Monitor (0)

Tartu kutsehariduskeskus
Maarja Pukk
Monitor
referaat
Tartu 2008
Mis on kuvar ?
Kuvar on seade, mille ekraanile ilmub kõik, mida arvutil on teile “öelda”. Ka dubleeritakse sinna kõik teie poolt klaviatuurilt sisestatud vastused, korraldused ja muu informatsioon. Ta on personaalarvuti kasutajale üks tähtsamaid seadmeid, eiti tähtis on tema kujutise kvaliteet. Kuvarite soetamisel ei maksa tänapäeal enam alla SVGA vaadata. Kuvareid saab liigitada mitmeti. Üks jaotus on värviline- ühevärviline. Ühevärvilises kuvaris kasutatakse siiski heleduse gradatsiooni (nt. must - tumehall - helehall - valge). Värviline kuvar esitab tavaliselt 16- värvilistest kuni miljonite värvidega kujutisi. On tõsi, et kuigi värviline kuvar tundub silmale ilusam, ei ole ta alati just tarvilik. Teine oluline liigitus on tärk- ja graafiline kuvar. Tärkkuvar võimaldab ekraanil esitada ainult sümboleid (tähed numbrid , kirjavahemärgid ja nn. “kastigraafika”) ja on kasutusel vaid vananenud arvuteil. Jooniseid sel juhul koostada ei saa. Graafiline kuvar esitab nii sümboleid kui pilte, sest tema ekraaniväli on jaotatud suureks hulgaks väikesteks punktideks- pikseliteks (pixel = picture element) – ning nendest punktidest võib koostada kujutisi. Värvikuvaril võib punkt olla mitut värvi ja sel juhul on pilt muidugi värviline. Mida tihedamalt on ekraanil punkte (mida väiksem on piksel ), seda kvaliteetsem on kujutis. Kunagi alustati 350 pikselist 200 reas, jõuti siis 1024 pikselini 1024 reas. On olemas ka kuvareid, millel on 4096 pikselit 4096 reas. Sel juhul on tegu kallite eriseadmetega, nn. kõrglahutuskuvaritega, mida tarvitatakse eelkõige seal, kus taoline kuva kõrge kvaliteet on hädavajalik – kartograafia , joonestamine jne.
Tööpõhimõte:
Põhimõtteliselt töötab traditsiooniline kuvar väga sarnaselt televiisorile. Monitori erinevused televiisoriga võrreldes seisnevad peamiselt selles, et arvutikuvari sisend on kohandatud arvutiandmete erilisele, nimelt numbrilisele kujule ja ergonoomilised nõuded on veidi teistsugused . Monitori juhtseade arvuti graafikakaardil (videokaardil) muundab digitaalsed kahendsignaalid videosignaalideks, et nende abil ekraanil moodustada üksikutest pildipunktidest koosnev terviklik kujutis. Klaasist seadeldis , mille esiküljele ehk ekraanile pilti näidatakse, on elektronkiiretoru ehk kineskoop (CRT, cathode ray tube )- kuvari kõige tähtsam komponent , mis sisaldab ühes otsas järelhelendavate omadustega luminofooriga kaetud ekraani, teises otsas elektronkahurit elektronkiire tekitamiseks ja nende vahel kiirte hälvitussüsteemi rastri moodustamiseks ekraanil. Heal kuvaril on alati hea kineskoop, mille puudumist ei kompenseeri ükski digitaalreguleerimine ega muud lisavidinad. Kineskoobi tööpõhimõtte ammendavama kirjelduse leiate kindlasti teistest allikatest. Siinkohal teeks üsna lühidalt, piirdudes ainult nende aspektidega, millel põhineb mõni kuvari tähtsamatest tunnussuurustest.
Kineskoobi tagumises, peenemas osas on elektronkahur , mis saadab välja elektronkiire. Pärast teravustamist see kiir hälvitatakse sobivasse punkti ekraanil, andes talle samal ajal ka selle punkti jaoks vajaliku intensiivsuse. Ekraanil on luminofoortäpike, mis talle langeva elektronkiire mõjul helendama hakkab. Nii käiakse ridahaaval läbi terve ekraanitäis punkte ja moodustatakse kujutis. Kui seda piisavalt sageli teha, siis ei taju silm punktide vahepealset kustumist, kuna luminofoor jätkab helendumist veel veidi aega pärast kiire edasiliikumist järgmistele punktidele.
Odava kuvasüsteemi üks tunnuseid ongi asjaolu, et pildi värskendamist ekraanil ei õnnestu teha piisavalt sageli, teisiti öeldes ei ole kuvari värskendussagedus (ingl refresh rate ) piisavalt kõrge, ja pilt väreleb. Sõna “piisav" tähendus on siin väga individuaalne: mõni on rahul 60 hertsiga (see tähendab, et pilt käiakse elektronkiirega üle 60 korda sekundis), 100 Hz juures tajuvad värelust väga vähesed ja 85 Hz on selline paras vahepealne väärtus, millejuures tavaliselt ei õnnestu kahel inimesel kokku leppida, kas vilgub või ei vilgu. Sellisel juhul tehke vilkumise tuvastamiseks nii: kuvage mingi hele pilt, näiteks tühi lehekülg tekstiredaktoris, ja vaadake seina kuvari kõrval. Silmanurgast näete kohe, kas suur hele pind väreleb või mitte. Tajutav värelus suurendab silmade väsimist. Värvimonitori elektronkiiretoru sisaldab kolme elektronkahurit, ekraani siseküljel mosaiigi kolmevärvilistest täppidest luminofooriga (R- punane, G- roheline ja B- sinine) ja varimaski nende vahepeal . Maskis olevad avad (ümmargused või piklikud) lasevad läbi ainult ühe kindla elektronkiire temale vastava luminofoori täpile. Ekraani väliskülg on kaetud erilise kihiga , et vähendada peegeldumisi ja helkimist, ilma et kuva kvaliteet selle all kannataks. Nagu öeldud tehakse värvilise kujutise saamiseks luminofoortäpid kolme värvi: punased, rohelised ja sinised. Nende omavahelisel kombineerimisel saab siis moodustada ülejäänud värvusi (kui asja peenemalt uurima hakata, näiteks fototöötluse ja trükiettevalmistuse jaoks, siis selgub et siiski mitte päris kõiki värvusi; "tavakasutaja" jaoks pole sellel aga suuremat tähtsust). Tüüpilise kuvari väliskuju on esitatud järgneval joonisel. Selle põhiosad on elektronkiiretoru, ekraan , hälvitussüsteem, lahtimagneetimispool ja juhtimispaneel.
Juhtimispaneel
Igal monitoril on häälestusorganid- mõnel rohkem, mõnel vähem- kuid olemas on need kindlasti. Juhtimispaneeli abil saab käsitsi reguleerida värviküllastust, pildi kontrastsust , heledust ja muid parameetreid. Tavaliselt toimub monitori seadistamine pööratavate nuppude abil. Sõltuvalt graafikakaardist ja sellest, kui tihti vahetada graafikareziime, võib monitori serva alt pidev nuppude otsimine tüütuks muutuda. Seetõttu levib tänapäeval üha enam digitaaljuhtimisega häälestus ja kõigi vajalike parameetrite häälestamine toimub mikroprotsessori abil. Kõik pöörad on asendunud klahvidega ja kasutajal on võimalus salvestada erinevaid pildi seadistusi ning hiljem neid vaid ühe nupuvajutusega esile kutsuda. Veelgi kaasaegsemaks ja oluliselt mugavamaks loetakse häälestusviisi, mille puhul on monitoril vaid 4 nuppu (valik, väljumine,+,-) ja seadistatava parameetri valik toimub ekraanile kuvatava menüü abil (ON- Line, ON- Screen jmt.).
Millest pilt koosneb?
Piksel on väikseim kuva moodustusühik. Näiteks eralduse 640x480 korral koosneb kuva 640x480- st pikselist (horisontaal x vertikaal). Pikselil ei ole mingit tegemist kuvari punktisammuga, ta on täielikult tarkvaral põhinev mõõduühik. Tuleb vaid jälgida, et piksel oleks tunduvalt suurem kui kuvari punktisamm, vastasel juhul muutub pilt häguseks.
Kui arvuti jaoks on pildi väikseim üksus piksel, siis värvuskuvari seisukohalt pole see nii. Ekraanil koosneb iga piksel omakorda kolme eri värvi punktidest (dot). Kui arvuti tahab ühe konkreetse pikseli teha näiteks kollast värvi, siis ütleb ta seda videoadapterile. Videoadapter mõtleb asja üle järele ja käsib monitoril sellele pikselile vastaval ekraanialal pommitada elektronkiirtega punaseid ja rohelisi punkte - teiste sõnadega, annab selle ala värskendamise ajal punase ja rohelise signaalidele maksimaalväärtused ja sinise signaalile minimaalse. Kui arvuti nüüd tellib mingi tumedapoolse rohekaskollase, siis vähendab videoadapter punase nivood kõvasti ja rohelise nivood natuke.
Luminofoorekraani taga, tema ja elektronkahuri vahel, asub mask , mis punktidevahelise ekraaniala kinnikatmisega kindlustab, et elektronkiir langeb täpselt ettenähtud punktile. Maskis olevate avade ja luminofoorpunktide kuju ja paigutus aga kuuluvad kindlasti kuvari oluliste tunnuste hulka, mille teadmine ostuprotsessis mööda külge maha ei jookse. Maske on peamiselt kolme sorti. Kõige traditsioonilisem koosneb punktikolmikutest ehk triaadidest, vahepealne variant kasutab ringikujuliste avade asemel piklikke ja Sony toodetavates ja litsentseeritavates Trinitron- kineskoopides ulatuvad omavahel traatidega eraldatud avad vertikaalselt üle kogu ekraani . Trinitronil on traditsioonilise maski ees mitmeid eeliseid ja kaks puudust. Eelised on mh suurem heledus (väiksem osa elektronkiirest maskitakse välja), vertikaalsuunalise kumeruseta esipind (vähendab peegeldusi) ja suurem teravus joongraafika, eriti horisontaal- ja vertikaaljoonte kujutamisel. Üks ilmne puudus on suurem sakilisus kõverate ja diagonaalide kujutamisel, mistõttu soovitatakse näiteks fototöötluse rakendustes Trinitron-tüüpi kineskoopidest hoiduda, teine puudus aga tuleb paljudele kasutajatele üllatusena. Asi on selles, et pikad ja omavahel ühendamata maskitraadid kipuvad vibreerima ja selle vältimiseks on horisontaalselt üle ekraani tõmmatud üks või kaks ühendavat traati , suurematel ekraanidel ka rohkem. Need ei torka väga silma, kui neid mitte otsida, aga varem või hiljem kuvab iga kasutaja terve ekraanitäie heledaid pikseleid ja siis on horisontaaltriipe näha küll.
Ekraanisuurus
Kuvari tähtsamate parameetrite hulka kuulub ekraani suurus, mida enamasti mõõdetakse diagonaalipidi monitori ühest nurgast vastasnurgani ja seda väljendatakse tavaliselt tollides. Populaarsemad väärtused on 14, 15, 17, 19 ja 21 tolli. Need on nimimõõtmed, mis väidetavasti tähistavad kineskoobi nurkade vahelist kaugust. Kuna aga kineskoop on kumer ja tema nurgad on plastkorpuse all peidus, siis on igal tootjal oma metoodika nurga täpse asukoha määramiseks ning sellest tulenevalt võib ühe firma 14-tolline kuvar vabalt näidata sama suurt pilti kui teise firma 15-tolline. Nimimõõtmest palju olulisem on tegeliku maksimaalse kuvaala diagonaal , mis 14-tollistel jääb tavaliselt umbes 12..13 tolli kanti .15-tollistel on 13..14 tolli jne. Lamekuvaritel mõõtmetega tavaliselt mingeid imenippe ei tehta ja 12,8 tolli tähendab täpselt 12,8-tollise diagonaaliga kuvaala. Siin ongi põhjus, miks näiteks sülearvutitootjad kirjutavad sageli oma kuvari diagonaali taha sulgudesse, kui suure nimimõõtmega CRT kuvarile see vastab.
Suuremad monitorid on mõeldud eelkõige juba graafika, masinprojekteerimise (CAD) ja muude suurt ekraanipinda nõudvate rakenduste tarvis. Tüüpilised ekraanidiagonaalid on 17", 20",21" ja suuremad. Alla 15" monitori kasutamine sellisteks töödeks on aga tänaste arusaamade järgi juba väga tülikas.
Vastavalt suurusele võib monitore veel jagada:

• portrait - kõrgus suurem, kui laius (spetsiaalkuvar nt. kirjastuse tarbeks)
  
• landscape - laius suurem, kui kõrgus (kõige enim levinud kuvaritüüp)
  

Kiirguskaitse
Palju on räägitud monitoride kiirgusest ja erinevatest standarditest, mis seda piiravad. Tavalise monitori puhul mõjutab kasutajat kõige enam staatilisest väljast tulenev kiirgus. Monitori elektromagnetilise kiirguse piiramiseks ja hindamiseks on kehtestatud terve rida riiklike standardeid,(DIN, SSI, MPR I, MPR II, SWEDAC, TCO) millest kõige levinum on Rootsis 1990.a. kehtestatud MRP II standard. Selle kohaselt ei tohi monitori poolt kiiratav magnetvälja tugevus poole meetri kaugusel ületada 250 nanoteslat. Sellest veelgi rangem on teine Rootsis kehtestatud norm TCO- 92. (TCO= Total Cost of Ownership.). Sellest omakorda veel rangem on TCO-95. Neid standardeid toetavad monitorid on tavalistest kallimad, kuid üldjuhul ka paremad teiste omaduste poolest.
Kui monitori ekraanipind on antistaatiliselt katmata, siis tekib staatline väli ekraani pinnal oleva staatilise laengu ja kasutaja silmade vahel. Sattudes sellesse välja hakkavad õhus hõljuvad väikesed aineosakesed (nt. tolm) liikuma inimese silmade suunas. Kasutajale lõppeb see tavaliselt silmapõletikuga. Selle vältimiseks tuleks antistaatilise katteta monitori kasutada ainult koos ekraanifiltriga. Kui kineskoobi pind on töödeldud ja ta vastab nõutud parameetritele, siis on monitoril ka teade vastavusest MPR-II standardile. Peale eelnimetatute võivad monitori pildikvaliteeti parandada veel mitmesugused tehnoloogilised lahendused:
-ekraani katmine peegeldumisvastase kihiga;
-dünaamiline või kahekordne dünaamiline fokuseerimine (pildi teravus suureneb märgatavalt ja praktiliselt välistatakse moire-häire);
-invarist valmistatud varimask (invar talub oluliselt kõrgemat temperatuuri kui tavalised varimaski materjalid, seega võib tõsta elektronkiirte energia tõstmise läbi pildi heledust);
-lame ekraan (kineskoobi nähtav osa moodustab tasapinna, mis vähendab moonutusi pildi nurkadel).
Energiasääste
Kuvari osaks langeb suur osa arvutisüsteemi energiatarbest. Energiasäästliku arvutisüsteemi põhimõtete hulka kuulub see, et monitori tarbitav võimsus ei ületaks 30 vatti . Tänapäevased arvutid ja kuvarid on varustatud VESA poolt välja töötanud DPMS-süsteemiga (Display Power Managernent System), mis lubab pikka aega kasutamata seisval arvutil saata oma kuvarile käsu lülituda säästuresiimi või päris välja, ning siis esimese hiireliigutuse peale ta uuesti sisse lülitada. Võib juhtuda, et selline infovahetus tuleb kasutajal eraldi sisse lülitada. Kuigi enamus arvutikomponente ühildub energiasäästuresiimidega, võib viimastest kohati siiski probleeme tekkida. Seetõttu võiks ka kuvari automaatse väljalülitamise suhtes teatud ettevaatust ilmutada, eriti, kui arvutil mingid kummalised vead tekivad. Võib juhtuda, et mõnele komponendile tuleb siiski üllatusena, et mõni teine komponent on vahepeal välja lülitatud.