Периферийные устройства (стр. 13 )

Рисунок 1.62 – Работа TFT монитора

Рисунок 1.63 - Устройство TFT LCD монитора

Классификация TFT-LCD дисплеев:

1. TN+Film. Практически все 15-дюймовые и многие 17-дюймовые мониторы сделаны по этой технологии. Аббревиатура TN+Film расшифровывается как Twisted Nematic+Film («скрученное состояние жидкого кристалла + плёнка»). Под плёнкой подразумевается дополнительное внешнее покрытие экрана, расширяющее угол обзора. В обычном состоянии, при отсутствии управляющего напряжения, жидкие кристаллы в TN+Film находятся в скрученной фазе и субпиксель ярко горит (как в левой части рисунка). Чем больше приложенное к ячейке напряжение – тем больше распрямляются молекулы жидких кристаллов. При максимальном управляющем напряжении субпиксель будет затемнён до предела. Из принципа работы TN+Film вытекают два недостатка этой технологии. Во-первых, если откажет управляющий транзистор, мы вынуждены будем постоянно созерцать ярко горящий субпиксель (5 «мёртвых» точек не считается неисправностью). Другой недостаток: из-за того, что даже при максимальном приложенном напряжении молекулы жидкого кристалла могут не раскрутиться до конца, чёрный цвет получается не идеальным, а скорее тёмно-тёмно-серым. Третий недостаток: угол обзора, несмотря на специальную плёнку-покрытие редко превышает 140-150 градусов.

2. IPS. In-Plane Switching – это технология, разработанная Hitachi и NEC. Отличительная особенность состоит в том, что оба управляющих полупрозрачных электрода расположены в одной плоскости – только на нижней стороне ЖК-ячейки. Жидкие кристаллы располагаются иначе, чем в случае с TN+Film: в расслабленном состоянии они не пропускают свет и субпиксель получается затемнённым. Чем больше управляющее напряжение – тем больше кристаллы закручивают поляризацию светового пучка и тем ярче горит субпиксель. За счёт другой конструкции IPS-матрицы имеют больший, чем у TN+Film, угол обзора. Чёрный цвет получается чёрным. Поэтому панели IPS имеют хорошую контрастность. Битые пиксели не так заметны (если субпиксел сгорит - получим тёмную точку на экране). Недостаток: большое время реакции (до 50 мс). Усовершенствованные технологии наподобие Super IPS или Dual Domain IPS позволяют достичь более быстрой скорости реакции ячеек и увеличить обзорность чуть ли не до предельных 180 градусов.

3. MVA. Технология называется Multi-Domain Vertical Alignment. Молекулы жидких кристаллов ориентированы в вертикальном направлении (Vertical Alignment) и при отсутствии управляющего напряжения не меняют поляризации светового потока. Таким образом, битые субпиксели, как и в случае с IPS, превращаются в тёмные точки, что является плюсом. В связи с особенностями конструкции (длинные, вертикально ориентированные цепочки кристаллов), при изменении угла обзора может сильно меняться светоотдача субпикселя (а следовательно – цвет результирующего пикселя). Поэтому каждый субпиксель разделён на несколько зон (Multi-Domain), каждая из которых оптимизирована для наилучшей светоотдачи в своём секторе обзора. Таким оригинальным образом решена проблема сильно ограниченных углов обзора в исходной технологии VA. MVA-матрицы обладают плюсами технологии IPS (глубокий чёрный цвет фона, тёмный цвет битых пикселей, широкие углы обзора), но при этом имеют лучшую скорость реакции. Однако, переключения между крайними положениями яркости субпикселя происходят быстро, но переход молекул кристаллов в промежуточное состояние длится дольше. Поэтому пиксели MVA-матрицы быстро меняют цвет с белого на чёрный, но возможно смазывание картинки при быстрых перемещениях в динамичных играх.

Газоразрядные или плазменные мониторы. Выпускаются в виде панелей, состоящих из линейных сегментов для нескольких знакомест, а также в виде панелей, в которых образована точечная матрица. Рабочим элементом (пикселем), формирующим отдельную точку изображения, является группа из трех субпикселей, ответственных за три основных цвета соответственно. Каждый субпиксель представляет собой отдельную микрокамеру. Принцип действия основан на газовом разряде в среде инертных газов (рисунок 1.64). Для возбуждения и поддержания газового разряда используется постоянный или переменный ток.

При протекании разрядного тока на соответствующем данной ячейке участке диэлектрика накапливаются заряды, которые приводят к прекращению разряда в течение данного полупериода поддерживающего напряжение, однако способствует возникновению разряда в данной ячейке в следующем полупериоде, когда его полярность изменяется и совпадает с полярностью напряжения от накопленного заряда на диэлектрике. Так обеспечивается повторное возникновение разряда и "запоминание" информации. Для стирания информации подаются внешние импульсы, устраняющие заряд с участка диэлектрика данной ячейки. Благодаря запоминающим свойствам яркость изображения не зависит от размера поля экрана, при этом значительно снижаются требования к быстродействию.

Рисунок 1.64 - Конструкция в ячейке

Достоинство газоразрядных мониторов:

-  компактность (глубина не превышает 10 - 15 см) и легкость при достаточно больших размерах экрана (40 - 50 дюймов);

-  малую толщину - газоразрядная панель имеет толщину около одного сантиметра или менее, а управляющая электроника добавляет еще несколько сантиметров;

-  высокую скорость обновления (примерно в пять раз лучше, чем у ЖК-панели);

-  отсутствие мерцаний, и смазывания движущихся объектов, возникающих при цифровой обработке. поскольку отсутствует гашение экрана на время обратного хода, как в ЭЛТ;

-  высокая яркость, контрастность и четкость при отсутствии геометрических искажений;

-  отсутсвие проблем со сведение лучей;

-  отсутствие неравномерности яркости по полю экрана;

-  100-процентное использование площади экрана под изображение;

-  большой угол обзора, достигающий 160° и более;

-  отсутствие рентгеновского и других вредных для здоровья излучений;

-  невосприимчивость к воздействию магнитных полей;

-  не страдают от вибрации, как ЭЛТ-мониторы;

-  отсутствие необходимости в юстировке изображения;

-  механическую прочность;

-  широкий температурный дипазон;

-  небольшое время отклика (время между посылкой сигнала на изменение яркости пикселя и фактическим изменением) позволяет использовать их для отображения видео - и телесигнала.

Недостатками такого типа мониторов:

-  высокая потребляемая мощность, возрастающая при увеличении диагонали монитора;

-  низкая разрешающая способность, обусловленная большим размером элемента изображения;

-  свойства люминофорных элементов быстро ухудшаются и экран становится менее ярким - службы плазменных мониторов ограничен 10000 часами (при 5-летнем использовании в офисе).

Дополнительная информация о LCD-мониторов "Samsung SyncMaster" представлена в приложении Г.

1.13 Манипулятор мышь

Мышь - это устройство, с помощью которого пользователь общается с системой на интерактивно-графическом рабочем месте. По принципу действия различают:

−  оптико-механическую мышь;

−  оптическую мышь.

Рисунок 1.65 - Устройство оптико-механической мыши

У оптико-механической мыши встроенный в корпус шарик движется по столу вместе с мышью. Вращательное движение путем трения передается на два потенциометра X, Y. В случае с оптической мышью, у которой нет шарика, она движется по мелкорастровому планшету, который считывается через фотоэлементы (рисунок 1.65). Чувствительность мыши измеряется в cpi (counts per inch - отсетов на дюйм) и обычно составляет от 100 до 200 cpi. Бывают мыши с 1, 2, 3 и до 16 клавишами. Оптические мыши отличаются высокой надежностью, так как практически не имеют механической начинки и трущихся частей (к механике можно отнести лишь кнопки и колесо прокрутки). В настоящее время используются мыши второго поколения. В нижней части такой мыши установлен специальный светодиод, который подсвечивает поверхность, по которой перемещается мышь. Миниатюрная камера "фотографирует" поверхность более тысячи раз в секунду, передавая эти данные процессору мыши, который и делает выводы об изменении координат мыши.

Альтернативой мыши - является трэкболл (шар) - (мышь наоборот, в которой движут шарик) или специальный джойстик на аналитическом плоттере.

1.14 Устройства ввода-вывода речевой информации

Модель речи. Устройства ввода – вывода (УВв) речевой информации относятся к совмещенным периферийным устройствам.

Существуют несколько методов анализа речи. Первым был применен метод предварительной визуализации речи. При этом анализируются оптические изображения губ оператора. Этот метод построен на опыте языка общения глухонемых и тяготеет к бионике. Второй метод - метод анализа колебаний голосовых связок, снимаемых с помощью лорингофона. Он, как и первый метод, тяготеет к бионике и пригоден к работе в условиях сильных звуковых помех, например, в кабине летательного аппарата, вблизи прокатного стана. Третий метод анализа - анализ спектральных характеристик речи - энергетических, частотных, временных и амплитудных спектров. Этот метод рассмотрим подробнее в применении к распознаванию отдельных слов, например, команд управления.

Структурная схема анализатора речи. Анализаторы подразделяются на два основных класса: анализаторы сигналов и анализаторы сообщений. В анализаторах сигналов достигается сжатие (компрессия) информационного потока сигналов с микрофона (105 бит/c) за счет учета акустических и статистических характеристик речевого сигнала без обращения к его смысловой функции.

Cистемы речевого общения строятся на базе специализированных речевых процессоров. Анализатор реализуется аппаратно и представляет собой специализированное устройство, включающее в себя электронные схемы, называемые предпроцессором. Предпроцессор - программно-управляемое аналогово-цифровое устройство, которое осуществляет спектральный анализ речевого сигнала с последующим преобразованием данных в цифровую форму.