Возможно, вы очень довольны совсем недавно приобретенным монитором и рассчитываете прожить с ним в согласии как можно дольше.

Но прочитав этот материал, вы поймете, что многие решения принимаются за нас и что час расставания с вашей любимой игрушкой заранее предопределен.

Монитор — лицо компьютера, но лицо зависимое. Определяя очень многое, он, однако, и зависит от многого. Конечно, только монитор определяет размер изображения и разрешение, яркость, контрастность, цвет и угол обзора, но значительно большее обусловливается возможностями интерфейса. Качество картинки, ее масштабирование, цветовая коррекция, совместимость и автоматическая настройка параметров — на все это влияет стык между монитором и компьютером. Поэтому и рассмотрение проблем современной мониторной жизни и перспектив, ее ожидающих, мы начнем не с самих экранов, а с их интерфейсов.

О взаимодействии лиц сегодня и завтра

Главное — удобство

Сегодня уже вполне осознана проблема мирного сосуществования ЭЛТ-мониторов с аналоговым интерфейсом и цифровых по своей природе плоскопанельных устройств отображения информации (так будем называть далее все мониторы с плоским и тонким экраном независимо от технологии их изготовления). Последние, правда, сейчас часто снабжают дополнительным аналого-цифровым преобразователем (и тогда с точки зрения интерфейса они перестают отличаться от ЭЛТ-устройств), который позволяет подключать их к обычным видеоадаптерам с VGA-разъемом. Это удобно, поскольку не нужно вскрывать системный блок, что приходится делать при подключении дисплеев с цифровым устройством согласования. Но такое преобразование вносит также добавочные искажения, которые, впрочем, в большинстве случаев сразу и не заметишь. А о бессмысленном двойном преобразовании цифра—аналог—цифра и соответствующей дополнительной аппаратуре и вовсе говорить неприлично. Чего не сделаешь ради удобства пользователя!

Когда преобразования вредны

Создатели ЭЛТ-мониторов последнее время заняты в основном одним — уменьшением геометрических искажений изображения. Именно этому служат геометрически и визуально плоские экраны традиционных дисплеев, и именно этим же сильны плоскопанельные конструкции — геометрические искажения в них практически отсутствуют как класс. Такое свойство мониторов весьма оценили бы компьютерные художники, да вот беда: не менее важная для них правильная цветопередача при двойном преобразовании — из цифрового сигнала в аналоговый и обратно — может исказиться из-за неизбежных ошибок при дискретизации (шума дискретизации). К появлению такого шума особенно чувствителен сигнал синхронизации цветовой информации. Небольшие погрешности, накапливаясь при развертке по строке, могут привести к сдвигу элементов пиксела относительно друг друга и, как следствие, к потерям качества цветопередачи. В результате, в частности, трудно бывает добиться настоящего черного цвета, он выходит серым («радикально» черного цвета не получается). Этого бы не произошло, будь интерфейс цифровым.

Вероятно, на эти проблемы еще долгое время никто не обращал бы внимания и так бы и жили дружно цифровые и аналоговые мониторы, но выяснилось, что те разрешения, которые еще вчера казались фантастическими, сегодня уже достигнуты. Кроме того, промышленность может и хочет перейти к еще более высоким разрешениям (вопрос о том, нужно ли это большинству пользователей, оставим в стороне), но VGA-интерфейс стал для них прокрустовым ложем. Обеспечиваемая им максимальная скорость передачи данных от компьютера к монитору перестала удовлетворять разработчиков, так как препятствует повышению качества изображения новых моделей.

Поскольку VGA-интерфейс создавался в те далекие компьютерные времена, когда ЭЛТ были единственной основой для устройств отображения информации, то, естественно, он «кроился» в расчете именно на трубку. Теперь, например, разработчики плоскопанельных мониторов с аналоговым интерфейсом вынуждены мириться с таким «рудиментом», как перерыв в передаче данных на время обратного хода электронного луча, да и устаревший канал связи между видеоадаптером и монитором, имеющий всего три сигнальных провода, обладает физически ограниченной полосой пропускания. Но даже при увеличении числа этих проводов рост скорости передачи информации не беспределен, и разработчики уже думают о сжатии данных перед отправкой их на устройство отображения.

Составим протокол

Даже одно лишь перечисление организаций, занимающихся разработкой стандартов для цифрового интерфейса монитора, заняло бы изрядное место. Но на электрическом уровне для кодирования и передачи информации используются протоколы лишь двух типов: дифференциальных сигналов низкого напряжения (Low Voltage Differential Signaling, LVDS) и дифференциальных сигналов с минимизированными переходами (Transition Minimised Differential Signaling, TMDS). Всего две разные буквы в аббревиатурах делят сторонников протоколов на два непримиримых лагеря наподобие свифтовских «остроконечников» и «тупоконечников». Когда речь заходит о различии и сходстве этих протоколов, специалисты отделываются умной фразой: «Насколько LVDS прост по замыслу, настолько TMDS сложен в реализации». И еще, сторонники протокола первого типа указывают на то, что можно увеличить длину кабеля, соединяющего монитор с компьютером, до 10 м, в то время как при использовании конкурирующего протокола — лишь до 3 м. Приверженцы же TMDS гордятся тем, что специальный алгоритм кодирования позволяет минимизировать паразитное электромагнитное излучение вокруг медного кабеля и выдержать баланс по постоянному току при использовании волоконно-оптического.

А вы разработали свой интерфейс?

К созданию первых цифровых интерфейсов приложили руку и Ассоциация видеоинженеров по стандартизации VESA, и ряд независимых компаний. Наибольшую известность получили DFP (Digital Flat Panel), разработанный Compaq, который позже приняла VESA и P&D (Plug & Display), который благословила упомянутая выше Ассоциация. Некоторые компании, в частности IBM, уже приступили к применению DFP, но тут на сцене появилась... рабочая группа по цифровым дисплеям (Digital Display Working Group, DDWG). В состав ее вошли такие не требующие представления компании, как Intel, NEC, Fujitsu, Hewlett-Packard, IBM, а также Silicon Image, работы которой и стали базой для первой редакции документов, увидевшей свет в апреле 1999 г. В основу представленного проекта цифрового визуального интерфейса (Digital Video Interface, DVI) был положен протокол TMDS, обеспечивающий совместимость с упомянутыми выше разработками.

Сегодня все больше производителей мониторов заявляют о поддержке DVI. Среди них одна из законодательниц моды в мире мониторов — фирма Nokia, планирующая выпустить первые DVI-изделия уже в этом году.

Пока под знаменами протокола TMDS собиралась непобедимая команда поддержки, в противоположном лагере тоже не дремали и кое-что успели: на основе LVDS выпустили высококачественный монитор c цифровым интерфейсом. Сделано это фирмой SGI (см. «Мир ПК» № 5/99, с. 27). В качестве видеоадаптера была использована специальная плата Number Nine Revolution. Впрочем, сам факт применения протокола LVDS в данном случае еще ни о чем не говорит — он мог бы быть любым. Иное дело универсальный цифровой интерфейс. Его призвание — решать совсем другие задачи.

Всем по новому монитору!

В первом творении DDWG DVI 1.0 даны базовые положения для цифрового визуального интерфейса DVI, призванного обеспечить совместимость цифровых и аналоговых мониторов, а также наметить перспективы их развития. Документ имеет подзаголовок Dual channel (Сдвоенный канал), что отражает главное нововведение — увеличение числа сигнальных проводов в новом интерфейсе с трех в VGA до шести в DVI, что даст повышение скорости передачи до 340 млн. пикселов в секунду и позволит воспроизводить изображение с разрешением до 2048Ё1536 точек при частоте обновления 75 Гц. Скоро должен появиться и сам DVI-разъем, причем будет он двух типов. Совершенно одинаковые механически, с электрической точки зрения DVI-разъемы одного типа будут чисто цифровыми, а другого — совмещенными цифро-аналоговыми. Цифровые еще смогут какое-то время сосуществовать со стандартными VGA-разъемами. Цифроаналоговые станут применяться лишь в малоразмерных и специальных системах. Жить изрядно потрудившемуся VGA-разъему, видимо, осталось относительно недолго, и постепенно этот «рудимент прошлого» заставят отмереть, а нас... приобрести новые мониторы. Начало этому процессу, по представлению известных специалистов в области разработки высококачественных мониторов из фирмы Nokia Display Products, будет положено уже в этом году, когда появятся первые DVI-изделия. Со второй половины 2001 г. начнется вытеснение VGA-разъема, а к концу 2002 г. — и всего аналогового интерфейса. Правда, дата завершения этого «великого перехода» и для Nokia пока теряется в тумане.

Двухтысячный год должен подарить нам DVI 2.0, который будет посвящен защите и сжатию передаваемой на монитор информации, что откроет путь к созданию в 2003 г. устройств отображения с очень высоким разрешением. А в качестве важной, но пока неопределенной по времени перспективы рассматривается отказ от жестко заданной частоты обновления изображения в пользу регенерации, осуществляемой по мере изменения данных.

О будущих мониторах

Живы, курилки!

Но мониторы на ЭЛТ не собираются сдаваться — уже намечен четкий план их совершенствования. Они будут занимать все меньше места на рабочем месте за счет укорачивания электронных пушек и увеличения угла отклонения лучей. В новых трубках этот угол составит 105—110О. Воспроизводимое изображение станет еще более качественным — примерно в 2002 г. ожидается появление ЭЛТ с шагом точек менее 0,15 мм. И конечно, в духе глобальных экологических тенденций эти экраны станут расходовать меньше энергии. Предполагается, что будут созданы малопотребляющие катоды, а затем и системы отклонения лучей. Излишне говорить и о том, что все экраны станут совершенно плоскими, а их интерфейсы — цифровыми.

Но не только конструктивные усовершенствования ожидают нас. Тенденции всеобщей конвергенции обещают коснуться и мониторов. Столь привычное соотношение величин сторон экрана, к которому привыкло уже не одно поколение пользователей компьютеров, 4 : 3, вполне вероятно, будет принесено в жертву полному слиянию с телевидением высокой четкости (ТВЧ, разрешение 1920Ё1080) и DVD, с соотношением длин сторон изображения 16 : 9. Вытянутые по горизонтали экраны мониторов позволят не только получить больше удовольствия от просмотра неусеченного DVD- и ТВЧ-изображений и размещения большего объема информации на экране, но и, возможно, ощутить некоторые «экономические» радости, поскольку в них будут использоваться те же трубки, что и в телевизорах. И хотя подобные планы кое-где уже получили одобрение, например в Федеральной комиссии по связи США, даже у специалистов основных фирм—производителей мониторов подобные идеи пока вызывают сомнение.

Надежды юношей питали

Если вы все еще ждете, что плоскопанельные мониторы скоро значительно подешевеют и повсеместно заменят традиционные устройства, то расслабьтесь: в ближайшем будущем этого не предвидится. Пока не удалось существенно повысить процент выхода годных и увеличить размер обрабатываемых стеклянных подложек, на что многие рассчитывали в начале массового выпуска ЖК-устройств на тонкопленочных транзисторах (активных матрицах). Решение проблемы оказалось слишком дорогостоящим. Даже для этой, наиболее отработанной ЖК-технологии (с которой в большинстве случаев ассоциировались все плоские экраны), цена панелей в последнее время, вместо того чтобы падать, выросла на 20—30%. Их сейчас не хватает. Хотя уже и были продемонстрированы опытные образцы ЖК-мониторов на тонкопленочных транзисторах размером 30 и даже 40 дюймов по диагонали (последний был получен склеиванием из двух половинок), производить экраны размером более 21 дюйма оказалось невыгодным, их будут делать по другим технологиям, например плазменной.

Непостоянная плазма

Полевые экраны. Теоретически — просто, технологически — сложно

О плазменных экранах мы уже писали (см. «Мир ПК», № 6/98, с. 61). Их яркие и четкие изображения не раз собирали восхищенные толпы на разных выставках, бывали там и мы. Однако производители по вполне понятным причинам предпочитали не афишировать то, что их «красавцы» имеют весьма ограниченный срок службы. Дело в том, что со временем снижается способность слоя люминофора излучать свет и соответственно начинает уменьшаться яркость экрана. Для современных плазменных экранов время нормальной работы оценивается примерно в 10 тыс. ч. Поделив на эту величину среднюю стоимость такого чуда (которая мало зависит от размера монитора), получим более одного доллара в час. Таковы начальные затраты на их содержание. В настоящее время Россия — единственная страна, где уже существует рынок плазменных телевизоров для домашнего применения, но это подчеркивает общую тенденцию использования подобных экранов лишь там, где их цена и ресурс не имеют решающего значения.

Что в перспективе

Однако наряду с разнообразными модификациями технологий уже ставших привычными ЖК-экранов существует немало менее известных технологий, которые находятся на разных стадиях разработки. Одни уже заложены в серийно выпускаемые изделия, другие пока еще не вышли из стен лабораторий.

Ячейка экрана на ферроэлек-трических жидких кристаллах

Яркими представителями устройств, запущенных в производство, являются дисплеи с полевой эмиссией (Field Emission Display, FED), называемые также плоскими ЭЛТ. Они базируются на давно известном принципе миниатюрной электронной лампы с холодным катодом, в которой электроны «срываются» с поверхности последнего под воздействием электрического поля высокой напряженности, созданного очень близко расположенным анодом. По дороге к нему они проникают сквозь зазор шириной всего 1 мкм между излучающими конусами катода и управляющей сеткой (в нем создан вакуум) и бомбардируют слои люминофора.

В принципе простые, полевые дисплеи выдвигают очень высокие требования к качеству литографических процессов и плоскостности составляющих «пирог» стеклянных слоев. Тем не менее уже появились их первые промышленные образцы. Они обеспечивают высокую яркость изображения и угол обзора 160О во всех направлениях, а также имеют очень короткое время отклика, легки, тонки, потребляют мало электроэнергии, могут работать в широком температурном диапазоне. Получили известность изделия фирм PixTech (www. pixtech.com) и Futaba (www.futaba-na.com). Пока, правда, это всего лишь небольшие монохромные экраны с разрешением до 640x480 точек.

Интересной разновидностью ЖК-экранов являются мониторы на основе так называемых ферроэлектрических жидких кристаллов (Ferroelectric Liquid Cristal, FLC). Каждый пиксел такого экрана может иметь размер от нескольких квадратных сантиметров до нескольких микрон в зависимости от назначения монитора. Экран состоит из двух параллельных стекол, разнесенных примерно на 2 мм, на внутренние стороны которых нанесены прозрачные проводники. Жидкокристаллический материал помещен между этими панелями. При приложении управляющего напряжения FLC-молекулы изменяют ориентацию, в результате чего отклоняется вектор поляризации проходящего сквозь них потока света. С помощью поляризационных фильтров можно добиться того, что интенсивность этого потока будет возрастать от нуля до максимума.

Однако наиболее многообещающей считается так называемая низкотемпературная полисиликоновая технология. Транзисторы, которые созданы с использованием прошедшего лазерную рекристаллизацию аморфного кремния на стеклянной подложке, обладают значительно более высоким быстродействием, чем изготовленные на основе «чистого» кремния. Их можно производить в том же технологическом процессе, что и существующие тонкопленочные транзисторы, применяемые в активных матрицах дисплеев. Это открывает захватывающие возможности для интеграции с экраном управляющих логических схем, видеопамяти и даже... процессора! Компания разработчиков этой технологии весьма представительна — в нее входят фирмы Sony, Sanyo, Toshiba и Hitachi, что дает основания для некоторых надежд.

Сегодня мы попытались окинуть взглядом перспективы развития мониторов в ближайшие пять лет. Это недалекое уже будущее начинает приобретать все более четкие очертания. Но смелая мысль движется еще дальше. Экраны размером во всю стену, при необходимости свертываемые в трубочку, сегодня уже не кажутся столь уж фантастичными. А в самых авангардных проектах предполагается возможность создания к 2010 г. совершенно новых дисплеев, которые будут обеспечивать не только символьно-информационный, но и физический контакт между людьми. Что ж, помечтаем.

899