Обзор двенадцати 19'' ЭЛТ-мониторов

Оригинал: THG
Перевод: Дмитрий Чеканов

Выбор монитора - не такое уж и простое занятие. Простой смертный легко запутается в бесчисленном количестве различных технологий: теневая маска, Trinitron, DiamondTron, Chromaclear. Каждая компания считает своим долгом объявить свою технологию лучшей, но чем же на самом деле они отличаются? Давайте разберемся. Каждая перечисленная технология использует свой путь попадания электронных лучей на экран, или, если быть точнее, маску, которую электронный луч должен преодолеть. Идеальной и лучшей технологии не существует, каждая имеет свои плюсы и минусы, как в плане цены, так и в плане качества изображения. Кинескоп можно оценить с помощью величины зерна (расстояния между дочками, dot pitch), но необходимо точно знать, что именно скрывается за предложенными цифрами. Например, монитор с зерном 0,25 не обязательно имеет лучшую четкость изображения, чем монитор "только" с 0,27. Поэтому, хотя размер зерна указывает расстояние между двумя точками на экране, в разных технологиях это расстояние измеряется по-разному. Некоторые меряют по диагонали, другие - по горизонтали.

Обратите внимание, что ключевым фактором качества монитора является доступный диапазон горизонтальных частот обновления (refresh rate). Мы можем разбить мониторы на пять классов по величине горизонтальной развертки, в каждом их них указана оптимальная частота обновления при оптимальном разрешении.

85 кГц = 1024 x 768 @ 85 Гц
95 кГц = 1280 x 1024 @ 85 Гц
107 кГц = 1600 x 1200 @ 85 Гц
115 кГц = 1600 x 1200 @ 92 Гц
125 кГц = 1856x1392 @ 85 Гц

Технологии

Все ЭЛТ-мониторы имеют общий элемент - электронно-лучевую трубку, которая, собственно, и дала такое название мониторам. Трубка заполнена вакуумом и в ней содержится несколько элементов. Катод в задней части излучает электроны при нагреве. Электронная пушка "выстреливает" электроны в сторону анода, поэтому поток электронов движется с задней части кинескопа на экран. При этом поток электронов проходит через две катушки, которые направляют луч. Одна катушка отвечает за вертикальное отклонение, другая - за горизонтальное. Итак, как видим, трубка не имеет движущихся частей, что гарантирует долговечность. Если монитор цветной, то в нем используется три электронные пушки, каждая из них отвечает за свой цвет - красный, синий или зеленый. Такую технологию называют аддитивной цветовой технологией. Полутона на экране образуются из трех цветов, в зависимости от их интенсивности. Свечение происходит при попадании электронов на частички люминофора с внутренней поверхности трубки. Частички очень близко расположены друг к другу, так что три частички разных цветов воспринимаются глазом как один пиксель.

Все сказанное выше верно для всех производителей, однако далее, при рассмотрении маски, выявляются отличия.

Теневая маска

Технология теневой маски используется в обычных телевизорах и некоторых мониторах. Луч каждой пушки проходит через металлический лист, содержащий тысячи мелких круглых дырочек. За каждой дырочкой расположены частички люминофора. Расстояние между катодом и центром пластины меньше, чем расстояние между катодом и краем пластины. Поэтому происходит эффект перегрева центра пластины, который приводит к неравномерному расширению и визуальным помехам. Однако производители нашли решение данной проблемы. Маска в таких мониторах сейчас изготовляется из инвара, сплава никеля и стали, который практически не подвержен тепловому расширению. Маска из инвара повышает визуальное качество и предотвращает появление тусклого пятна в центре экрана.

Самой главной проблемой такой системы является большая площадь, занимаемая теневой маской. Маска поглощает большое количество электронов, и, соответственно, экраном излучается меньшее количество света. К примеру, изображение здесь будет темнее, чем на мониторе с трубкой Trinitron. Некоторые производители усовершенствовали технологию и добавили фильтр позади каждой частицы люминофора (отметим здесь Toshiba Microfilter, Panasonic RCT и ViewSonic SuperClear). Фильтр работает следующим образом: он пропускает луч (образованный электронами) в одном направлении, и в то же время, он захватывает наружный свет. При этом цвет остается чистым, а яркость свечения увеличивается.

Технология теневой маски дешевле остальных, она не слишком эффективна, но вполне подходит для мониторов обычных компьютеров. Она также хороша для работы с графикой, поскольку выдает правдивые цвета.

Trinitron

Читайте так же: Nokia 446PRO & 445PRO Philips 107P EIZO FlexScan T761 Sony CPD-G400

Sony начала разрабатывать технологию Trinitron еще в 1968 году, правда тогда она предназначалась для телевизоров. В 1980 году технология была апробирована на ЭЛТ-мониторах компьютеров. Принцип работы остался неизменным - вместо группировки частиц фосфора по вершинам треугольника, они выстраивались в сплошные вертикальные линии разных цветов. Теневая маска заменилась другой маской, в которой вместо дырочек были проделаны неразрывные вертикальные полосы. Непрозрачные элементы маски занимают меньшую площадь по сравнению с предыдущей технологией, в результате чего изображение становится ярче и чище.

Единственная проблема заключается в том, что маска, по сути, состоит из тысяч маленьких проволочек, которые должны быть жестко натянуты и закреплены. Поэтому в трубке Trinitron добавляются две горизонтальные демпферные проволочки, протянутые от одного края экрана до другого. Демпферные проволочки предотвращают вибрацию маски и ее растяжение при нагревании (в некоторой степени, конечно). Но в результате на таком мониторе вы можете без труда заметить эти проволочки на светлом фоне. Некоторых пользователей это раздражает, другим, наоборот, нравится подводить горизонтальные линии по ним как по линейке. Тем более что глаза к этим проволочкам быстро привыкают, и вы вряд ли их будете замечать вообще. Число проволочек зависит от размера экрана (а если быть точнее, от размера маски). На экране менее 17'' используется одна проволочка, на 17'' и больших размерах их две. Итак, тремя преимуществами Trinitron являются: уменьшенное тепловыделение, большая яркость и контрастность при одинаковой мощности, и, конечно, полностью плоский экран.

Только две компании производят трубки по технологии Trinitron - Sony (FD Trinitron) и Mitsubishi (DiamondTron). PerfectFlat от ViewSonic можно назвать лишь некоторой адаптацией DiamondTron. Главное отличие между FD Trinitron и DiamondTron заключается в том, что Sony использует три электронные пушки для трех базовых цветов, а Mitsubishi использует всего одну. Данную технологию также соотносят с термином "апертурная решетка" (aperture grill), поскольку марка Trinitron принадлежит Sony.

Щелевая маска

Не так двано NEC и Pansonic разработали новый метод, гибрид теневой маски и апертурной решетки, сочетающий обе технологии для получения преимуществ обеих. Новый метод был назван называется щелевой маской (slot mask), в нем присутствуют как вертикальные щели, так и жесткость теневой маски (используется действительно металлическая маска, а не проволочки). В результате яркость здесь не столь высока, как в технологиях Trinitron, зато изображение более стабильно. Мониторы с данной технологией, главным образом производятся NEC и Mitsubishi, для них используются марки ChromaClear или Flatron (Flat Tension Mask - плоская упругая маска).

Эллиптическая маска - улучшенное зерно

Эллиптическая маска была разработана Hitachi, одним из самых влиятельных игроков на рынке трубок мониторов, в 1987 году. Она называлась EDP (Enhanced Dot Pitch - улучшенное зерно). Технология отличается от Trinitron, поскольку она более фокусируется на улучшение работы с люминофором, а не на изменение маски. В трубке с теневой маской три частицы люминофора располагаются в вершинах равностороннего треугольника. Таким образом, они равномерно распределены по всей площади дисплея. В EDP Hitachi уменьшила расстояние между горизонтальными частицами, так что треугольник стал равнобедренный. Для избежания увеличения покрываемой маской площади, частицы имеют эллиптическую форму. Главное преимущество EDP заключается в правильном представлении вертикальных линий. На обычном мониторе с теневой маской можно отметить некоторую зигзагообразность вертикальных линий. EDP устраняет этот эффект, а также улучшает четкость и яркость изображения.

Стандарты безопасности

Принятые стандарты по безопасности мониторов претерпели достаточно быстрое развитие. В 1990 году был введен стандарт по уменьшению электростатического излучения - MPR2. В 1990 году шведская ассоциация профсоюзов выпустила стандарт TCO, который затем дорабатывался и был выпущен в виде TCO92, TCO95 и TCO99. Стандарт оговаривает визуальный комфорт, переработку устаревших мониторов и использование только безвредных химических соединений. TCO99 - это самый последний стандарт, ему соответствует большинство мониторов. Он предусматривает минимальную частоту развертки в 85 Гц (рекомендуется 100 Гц), оговаривает степень отражения внешних источников света и излучаемое электромагнитное поле. И TCO95, и TCO99 гарантируют равномерность контрастности и яркости по всей поверхности экрана.

Что такое чистота?

Применительно к ЭЛТ-мониторам, чистота (purity) относится к цвету. Каждый луч теоретически должен попасть на участок люминофора своего цвета (одного из трех базовых). Дефекты чистоты цвета возникают из-за неправильного попадания луча одной из пушек. При этом луч будет не только задевать частицу нужного цвета, но одну или две соседние частицы. В результате цвет пикселя станет неправильным. Такие дефекты лучшего всего обнаруживаются при прорисовке одного цвета на всей поверхности экрана. Иногда случается, что в одной или более точках красный цвет имеет несколько желтоватый или розоватый оттенок, что означает неправильное нацеливание красного луча, который задевает синий или зеленый участки.

На мониторе с теневой маской дефект чистоты часто появляется из-за деформации решетки, возникающей в результате усталости металла (после продолжительной эксплуатации). Дырки маски деформируются или удлиняются, в результате чего они уже не так эффективно направляют электронный луч. Маска, изготовленная из инвара, менее подвержена таким дефектам.

На мониторе с апертурной решеткой дефекты чистоты происходят по двум причинам - из-за сильного механического удара, который сдвигает маску, или по причине действия внешнего электромагнитного поля. Последняя причина часто бывает связана с естественным электромагнитным полем земли. К счастью, сегодня большинство мониторов имеет регулировку чистоты цвета.

Баланс белого

Проблемы с балансом белого часто принимают за дефекты чистоты цвета. На экране появляются участки различных цветов. Однако если дефекты чистоты связаны с неправильным нацеливанием пушек, то дефекты баланса белого возникают из-за различий в яркости базовых цветов. Скажем, если вы выведите на весь экран синий цвет, то некоторые участки экрана будут темнее, другие - светлее. Дефект возникает из-за небольших различий в форме или качестве некоторых частиц люминофора. На самом деле очень трудно равномерно распределить люминофор по поверхности экрана.

Муар

Существует два типа муара. Первый и наиболее часто встречающийся появляется на мониторах с теневой маской. Из-за технологии производства таких мониторов на экране могут появиться своеобразные волны, состоящие из темных и ярких участков. Такой эффект связан с различиями в яркости между соседними участками. Чем более точными являются пушки монитора, тем больше он предрасположен к появлению муара. Изменение точности нацеливание решает проблему, даже если при этом придется уменьшить точность.

Пример эффекта муара

Второй тип - телевизионный муар. Ему подвержены как мониторы с теневой маской, так и с апертурной решеткой. В результате на экране появляются темные и светлые участки, расположенные в шахматном порядке. Связан такой дефект с плохой регуляцией частоты обновления каждого луча, равно как и с неравномерным распределением люминофора по экрану.

Сведение

Под сведением (convergence) подразумевают способность трех электронных лучей (RGB) попадать в одну и ту же точку на экране монитора. Правильное сведение очень важно, поскольку ЭЛТ-мониторы работают по принципу аддитивности цвета. Если все три цвета имеют равную интенсивность, на экране появляется белый пиксель. Если лучей нет, пиксель имеет черный цвет. Изменение интенсивности одного или более лучей создает различные цвета. Дефекты сведения происходят, когда один из лучей не синхронизирован с двумя остальными, и проявляются, например, в виде цветных теней рядом с линиями. Причиной неправильного сведения может стать дефектное отклоняющее устройство или неправильное расположение частиц люминофора на экране. Также на сведении сказывается и внешнее электромагнитное поле.

Частота обновления

Под частотой обновления понимают количество показов изображения в секунду. Частота обновления выражается в Герцах (Гц), соответственно, при частоте обновления 75 Гц монитор "перезаписывает" картинку на экране 75 раз в секунду. Обрате внимание, что цифра 75 Гц выбрана не случайно, поскольку 75 Гц считается необходимым минимумом для отображения картинки без мерцания. Частота обновления зависит от частоты горизонтальной развертки и числа показываемых горизонтальных линий (следовательно, и от используемого разрешения). Частота горизонтальной развертки показывает число прохода электронного луча вдоль горизонтальной линии, от ее начала до начала следующей, в секунду. Частота горизонтальной развертки выражается в килогерцах (кГц). Монитор с горизонтальной разверткой 120 кГц прорисовывает 120000 линий в секунду. Число горизонтальных линий зависит от разрешения, к примеру, при разрешении 1600x1200 выводится 1200 горизонтальных линий. Для вычисления общего времени путешествия луча по поверхности экрана вы должны учитывать время, которое луч проходит при возвращении от конечной точки экрана к начальной. Оно равняется примерно 5% времени прорисовывания экрана. Поэтому ниже мы будем использовать коэффициент 0,95.

Итак, для вычисления частоты обновления можно использовать следующую формулу:

Vf = частота горизонтальной развертки / число горизонтальных линий x 0,95

К примеру, монитор с частотой горизонтальной развертки 115 кГц в 1024x768 может работать с максимальной частотой обновления в 142 Гц (115000/768 x 0,95).

Тестирование

Тестовая система
Процессор	Intel Celeron 800 МГц
Память	256 Мб PC100
Жесткий диск	Western Digital 40 Гб
CD Rom	Teac CD540E и Pioneer A105S
Видеокарта	ATI Radeon 7500
Программное обеспечение
DirectX	8.0a
ОС	Windows XP Professional

В тестировании мы использовали следующие программы.

NTest для проверки:

- калибровки монитора;
- геометрических искажений;
- наличия муара;
- правильности сведения;
- стабильности картинки;
- четкости картинки;
- чистоты цвета;
- яркости и контрастности.

Другие тесты:

- просмотр изображений и таблиц цветов (градации красного, зеленого, синего и серого) для определения качества отображения цветов, а также их диапазона;
- дополнительные настройки для отображения максимального количества оттенков;
- проигрывание DVD видео ("Братство волка" и "Спасти рядового Райана") и игровое тестирование (Quake III Arena и Aquanox) для тестирования качества в игровом окружении;
- тестирование и исследование режимов меню монитора (OSD).

NTest использовался в нескольких разрешениях (1024x768, 1280x1024, 1600x1200) на 85 Гц для проверки, как мониторы реагируют на смену разрешения. А также для того, чтобы убедиться в отсутствии электронной оптимизации монитора под определенные разрешения.