如何选择合适的监视器？

根据不同的分类标准，可以将监视器分成下面几大类：

（一）按音频来分

（1）带音频的监视器。

（2）不带音频的监视器。

（二）按使用场合来分

（1）专用监视器。

（2）收/监两用监视器，如带视频端口的电视机。使用电视机作为监控系统的终端监视器，除了可能感觉到图像较为模糊（清晰度较低、色彩还原度较差）之外，电视机使用的元器件也不适合无间断连续使用的要求。如果强行使用电视机作为监视器，轻则容易产生故障，严重时可能会由于电视机的工作温度过高而引起意外事故。

（三）按显示技术来分

1.显像管监视器（Cathode Ray Tube，CRT）

显像管监视器如图2-8所示。根据技术发展，显像管监视器又分为黑白监视器与彩色监视器。

（1）黑白监视器显像管的结构与工作原理。显像管的工作过程反映图像显示设备的基本概念，如图像扫描、同步处理、电/光转换，最终把时间域的电信号转变为空间域的光学图像信号。显像管（黑白）由电子枪、电子偏转系统、荧光屏和玻璃壳体组成，黑白显像管的结构示意图如图2-9所示。

电子枪由灯丝、阴极、控制栅极、加速极、聚焦极和阳极组成。它的基本功能是发射电子，并使其加速、聚焦形成细小的电子束，准确地打在荧光屏上。电子枪的阳极（十几千伏高压）使电子加速，获得足够的能量轰击荧光屏，使其发光。电子枪的作用如同一组光学透镜对光线的作用，因此又称为电子光学系统。

图2-8 显像管监视器实物图

图2-9 黑白显像管的结构示意图

荧光屏由镀在面板玻璃内壁上的荧光膜组成，它受电子束轰击而发光，发光强度与电子束能量和强度成正比。荧光膜背面还有一层铝膜，以提高荧光屏的亮度，并防止离子对荧光屏的轰击。

偏转系统是位于显像管外部的线圈组件，也可以认为是偏转（扫描）电路的一部分，它与显像管的结构紧密相关。偏转系统可改变电子束的运动方向，形成矩形扫描光栅。

（2）显像管的基本性能如下：

1）调制特性：通过向阴极或栅极加电压都可以对电子束进行调制。前者称为阴调方式，后者称为栅调方式，显然两者的电压极性是相反的。通常把栅、阴极之间的电压称为调制电压，调制电压与电子束电流的关系称为调制特性。实验证明显像管的调制特性不是线性的（一条直线），因此，调制电压与荧光屏亮度的关系也不是线性的。摄像机的γ校正就是补偿这一非线性的。

2）分辨率：分辨率指可以分辨电视线的数量，其与荧光粉的特性和电子束聚焦性能有关。荧光粉越细、电子枪聚焦越好，显像管分辨率越高。显像管的分辨率与监视器的分辨率不同，后者与监视器视频通道的幅频特性有关。

3）亮度：亮度是指单位面积荧光屏在其法线方向上的发光强度，单位为cd/m²，其与荧光粉的电/光转换效率、电子束强度和能量有关。

4）灰度等级：灰度等级是指荧光屏能够分辨亮暗层次的能力（以灰度级数表示）。灰度等级越高，可以显示图像的层次越丰富。显像管的灰度等级与监视器的灰度等级不同，后者与监视器视频通道的非线性有关。

黑白监视器应用正在逐渐萎缩，但也不会完全退出应用市场。如采矿行业井下作业时，彩色摄像机没法用，因为井下就是一个黑白的“零和游戏”（即井下非黑即白之意），需要灵敏度更高、更清晰的黑白摄像机，此时监视器选用黑白的更能显出图像效果。还有住宅、小区、工厂等普通行业用户，强调的是高清晰图像，不需要分辨被监控对象的色彩特征，且要求晚上也要看得清楚，系统会选择低照度摄像机，这样监视器选用黑白机时更能显示图像，也更节省系统建设成本。

（3）彩色监视器。彩色显像管是彩色监视器的核心器件，其不仅要完成电/光转换，还要完成3个色分量信号的混合。电视系统的相加混色是在彩色显像管的荧光屏上进行的，由人的眼睛来实现。彩色显像管也称荫罩管，由电子枪、荧光屏、荫罩、玻壳、管外组件组成。

1）彩色显像管成像原理：视频信号输入监视器后，监视器电路将复合全电视信号分离并解码。分解为R、G、B三基色信号与H（水平）、V（垂直）两个同步信号。R、G、B三基色信号经过解码后，经电路放大后激发CRT的阴极释放出三束电子束。电子束经过加速与聚焦后撞击荧光屏，产生亮点。H（水平）与V（垂直）两个同步信号分别经过放大处理使监视器的偏向线圈产生扫描电流，扫描电流产生磁力带动电子束的运动方向。

2）电子枪：可产生3条电子束，分别对应于3个色分量，这3条电子束可以从一个电子枪产生，也可以由3支电子枪产生。同时电子枪对3条电子束有聚焦、加速等功能，给予电子束足够的能量。

3）荧光屏：荧光屏涂有3种荧光粉，它们在电子束的轰击下可以分别发出3个基色的光，每3点为一组，每一组中的每一个点将分别受到不同电子束的轰击，产生不同色彩的光。

4）荫罩：是彩色显像管特有的器件，具有选色的功效，保证每条电子束能够准确地打到相应的荧光点上，荫罩的结构与电子枪相匹配。荫罩按产生电子束的原理不同主要有三枪三束型、单枪三束型与自会聚型（或叫一字三枪型）。

世界上主要有三种彩色扫描制式，即NTSC制式、PAL制式及SECAM制式。

NTSC（National Television Standards Committee）制式即国家电视标准制式。帧频为每秒30帧，扫描线525行，隔行扫描，画面比例4∶3，分辨率为720×480，约为30万像素。彩色副载波为3.58MHz。美国、加拿大、日本、墨西哥等国家及中国台湾地区采用NTSC制式。

PAL（Phase Alternating Line）制式即逐行倒相制式。帧频为每秒25帧，扫描线625行，逐行扫描，画面比例4∶3，分辨率为720×576，约40万像素，彩色副载波为4.43MHz。英国、荷兰、澳大利亚、瑞士、葡萄牙及印尼等国家及中国大陆、中国香港等地区采用PAL制式。而PAL系统中又区分成数个系统，如PAL-D系统、PAL-B系统或PAL-G系统。

SECAM（Sequentiel Couleur A Memoire）制式即按顺序传送彩色与存储制式。帧频为每秒25帧，扫描线625行，隔行扫描，画面比例4∶3，分辨率为720×576，约40万像素，亮度带宽6.0MHz，彩色副载波为4.25MHz，色度带宽1.0MHz（U），1.0MHz（V），声音载波6.5MHz。采用国家包括法国、俄罗斯、保加利亚、波兰等。

三种彩色制式参数比较见表2-1。

表2-1 NTSC、PAL、SECAM三种彩色制式参数比较

（4）阴极射线管（CRT）用于监控监视的优势如下：

1）图像清晰度高。专业监控器较传统电视机而言具备带宽补偿和提升电路，其通道频带更宽，图像更清晰。清晰度主要是由视频通道的幅频特性决定。

2）色彩还原度高。还原度则主要由监视器中红（R）、绿（G）、蓝（B）三基色的色度信号和亮度信号的相位所决定。专业监视器的视频通道在亮度、色度处理和R、G、B处理上具备精确的补偿电路和延迟电路，以确保亮/色信号和R、G、B信号的相位同步。

3）整机稳定性能高。监视器应用于视频监控系统时，通常需365天，每天24h连续无间断的工作，加之其有些环境条件较为恶劣，就要求监视器的可靠性和稳定性更高。其在监视器的电流、功耗、温度及抗电干扰、电冲击的能力和裕度以及平均无故障使用时间均要远大于电视机，同时监视器还必须使用全屏蔽金属外壳确保电磁兼容和干扰性能。在元器件的选型上，监视器使用的元器件的耐压、电流、温度、湿度等各方面特性都要高于电视机使用的元器件；而在安装、调试尤其是元器件和整机老化的工艺要求上，监视器的要求也更高，电视机制造时整机老化通常是在流水线上常温通电8h左右，而监视器的整机老化则需要在高温、高湿密闭环境的老化流水线上通电老化24h以上，以确保整机的稳定性。

（5）选购CRT高清监视器的参考标准如下：

选购CRT高清监视器时需要从两个角度来衡量：一是清晰度要求，CRT监视器的清晰度是以扫描线描述的，扫描线即是监视器在水平方向能够分辨的线条数。专业监视器在通道电路上比起传统电视机具备带宽补偿和提升电路，其通频带更宽，具有较高的图像清晰度，大多是600TVL起步，一些稍好的产品可以达到1250线的标准。二是扫描频率要求。要实现高清无闪烁至少选择60Hz以上逐行扫描频率的监视器，低扫描的监视器会出现闪烁拉丝等现象，大大影响效果。CRT高清监视器的扫描格式需满足以下三个必要条件之一：①60Hz逐行扫描，可消除大面积闪烁，又有良好的行结构，画面细腻同时不闪烁；②100Hz隔行增强扫描，为了克服50Hz隔行监视器存在的噪波大、图像闪烁等缺陷，所以通过倍场的方式实现100Hz隔行扫描，使人的视觉产生错觉，掩盖大面积闪烁的缺陷，由于仍是隔行扫描，难以掩盖结构的细腻性，这也是为什么60Hz逐行扫描监视器比100Hz隔行扫描监视器价格贵的原因（见图2-10）；③75Hz逐行高清，其刷新率比60Hz提高了15Hz，但其意义不仅仅是提高15Hz而已，使得图像更加稳定，细腻逼真，色彩更加鲜艳。

图2-10 不同扫描频率下的图像效果

2.数字光源处理器（Digital Light Processing，DLP）

DLP目前是大屏拼接墙的主流应用设备，其优势主要体现在显示面积大，组合式拼接可达几十或几百平方米，甚至更大；分辨率高、清晰度高，理论上可以随着拼接规模增大而不断累加；系统对专业技术水平要求高，DLP屏拼接显示系统是光学、电子、屏幕、机械、网络等高科技技术的集合。

DLP技术先把影像信号经过数字处理后再投影出来。DLP技术的核心是德州仪器（TI）公司开发的数字微镜器件（Digital Micromirror Device，DMD），通常DMD芯片有约几百万个铰接规则排列安装的微镜，一个微镜对应一个像素。

DLP投影机的工作原理：用一个积分器（integrator）将光源均匀化，通过一个有色彩三原色的色环（Color Wheel）将光分成R、G、B三色，微镜向光源倾斜时，光反射到镜头上，相当于光开光的“开”状态。微镜向光源反方向倾斜时，光反射不到镜头上，相当于光开关的“关”状态。其灰度等级由每秒钟光开关次数来决定。采用同步信号的方法，处理数字旋转镜片的电信号，将连续光转为灰阶，配合R、G、B三种颜色而将色彩表现出来，最后投影成像。DLP投影技术原理示意图如图2-11所示。根据DLP投影机中DMD数字微镜的片数，分为单片DMD机、双片DMD机和三片DMD机。

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图2-11 DLP投影技术原理示意图

单片机是指只有一片DMD，这个芯片在一块硅晶片的电子节点上紧密排列着许多片微小的正方形反射镜片，每一反射镜片都对应着生成图像的一个像素，DMD芯片中包含的反射镜片数量越多，DLP投影机的分辨率越高。DMD微镜工作时，由相应的存储器控制在两个不同的位置上切换转动（光开、关）。当光源的光通过由R、G、B三色块组成的滤色轮投射到反射镜片上，滤色轮以60r/s的速度旋转，这样就能保证光源发射出来的白色光分成R、G、B三色光循环出现在DMD微镜的芯片表面上。当其中某一种颜色的光投射到反射镜片的表面后，DMD芯片上的所有微镜，根据自身对应的像素中该颜色的数量，决定了其对这种色光处于开关的次数，由此决定了反射后通过投影镜头投射到屏幕上光的强度。当其他颜色的光依次照射到DMD芯片时，DMD中的所有微镜将极快地重复上面的动作，最终投影屏幕上出现彩色的投影图像。

两片机在投射光源的路径上设置有高速旋转的滤色轮，但它是由洋红色和黄色两色块组成，当洋红色块通过旋转的色轮时，会相应地过滤白色光中的绿色光，而通过的蓝色光和红色光则被分隔开来，其中红色光单独投射到两片DMD芯片中的一片上，蓝色光则投射到由蓝色光和绿色光共享使用的另一片DMD芯片上。当黄色色块通过旋转的色轮时，光线中的红色和绿色光就会被通过，而蓝色光就会被过滤掉，这样红色光和蓝色光就会被分隔投影。

三片机与单片、两片机最大的区别是没有滤色轮，三片DMD芯片分别直接反射红、绿、蓝中的一种颜色，然后将红、绿、蓝三种颜色分别投射到投影屏幕上。

单片式主要应用在便携式投影产品中，双片式应用于大型拼接显示墙，而三片式主要应用于超高亮度投影机。

3.液晶显示监视器

液晶（Liquid Crystal）是液态存在的分子晶体，是一种既像液体（能流动）又像晶体（有晶体的光学性质）的有机化合物。其具有一些基本特点：若电流通过液晶层，液晶分子将按电流的方向排列；若液晶层的外层带有小的沟槽，液晶注入后，液晶分子会顺其排列，当上下两个表面（沟槽之间）呈一定的角度时，液晶排列就会发生扭曲。这个扭曲形成的螺旋层会使通过的光线也发生改变。液晶显示监视器如图2-12所示。LCD监视器将向着高清、高亮、高对比度、低功耗、长寿命、超窄边、低价位的方向发展。液晶是目前公认的最适合应用于安防领域作为专业监视终端的产品。其使用寿命一般情况下都可以达到5万h以上，分辨率可以轻易做到标准高清以上甚至达到1080p的全高清等级，功率与发热量也相对较小。

图2-12 液晶显示监视器

（1）LCD监视器的重要组成部分如下：

1）液晶屏：液晶监视器的屏幕主要采用TFT屏，TFT相当于一个开关管，通电时导通，液晶分子排列有序，使光线易通过，不通电时液晶分子排列混乱，阻止光线通过。液晶监控器主要有物理分辨率、对比度、亮度、响应时间和可视角度等多种评判标准，而这些参数与监视器的生产厂家无关，只与显示屏的生产厂家有关。

2）图像处理模块：监视系统中前端视频信号经过模数转化后，进入到图像信号处理模块。其对前端进来的多种格式数字视频信号进行处理，输出平板显示模块可接受的平板图像显示数据，对图像提供不同比例的缩放，支持不同分辨率的LCD面板，最高可支持到Full HD格式。其主要功能有数字色度亮度处理、彩色γ校正、图像大小缩放、画质改善、运动补偿、边缘平滑等，另外还有动态降噪、动态γ曲线、APL等，动态提升画面的对比度、清晰度，让用户获得更好的视觉效果。

（2）LCD监视器的应用难题如下：

1）120Hz倍频技术。120Hz倍频技术指对电视图像信号进行倍频插帧的技术，将原来50～60Hz场频改变为120Hz。该技术主要解决动态画面的拖尾现象，通过显示屏与监视器核心处理器双120Hz场频，利用插帧方式，在保证图像效果的前提下，提高刷新频率减轻拖尾现象。

2）全高清（Full HD）技术。随着监视系统前端两百万像素的摄像机使用的普及，其输出的是全高清1080p信号，LCD监视器需采用全高清面板，配备HDMI接口，实现全高清信号的点对点显示。具有1080p信号输出的摄像机、DVR等前端输出设备，其输出都接入有HDMI接口的监视器中，一方面实现画面的高清再现，另一方面因视频、音频都在一根线缆中传送，使得监控系统的搭建比较简洁。

3）数字信息显示器（Digital Intelligence Display，DID）技术。DID技术是三星公司2006年率先推出的一项显示技术。其改善了液晶分子排列结构，可横向、纵向、吊顶放置，具有高亮度、高清晰度、使用寿命较长、运行稳定和维护成本低等优点，并且其色彩饱和度较高（DID可达93%，而普通液晶屏仅为72%），具有更高的对比度和亮度，达8万h的超长使用寿命。目前，基于DID的TFT液晶屏是最高端、最理想的液晶监视器显示屏。

DID技术最成功之处是边框越来越小，适用于拼接墙使用的液晶监视器，其光学拼缝已从窄边的23mm到超窄边的7.3mm，已越来越接近PDP和DLP的拼缝宽度。水平和垂直可视角度最大可达到178°。

4）USB接口。由于监视器使用的特殊性和复杂性，大多数多为全金属外观，对于一些特殊的效果和要求无法自行调整，为了解决此问题，配置USB升级功能。厂家只需要将按照用户的需求做好的程序提供给用户，用户将程序复制到U盘后，通过简单操作遥控器，即可在30s之内实现快速升级，非常方便。

5）LED背光技术。由于LCD监视器需要长时间不间断地工作，监视器的寿命和功耗是不可忽视的问题。LED背光技术具有色域广、超薄、对比度高等优点，在功耗方面较应用广泛的CCFL背光技术要优越得多。CCFL背光技术的寿命基本上在5万h左右，背光功耗占到整机功耗的70%以上。

（3）LCD监视器选购建议如下：

1）尺寸与比例的选择。LCD监视器的尺寸比例很多，常见的尺寸有17in、19in、20in、32in、42in、40in、46in等。在这些LCD监视器中，17～19in监视器的尺寸比例大多是4∶3或是5∶4，而22in以上的监视器大多是16∶9。应根据工程系统实际需求和前端设备的配置来选择相应尺寸比例的监视器。如果前端采用的是720p、1080i的网络摄像机，那显示设备最好是选择16∶9宽屏设计的液晶监视器。此时，如果是4∶3的尺寸，显示时会有压缩的效果，导致监视器画面看不清楚。从目前视频监控网络化的发展趋势来看，16∶9的LCD监视器将是主要趋势。

2）性能指标的选择。性能指标主要是指物理分辨率、亮度、对比度、色彩饱和度、可视角度、响应时间以及使用寿命。应根据监视器采用的液晶屏情况来判断其性能指标。16∶9液晶屏的物理分辨率是1368×768，可采用信号发生器输入清晰度测试信号，观察能显示出多少线即可知道其分辨率情况。分辨率不是越高越好，根据实际输入信号选择合适的分辨率，最理想的是输入信号分辨率与屏的分辨率相同。另外，查看屏幕是否有欠点（包括亮点和暗点），亮度、对比度越高图像效果越好，可选择300cd/m²左右的环境光线来测试，这样画面比较柔和，不伤眼睛。目前的可视角度都可以达到170°以上。通过高速运动的物体监视的测试，要求监视器的响应时间尽量短，避免拖尾现象；如果主要监视对象是静止物体，则要求监视器能够自动消除残影，避免液晶类监视器长期显示静态图像导致产生坏点。

3）注重产品的可靠性。监视器的稳定可靠性对于其长时间不间断工作状态是至关重要的。可通过测试图像检查是否有坏点，屏幕坏点是否在标准允许的范围之内来判断其使用寿命。其次，可以从外观结构的质量和美观度来考量，外壳是否采用具有屏蔽干扰功能的金属材质，接口类型是否丰富，制作工艺是否精细，是否具备风扇散热设计，散热效果是否理想，温升是否正常。产品是否经过权威机构的专业认证也是确保产品是稳定可靠的重要保证。还有产品的质保期、今后服务响应时间等都是系统可靠性运行的考量因素。如高端监视器市场，索尼主攻医疗和广播等专业市场，主流的国际品牌有三星电子、索尼、松下、LG、JVC等，而主流的国产品牌有创维、TCL、英特、响石、石头等。

LCD将是最适合应用于视频监控领域的产品，将来完全有可能取代CRT监视器。基于LCD的大屏拼接墙也是未来的发展趋势。

4.等离子监视器PDP

等离子是物质的第四态，温度提高使分子热运动加剧，相互间的碰撞使气体分子产生电离，物质就变成由自由运动并相互作用的正离子和负离子组成的混合物，即等离子体（Plasma）。因为物质在电离的过程中，正离子和负离子总是成对出现的，正负离子数基本相等，物质总体上看为准电中性。

等离子监视器是继CRT/LCD后的新一代产品，其特点是厚度薄，分辨率极佳，可以制造超大监视器，没有弯曲的视觉表面，显示的色彩更亮丽、更鲜艳，应用前景十分广阔。

等离子监视器的工作原理如下：

等离子体显示是基于气体放电的显示器件，在有一定压强的某种气体的容器内置两个电极，加一定电压时就会产生放电。阳极区会有紫外光发出，并可激发（荧光粉）发光，形成等离子体显示屏。等离子显示屏的基本结构如图2-13所示。

图2-13 等离子显示屏的基本结构

由三块薄的平板玻璃组成，中间一块称为孔板，上面有矩阵形式的小孔。孔板紧夹在两侧的玻璃板中间，小孔被抽成真空，装入一定压强的气体（氖和氮的混合气体）。两侧玻璃的外表面镀有平行透明的导电电极，两组电极相垂直，且正好盖在小孔上面。这样，每个小孔与两边的电极一起构成一个放电单元。在这种结构的屏里，电极与气体被玻璃隔开，互相绝缘，只能用交流供电，称交流等离子屏。两组平行电极中垂直的电极条确定放电单元（像元）的X方向位置，水平电极条确定像元的Y方向的位置。在一对选定的电极上加一定的交变电压，相应的小孔（像元）就会产生放电而发出光来。显示屏具有存储功能，放电后孔内部建立的端电压会保持一段时间，在下半周期中，外加电压的方向与其一致、互相叠加，只要较低的外部电压，就能使它重新放电，这个外部电压称为保持电压。实际工作时，各像元保持电压由一个电源供给，通过给像元相应的X、Y电极供给电压（称为寻址），控制其亮或不亮，然后在这对正交的X、Y电极上加上具有适当波形、幅度和相位的电压，来对选定的像元启动（也叫点火或书写）和擦除。

一个像元一旦被启动，靠保持电压就可连续放电。加上与保持电压反向的擦除电压，就可使它停止。等离子体显示屏的寻址与CMOS器件DRAM基本相同，可适应各种电视扫描方式。显然实现彩色显示，每个像元要由三个放电单元（孔）组成，放电发出的紫光分别激发R、G、B三种荧光粉。三电极表面放电型AC-PDP结构如图2-14所示。

图2-14 三电极表面放电型AC-PDP结构

PDP具有大屏薄型、体积小重量轻、大视角、无X射线辐射、无几何畸变、高亮度、亮度均匀、彩色和高对比度等优点，适应数字图像显示。

5.DLP、LCD与PDP的评判指标的比较（见表2-2）

表2-2 三种新技术监视器指标比较

（续）

（四）按监视屏幕尺寸来分

根据监视器屏幕尺寸来分，可以分为9in、14in、17in、18in、20in、21in、25in、29in、34in等。

（五）按性能和质量的级别来分

广播级监视器，分辨率为800TVL以上，视频通道频宽为10MHz以上，适用于电视台等场合；专业级监视器，分辨率为600TVL以上，视频通道频宽为10MHz以上，适用于演示、编导、监控中心等场合；普通级监视器，分辨率为250～400TVL，视频通道频宽为6MHz以上，用于监控场所。

（六）按显像器件本身是否发光来分

（1）发光型：包括阴极射线管、发光二极管、等离子显示器等。

（2）非发光型：此种屏幕本身不具有发光的功能，包括液晶显示器（LCD）、电化着色显示器（Electro Chromic Chemical DisPlay，ECD）、电泳动显示器（Electrophoretic Indication Display，EPID）等。因为LCD本身不发光，如果装于室外便无法辨识。另外，LCD有视角上的限制，角度偏斜一定量时，就会看不清楚。