1. Что такое мультимедийная аппаратура?

2. Подумайте, как и где ее можно использовать в учебно-воспитатель­ном процессе.

3.7. Вспомогательные технические средства обучения

Вспомогательные ТСО столь же важны в учебном процессе, как и основные, которые при их отсутствии могут быть менее эффек­тивны. Думается, в данном пособии нет смысла подробно оста­навливаться на разнообразных системах зашторивания, устрой­ствах для более эффективного использования школьных досок и т. п. В давно работающих школах, если считали нужным приоб­рести такие устройства или сделать их своими силами, их приоб­рели и сделали. В современных школах в очень многих традици­онных вспомогательных средствах нет необходимости, так как мультимедийные ТСО применяются в других условиях. Кроме того, появилось много современных вспомогательных ТСО, которые также многие сложные устройства прошлого делают ненужными.

Механизированная аудиторная доска «РР182» предназначена для оснащения лекционных аудиторий в учебных заведениях. Она вы­полнена из матированного оргстекла и имеет цветной фон. Ее подъем и опускание на необходимую высоту осуществляются электродви­гателем с редуктором с двух пультов управления, смонтированных на горизонтальной панели, установленной перед доской. Доска ос­нащена специальными зажимами для подвески плакатов и устрой­ствами для стирания записей.

Размер рабочей по­верхности 4500 х 2000 мм. Максимальная высота подъема -1000 мм. Масса - 480 кг.

Информационное поле «ММА 311.01» предназначено для рабо­ты в составе комплексов технических средств обучения. Оно позво­ляет производить запись мелом на доске, демонстрировать на раз­ворачивающемся отражательном экране учебные фильмы, диафиль­мы, диапозитивы, демонстрировать на просветном полиэкране диапозитивы, поднимать с помощью механизированной рейки зак­репленные на ней планшеты, схемы, карты и т. п., управлять рабо­той четырех диапроекторов, управлять работой разворачивающе­гося экрана, механизированной рейки и подсветной меловой дос­ки, использовать микрофон выносного пульта для усиления речи

преподавателя.

Использование всякой проекционной аппаратуры связано с на­личием и качеством экранов. Экран - плоская или криволинейная поверхность для рассеивания в направлении зрителя света от каж­дого участка спроецированного на него изображения. Экраны бы­вают светоотражающие (изображение рассматривается с той же стороны, с которой проецируется) и просветные (проецирование ведется на просвет - обратная проекция). От экрана и его свойств во многом зависит качество изображения. Традиционные экраны и их вариации по размерам, материалам, из которых они выпол­нены и т. д., достаточно хорошо известны и в том или ином наборе имеются в любой школе.

Рассмотрим современные модели и их характеристики. Разли­чают два типа экранов: тип D и тип S. Первый - рассеивающий, обеспечивает равномерное распределение светового потока на эк­ране и имеет идеальную матово-белую поверхность. Второй тип - собирающий имеет металлизированное серебристое покрытие, которое отражает световые лучи, подобно зеркалу, и подходит для стереоскопических трехмерных проекций. Бывают экраны с вогнутой поверхностью, которая обеспечивает более высокую плотность светового потока за счет концентрации света. Имеются экраны сферической, цилиндрической и параболической формы. Параболические экраны - это сверхъяркие экраны с высоким коэффициентом усиления благодаря сильной концентрации света. Существует много вариаций стационарных и переносных экранов разных размеров и конструкций. Среди них можно назвать экраны на штативах с продуманными системами крепления и регулировки; складывающиеся экраны, устанавливающиеся в считанные минуты без дополнительных инструментов.

Интересны появившиеся свыше 10 лет назад ЖК-панели. С помощью мощного оверхед-проектора можно получить прекрасное качество изображения наглядной информации с экрана компьютера, подключенной видеокамеры или видеомагнитофона. Многие модели имеют функции «увеличение», «указка», «занавес», которые позволяют разнообразить демонстрацию. Панель снабжается небольшими громкоговорителями. ЖК-панели хороши для использования в стационарных условиях компьютерных классов или конференц-зала.

Современным вариантом проекционной плоскости являются плазменные панели. Плазма-технологии - технологии будущего. Плазменные панели становятся все более и более популярны, так как они ярче и больше, чем ЖК-дисплеи, тоньше, легче и компактней CRT-дисплеев.

Плазменные панели обеспечивают чрезвычайно высокое качество изображения с высокой яркостью и контрастностью. Источником излучения служат люминофоры (красный, синий и зеленый), свечение которых в свою очередь вызывает ультрафиолетовое излучение разряда в газе. Такая панель очень удобна в обращении, имеет широкий угол обзора, поддер­живает все популярные видеоформаты, может быть прикреплена к стене или потолку или размещена на подставке.

Спектр применения плазменных панелей очень широк - это деловые презентации, учебные и информационно-справочные табло, домашнее видео. Панели занимают мало мес­та, могут быть расположены в любом помещении.

В панели предусмотрено четыре режима работы: нормальный (изображение 4:3 - в центре, края дисплея не используются), широкий (изображение 4:3 равномерно растягивается к краям), растянутый (изображение 4:3 растягивается неравномерно - от центра к краям), автоматический (режим определяется в зависимости от вида сигнала). Ви­деостандарты: PAL, SECAM, NTSC. Есть встроенная аудиосистема. Мас­са - 40 кг (рис. 17).

К вспомогательным ТСО можно отнести и современные электронные доски (рис. 18, 19). Это доска с ин­терактивными возможностями и возможностью передачи данных на расстояние. Все, что пишется на этой доске, автоматически появляется в приложении Windows или на компьютере Macintosh. Рисунки и данные, записанные на доске, можно сохранить и использовать в различных приложениях, распечатать и раздать слушателям, переслать заочным участникам семинара по факсу или электронной почте. В основе такой доски лежит технология лазерного сканирования, позволяющая

отслеживать цвет, положение и движение маркера и передавать их на мо­нитор компьютера без задержки.

Электронные доски характеризуются:

- высококачественной фарфоровой поверхностью на металлической основе;

- возможностью сохранять и репродуцировать данные;

- полноцветным изображением и принтерным интерфейсом;

- цветными копиями, полученными посредством компьютерного принтера;

- интерактивностью и другими приложениями;

- возможностью фронтальной проекции;

- легкостью использования.

3.7.1.Мониторы

Дисплей - устройство визуализации (отображения) текстовой и графической информации без ее долговременной фиксации.

Отсутствие долговременной фиксации информации означает ее исчезновение при выключении питания или при выводе новой информации.

Дисплей является основным ПУ ПЭВМ и служит как для отображения информации, вводимой посредством клавиатуры или других устройств ввода, так и для выдачи пользователю сообщений, а также для вывода полученных в ходе выполнения программ результатов.

В ПЭВМ же применяются специальные устройства. Независимо от физических принципов формирования изображения дисплей состоит из двух основных частей - экрана и электронного блока, размещенных в одном корпусе. Подключается дисплей к ПЭВМ через дисплейный адаптер (видеоадаптер, или видеоконтроллер).

Часто вместо термина "дисплей" употребляют термины "монитор" ("видеомонитор"). Монитором называют устройство, применяемое для контроля какого-либо процесса и управления системой. Конструктивно - это либо совокупность дисплея и клавиатуры, либо просто дисплей. Так как в ПЭВМ функции управления и контроля, а также ввода-вывода данных совмещены в одних и тех же устройствах, то монитор и дисплей можно считать синонимами, хотя в общем случае эти термины не эквивалентны.

По функциональному назначению (функциональным возможностям) дисплеи подразделяются на алфавитно-цифровые и графические. Первые способны воспроизводить только ограниченный набор символов. Вторые же являются гораздо более гибкими. Они в состоянии отображать как графическую, так и, что вполне естественно, текстовую информацию. В настоящее время графические дисплеи в ПЭВМ практически вытеснили алфавитно-цифровые.

По количеству воспроизводимых цветов различают монохромные (одноцветные) и цветные дисплеи. Монохромные устройства способны воспроизводить информацию только в каком-либо одном цвете, возможно, с различными градациями яркости. Широко распространены черно-белые экраны, а также зеленые и желтые. Цветные дисплеи обеспечивают выдачу на экран информации одновременно в нескольких цветах.

По физическим принципам формирования изображения существуют:

1.  дисплеи на базе электронно-лучевой трубки;

2.  жидкокристаллические дисплеи;

3.  плазменные (газоразрядные) дисплеи;

4.  электролюминесцентные дисплеи.

Дисплеи на базе электронно-лучевой трубки традиционны, а принцип их работы аналогичен бытовому телевизору. В электронно-лучевой трубке формируется луч (или три луча для цветных трубок), управляя перемещением и интенсивностью которого можно получить изображение на люминофором экране. Для дисплеев данного типа графические изображения могут формироваться двумя способами. В векторном дисплее электронный луч непрерывно "вырисовывает" контур изображения. Само изображение формируется из отдельных элементарных отрезков (векторов). В растровых же дисплеях изображение получается с помощью матрицы точек, которые могут "светиться", а могут быть невидимыми: электронный луч пробегает по строкам экрана, подсвечивая требуемые зерна (точки) люминофора. В этом случае и небольшом разрешении при воспроизведении ряда фигур хорошо заметен эффект "мозаичности". Цветные экраны имеют зерна трех цветов: красного, зеленого и желтого, собранные в триады. Каждый из трех электронных лучей отвечает за свой цвет, подсвечивая при необходимости "свои" зерна. Манипулируя яркостью зерен, можно сформировать точку любого цвета. Первоначально дисплеи на базе электроннолучевой трубки в отличие от бытовых телевизоров имели цифровой видеовход.

Сейчас же в наиболее совершенных моделях дисплеев осуществлен возврат к аналоговым видеовходам (имеется в виду стандарт VGA). Дисплеи на базе электронно-лучевой трубки громоздки, потребляют много энергии, но имеют хорошие технические характеристики.

Жидкокристаллический экран (индикатор) представляет собой совокупность сегментов для воспроизведения элементарных частей изображения (в частности, точек). Каждый сегмент состоит из нормально прозрачной анизотропной жидкости, заключенной между двумя прозрачными электродами. При подаче на электроды напряжения коэффициент отражения жидкости меняется, и сегмент при освещении его внешним источником света темнеет. Индикаторы данного типа в отличие от других являются не активными, а пассивными (изображение "проявляется" только при внешнем освещении). По сравнению с другими жидкокристаллические индикаторы характеризуются малыми потребляемой мощностью и массой. Основная проблема для них - невысокая контрастность изображения. К настоящему времени предложены не только монохромные, но и цветные жидкокристаллические дисплеи. Индикаторы данного типа часто применяют в электронных часах и калькуляторах.

В ПЭВМ в последнее время широкое распространение получили жидкокристаллические индикаторы с обратной (задней) подсветкой (backlit). Их конструктивная особенность заключается в том, что за экраном размещается источник света, а сам экран состоит из жидкокристаллических ячеек, которые в нормальном состоянии являются непрозрачными. При приложении к, такой ячейке напряжения она начинает пропускать свет, что и приводит к получению изображения на экране. Такой принцип формирования изображения облегчает создание цветных дисплеев. Действительно, достаточно на экране иметь тройки жидкокристаллических ячеек, обеспечивающие на просвет воспроизведение основных цветов (красного, зеленого и синего).

В 1990 г. японская фирма Dainippon inc. & Chemicals завершила разработку полимерной сети, которой можно обвить жидкий кристалл как паутиной. Такой экран не требует поляризаторов и подсветки, а также потребляет меньше энергии.

Экран плазменного дисплея представляет собой матрицу газоразрядных элементов. При приложении к электродам газоразрядного элемента напряжения возникает электрический разряд красного или оранжевого свечения в газе, которым этот элемент заполнен. По сравнению с жидкокристаллическими плазменные индикаторы имеют более высокую контрастность, однако обладают и повышенным энергопотреблением.

Экран люминесцентного дисплея состоит из матрицы активных индикаторов, дающих яркие изображения с высокой разрешающей способностью. Они имеют высокую механическую прочность и надежность, однако отличаются большим энергопотреблением и высокой стоимостью. Наряду с монохромными имеются и цветные люминесцентные дисплеи.

В стационарных ПЭВМ в настоящее время применяются дисплеи на базе электронно-лучевой трубки. Переносные ПЭВМ снабжаются такими же устройствами или плазменными дисплеями. В наколенных и более компактных ПЭВМ используются главным образом жидкокристаллические и изредка плазменные индикаторы. Электролюминесцентные дисплеи перспективны для использования в различных классах малогабаритных ПЭВМ.

В зависимости от степени универсальности дисплеи подразделяются на однорежимные и многорежимные.

Однорежимный дисплеи способен работать только совместно с видеоадаптером одного типа.

Многорежимные дисплеи совместимы с видеоадаптерами различных типов

Основными техническими характеристиками дисплеев являются:

1.  разрешающая способность;

2.  количество воспроизводимых цветов или градаций яркости;

3.  размер экрана (как правило, по диагонали);

4.  масса и габариты;

5.  стоимость.

Разрешение дисплея измеряется в различных единицах. Для алфавитно-цифровых устройств указывается число воспроизводимых символов в строке и строк на экране. Для графических дисплеев указывается количество высвечиваемых точек по горизонтали и по вертикали. В дальнейшем разрешение будет указываться в виде m ґ n, где m относится к горизонтали, а n - к вертикали. Это же справедливо и для матрицы точек при представлении символа на графическом дисплее. Альтернативной единицей измерения разрешающей способности является количество воспроизводимых точек (по вертикали или горизонтали) на единицу длины.

Есть еще один немаловажный показатель качества дисплеев на базе электронно-лучевой трубки, а именно, частота сканирования (частота вертикальной и частота горизонтальной развертки). Чем выше разрешение дисплея, тем выше должна быть и частота (скорость) сканирования для обеспечения приемлемого качества изображения (без мерцания). Поэтому от частоты сканирования во многом зависит степень универсальности монитора.

Возможность многорежимной работы дисплея на базе электронно-лучевой трубки определяется его способностью воспринимать синхроимпульсы для горизонтальной и вертикальной развертки с различной частотой. В соответствии с этим различают:

·  дисплеи с фиксированной частотой;

·  мультичастотные дисплеи, способные работать на нескольких фиксированных частотах для горизонтальной и вертикальной развертки;

·  мулыписканирующие дисплеи, обеспечивающие работу в диапазонах частот для горизонтальной и вертикальной развертки.

Дисплеи с фиксированной частотой могут быть только однорежимными; другие же поддерживают несколько режимов работы.

При формировании изображения на основе других физических принципов многорежимность определяется возможностями управления индикаторами.

Разрешающая способность высококачественных графических дисплеев на базе электронно-лучевой трубки достигла величины, позволяющей получить изображение фотографического качества.

Количество воспроизводимых цветов или градаций яркости зависит от возможностей по управлению интенсивностью электронных лучен, прозрачностью жидкокристаллических индикаторов или яркостью других (активных) индикаторов.

Для цветных мониторов удобно пользоваться двумя понятиями - базовая и рабочая палитры. Базовая палитра представляет собой совокупность цветов, которые могут отображаться на экране. Но цвета базовой палитры в общем случае нельзя отобразить на дисплее одновременно. Обычно из базовой палитры формируется рабочая палитра, цвета которой могут сочетаться на дисплее одновременно и в любой комбинации. Как правило, рабочая палитра существенно уже в базовой. Менять рабочую палитру можно программными средствами.