Hogyan működik a monitor?

Monitorok működési elve

Amióta túljutott a computer technika a lyukkártyán, ez a legfontosabb kimeneti eszköze a számítógépnek. Ezen látjuk, hogy mit kérdez, és mit válaszol a gép. Ennek a fontos eszköznek a fejlesztéseit foglalom össze röviden. Előre bocsátom, hogy itt elég sok új fogalom kerül majd elő, kicsit talán szárazabb lesz a többi cikknél, de remélem, megéri a fáradságot a nyújtott információ.

A monitorok fejlesztése eddig 3 teljesen más koncepció alapján zajlott. Az első a CRT, katódsugárcsövesnek is mondják, a második a folyadékkristályos, rövidítve LCD, a harmadik a PDP hosszabban: plazma TV.

CRT: A monitorok közül a katódsugárcsöves terjedt el először, abból is a monokróm. A működése röviden úgy foglalható össze, hogy egy elektron ágyú által kilőtt elektronsugár soronként végigpásztázza belülről a képernyőt. A monitor belső felületén fénypor (tévesen foszfornak is nevezik) van, ami az elektron becsapódásakor felvillan. A pásztázás minimum másodpercenként 60-szor megtörténik, így a szemünk összeköti a felvillanásokat, és képet látunk, amit a sötét és világos pontok rajzolnak ki.

A színes monitorban színkeverést alkalmaznak. Ez abból áll, hogy a piros, zöld, és kék színt egy pontban (legalábbis nagyon közel) hozzák létre, így a szemünk összekeveri ezeket. A keverékből lesz a monitor által megjelenített barna, vagy narancssárga szín.

A színes CRT monitorok ehhez három elektronágyút, és háromféle fényport alkalmaznak.

LCD: Folyadékkristállyal működő kijelző. A mérete hamar eljutott a kvarcóráktól a laptop monitorig.

A működési elv a következő: minden képponthoz egy-egy (színesnél 3-3) folyadékkristály, és vezérlő tranzisztor tartozik. Ez a ráadott feszültségtől függően átengedi a hátsó megvilágítást, vagy nem. (A laikusok ezt a zárójelet nyugodtan kihagyhatják! Teljesen pontosan a folyadékkristály mindig átengedi a fényt, de különböző irányban polarizálja. Ha ez elé polárszűrőt teszünk, amely a két irány közül az egyik számára átlátszó csak, akkor sötét, vagy világos lesz a képpont a vezérlésnek megfelelően.)

Amint a következő képen látható, a monitor mérete akár nagyon nagy is lehet.

PDP: Plazmának is nevezik. 1964 óta létezik, de gyártási költségei miatt a CRT terjedt el. Az elv az, hogy minden képpontban egy-egy kis neoncső van, neon vagy xenon gázzal töltve, amely a ráadott feszültség hatására világít. Nagyon fontos különbség az eddigiekhez képest, hogy itt nem felvillanásról van szó, hanem folyamatos működésről, amelynek során a fényerő és a szín képpontonként állítható. Ennek köszönhetően a monitor képe rezgés- és villódzásmentes, nézése egyáltalán nem fárasztó.

Ez a cikk nem termékbemutató, de, mivel a számítógép egyik legfontosabb alkatrészéről van szó, néhány hasznos tanácsot mindenképpen adni szeretnék, sorra véve a fontosabb adatokat.

1. Képátló. Ez az adat a monitor átlójának a hossza inchben, ami kb. 2,54 cm. Vásárláskor az emberek nagy része ezt az adatot figyeli. CRT-ben a 21”-es már nagynak számít, LCD-nél, és PDP-nél már bőven átlépték a 100”-et. (Ez utóbbi természetesen TV, vagy házi mozi, én legalábbis nem szeretnék egy 2,54 méteres képernyő előtt dolgozni.)

2. dot pitch. CRT képernyők adata, azt mutatja meg, hogy két képpont milyen messze van egymástól. Minél kisebb ez az érték, annál finomabb a kép. Egy 19”-es monitornál a 0,29mm jónak számít.

3. Felbontás. Megadása: oszlopok száma x sorok száma. Ajánlott felbontások a képátló függvényében, 4:3-as képerányban:

14 ” 640×480

15 ” 640×480, 800×600

17 ” 800x600, 1024×768

20 ” 1024×768, 1280×1024

21 ” 1280×1024, 1600×1200

4. Képfrekvencia. Megadja, hogy másodpercenként hányszor rajzolja újra a képet a monitor. Ajánlott a 75Hz-es, vagy annál nagyobb értéket venni, mert a kisebb érték zavarja a szemet.

5. CRT monitoroknál lehet találkozni a következő kifejezésekkel: NI: non-interlaced, I: interlaced Az utóbbi azt jelenti, hogy a képfrissítéskor először a páros, azután a páratlan sorokat frissíti, ilyet lehetőleg ne vegyünk, mert ez is zavarja a szemet. Az NI természetesen ennek az ellentéte, vagyis ajánlott.

6. Ugyancsak a CRT monitorokon lehet látni a Low Radiation kifejezést. Az első monitorok még elég nagy káros sugárzást bocsátottak ki. A kilencvenes évek végétől ez a hátrány teljesen megszűnt. Erre utal a fenti kifejezés.

7. Képarány: A kijelző oldalhosszúságainak aránya. 5:4-től 16:9-ig terjed. A legáltalánosabb a 4:3-hoz arány, szélesvásznú képernyőnél pedig a 16:9-hez. Ma már kaphatóak 16:10-es képeranyú monitorok is.

8. Kontraszt: A részletgazdagságot jellemző tulajdonság (250–1000:1). Itt szeretném kiemelni, hogy a plazma képernyők akár a 10000:1 kontrasztot is produkálnak! Ez az érték az LCD monitoroknál a legrosszabb.

9. Válaszidő: LCD paneles monitorok jellemzője, ezredmásodpercben (milli-secundum) mért időegység. Azt az időt jelöli, amennyi ahhoz kell, hogy egy képpont színe megváltozzon. A lassú válaszidő (12ms-nál hosszabb) akkor lehet zavaró, ha a monitoron gyors mozgásokat kell megjeleníteni. Ez is csak az LCD-nél kicsi, a CRT, vagy PDP monitorok olyan gyorsak, hogy ezt az adatot nem is használják.

10. Fényerő: A monitor fényességét jellemzi. (Milyen fényes az elektronok felvillanása (CRT), milyen erős, fényes a háttérvilágítás (LCD).) (Például: 250 cd/m2 egy átlagos érték)

11. Látószög: Az a paraméter, mely megadja, hogy a monitor milyen szögből látható. Általában két adattal jellemzik, az első a horizontális (szélesség), második a vertikális (magasság) adat. Például: H:160°/ V:150° Ez az érték plazma monitornál a legjobb, és LCD-nél a legrosszabb.

12. Optimális felbontás: Szintén LCD panellel szerelt monitorok tulajdonsága. Azt a felbontást jelöli, amelynél az LCD panel minden tranzisztorához egy pixel tartozik. Ez a felbontás egyben az ilyen monitorok maximális felbontása is.

A monitorokat videó kártyák vezérlik. A processzor küldi el a megjelenítendő képet a kártyának, és a kártya teszi a monitor számára végrehajthatóvá a parancsot. A képpel kapcsolatos műveletek komoly számítási igénnyel rendelkeznek, ezért a jobb kártyákon külön grafikus processzor (GPU), és jelentős memória (64 MB – 1 GB) van. Az első igazán jó minőségű kártyák a VGA kártyák voltak. Bár ma már a VGA elavult, nem is kapható, a kártyákat még mindig VGA kártyáknak hívják. A monitor a kártyához 3 módon kapcsolódhat: analóg, digitális, vagy a legújabb HDMI (High-Definition Multimedia Interface) csatlakozással, ami mellőz minden tömörítést, és más adatvesztéssel járó műveletet, és lehetőleg az érintetlen digitális jellel vezérli a digitális monitort. Ez a jelenleg elérhető legjobb minőségű vezérlés.

Ez a cikk 2008. augusztus 9-én készül. Híradóban a következőket kb. így mondanák: ”Most kaptuk a hírt, hogy…”. Szóval most olvastam éppen, hogy a Microsoft egy új monitorral kísérletezik. Az LCD technológiát forradalmasítják. Az eddigi LCD-k a fénynek csupán 10%-át hasznosítják, az ő megoldásuk elméletileg elérheti a 75%-ot is. Ez nyilván sokkal kisebb energiafogyasztást jelent. A másik újítás, hogy az ő monitoruk 1,5 ezredmásodperc alatt változtat egy képpontot sötétből világossá és fordítva, ami az eddigiekhez képest hatszoros sebességnövekedést jelent.

Külső szakértőknek két aggodalmuk van a megoldással kapcsolatban: az egyik a nagy feszültség alkalmazása (akár 120 volt), ezt a szoftvercégnek szerintük mindenképpen csökkentenie kell majd, a másik pedig a tartósság. A megoldás lényegi része ugyanis a pixelenkénti állandóan mozgó tükör rendszer, ami a szakértők szerint hamar tönkremehet. Mivel szoftvergyártó cégről van szó, úgy néz ki, hogy a gyártásra külső céggel szerződnének. A piacra legjobb esetben is 5 év múlva kerül majd.