Caratteristiche del monitor

Caratteristiche del monitor
Il monitor utilizzato con il personal computer è un dispositivo raster: lo schermo cioè consiste di
una matrice rettangolare di pixel (picture element). Ogni pixel del monitor può assumere un colore
tra quelli disponibili.
Il pixel occupa una zona quadrata, il cui lato varia da monitor a monitor. Il numero di pixel di base e
il numero di pixel in altezza sono le dimensioni in pixel del monitor (per esempio 1024 x 768
pixel).
Dimensioni comuni di questa matrice rettangolare di pixel sono le seguenti
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640 pixel di base per 480 di altezza (standard VGA);
800 pixel di base per 600 di altezza;
1024 pixel di base per 768 di altezza (standard XGA);
1280 pixel di base per 1024 di altezza (standard SuperVGA).
Un monitor multisync consente di modificare la dimensione del pixel (per esempio passando da 640
x 480 su tutto lo schermo a 800 x 600: in tal modo il singolo pixel diventa più piccolo).
Monitor meno recenti hanno dimensioni fisse e non modificabili, per esempio 640 x 480 pixel. Un
monitor multisync può invece essere regolato indifferentemente su una qualunque delle dimensioni
in pixel che supporta (e che sono supportate anche dalla scheda grafica).
Poichè le dimensioni fisiche del monitor naturalmente non variano, modificare le dimensioni in
pixel del monitor significa in realtà modificare il lato del pixel; per esempio passando da 640 x 480
pixel a 800 x 600 pixel, il lato del pixel diminuisce (perché nella stesso spazio in cui prima c'erano
640 pixel, ora ce ne sono 800).
La risoluzione (resolution) del monitor è il numero di pixel per unità di misura (pollice o
centimetro):
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pixel per pollice (ppi, pixel per inch);
pixel per centimetro (ppc).
In memoria, ogni pixel del monitor è rappresentato con un certo numero di bit. Questo numero
viene detto profondità di colore. Per esempio se ad ogni pixel sono riservati 8 bit (quindi 256
livelli) per il rosso e altrettanti per il verde e il blu, la profondità di colore è di 24 bit (e quindi ogni
pixel può assumere un colore tra 16.777.216 colori).
Il refresh del monitor, invece, è quel che in italiano si definiva "frequenza di quadro", ovvero il
numero di "fotogrammi" al secondo in gergo cinematografico.
I monitor vengono normalmente specificati per frequenze quali 56, 60, 72 o 80 Hz.
Alle frequenze più elevate corrisponde una maggiore fluidità del movimento, tuttavia questo valore
NON dipende dal monitor ma dalla scheda video del vostro PC.
Il monitor deve solo essere in grado di sopportare il carico di lavoro imposto dalla scheda video.
Tecnologie del monitor
Le principali tecnologie con le quali sono realizzati i monitor sono:
Tubo a raggi catodici
La tecnologia del tubo a raggi catodici risale ai primi anni del 1900, ma è ancora molto utilizzata,
specialmente dopo lo sviluppo della televisione negli anni '50 e '60. Confrontata con altri tipi di
tecnologia di monitor è economica, affidabile e versatile.
L'immagine viene prodotta sulla superficie interna del tubo da uno o più fasci elettronici che
colpiscono il rivestimento, costituita da una superficie fosforescente. La scansione avviene
velocemente, abbastanza velocemente da dare l'impressione che si tratti di una immagine fissa.
La scansione avviene deflettendo i fasci elettronici orizzontalmente e verticalmente. Per ragioni
pratiche, il raggio non può deflettere oltre 110°. La scansione inizia in alto a sinistra e avviene da
sinistra a destra e dall'alto verso il basso. Quando sono colpiti dal fascio, i fosfori vengono eccitati e
producono luce che illumina lo schermo.
Ogni pixel di un monitor CRT è in realtà costituito da tre minuscoli punti di materiale fosforescente
che non è possibile vedere individualmente ad occhio nudo. Si tratta dei tre fosfori (niente a che fare
con l'elemento chimico fosforo), uno rosso (red, R), uno verde (green, G) e uno blu (blue, B).
I tre cannoni elettronici (rispettivamente per il rosso, verde e blu) emettono tre fasci di elettroni che
spazzano progressivamente l'intero raster. Quando i tre fasci colpiscono un pixel, un particolare
meccanismo magnetico-meccanico con l'uso di una maschera forata (shadow mask) fa in modo che
il primo fascio colpisca il fosforo R, il secondo colpisca il fosforo G e il terzo quello B.
I fosfori sono sistemati in terne circolari (Precision InLine) o in striscie verticali (Trinitron).
I tre fosfori del pixel vengono eccitati dai tre fasci di elettroni che li rendono fosforescenti
(l'aggettivo "fosforescente" significa letteralmente, "produttore di luce"). I fosfori sono molto vicini
per cui è impossibile distinguerli a occhio nudo, e la mescolanza dei loro colori avviene, in effetti,
nell'occhio dell'osservatore (tecnicamente si tratta del processo di sintesi additiva spaziale).
Ogni pixel del monitor può dunque assumere un colore determinato da una certa luminosità dei
fosfori rosso, verde e blu. Variando l'intensità con la quale i tre fasci elettronici colpiscono i tre
fosfori, varia il colore percepito.
Se l'immagine deve essere mantenuta il fosforo necessita di essere continuamente alimentato con
elettroni perché la persistenza del fosforo (il tempo in cui la luce viene messa) è breve: da 40
microsecondi a 3 secondi. Per immagini in movimento è meglio una persistenza breve, ma la
persistenza lunga riduce lo sfarfallio.
Cristalli liquidi
La tecnologia CRT sta per essere sostituita dalla tecnologia dei cristalli liquidi (LCD, liquid cristal
display).
I cristalli liquidi sono composti organici che possono avere sia le proprietà dei liquidi sia le
proprietà dei cristalli: come i liquidi possono essere versati ma come i cristalli mantengono una
struttura molecolare ordinata.
Le molecole nei cristalli liquidi si possono considerare disposte su livelli; i cristalli liquidi nematici
ritorti (twisted nematic, "nematico" significa filiforme) hanno le molecole del livello superiore
orientate ad angolo retto con le molecole del livello inferiore. Quando viene applicato un campo
elettrico, le molecole si allineano parallelamente tra loro. Quindi il cristallo liquido può essere in
uno di due stati: twisted on oppure twisted off. Quando il cristallo liquido è twisted on ha l'utile
proprietà di cambiare la polarizzazione della luce polarizzata di 90°, quando twisted off riflette la
luce incidente.
I monitor a cristalli liquidi hanno numerosi vantaggi: alta risoluzione, uniformità nello spazio e nel
tempo (perché ogni singolo pixel può essere indirizzato separatamente e non viene influenzato dai
pixel adiacenti). Inoltre sono sottili (1-2 centimetri) e leggeri, necessitano di una potenza elettrica
molto bassa, non espongono l'utente ai pericoli dei raggi catodici.
Presentano tuttavia anche alcuni difetti: una risoluzione temporale molto bassa (problemi con le
immagini dinamiche); bassa luminanza e basso contrasto cromatico; gamut di colore ridotto rispetto
ai monitor CRT (soprattutto a causa del primario blu). Inoltre sono ancora molto più costosi dei
monitor CRT (circa 200.000 lire a pollice, agosto 2000).
I principali tipi di monitor a cristalli liquidi sono
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a matrice passiva:
o TN, twisted nematic;
o STN, supertwisted nematic;
o DSTN, dual scan twisted nematic;
o CSTN, color twisted nematic;
o HPD, hybrid passive display;
a matrice attiva:
o TFT, thin film transistor.
I tipi monitor a matrice passiva più usati sono TN e STN. Il monitor TN è caratterizzato da un
bassissimo consumo (usa la luce ambiente per illuminare lo schermo) ed ha trovato presto
applicazione nel campo dei computer portatili. Tra gli svantaggi vi sono un contrasto piuttosto
ridotto e un angolo di "corretta visione" piuttosto ristretto (circa 20°), dovuti anche alla presenza
dello strato di elettrodi trasparenti davanti al video.
Il monitor STN è una evoluzione del TN in cui le molecole della fase nematica (e quindi anche la
luce polarizzata incidente) subiscono una rotazione di 270° invece che di 90°. I vantaggi principali
sono un maggiore contrasto (circa il triplo) ed un maggiore angolo di "corretta visione" (circa il
doppio) rispetto ai TN. Presentano tuttavia maggiori problemi di birifrangenza, per cui qualche
volta possono verificarsi spostamenti di colore. Esistono comunque opportuni metodi correttivi che
permettono di ovviare a questi inconvenienti.
Il monitor a matrice attiva (TFT, thin film transistor) è il più moderno. In questo monitor
l'indirizzamento di ogni singolo pixel avviene tutto alle spalle del display stesso e i pixel sono
attivati da un apposito transistor. Quindi non è più necessario porre davanti al video una serie di
elettrodi: è sufficiente la presenza di una unica lastra trasparente con funzioni di "terra". Il contrasto
è quattro volte maggiore rispetto agli STN e l'angolo di visuale è più ampio.
Plasma
La tecnologia al plasma si basa sulla luce fluorescente. In ogni cella del display si trova il gas,
normalmente una miscela di Neon e Xenon, che in un campo elettrico modifica le proprie
caratteristiche. Applicando una tensione il gas ionizza e diventa un plasma che cede luce
ultravioletta non visibile. La parte esterna del pannello è ricoperta con fosfori RGB che rendono
visibile la luce. Tre celle adiacenti costituiscono un pixel.
Un clock di 30 kHz è sufficiente a visualizzare una immagine senza sfarfallio. Questa caratteristica
ha tuttavia effetto anche sulla visualizzazione di immagini mobili. Mentre un colore viene già
acceso, l'altro non è ancora illuminato. Per minimizzare questo problema i diversi costruttori
utilizzano metodi diversi.
La tecnologia al plasma consente di realizzare monitor di grandi dimensioni, la cui diagonale varia
da 25" a 50" che è 1 metro e 27 centimetri. Nonostante queste dimensioni i monitor al plasma non
hanno alta risoluzione: il lato del pixel non è diminuibile a piacere. Così dimensioni maggiori di
852 per 480 pixel con un PDP a 42" sono difficilmente raggiungibili. Al contrario i monitor a
cristalli liquidi e CRT possono raggiungere dimensione di punto di 0.3 millimetri.