Надежность АСОИУ (1088455), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Сейчас производители интенсивно работают над решением этойпроблемы.Любой кинескоп имеет ограниченный ресурс (5-6 лет у хороших моделей); в процессе использования монитораэлектронные пушки «садятся» (этот процесс называется деградацией; причина деградации — окисление поверхностиизлучающих катодов в электронных пушках и, как следствие, ослабление электронных пучков, которыми облучаетсялюминофор).Со временем изображение на экране становится более тусклым (потеря контрастности) и темным (потеря яркости),и пользователь вынужден для сохранения нормального восприятия информации увеличивать яркость и контраст.
Поэтой причине оператору предоставляется возможность регулировать яркость и контраст в определенных пределах.Разрешающая способность жрана. В современных дисплейных пультах индивидуальных рабочих мест и УОИ восновном используются электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) и матричные панели, изображение информационныхмоделей, на экранах которых осуществляется методами растрового сканирования. Эти же методы все более широконачинают использоваться в УОИ коллективного пользования.Известно, что в компьютерных системах визуализация графических изображений производится на растровыхэкранах с различным разрешением и глубиной цвета. Так что разрешение и глубина цвета воспроизводимыхизображений, являясь эргономическими характеристиками, в значительной степени зависят от используемых технических средств.Основным элементом компьютерного изображения является дискретный элемент или пиксел.
Он обычнопредставляется в виде яркостной отметки круглой или эллиптической формы. В процессе визуализации динамическихили перемещающихся изображений яркость и цвет пиксела могут меняться, передавая то или иное изменение визображении.При растровом сканировании изображений на экране ЭЛТ пиксел приобретает форму штриха небольшойпротяженности (продолжительности). Это объясняется тем, что управляющий видеосигнал, поступающий на модуляторЭЛТ, имеет конечную длительность и за это время луч ЭЛТ перемещается на некоторое расстояние. Этого недостаткалишены матричные экраны, в которых местоположение пиксела определено конструкцией панели.Таким образом, любое воспроизводимое изображение информационной модели, независимо от ее сложности,представляет собой упорядоченную совокупность пикселов (в виде строк и столбцов).
В современных персональныхЭВМ и графических станциях строки могут быть горизонтальными (как в телевизионных приемниках) и вертикальными.Это связано с особенностями регенерации графической информации и в основном касается схемной организации считывания информации из видеопамяти системы.Между близлежащими пикселами и соседними строками всегда существуют некоторые промежутки, размерыкоторых определяются либо характеристиками сигналов управления (ЭЛТ), либо конструкцией панели экрана.Для оценки плотности пикселов на экране монитора введено понятие разрешение (ИЛИ разрешающая способность)экрана, которое является одной из важнейших эргономических характеристик дисплея.Согласование этой характеристики с остротой зрения человека-наблюдателя позволяет определить расстояние доэкрана, при котором изображение будет восприниматься как слитное, без деления на точки и строки. Другими словами,угловое расстояние между двумя соседними пикселами одной строки (по горизонтали) и одноименными пикселами двухсоседних строк (по вертикали) должно быть меньше угловой величины остроты зрения оператора.
Только в этом случаедве пары указанных пикселов будут восприниматься зрительной системой как единое световое (или цветовое) пятно.Если известно расстояние между глазом оператора и экраном (например, в случае персональных ЭВМ расстояние междунаблюдателем и экраном обычно составляет 70 см), то требуемое разрешение определяется с помощью достаточноэлементарных геометрических неравенств.На практике обычно используются экраны с заранее установленным разрешением. Поэтому согласование значенияразрешения экрана с остротой зрения оператора осуществляется за счет подбора необходимого расстояния междуэкраном и глазом человека.Количественно разрешение экрана обычно определяется числом пикселов в строке и числом используемыхрастровых строк при заданных размерах экрана.
Так, экран с разрешением 640 х 480 позволяет отобразить 640 пикселовв одной строке и 480 строк пикселов (по вертикали). Экраны с таким разрешением содержат более 300 000 пикселов (307200). Большинство современных ПЭВМ имеют разрешение экрана 1280 х 1024. Высокопроизводительные рабочиеграфические станции, такие KaKSUN, Silicon Graphics, Opollo и др., имеют еще более высокое разрешение (до 4096пикселов в строке экрана на 4096 строк).Визуально разрешение экрана особенно сказывается на гладкости отображаемых элементов информационноймодели (рис. 2.19). С уменьшением разрешения более ощутимо проявляется ступенчатая структура растровогоизображения.Рис.
2.29. Ступенчатая структура растрового изображенияВ некоторых случаях в качестве размерности разрешения цветных ЭЛТ и матричных панелей используется шагмонитора, под которым понимается расстояние между отверстиями теневой маски и соответствующий ему интервалмежду пикселами на экране. Например, существуют мониторы с зернистостью 0,42, 0,39, 0,31, 0,28, 0,26 мм и менее.Обычно эти же величины характеризуют и промежутки между зернами. Применительно к ЭЛТ этот параметр отличаетсяот разрешающей способности экрана тем, что пиксел может формироваться за счет использования нескольких зеренлюминофора, так как диаметр луча электронно-лучевой трубки, как правило, больше размеров зерна люминофора. Дляматричных панелей шаг монитора соответствует разрешающей способности панели.На реальную разрешающую способность существенно влияет полоса пропускания видеотракта (Video Bandwidth).Ее связь с выбранным видеорежимом (количество точек и строк) и параметрами развертки (частота и режим) очевидна.При недостаточно широкой полосе пропускания мелкие детали — точки или вертикальные линии толщиной в одинпиксель — могут становиться нечеткими и даже незаметными.
В технических данных монитора обычно указывают предельное разрешение и максимальные частоты разверток. Однако это вовсе не означает, что максимальное разрешениеможно использовать на максимальной частоте, да еще и при не чередующейся развертке. Оценить предел возможностейпозволяет полоса пропускания. Ориентировочно требуемую полосу пропускания (BW, Гц) можно оценить через числоточек в строке (H), число строк (V) и частоту вертикальной развертки (F 1 Гц):BW= k· H· V· F(Гц).Поправочный коэффициент к т (1,3-1,4) учитывает «простои» вывода точек при обратном ходе луча ЭЛТ по строкеи кадру. Для чересстрочной развертки в формулу подставляется половина частоты развертки. Так, для прогрессивнойразвертки ( N 1 ) с частотой кадров 75 Гц для режима 800 χ 600 требуется полоса 45 МГц, для 1024 х 768 — 75 МГц, а для1280 χ 1024 — 125 МГц. Чем больше размер экрана, тем больше должна быть полоса пропускания, чтобы обеспечитьтребуемое разрешение.
Так, по самым жестким меркам высококачественный монитор 14" должен иметь полосу 65 МГц,15" — 100 МГц, а 17" — более 135 МГц.Частота регенерации изображения. Устройства отображения информации, с которыми непосредственновзаимодействует человек-оператор, не обладают памятью, хотя за счет послесвечения электро- и катодолюминофоровэкрана изображение, постепенно тускнея, сохраняется некоторое время, называемое временем послесвечения люминофора.Предельное время послесвечения может достигать 200 с.
Однако при длительном послесвечении резко ухудшаютсядинамические свойства экрана. Например, может появляться шлейф, отслеживающий движение объектов.Поэтому необходимо осуществлять регенерацию (восстановление) изображения на экране. Это относится как кУОИ на ЭЛТ, так и к матричным панелям.При выборе частоты регенерации изображения на экране следует учитывать инженерно-психологическуюхарактеристику человека-оператора: критическую частоту слияния мельканий.
Количественное значение этого параметразависит от многих факторов, однако экспериментально установлено, что оно лежит в пределах 17-25 Гц. Именно из этихсоображений выбирается частота кадров в киноиндустрии, в телевизионных приемниках (использующих систему полукадров 25 + 25) и при создании анимации. Эти же требования распространяются и на частоту регенерации информации вдисплейных пультах АСОИУ.Необходимо отметить достаточно важную особенность визуального восприятия изображений с экрана УОИчеловеком-оператором. Если взгляд человека направлен в центр экрана телевизионного приемника, то телевизионноеизображение воспринимается как слитное и немерцающее. Если же поместить телевизионное изображение в полебокового зрения человека, то он способен ощутить мерцания экрана.Сегодня считается, что для исчезновения эффекта мерцания частота кадровой развертки должна быть не ниже 73Гц.
При этом учитывается, что восприятие мерцания разными людьми очень индивидуально: одним достаточно 73 Гцдля комфортной работы, другие ощущают эффект мерцания вплоть до частоты 82-85 Гц. Снижение частоты регенерацииниже этого уровня приводит к быстрой утомляемости зрительной системы оператора.Видимо, поэтому в соответствии с нормами стандарта ТСО'99 минимальная частота регенерации (а следовательно,и частота кадровой развертки) должна составлять 85 Гц для любых изображений, а рекомендуемая — 100 Гц. Согласностандарту DMT организации VESA, должна использоваться частота кадровой развертки не менее 85 Гц.Повышение частоты регенерации информации сопряжено с повышением требований к аппаратно-программнымсредствам систем.
Так, повышение частоты кадровой развертки автоматически вызовет адекватное увеличение частотыстрочной развертки. При этом время, отводимое на формирование яркостной отметки (пикселя), тоже уменьшится.Поэтому для обеспечения той же яркости требуется увеличить ток электронного пучка ЭЛТ. Одновременно возрастаюттребования и к быстродействию видеопамяти.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
