Výstupné zariadenia

01.12.2016 20:30

Výstupné zariadenia

Výstupné zariadenia slúžia na výstup údajov z počítača.

Monitor

Monitor (alebo displej) je vo všeobecnosti akékoľvek zobrazovacie zariadenie, ktoré dokáže obraz v dátovej podobe, produkovaný grafickou kartou, prezentovať v podobe vnímateľnej ľudským okom. Obraz na displeji sa skladá z obrazových bodov, tzv. pixelov. Podľa počtu pixelov, ktoré daný monitor dokáže zobraziť, sa určuje aj rozlíšenie displeja. Rozlíšenie sa udáva nasledovne: 1024 × 768 pixelov (1024 v smere osi x – horizontálne, 768 v smere osi y – vertikálne).
Rozlíšenie súvisí aj s dĺžkou uhlopriečky displeja, ktorá sa udáva v palcoch. Meria sa dĺžka v diagonále a medzi monitormi CRT a LCD tu vzniká prvý výrazný rozdiel. Ak si totiž kúpite 17-palcový displej CRT, jeho skutočná viditeľná plocha sa pohybuje niekde nad úrovňou 15 palcov. Do plnej „sedemnástky“ sa započítava aj plocha v okolí displeja. Pri LCD displeji sa udáva viditeľná zobrazovacia plocha displeja.
Možno ste si už všimli, že existuje viacero typov káblov, ktorými sa monitor pripája k počítaču. Vo väčšine prípadov stačí nájsť ten, ktorý do displeja „pasuje“, a netreba sa o nič viac starať. V skutočnosti je však rozdiel významný. Vo väčšine prípadov používaný analógový konektor VGA prenáša signál vo forme súvislých elektrických impulzov a frekvencií. Modernejší spôsob – digitálny konektor DVI – už prenáša dáta vo forme binárnych núl a jednotiek.

Dva najčastejšie používané konektory na zapojenie monitora – vľavo digitálny konektor DVI, vpravo analógový konektor VGA


Monitor typu CRT

Každý CRT monitor obsahuje najdôležitejšiu časť a tou je obrazovka. Štandardne ju tvorí vákuová banka, elektrónové delo a tienidlo (na ňom je nanesená vrstva luminoforov). Elektrónové delo je trubica, ktorá vyžaruje tri elektrónové lúče ( RGB - Red, Green, Blue - červená, zelená, modrá), ktoré sú zaostrované pomocou vychyľovacích cievok na tienidlo. Reálne to vyzerá tak, že elektrónový lúč je vychyľovaný zľava doprava a zhora dole. Rýchlosť vychyľovania zhora dole je vlastne známy pojem - horizontálna obnovovacia frekvencia, dnes štandardne 100Hz v používanom rozlíšení. Tých 100Hz je číslo, ktoré udáva, koľkokrát sa prekreslí obraz na monitore za jednu sekundu.
Tienidlo nie je len kus nejakej hmoty, ale práve na ňom je nanesená špeciálna vrstva luminoforov. Luminofor je látka, ktorá sa pri dopade elektrónu rozsvieti. Má určitú zotrvačnosť svietenia, čo je veľmi dôležité. Zotrvačnosť luminoforov je pri obrazovkách okolo 60 mikrosekúnd. Táto krátka zotrvačnosť svietenia umožňuje veľmi rýchlo prekresliť obraz.

Pri farebných obrazovkách sú luminofory troch farieb (červená, zelená, modrá), ktoré sú rôzne usporiadané podľa typu obrazovky. Všetky tri luminofory tvoria spolu jeden farebný bod - pixel. Jeho farba je určená pomerom jasnosti luminoforov.
Pre správne zameranie elektrónového lúča tak, aby dopadol presne na svoju farbu sa musí využiť maska, ktorá je pred tienidlom.

Luminofor je na tienidle nanesený vo zvislých prúžkoch. Parametrom, ktorý sa pri monitoroch už niekoľko rokov nemení, je rozostup bodov. Technologicky by nebolo problémom vytvoriť masky s menšími rozostupmi, ľudské oko by však takýto obraz nebolo schopné dokonale spracovať (detaily splývali). Naopak pri väčšom rozostupe bodov, bude ľudské oko vnímať obraz ako zrnitý. Maximálny rozostup bodov je 0,28 mm. Typické hodnoty sú 0,26 mm pri invare mriežkach a  pri štrbinových a trinitronových obrazovkách 0,24 mm).

Ďalšou dôležitou vlastnosťou obrazoviek je plochosť, teda minimálne zakrivenie plôch tienidla obrazovky. Dôvod sledovania tohto parametra je jednoduchý: čím je tienidlo obrazovky viac ploché, tým lepšia je geometria obrazu a menšie je jeho skreslenie pri vnímaní. Výhodou plochej obrazovky v porovnaní s klasickou je zníženie množstva odrazov (vyplýva to z geometrických vlastností), ktoré rovnako prispievajú k vyššej kvalite zobrazenia, lebo minimalizuje rušivé vplyvy okolia.

Elektrónový lúč po dopade na luminofor mu odovzdá svoju kinetickú energiu, ktorá sa premení na svetlo. Časť elektrónového lúča sa nepremení na svetlo, ale sa odrazí od obrazovky. Pretože by rušil je odvádzaný preč. Takto vzniká gama žiarenie, teda prúd neutrónov (röntgenové žiarenie), ktorý je zdraviu škodlivý. Preto je pred obrazovkou filter, ktorý toto žiarenie z veľkej časti pohlcuje. Na obrazovke je v konečnej fáze nanesený polarizačný filter, antireflexná vrstva na zabránenie odrazom z okolia. Úroveň žiarenia musí byť nižšia ako hodnoty uvedené v normách označovaných skratkou TCO a rokom vydania napr. TCO03.

Monitor typu LCD

Skratka LCD (Liquid Crystal Display, teda displej z tekutých kryštálov) sa vžila na označovanie displejov, ktoré na vytvorenie obrazu využívajú mikroskopické kryštály, schopné meniť svoju polohu v závislosti od toho, či na ne pôsobí elektrické napätie, alebo nie. Práve "natočenie" tekutých kryštálov určuje, či bude prvkom prechádzať svetlo, alebo nie.

Princíp displejov s vlastným zdrojom svetla:
svetlo zo zdroja prechádza polarizačným filtrom, ktorý nastaví vlastnosti svetla vhodné pre spracovanie tekutými kryštálmi. LCD pozostáva s tenkej vrstvy tekutých kryštálov. Táto vrstva je umiestnená medzi dvoma vrstvami polarizovaného skla. LCD displeje vďaka princípu polarizácie zobrazujú obraz na základe blokovania prechodu svetla. Prvok emitujúci svetlo (špeciálna lampa) v pozadí všetkých vrstiev vytvorí svetelnú zložku, ktorá prechádza prvým substrátom. Následne svetlo prejde cez tenkú vrstvu tekutých kryštálov, ktoré podľa svojich "vlastností" zabránia, umožnia alebo len čiastočne umožnia prechod svetla v rôznej farebnej podobe. Následne obraz prejde cez druhý substrát - a to je obraz, ktorý používateľ vidí. Niektoré LCD displeje (napríklad v notebookoch) sa pýšia zvýšeným jasom a čistejším obrazom. Zvýšený jas má jednoduché vysvetlenie - výrobca jednoducho nepoužil jednu, ale hneď dve lampy, a tak vzrástla aj svietivosť displeja.
Prierez displejom TFT

Ako môže tekutý kryštál vedieť či má svetelnú zložku pohltiť, čiastočne alebo úplne prepustiť. Nachádza sa tu ešte jedna vrstva- tenký film posiaty tranzistormi (tranzistory na tenkej podložke - Thin Film Tranzistor - alebo skratka TFT, ktorú možno nájsť na každom balení LCD displeja). Táto vrstva obsahuje tranzistory - drobné elektronické zariadenia usporiadané do matice, ktoré zodpovedajú x-ovým a y-ovým (horizontálnym a vertikálnym) súradniciam na obrazovke. Každým tranzistorom prechádza elektrický prúd, ktorý drobnú CE zobrazovaciu jednotku buď aktivuje, alebo deaktivuje. Tá má na starosti práve "vlastnosť" tekutého kryštálu, ktorý sa nachádza nad touto jednotkou CE.

Prvky CE sú fixne umiestnené na tenkej podložke a ich počet tak vlastne hovorí o rozlíšení (natívnom, teda "hardvérovo" danom). Preto ak na LCD displeji zmeníte natívne rozlíšenie na iné, monitor vám to umožní, ale obraz nebude úplne presný. Poloha jednotlivých pixelov bude procesorom prepočítaná tak, aby "sadla" na pôvodné prvky CE. Tu prichádza na rad interpolácia a rôzne iné metódy prepočítavania.

Prvok CE je základom vrstvy TFT - po aktivovaní sa rozsvieti tekutý kryštál, ktorý "pláva" práve nad povrchom vrstvy TFT
Pre LCD displej je výhodnejšie, ak dostane obrazové dáta v digitálnej podobe - jednoducho povedané, monitor dostane iba informáciu, na ktorých súradniciach má jednotku CE aktivovať a kde nie. Takéto digitálne zobrazovanie má svoju výhodu - obraz sa zobrazí absolútne presne tak, ako je počítačom nadefinovaný.
Táto výhoda je však aj nevýhodou. Výhoda CRT monitora spočíva v tom, že prechod medzi jednotlivými farbami je spojitejší, pretože ak elektrón dopadne na luminofor, nevytvorí ideálny kruh, dôjde k rôznym odrazom elektrónu a okolité luminofory sa tiež čiastočne rozsvietia. Tým niektoré farebné prechody splynú, čo je však pre ľudské oko oveľa prirodzenejšie ako "drsné" (hoci presne definované) prechody medzi farbami.
Možno sa vám niekedy stáva, že nájdete na LCD monitore "vypálený" pixel - to iba prvok CE už nedokáže správne reagovať na elektrické impulzy v matici TFT. Môže tak byť stále aktívny alebo neaktívny.

Podsvietenie displeja

Používajú sa 3 druhy podsvietenia displejov:

  • EL - Electroluminiscent. Je to veľmi tenká doštička vydávajúca svetlo. Je dostupná v rôznych farbách. Spotreba energie je nízka, ale vyžaduje striedavé napätie 80 - 100 V. Naviac jej životnosť je viac než 10x nižšia než LED. (3000 - 5000 hodín)
  • LED - Light Emitting Diode. Ich výhody sú dlhá životnosť a nevyžadujú vysoké napätie. Nevýhodou je vysoká spotreba energie oproti EL.
  • CFL - Cold Cathode Fluorescent Lamp (Fluorescenčná lampa so studenou katódou). Má nízku spotrebu energie a vydáva jasné biele svetlo. Napájacie napätie je 270 - 300 V striedavých. Používajú sa v grafických LCD a majú dlhšiu životnosť než EL - 10 000 - 15 000 hodín.

Farebné displeje

Farebný displej VYŽADUJE podsvietenie. Každý bod farebného displeja je ovládaný trojicou tranzistorov (nastavujú rôzny potenciál). Každý bod displeja obsahuje červený, zelený a modrý filter, ktoré sú umiestnené na hornej sklenenej doštičke vedľa seba. Prepúšťaním svetla do farebných filtrov a jeho zmiešaním dostaneme výslednú.
U monitorov sa používa aditívne skladanie farieb – model RGB – farebný bod sa skladá z troch bodov svietiacich červenou (RED), zelenou (GREEN) a modrou (BLUE). Zložením týchto troch farieb v oku človeka vznikne farba biela.


Najdôležitejším parametrom pre LCD je doba odozvy, t. j. minimálny čas, ktorý potrebuje jeden prvok na rozsvietenie a zhasnutie (udáva sa v ms); čím je latencia kratšia, tým je monitor lepší (je to obdoba parametra obnovovacej frekvencie u CRT)

Rozdiely medzi CRT a LCD

CRT a LCD technológia je navzájom odlišná a používa iný spôsob vykresľovania. Poďme si tieto princípy objasniť.

Zobrazovanie, ostrosť, rozlíšenie a farby
LCD monitor pracuje na inej báze zobrazovania ako CRT, to znamená, že sa celý obraz neprekresľuje a nebliká ako je to v prípade CRT monitorov. Jednotlivé body LCD monitora sa prekreslia - prepnú na inú farbu iba vtedy, ak je to nutné. Tento proces nie je jednoduchý a vyžaduje si molekulárnu zmenu jednotlivého tekutého kryštálu. Táto zmena zaberá určitý čas. Čas, ktorý je potrebný na zmenu sa nazýva doba obnovy a udáva sa v milisekundách.
LCD zobrazujú obraz ostrejšie ako CRT monitory, lebo majú fyzickú mriežku obrazových bodov. LCD monitory disponujú tzv. natívnym rozlíšením, ktoré je udávané pri každom monitore. Toto rozlíšenie je také, kedy dosiahnete optimálne vlastnosti obrazu a kedy bude obraz dokonalý. Problém nastane, až keď chceme toto rozlíšenie zmeniť na menšie, a tu sa stáva problémom fyzická mriežka bodov obrazu. Tento jav sa nazýva interpolácia. Interpolácia je, že obraz sa roztiahne na celú obrazovku a bude rozmazanejší. Napríklad pri rozlíšení 800*600 môže nastať tento problém, ak je natívne rozlíšenie 1024*768 pixlov.
Tekuté kryštály nedokážu tak presne a verne zobrazovať farby ako CRT monitor. LCD monitor je asi 2 krát jasnejší ako CRT a dokáže najmä večer rozžiariť celú izbu. LCD monitor pracuje s digitálnym zdrojom informácii o obraze zatiaľ čo CRT s analógovým.
CRT monitor zobrazuje obraz pomocou spomínaného elektrónového lúču. Je však vždy potrebné prekresľovať celý obraz. U CRT monitorov sa udáva údaj, koľkokrát za sekundu sa obraz prekreslí – obnovovacia frekvencia, ktorý je udávaný v hertzoch. U CRT monitorov obraz nie je až tak ostrý ako je tomu u LCD. Vidieť to najmä na texte. Je to spôsobené tým, že mriežka pixelov nie je fyzická. Toto však umožňuje bezproblémové prepínanie medzi rozlíšeniami bez akýchkoľvek problémov. U CRT monitorov neexistuje niečo také ako natívne rozlíšenie. S farbami je na tom tiež lepšie CRT monitor. Dokáže zobraziť plnú škálu 32 bitovej palety. Prechody medzi farbami sú tiež prirodzenejšie ako striktné prepínanie u LCD monitorov jednotlivých bodov. Pretože, keď elektrónový lúč rozžiari luminofor, tak sa elektróny odrazia aj na ďalšie strany a čiastočne rozžiaria aj ostatné body na obrazovke. Tým sú prechody plynulejšie a jemnejšie pre naše oči.

Rozmery a špecifikácie
V rozmeroch sa nemôžu CRT monitory porovnávať s LCD monitormi. Práve tento fakt môže byť rozhodujúci pre zákazníkov, ktorý potrebujú monitor s malými rozmermi.
Ďalšou zaujímavosťou je uhlopriečka. Ak si kupujeme CRT monitor s uhlopriečkou 17", tak reálna veľkosť obrazu je len niečo okolo 16,1" ale u LCD monitorov dostanete presne takú veľkosť obrazu, akú ste si kúpili. Je to spôsobené tým, že CRT obrazovka nevyužije nikdy celú veľkosť obrazu.
Zaujímavosťou u LCD monitorov je, že vždy obsahujú nejaké tzv. mŕtve body. Sú to body, ktoré nedokážu meniť farbu podľa toho ako majú, ale sú stále rozsvietené alebo vypnuté. Priemerne obsahuje LCD monitor asi 1-3 mŕtve body.
U LCD monitorov sa udáva tiež tzv. maximálny pozorovací uhol. Niečo takéto u CRT monitorov neexistuje, pretože z každého uhla má rovnaký obraz, resp. farby. U LCD monitorov to tak nie je a niekedy je to veľmi nepríjemné. Pri každom pohybe hlavou do boku vidíte, že jas farieb sa zmenil a sú trošku iné. Maximálny pozorovací uhol udávaný v stupňoch hovorí, z akého uhla je ešte možné sa pozerať na LCD monitor a vidieť reálny obraz.

Odozva LCD monitora a frekvencia obnovy obrazu CRT monitora
Obnovovacia frekvencia CRT obrazu udáva číslo v hertzoch - teda koľkokrát za sekundu sa prekreslí obraz. Moderné monitory majú frekvenciu vyššiu ako 100 Hz, niektoré aj okolo 120 Hz. Určite si pamätáte na monitory CRT s 60 Hz, ktoré "vypaľovali" obraz do oka. Frekvencia vyššia ako 85 Hz už nie je človekom registrovaná, ale okom áno.
LCD monitory nemusia prekresľovať celú plochu a tak nepoužívajú parameter frekvencie, ale dobu odozvy v ms. Nízka odozva LCD monitoru môže spôsobiť v hrách a pri pozeraní filmov tzv. efekt duchov. Ale moderné LCD monitory s s dobou obnovy 2 - 5 ms plne dostačujú a nemajú problém s nedostatočnou odozvou. Nedostatočná odozva sa pohybuje od 15 - 30 ms a vyššie.

Zdravotné a energetické hľadisko
Zo zdravotného hľadiska sú LCD monitory jednoznačne výhodnejšie. Tým, že neblikajú a že menia len tie body, ktoré sú potrebné nekazia tak oči a sú k nim šetrnejšie. Taktiež nevysielajú prúd elektrónov, ktoré CRT monitory vysielajú ako elektrónové delo smerom k používateľovi. Zlepšenie stavu očí a ustúpenie bolestí, ktorými isto mnohý trpia z CRT monitorov je možné čakať okamžite. Ale tiež záleží na kvalitnom nastavení a na podmienkach osvetlenia. Energetické hľadisko je tiež nemenej dôležité pri celodennej práci. LCD monitory majú asi len tretinovú spotrebu oproti CRT monitorom. Netreba tiež zabúdať na minimálnu vzdialenosť očí od monitora, ktorá činí 70 cm.

Celkové zhodnotenie
LCD monitor je jednoznačnou voľbou pre ľudí, ktorý nepracujú veľmi s grafikou, kde sú dokonalé farby nutné, ale iba denne dlho pracujú pri počítači. Tiež energetická úspora a tenké rozmery sú veľkou výhodou.
Avšak kvalitný CRT monitor je stále na hry a kvalitné grafické zobrazenie jednotkou. Ale zdravie očí a bolesť hlavy je tiež kritérium, ktoré môže zmazať ostatné predsudky z kúpy LCD monitora.

Tlačiarne

Sú určené na výstup informácií na papier
Podľa princípu tlače rozdeľujeme tlačiarne na :

  • ihličkové (maticové)
  • atramentové (inkjet)
  • laserové
  • tepelné
Ihličkové (maticové) tlačiarne

Princíp tlače spočíva v ovládaní ihličiek písacej hlavy tlačiarne, ktoré úderom na kopírovaciu pásku vytvárajú požadovaný obraz na založenom papieri. Ihličky sú v hlave usporiadané vo vertikálnom smere a sú ovládané miniatúrnymi elektromagnetmi, ktoré sú riadené mikroprogramom (firmware) tlačiarne, na základe informácií z počítača. Maticové tlačiarne sú schopné pracovať v grafickom aj textovom režime. Počet ihličiek v písacej hlave je rôzny určuje kvality tlače. Tlačiarne majú 9 alebo 24 ihličiek a tlačia 200 - 300 znakov za sekundu.
Ihličkové tlačiarne sú vhodné hlavne pre čierno/bielu tlač menej dôležitých textových dokumentov. Ich nevýhodou je, že sú hlučnejšie, pomalšie a majú najhoršiu kvalitu tlače voči tlačiarňam laserovým alebo atramentovým

Atramentové (Ink-jet) tlačiarne

Princíp: Využívajú v písacej hlave miniatúrne dýzy (trysky), ktoré v prípade potreby vystreknú malé množstvo špeciálneho atramentu na špeciálny papier. Trysková hlava obsahuje niekoľko trysiek (64, 128 i viac). Používa sa taký papier, na ktorom sa atrament nerozpíja. Rozdiel medzi jednotlivými tlačiarňami je v chemickom zložení atramentu, v objeme a vo frekvencii vystreľovania kvapiek, a v hustote dýz v tlačovej hlave. Vzdialenosť medzi tlačovou hlavou a papierom je cca 1 mm, rýchlosť vystreľovania cca 50 km/h. Na vystreľovanie sa používa technológia termická (zohriatie na viac ako milión ºC) a piezoelektrická (tlak sa vytvorí zmenou tvaru piezoelektrického kryštálu pôsobením elektrického prúdu).
Vlastnosti: rýchlosť tlače (15 až 21 ppm = pages per minute = strán za minútu), tichý chod, kvalita tlače – od 300 DPI do 4800x1200 DPI, kvalita tlače závisí však aj od kvality papiera, cena za vytlačenie strany (5% pokrytie) je od 0,85 do 2,53 Sk ČB, 2,56 až 4,26 Sk farebné.

Laserové tlačiarne

Využívajú fotoelektrické vlastnosti polovodičov (selénu), ktorý je nanesený na oceľovom valci. Neosvetlený valec sa chová ako izolant, takže je možné povrch valca nabiť elektrickým nábojom. Otáčajúci sa valec je najprv nabitý a potom je na jeho povrch laserovým lúčom nakreslený text alebo obraz. Na osvetlených miestach sa elektrický náboj vybije (selén sa stal vodivým) do oceľového podkladu. Potom sa na tlačiaci valec nanáša farbiaci prášok (toner), ktorý sa uchytí iba na nabitých miestach a pretlačí sa na papier. Nakoniec sa papier zahrieva (180°) kvôli stabilite vytlačeného dokumentu. Tlačia celé strany naraz. Výhodou laserových tlačiarní je rýchlosť a kvalita tlače. Nevýhodou je vysoká cena. Laserové tlačiarne tlačia aj farebne.

Tepelné tlačiarne

Pracujú na princípe tepelného pôsobenia na špeciálny papier s teplocitlivou vrstvou. Ich výhodou je tichý chod, nevýhodou je nutnosť používania špeciálneho papiera, čo zvyšuje náklady na tlač.

Farebný bod na papieri vzniká substraktívnym skladaním farieb – model CMY. Bod sa skladá z troch bodov základnými farbami sú: modrozelená (CYAN), fialová (MAGENTA) a žltá (YELLOW) nanesených na papier. Každý bod odráža časť dopadajúceho bieleho svetla zodpovedajúcu farbe bodu. Odrazené lúče sa v oku človeka skladajú a keď sú všetky farby rovnako intenzívne vznikne čierna farba.


Zložením farieb nikdy nevznikne úplne čierna farba, preto sa v tlačiarňach používa na tlačenie čiernych plôch hlava s čiernou náplňou (BLACK).
Potom sa model skladania farieb používaný u tlačiarní označuje ako CMYK.

Prezentáciu k tejto téme si môžete pozrieť TU.
 

Späť

Vyhľadávanie

(c) 2008 Všetky práva vyhradené.

Vytvorené službou Webnode