«Уфимский государственный нефтяной технический университет»
Кафедра «Вычислительная техника и инженерная кибернетика»
Реферат
на тему «История развития мониторов»
по дисциплине «Информатика»
Вариант 39
Студент гр. М3-09-02 ____________ М.У.Рабаев (подпись, дата)
Доцент кафедры ВТИК ____________
Д.В. Токарев (подпись, дата)
Уфа - 2009
Оглавление
Введение ………………………………………………………….. 3 стр.
Список использованной литературы……………….…..….…….. 12 стр.
Введение
Количество технологии для создания мониторов и дисплеев на сегодняшний день очень большое. Одни предназначены для получения мониторов большой диагонали, другие, наоборот, создаются для получения качественного изображения на небольшой диагонали. Актуальность данной темы, как мне кажется, не иссякнет в ближайшие два десятилетия, экраны и мониторы являются самыми удобными способами вывода информации, и цель моей работы описать принцип устройства и работы мониторов, а также рассказать о том, где все это разнообразие технологии применяется. Начну с самой старой, многими уже забытой технологии, ЭЛТ мониторов.
Монитор (дисплей) компьютера – это устройство, предназначенное для вывода на экран текстовой и графической информации. Его можно смело назвать самой важной частью персонального компьютера. С экраном монитора мы постоянно контактируем во время работы. От его размера и качества зависит, насколько будет комфортно нашим глазам.
До пятидесятых годов компьютеры выводили информацию только на печатающие устройства. В то время компьютеры часто оснащали осциллографами, которые, однако использовались не для вывода информации, а для проверки электронных цепей вычислительной машины. Впервые в 1950 году в Кембриджском университете (Англия) электронно-лучевая трубка осциллографа была использована для вывода графической информации на компьютере EDASC (Electronic Delay Storage Automatic Computer).
1.ЭЛТ(CRT) мониторы
Реальный прорыв в представлении графической информации на экране монитора произошел в Америке в рамках военного проекта на базе компьютера «Вихрь». Данный компьютер использовался для фиксации информации о вторжении самолетов в воздушное пространство США.
Первая демонстрация «Вихря» прошла 20 апреля 1951 года – радиолокатор посылал информацию о положении самолета компьютеру, и тот передавал на экран положение самолета-цели, которая изображалась в виде точки и буквы T (target). Это был первый крупный проект, в котором электронно-лучевая трубка использовалась для отображения графической информации.
Первые электронно-лучевые мониторы были векторными. В мониторах этого типа электронный пучок создает линии на экране, перемещаясь непосредственно от одного набора координат к другому. Из-за этого нет необходимости разбивать экран на пиксели.
Следующим шагом в развитии электронно-лучевых мониторов стало цветное изображение, для получения которого необходимо было использовать не один, а три электронных пучка. Каждый из них высвечивал определенные точки на поверхности дисплея.
Именно эти мониторы получили наибольшее распространение.
Для электронно-лучевых (CRT) мониторов существуют свои характеристики, которые либо улучшают работу с компьютером, либо ухудшают ее. Одной из основных характеристик такого монитора является частота обновления экрана. Для электронно-лучевых мониторов достаточной частотой обновления экрана считается 85Гц. Эта величина показывает сколько раз в секунду будет обновляться картинка на экране. Если эта скорость маленькая, то глаза начинают улавливать мерцание экрана и из-за этого быстро устают. Самой лучшей частотой обновления экрана считается 100Гц, если она больше, то человеческий глаз уже не воспринимает разницы между 100Гц и 200Гц.
Так же существует еще один параметр монитора – это «шаг маски» или «зерно». Размер этих «зерен» отвечает за то, насколько четким будет изображение – чем меньше «зерно», тем изображение четче и наоборот.
Первые цветные мониторы имели размер «зерна» - 0, 42мм. С появлением графических режимов высокого разрешения использовать такие мониторы стало невозможно: мелкие детали, например, тонкие вертикальные полосы, стали рябить и переливаться всеми цветами радуги. Позже появились трубки с «зерном» 0,31мм, а затем и 0,28мм. Сегодня самое распространенное значение – 0,27мм, но в более дорогих моделях применяют трубки с еще меньшей зернистостью – 0,2-0,24мм [1].
Процесс развития ЭЛТ-мониторов на данный момент практически остановился. Конечно, иногда еще появляются новые модели, например, с укороченной трубкой или новым антибликовым покрытием, но, несмотря на это, вырождение технологии становится просто очевидным. К тому же у фирм-производителей нет стимула для дальнейшего совершенствования этих устройств, уже давно объем продаж CRT-мониторов – строго убывающая величина. Сейчас балом правят LCD и PDP-мониторы (все подробности о них ниже), а на арену постепенно выходят и новые разработки. Но вернемся к тому, как зародились современные технологии [4].
2.Жидкие кристаллы(LCD)
Мониторы с лучевой трубкой с самого начала были неотъемлемой частью любого персонального компьютера, но процесс эволюции не стоял на месте и, как у всего прочего, устаревающей технологии пришлось уступить свое место более совершенной. Для нахождения принципиально новой схемы производства мониторов было сразу несколько мощных стимулов. Во-первых, CRT-мониторы имели весьма значительные размеры и вес, а также потребляли немалое количество энергии, что ограничивало сферу их применения, а также сводило на нет все попытки создать полноценные портативные компьютеры. Чемоданы (весом 10-20 кг) с ЭЛТ-мониторами (IBM 5100, вышедший в 1975 г., и Osborne 1 выпуска 1981 г.) – назвать портативными язык как-то совсем не поворачивается. Во-вторых, при длительной работе за CRT-монитором у многих изрядно уставали глаза, а затем и вообще заметно ухудшалось зрение. В-третьих, мониторы на лучевой трубке генерировали вокруг себя неслабое магнитное поле, а также негативно реагировали на соседние поля. В-четвертых, ЭЛТ-дисплеи значительно искажали геометрию изображения, что откровенно не нравилось многим дизайнерам и инженерам. И вот, наконец, технология, лишенная всех этих недостатков, была найдена. Так называемые жидкие кристаллы были открыты еще в далеком 1888 году австрийским ботаником Фридрихом Рейницером во время проведения опытов по нахождению значения холестерина в растениях. В дальнейшем оптические и прочие свойства этих веществ были исследованы немецким физиком Отто Леманом. Особые свойства нового органического вещества заключались в том, что при определенных температурах жидкие кристаллы одновременно приобретали свойства, присущие и жидкостям (текучесть) и твердым кристаллам (анизотропия ряда физических свойств и некоторая упорядоченность в расположении молекул). Однако долгие годы данная находка пользовалась исключительно научным интересом и никак не применялась на практике.
Только спустя восемьдесят лет, в конце 1966 года, корпорации RCA (Radio Corporation of America) удалось создать первый работоспособный прототип индикатора с применением жидких кристаллов. Первые серийные образцы часов и калькуляторов, основанных на LCD-дисплеях (Liquid Crystal Display), появились уже в середине 70-х годов (самым первым стал калькулятор Sharp образца 1973 г.), изображение на них формировалось из нескольких ячеек, которые, загораясь в определенной комбинации, представляли собой некоторую цифру. За несколько последующих лет ЖК-индикаторы полностью оккупировали нишу экранов для различных переносных устройств. Следующим принципиально важным шагом на пути к появлению полноценного монитора стало создание дисплеев с пиксельным экраном, в которых каждая ячейка имела отдельную адресацию. Устройство подавляющего большинства жидкокристаллических дисплеев имеет сходную многослойную структуру. Позади экрана располагается одна или несколько белых флуоресцентных ламп, система зеркал и рассеиватель, которые обеспечивают равномерное распределение света по всей поверхности.
Сам экран состоит из двух поляризационных фильтров, расположенных один за другим, причем они поляризуют свет в перпендикулярных направлениях. Пространство между поляризаторами заполняет матрица, состоящая из множества ячеек, заполненных жидкими кристаллами. В монохромном дисплее каждому пикселю соответствует одна ячейка, в цветном – несколько (чаще всего три). В случае цветного дисплея в конструкции также присутствует цветной фильтр, который придает «светящейся» ячейке определенный цвет (красный, зеленый или синий). Свет, проходящий через кристалл, еще раз поляризуется и выходит наружу. В состоянии покоя жидкие кристаллы полностью пропускают через себя свет, а при подаче напряжения на электроды (к каждой ячейке подведены отельный и общий электроды) степень поляризация кристалла изменяется, и количество пропускаемого света уменьшается в зависимости от величины напряжения. Таким образом формируется видимое пользователем изображение.
Гораздо более широкие возможности предлагают мониторы с активной матрицей. Эта технология также часто обозначается аббревиатурой TFT (Thin Film Transistors). В этом случае за каждую ячейку матрицы отвечают отдельные микроскопические транзистор, резистор и конденсатор. Такое решение позволяет значительно уменьшить время отклика, увеличить контрастность изображения и избежать влияния соседних ячеек друг на друга. Конечно, первые серийные TFT LCD-мониторы стоили просто издевательски дорого, примерно в 10 раз дороже, чем аналогичные CRT-устройства. Такое удовольствие могли себе позволить лишь военные правительственные, и немногие другие организации. И это учитывая то, что ЖК-мониторы того времени обладали весьма посредственными характеристиками, по многим параметрам уступая ЭЛТ. Но ряд явных преимуществ дал толчок для дальнейшего развития технологии, из года в год мониторы совершенствовались, причем, как ни странно, каждая крупная фирма старалась идти своим путем, проталкивая собственные уникальные разработки.
Хроническая проблема LCD-дисплеев заключалась в значительном времени отклика. Изначально для того, чтобы избежать мерцания изображения, при производстве специально выбирались «медленные» кристаллы. Такие мониторы отлично справлялись с различными статичными приложениями, но при попытках просмотра видео или запуске компьютерной игры, кристаллы просто не успевали вовремя видоизменяться, из-за чего все движущие объекты размывались, что выглядело весьма неприятно. С появлением каждого нового поколения мониторов данный недостаток постепенно сходил на нет. Сейчас уже существуют модели, обладающие временем отклика всего 4 (четыре!) мс, и ни о какой «заторможенности» монитора не может идти и речи [2].
3.Плазма
Нишу широких экранов оккупировала совершенно другая технология. История развития PDP-панелей (Plasma Display Panel) весьма напоминает эволюцию LCD. Разработка технологии плазменных экранов началась примерно в одно и то же время с LCD-дисплеями. В 1966 году в Иллинойском университете приступили к первым экспериментам, и спустя всего лишь несколько лет, в начале 1970-х годов, первые опытные образцы под маркой Owens-Illinois стали доступны для заказа. Продажи плазменных панелей в начале производства носили в основном единичный характер. Практическое применение огромной монохромной панели с не самым высоким качеством изображения, стоящей при этом астрономические деньги, поначалу было не так просто найти. Одним из первых покупателей подобного устройства стала Нью-йоркская фондовая биржа, затем новой технологией заинтересовались в аэропортах и гостиницах. В дальнейшем PDP-панели были приспособлены для проведения различных презентаций, так как они были значительно удобнее и проекторов, и гигантских CRT-мониторов. Окончательное признание к плазменной технологии пришло с добавлением цвета и падением цен до разумных пределов.
Изначально у плазменной технологии перед LCD было несколько важных преимуществ. Это более высокая контрастность и яркость, а также значительно меньшее время отклика. Однако у современных устройств PDP и LCD различие в этих характеристиках стремится к нулю. Одно из главных достоинств плазменных панелей – широченный экран – в то же время является и недостатком. Для комфортной работы за PDP-мониторов рекомендуется находиться от него на расстоянии в 4-5 диагоналей. То есть, если диагональ, допустим, равняется 40 дюймам, выходит, что кресло нужно ставить примерно в 4-5 метрах от экрана, что для многих комнат является непозволительной роскошью. Поэтому до сих пор плазма широко применяется, в основном, в системах home theatre, при организации различных конференций-презентаций и, возможно, игр, а о полной замене компьютерного монитора обычно речь не идет.
referat911.ru
Количество просмотров публикации История развития мониторов - 178
Лекция 5 Устройства вывода графической информации
Цветовая модель CIE Lab
Цветовая модель Grayscale
Цветовая модель Grayscale представляет собой ту же индексированную палитру, где вместо цвета пикселам назначена одна из 256 градаций серого. На базе Grayscale легко можно понять строение RGB- и CMYK-файлов.
В RGB для описания цвета используются 24 бита͵ которые делятся на три группы по 8 бит (то, что принято называть в Photoshop'е каналами). Одна группа используется для хранения в пикселе величины красного цвета͵ две другие – зеленого и синего. Οʜᴎ могут дать до 16 700 000 комбинаций оттенков. Аналогичным образом в CMYK существуют 4 группы, для описания цвета используются 32 bpp. Alpha-каналы, быстрая маска, маски слоев в Photoshop'е имеют совершенно сходную 8-битовую природу, но носят вспомогательный характер и не влияют на цвет. Обращу внимание, что если RGB имеет стандартные 256 градаций яркости, то в CMYK яркость измеряется в процентах (то есть до 100). Несмотря на большую, чем в RGB цветовую глубину в 32 бита на пиксел, диапазон оттенков CMYK значительно меньше, чем в RGB, так как CMYK является не более, чем имитацией на экране печатных цветов.
В 1920 году была разработана цветовая пространственная модель CIE Lab (Communication Internationale de I'Eclairage – международная комиссия по совещанию. L, a, b - обозначения осей координат в этой системе). Система является аппаратно независимой и потому часто применяется для переноса данных между устройствами. В модели CIE Lab любой цвет определяется светлотой (L) и хроматическими компонентами: параметром а, изменяющимся в диапазоне от зеленого до красного, и параметром b, изменяющимся в диапазоне от синего до желтого. Цветовой охват модели CIE Lab значительно превосходит возможности мониторов и печатных устройств, в связи с этим перед выводом изображения, представленного в этой модели, его приходится преобразовывать. Данная модель была разработана для согласования цветных фотохимических процессов с полиграфическими. Цветовое пространство LAB представляет цвет в трех каналах: один канал выделен для значений яркости (L – Lightnes) и два других – для цветовой информации (А и В). Цветовые каналы соответствуют шкале, а не какому-нибудь одному цвету. Канал А представляет непрерывный спектр от зеленого к красному, в то время как канал В – от синего к желтому. Средние значения для А и В соответствуют реальным оттенкам серого.
Существует похожая цветовая модель YCC, используемая в форматах Kodak Photo CD и FlashPix.
До пятидесятых годов компьютеры выводили информацию только на печатающие устройства. Интересно отметить, что достаточно часто компьютеры тех лет оснащались осциллографами, которые, однако, использовались не для вывода информации, а всего лишь для проверки электронных цепей вычислительной машины. Впервые в 1950 году в Кембриджском университете (Англия) электронно-лучевая трубка осциллографа была использована для вывода графической информации на компьютере EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Computer).
Примерно полтора года спустя английский ученый Кристофер Стретчи написал для компьютера "Марк 1" программу, игравшую в шашки и выводившую информацию на экран. При этом это были лишь отдельные примеры, не носившие серьезного системного характера.
Реальный прорыв в представлении графической информации на экране дисплея произошел в Америке в рамках военного проекта на базе компьютера "Вихрь". Данный компьютер использовался для фиксации информации о вторжении самолетов в воздушное пространство США.
Первая демонстрация "Вихря" состоялась 20 апреля 1951 года - радиолокатор посылал информацию о положении самолета компьютеру, и тот передавал на экран положение самолета-цели, которая отображалась в виде движущейся точки и буквы T (Target). Это был первый крупный проект, в котором электронно-лучевая трубка использовалась для отображения графической информации.
Первые мониторы были векторными (рис 2) - в мониторах этого типа электронный пучок создает линии на экране, перемещаясь непосредственно от одного набора координат к другому.
Соответственно нет крайне важно сти разбивать в подобных мониторах экран на пикселы. Позднее появились мониторы с растровым сканированием. В мониторах подобного типа электронный пучок сканирует экран слева направо и сверху вниз, пробегая каждый раз всю поверхность экрана. Следующей ступенькой развития мониторов явилось цветное изображение, для получениякоторого требуется уже не один, а три пучка, каждый из которых высвечивает определенные точки на поверхности дисплея. Подробнее об этом типе мониторов мы поговорим при рассмотрении принципа работы современных цветных CRT-мониторов. Со временем помимо CRT-мониторов появились и другие технологии, которые позволили создавать более компактные и легкие экранные панели.
referatwork.ru
У плазменных панелей есть один еще один значительный недостаток – они поедают примерно вдвое больше энергии, чем LCD-мониторы, так что вряд ли стоит ожидать появления, например, ноутбуков с плазменным экраном. Плюс ко всему, срок службы PDP-панели также примерно в два раза короче, чем у LCD, тем более что смерть одной самосветящейся ячейки является незаменимой утратой, в то время как выдохшуюся лампу LCD-монитора можно заменить, причем за разумные деньги [3].
4.3D-мониторы
Трехмерное реалистичное изображение является мечтой не только каждого геймера, но и вообще любого пользователя компьютера. Наибольшую достоверность происходящего позволяют создать различные шлемы виртуальной реальности, где перед каждым глазом расположен отдельный маленький дисплей. Но по своим особенностям шлемы мало пригодны для регулярной работы. Другая популярная технология разделения изображения на две части использует красно-синие (красно-зеленые) очки-светофильтры. Для создания иллюзии объема изображение в них особым образом видоизменяется, и при просмотре его через данные очки нам представляется трехмерная картина. Довольно много интересных разработок создано с применением LCD-панелей. В одной из них вместо единственного экрана используется сразу два, расположенных друг за другом на небольшом расстоянии. Через верхнюю полупрозрачную панель свободно просматривается изображение на нижней. Если отключить полупрозрачный экран, то с таким 3D-монитором можно спокойно работать как с обыкновенным LCD. В другой оригинальной разработке используется всего один ЖК-экран, а для имитации объема подсветка дисплея происходит преднамеренно неравномерно. Уровень реалистичности у таких подходов находится на весьма высоком уровне. Но пока все подобные мониторы не получили широкой поддержки у разработчиков операционных систем и компьютерных игр, а для успешности разработки это, увы, является одним из основополагающих факторов [5].
5.Технологии ближайшего будущего и настоящего
Можно сказать совсем недавно, в 2003 году, на рынке мобильных устройств появились дисплеи, построенные по принципиально новой технологии. Новинкой стали так называемые OLED-дисплеи (Organic Light Emitting Diodes), основанные на органических светоизлучающих полупроводниках. Они не случайно называются органическими – по сходным принципам «работают» и светлячки, и некоторые глубоководные рыбы. Впервые подобные полупроводники были синтезированы фирмой Kodak более 15 лет назад – в 1987 году. На данный момент OLED-дисплеи по многим характеристикам уже сравнялись с LCD, а в чем-то даже их и превосходят. Правда, пока особо не впечатляет их непродолжительный срок работы – не более 8000 часов. Стоит заметить, что одним из важных преимуществ является то, что OLED-дисплеи не требуют задней подсветки, следовательно, толщина подобного экрана может быть заведомо меньше миллиметра. Плюс ко всему технология OLED настолько универсальна, что позволяет создавать даже гибкие дисплеи. Как пример была продемонстрирована кредитная карточка с индикатором текущего баланса банковского счета, построенном на OLED. Как и LCD, OLED-дисплеи выпускаются как в активном, так и в пассивном вариантах. В самом ближайшем будущем ожидается появление и полноценных OLED-мониторов для компьютеров, уже давно существуют вполне работоспособные прототипы. В том, что новая технология составит полноценную конкуренцию LCD, уверены практически все крупные производители мониторов (Samsung, Sony, Pioneer, Sharp, Toshiba и другие). Не просто же так они инвестировали за последнее время сотни миллионов долларов в развитие новой перспективной отрасли [5].
6.Это уже не фантастика или заключение.
Скорее всего, рынок устройств вывода изображения является самым богатым на всякие оригинальные, нестандартные и подчас фантастические идеи. Существуют даже совсем уж невероятные устройства, которые позволяют передавать изображение напрямую в мозг через электроды, вживленные в зрительные доли. Конечно, подобное решение было изобретено не от хорошей жизни, оно позволяет слепым в некоторой степени ориентироваться в пространстве. Я думаю, вряд ли найдутся зрячие желающие, которые добровольно согласятся на подобный апгрейд.
Из более жизненных разработок в последнее время все большей популярностью пользуются различные носимые дисплеи. Изображение либо формируется на миниатюрном полупрозрачном экране, закрепляемом на очках, либо проецируется непосредственно на сетчатку. Подобное решение предоставляет возможность пользоваться компьютером практически в любой обстановке, сохраняя при этом контроль над окружающей ситуацией. Но такие устройства поначалу весьма не привычны, рекомендуется делать регулярные перерывы, чтобы дать возможность глазу немного передохнуть. Плюс ко всему частое использование также чревато различными неприятными последствиями, наподобие кратковременной потери ориентации в пространстве. Мечтой многих ученых является создание устройств вывода независимого полностью трехмерного изображения в пространстве или так называемых голограмм. Пока, к сожалению, ни одной разработки, способной добраться до массового производства, даже близко не существует, но нельзя утверждать, что они не появятся лет через 10-20. Зато вот разнообразных опытных образцов существует вагон и маленькая тележка, к каким только ухищрениям не приходят изобретатели, чтобы сотворить нечто такое, как в фантастических фильмах наподобие «Звездных войн»: изображение проецируют на сгустках пара, задействуют десятки LCD-панелей, применяют лазер и многое-многое другое. Будем надеяться, может, через несколько лет их старания увенчаются успехом [6].
Список использованной литературы.
referat911.ru
