Средства мультимедиа

В цветных мониторах для формирования изображения применяют отдельные пушки для каждого из основных цветов (красный, зеленый, синий), а слой люминофора составляют из близко расположенных группами по три (так же в сочетании красный, зеленый, синий) точек цветного люминофора.

Для точного попадания в заданную точку люминофора слишком широкий электронный луч необходимо сузить до заданных пределов. Это осуществляется установкой перед люминофорным покрытием теневой маски, имеющей отверстия с размерами, близкими к поперечному размеру единичной точки люминофора. В зависимости от типа маски и характера отверстий различают три основных технологии:

 

 

• Трехточечная (дельтовидная) теневая маска
• Апертурная решетка
• Щелевая маска

Каждая из технологий имеет свои преимущества и свои недостатки.

Трехточечная теневая маска относится к наиболее старым техническим решениям, однако она не утратила своей актуальности. Физически представляет собой перфорированный металлический лист, расположенный перед люминофором. Расстояние между группами соседних точек таково, что маскируются все паразитные излучения, обеспечивается попадание луча от каждой электронной пушки в свой люминофор. Экран (то есть дно колбы и маска) такой трубки как бы вырезан из гигантской сферы для обеспечения некоторой расходимости лучей. В последнее время за счет улучшения отклоняющих систем удается выпускать трубки с практически плоской поверхностью экрана. Традиционно считается, что мониторы с трехточечной теневой маской лучше воспроизводят текст, имеют высокую контрастность. К недостаткам относят пониженную точность цветопередачи и меньшую яркость. Однако в современных моделях таких трубок от известных производителей эти недостатки сведены к минимуму.

Апертурная решетка обязана своим появлением фирме Sony. Функции маски в ЭЛТ выполняют расположенные вертикально сверхтонкие проволочные нити (апертурная решетка). Поперек размещают всего две нити, обеспечивающие жесткость конструкции. Соответственно и люминофор на дне колбы располагается в виде вертикальных чередующихся сверхтонких полосок разных цветов. В результате экран получается как бы вырезанным из огромного вертикального цилиндра. Особенности технологии позволяют увеличить процент электронов, попадающих на люминофор, и добиться лучшей яркости изображения.

Мониторы с трубками на основе апертурной решетки традиционно привлекают специалистов при работе с графикой, требующей ярких и чистых цветов. Однако некоторые профессионалы считают недостатком сравнительно невысокую контрастность и наличие двух темных полосок на экране (тень от поперечных проволочек).

Последней по времени разработки явилась технология щелевой маски, продвигаемая фирмой NEC. Под торговой маркой ChromaClear были выпущены ЭЛТ, в которых теневая маска образована продольными щелями. Соседние триады рядов таких щелей смещены по вертикали, образуя решетку с расположением элементов в шахматном порядке. По сути дела, в технологии щелевой маски удалось совместить достоинства предыдущих конструкций, почти избавившись от их недостатков. Специалисты признают, что решение NEC является наилучшим для всех групп пользователей.

 

Традиционно количественным выражением качества изготовления маски и люминофора служит размер так называемого «зерна». Для трехточечной теневой маски принято измерять расстояние между двумя соседними точками люминофора по диагонали. Для апертурной и щелевой масок расстояние меряют по горизонтали. Нормальным сегодня считается шаг 0,28 мм, качественные мониторы имеют шаг 0,25 мм, профессиональные – 0,22 мм. Величина шага заметно сказывается на контрастности и четкости изображения.

Максимальная частота вертикальной развертки монитора может отличаться от максимальной частоты развертки видеокарты обычно в меньшую сторону. То есть, если видеокарта предоставляет возможность работать, скажем, с разрешением 1200х1024 с частотой развертки 100 Гц, то не обязательно, что монитор сможет работать в таком видеорежиме. Нормальной рабочей частотой, не утомляющей глаза, считается частота 85 Гц. Монитор просто обязан обеспечивать эту частоту кадровой развертки в следующих режимах:

• Для 15-дюймового монитора – 800х600 и 1024х768
• Для 17-дюймового монитора – 800х600, 1024х768 и 1200х1024

Важным элементом монитора является его электронный тракт, а ядром электронного тракта является видеоусилитель. Полоса пропускания видеоусилителя фактически определяет возможности монитора по разрешению и кадровой развертке. Она должна обеспечить беспрепятственное прохождение генерируемых видеокартой сигналов. Минимально необходимую полосу пропускания легко рассчитать по необходимым параметрам видеорежима. Для этого нужно перемножить число точек по горизонтали, число точек по вертикали и частоту кадровой развертки, затем умножить все это на 1,3 и разделить на миллион. В результате мы получим необходимую полосу пропускания видеоусилителя для заданного видеорежима в мегагерцах.

 

Стандарты безопасности и электропотребления

Современный монитор обязательно должен соответствовать требованиям по медицинским, эргономическим и экологическим параметрам одного из стандартов безопасности – MPR II, TCO 92, TCO 95, TCO 99. Для длительной работы с мониторами, не соответствующими хотя бы одному из этих стандартов необходимо использовать защитный экран.

MPR II – базовый стандарт безопасности по излучению, которому просто обязаны соответствовать современные мониторы. С таким монитором уже не нужен защитный экран.

ТСО 92 – стандарт безопасности, соответствие которому свидетельствует о практически полной безопасности монитора.

В стандарте ТСО 95 впервые появились требования к эргономике и экологичности монитора.

В стандарте ТСО 99 эти требования ужесточились. Также в ТСО 99 устанавливаются самые жесткие требования к качеству изображения (яркость, контрастность, мерцание, антибликовое покрытие экрана) и энергопотреблению.

Стандарт Energy Star устанавливает требования к электропотреблению и электросбережению. Мониторы, соответствующие стандарту Energy Star, обладают способностью переходить в режим пониженного потребления энергии при длительном простое компьютера.

 

Жидкокристаллические мониторы

Жидкокристаллическая технология – одна из самых перспективных сегодня. И вот уже в течении многих лет производители мониторов пытались выпустить на рынок мониторов для настольных компьютеров устройства, созданные на ее основе.

В 1997 году дело, наконец, сдвинулось с мертвой точки: на рынке появился сразу десяток моделей жидкокристаллических мониторов с диагональю 13,3, 14 и 15 дюймов, что соответствует стандартным 14, 15 и 17-дюймовым мониторам на ЭЛТ.

ЖК-дисплеи изготавливают по двум различным технологиям:

• Мониторы с активной матрицей (TFT) – самые качественные и дорогие. В TFT-мониторах применена специальная система контроля цветов, при которой каждый мельчайший ЖК-элемент экрана – пиксель имеет свой контроллер – специальный транзистор, отдающий команды только ему. Вследствие этого картинка на TFT-мониторах способна меняться практически мгновенно, не оставляя следов.
• Мониторы с пассивной матрицей (DSTN) лишены этой особенности. Вследствие этого изображение на них более бледное, да и меняется оно с явным опозданием. Однако DSTN-мониторы дешевле.

Впрочем, независимо от типа ЖК-дисплея у любого из них есть масса преимуществ перед традиционными мониторами на ЭЛТ. Они компактны и легки, их толщина составляет всего несколько сантиметров, безопасны в медицинском и экологическом отношении, потребляют в несколько раз меньше энергии, а главное – обладают плоским экраном, более качественным по сравнению с традиционным выпуклым.

По количеству отображаемых цветов и разрешению жидкокристаллические мониторы с активной матрицей уже почти встали на один уровень с обычными. Пока что максимальным разрешением для большинства моделей является режим 1024х768 при частоте вертикальной развертки 75 Гц. Правда, такая низкая частота, в отличии от мониторов на электронно-лучевой трубке, практически не вызывает дискомфорта у пользователей. Хуже то, что жидкокристаллический монитор пока еще несколько зернистее ЭЛТ – практически стандартные модели с экраном 14 и 15 дюймов имеют размер зерна 0,28 мм.

Другая проблема связана с тем, что пока еще не выработан стандарт на ЖК-мониторы. Да и специальные видеокарты, на которых должен иметься цифровой выход, довольно трудно найти.

 

 

 

Жесткий диск

В отличие от оперативной памяти жесткий диск (винчестер, HDD- Hard Disk Drive) предназначен для долговременного хранения всей имеющейся в компьютере информации. Информация хранится на одной или нескольких круглых пластинах с магнитным слоем, над поверхностью которых перемещаются магнитозаписывающие головки.

Основной параметр, характеризующий винчестер – его емкость, измеряемая в мегабайтах или гигабайтах. Первые  винчестеры, появившиеся в начале 80-х были вообще 10-мегабайтными. И по тем временам люди просто не знали, что делать с таким колоссальным объемом. Однако сейчас стандартным считается винчестер объемом 20 – 40 Гб. Не редкость жесткие диски и объемом 60 – 80 Гб. Для комфортной работы мультимедийный компьютер должен иметь винчестер емкостью не менее 10 Гб.

 

Параметры жестких дисков

Практически все современные жесткие диски выпускаются по технологии, использующей магниторезистивный эффект. Благодаря этому в последние годы емкость дисков растет быстрыми темпами за счет повышения плотности записи информации. Появление в 1999 году изобретенных фирмой IBM головок с гигантским магниторезистивным эффектом (GMR –Giant Magnetic Resistance) привело к повышению плотности записи до 6,4 Гб на одну пластину. Теоретически достижимый предел составляет около 20 Гб, поэтому развитие технологии продолжается. Однако освоить ее могут только крупнейшие производители, потому что организация изготовления многослойных головок требует крупных финансовых и интеллектуальных затрат. Пока в промышленных масштабах головки GMR выпускают IBM, Fujitsu и немногие другие фирмы.

Скорость вращения жесткого диска в основном влияет на сокращение среднего времени доступа. Повышение общей производительности особенно заметно при выборке большого числа файлов. Сегодня стандартом для жестких дисков с интерфейсом IDE считается значение 5400 оборотов в минуту (среднее время доступа 9 – 10 мс), с интерфейсом SCSI – 7200 об/мин (среднее время доступа 7 – 8 мс). Изделия более высокого уровня имеют частоты вращения соответственно 7200 и 10000 об/мин (среднее время доступа 5 – 6 мс). Для интерфейса SCSI появились диски с частотами вращения до 15000 оборотов в минуту. Каждая ступенька прироста обеспечивает увеличение общей производительности примерно на 25%.

Большинство винчестеров, предназначенных для домашних компьютеров, имеют интерфейс IDE. Этот стандарт, возникший более 10 лет назад, уже давно не является самым быстрым и надежным для устройств хранения информации. Более совершенен другой интерфейс – SCSI, который имеет большую скорость и работает стабильнее. Однако устройства этого типа дороже обычных. К тому же они требуют специальный контроллер, который установлен только на очень дорогих материнских платах.

 

 

 

Дисковод CD-ROM

Мультимедийный компьютер должен иметь дисковод для чтения компакт-дисков – CD-ROM (CD Read Only Memory – память только для чтения на компакт-дисках). Это обязательное требование.

Появился этот дисковод сравнительно давно – более 10 лет назад. Но и сегодня найти ему замену непросто. Такая популярность CD-ROM обусловлена очень малой стоимостью хранения информации, большой емкостью носителя и универсальностью.

CD-ROM пригоден для хранения самых различных форматов данных:

• Цифровая, компьютерная информация
• Звуковая информация в формате AudioCD (до 80 минут звучания)
• Звуковой информации в формате MP3 (около 9 часов звучания)
• Видеоинформации в формате VideoCD и CD-I (до 1 часа видео)
• Изображений, записанных в формате «библиотеки фотографий» фирмы Kodak (Kodak PhotoCD)

И множества других видов информации.

Носителем информации на компакт-диске является рельефная подложка из поликарбоната, на которую нанесен тонкий слой отражающего свет металла (обычно алюминия). При записи матрицы компакт-диска лазерный луч прожигает в ней крохотные ямки – питы. При чтении диска в CD-ROM световой поток от лазера фокусируется с помощью оптической системы таким образом, что точка фокуса располагается на поверхности дискового носителя записи. При совмещении точки фокуса с питом, отраженный от поверхности микроуглубления световой поток за счет дифракции практически не попадает на поверхность линзы. Однако если световой поток отражается от поверхности диска, покрытого защитным слоем, он достигает линзы и, пройдя через расщепитель, попадает на фотоприемник. При этом логической единице соответствует участок отражающей поверхности, а логическому нулю – участок рассеивающей поверхности, то есть микроуглубление.

В компьютер компакт-диск пришел из техники цифровой аудиозаписи. Аудио компакт-диск, называемый AudioCD, как и грампластинка, имеет один спиральный трек, начинающийся с периферийной стороны диска. Эта спираль имела 22188 витков и длину более 5 километров. Для выравнивания продольной плотности записи диск вращается с переменной скоростью, а привод обеспечивает постоянство линейной скорости носителя, проходящего под головкой. Скорость считывания аудиоданных, требуемая для воспроизведения звука в реальном времени, соответствует информационной скорости 150 Кб/с. Диск способен хранить информацию 74 минут звучания стереофонического аудиосигнала с частотой квантования 44,1 кГц и 16-разрядными выборками. На диске диаметром 120 мм используется только одна поверхность. В таком же виде появились и первые компакт-диски для хранения данных.

Современные приводы CD-ROM достигли высоких скоростей считывания информации благодаря внедрению технологии CAV (Constant Angular Velocity – постоянная угловая скорость). В этом режиме угловая скорость диска остается постоянной, соответственно на периферийных участках диска данные считываются с большей скоростью, чем на внутренних участках. Средняя скорость считывания при этом гораздо ближе к минимальным значениям, поскольку запись на диске начинается с внутренних областей. Сегодняшние максимальные скорости дисководов CD-ROM, указываемые производителями, традиционно рассчитываются исходя из кратности по отношению к стандартной единице, равной производительности первых CD-ROM (150 Кб/с).