Полная версия

Главная arrow Информатика arrow Вычислительная техника

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Видеоадаптер

Видеоадаптер. Видеоадаптер (рис. 8.29) является сложным устройством, обеспечивающим преобразование полученных необработанных данных компьютера в видеоданные, которые записываются в видеопамять адаптера; преобразование содержимого видеопамяти в видеосигналы, которые управляют монитором; выполнение двух- и трехмерной визуализации графических объектов и т.д.

Функционально видеоадаптер состоит из нескольких блоков:

  • - графического процессора;
  • - видеопамяти (графической памяти);
  • - расширения BIOS (видеоВЮБ);
  • - цифроаналогового преобразователя R AMD АС;
  • - интерфейсов с ВКС ЭВМ и монитора и др.
Видеоадаптер с интерфейсом PCI Express

Рис. 8.29 Видеоадаптер с интерфейсом PCI Express

Монитор

Монитор. Наиболее распространенными компьютерными устройствами отображения информации являются мониторы. С точки зрения принципа действия все мониторы разделяются на две группы (рис. 8.30).

  • - мониторы на основе электронно-лучевой трубки ЭЛТ (кинескопе);
  • - плоскопанельные мониторы на основе различных технологий (жидкие кристаллы, плазменные, светодиодные и др.).
ЭЛТ: а) плоскопанельный; б) мониторы

Рис. 8.30 ЭЛТ: а) плоскопанельный; б) мониторы

Структурные схемы взаимодействия монитора, телевизора и компьютера показаны на рисунках 8.31 и 8.32.

Принцип действия мониторов на ЭЛТ основан на отклонении потока электронов электромагнитным полем управляющей системы. Поток электронов, выстреливаемый электронной пушкой, попадает на стекло, покрытое слоем люминофора, вызывая его свечение. Специальная система фокусировки делает этот поток очень тонким. Цветное изображение получают из трех основных цветов: R - красный, G - зеленый, В - синий (цветовая модель RGB). Люминофор на внутреннюю поверхность стекла наносится трех типов, каждый из которых светится своим цветом. В кинескопе работают три электронно-лучевые пушки. Яркость свечения одной точки люминофора обеспечивается интенсивностью потока электронов.

Структурная схема взаимодействия монитора и компьютера

Рис. 8.31 Структурная схема взаимодействия монитора и компьютера

Структурная схема взаимодействия телевизора и компьютера

Рис. 8.32 Структурная схема взаимодействия телевизора и компьютера

Воспринимаемая глазом одна цветная точка изображения на самом деле состоит из трех разноцветных точек люминофора. Оттенок цвета этой точки изображения формируется из различной яркости каждой из трех цветных точек люминофора. Расстояние между люминофорными точками одинакового цвета для мониторов с так называемой теневой маской называется Dot Pitch (шаг точки, DP), для мониторов с апертурной решеткой

- Strip Pitch (SP) и обычно измеряется в миллиметрах. Чем меньше значение шага точки, тем выше возможное разрешение монитора. Соотношение между DP и SP примерно следующее: 0,27 мм DP эквивалентно 0,25 мм SP.

Для формирования изображения пучок электронов должен отклоняться электромагнитным полем таким образом, чтобы он пробегал по экрану монитора по всем строкам. При разрешении монитора, например, 1 280x900 точек изображения, пучку электронов необходимо пройти 900 строк и в каждой из них поставить по 1 280 отметок.

Матрица люминофорных точек

Рис. 8.33 Матрица люминофорных точек

Свечение люминофора кратковременно, поэтому для поддержания «картинки» необходимо постоянное сканирование электронного луча, даже если изображение является неподвижным. В связи с этим важными для ЭЛТ- монитора являются следующие параметры: частота вертикальной (кадровой) развертки, частота горизонтальной (строчной) развертки и ширина полосы пропускания видеотракта.

Из-за инерционности восприятия человеческим глазом света (время сохранения светового возбуждения глаза составляет 0,41,0 с) частота обновления изображения (частота кадров) составляет 25 Гц. В мониторах, как и в телевизорах, для сокращения полосы спектра телевизионного сигнала применяется чересстрочная развертка, позволяющая построить один кадр из двух полукадров. За время 1/50 с передаются на экран только нечетные строки (1, 3, 5 и т.д.), затем четные строки (четный полукадр). При наложении двух полукадров получается полный кадр.

Для безопасной работы требованиями стандартов безопасности (MPR II, ТСО 92, ТСО 95, ТСО 99) предписывается изготовителям ЭЛТ-мониторов снизить электромагнитные и электростатические поля до 30 см вокруг монитора, обеспечить частоту обновления экрана (кадровую развертку) не менее 85 Гц, снизить допустимые уровни энергопотребления в дежурном режиме и др.

Большая частота обновления экрана необходима для динамичных сцен (например слежение за игровой ситуацией) или при использовании стереоочков (для правого и левого глаза выдаются разные картинки). В этих случаях частота кадров около 140-150 Гц будет приемлема. Однако при этом требуется монитор с высокой шириной полосы пропускания видеотракта. При работе монитора с частотой 100 Гц на разрешении 1600x1200 точек требуется видеотракт с полосой пропускания около 250 МГц, что доступно для дорогих игровых или профессиональных мониторов.

Основными недостатками ЭЛТ-мониторов являются:

  • - муар (искажения, похожие на легкую рябь, проявляющиеся особенно на штриховых изображениях с часто чередующимися полосами);
  • - большие габариты и вес;
  • - мерцание экрана (устраняемое выставлением частоты кадров выше 85 Гц);
  • - вредные излучения для человека (значительно сниженные за счет внедрения в процесс производства стандартов безопасности).

Плоскопанельные мониторы основаны на нескольких технологиях: на жидких кристаллах (LCD), плазменных элементах (PDP), органических светодиодных элементах (OLED), электронной эмиссии (FED) и др.

Панель означает LCD - (liquid crystal display) или ЖК - (жидкокристаллический) монитор. ЖК-монитор имеет панель, ячейки которой содержат жидкие вещества, обладающие свойствами, присущими кристаллам, а именно под воздействием электрического поля изменять свою ориентацию. Изменение ориентации жидкого кристалла обеспечивает пропускание света от специальной лампы через себя или его блокирование.

При небольшом размере экрана к каждому элементу изображения подводятся по два электрода (общий и управляющий). Однако для матричного дисплея количество электродов очень большое, поэтому применяются матрицы (сетки) управляющих электродов, разбитые на несколько полей развертки, и мультиплексирование управляющего сигнала.

Формирование цвета в ЖК-матрицах происходит так же, как в ЭЛТ- мониторах - одна точка изображения (пиксел) состоит из трех ЖК-ячеек. Цвет каждой ячейки задается наложением на нее цветового фильтра одного из основных цветов RGB. Белый и серые оттенки формируются путем подачи света в равных пропорциях сквозь все три фильтра. Таким образом, число управляемых ячеек в панели должно быть в три раза больше выводимого изображения.

Базовых технологий, на которых построены ЖК-матрицы, несколько: TN+Film TFT, IPS и S-IPS, MVA и PVA.

Самой первой технологией производства активных матриц явилась TN+Film TFT (TN - Twisted Nematic, TFT - Thin Film Transistor, "Film" означает, что экран сверху покрыт специальной пленкой с высоким показателем преломления для увеличения угла обзора). Технология тонкопленочных транзисторов TFT позволила назначить каждой из ЖК-ячеек переключающий транзистор, конденсатор и резистор.

Достоинства матрицы TN+Film TFT:

  • - относительная простота производства и, следовательно, дешевизна;
  • - наименьшее время отклика, что обеспечивает их широкое применение для игр и кино.

Недостатки матрицы TN+Film TFT:

  • - недостижимо получение черного цвета (при подаче максимального напряжения сложно поставить молекулы строго перпендикулярно поляризационным фильтрам), отсюда возникает проблема, заключающаяся в необходимости увеличения контрастности изображения;
  • - при выходе из строя (при перегорании транзистора) ЖК-ячейка постоянно светится, пропуская через себя свет лампы;
  • - небольшие углы обзора;
  • - недостаточная цветопередача вследствие того, что в подавляющем большинстве TN-матрицы 18-разрядные (по 6 бит на цвет), поэтому выводить 24- или 32-битный цвет они не могут. Недостающие цвета воспроизводятся при помощи технологии F1C (Frame Rate Control), которая попеременно, обманывая человеческий глаз, кадр за кадром выводит оттенки, в среднем дающие требуемый.

Технология IPS и S-IPS (In-Plane Switching и Super In-Plane Switching) обеспечивает получение четкого черного цвета в результате полного блокирования света перпендикулярными поляризационными фильтрами. Загорание ЖК-ячейки происходит не при отсутствии напряжения, а при его наличии (вышедшие из строя ячейки не светятся). IPS-панели обеспечивают полную 24- битную цветопередачу и имеют широкие углы обзора (из-за особого расположения молекул ЖК) - около 170°. Достоинства предопределили применение этих панелей для профессиональной работы с изображениями.

Недостатками панелей IPS являются:

  • - невысокая контрастность из-за большой площади, выделенной подающим напряжение электродам;
  • - высокое потребление энергии вследствие необходимости установки мощной лампы (чтобы свет прорывался сквозь лес электродов) и большего, чем у матриц TN, числа транзисторов на каждую ЖК-ячейку;
  • - большое (по сравнению с TN) время отклика, особенно при переходах между близкими состояниями яркости элемента;
  • - высокая стоимость.

Технологии MVA (Multi-Domain Vertical Alignment) и PVA (Patterned Vertical Alignment) разрабатывались с целью устранения недостатков, присущих матрицам TN и IPS. Молекулы жидкого кристалла организуются здесь не параллельно к плоскости экрана, как у TN и IPS, а перпендикулярно к ней. Пока не подано напряжение на электроды, молекулы находятся параллельно между фильтрами, и свет не проходит. Когда подается напряжение, кристаллы все вместе наклоняются в сторону, меняя вектор поляризации. Свет через них проходит в нужном количестве, которое регулируется углом наклона. Достоинства технологии MVA:

  • - широкие углы обзора (160° в обоих направлениях);
  • - высокая контрастность;
  • - глубокий черный цвет (при перегорании ЖК-ячейки, как и в IPS, чернеют).

Недостатки технологии MVA:

  • - относительно большая скорость отклика ячеек;
  • - высокая стоимость.

При выборе ЖК-монитора для профессиональной деятельности важную роль играют не только размеры матрицы (диагональ), ее разрешение, глубина цвета (цветопередача), время отклика и стоимость, но и наличие дефектов. Обновленный в 2001 году стандарт ISO 13406-2 кроме ряда эргономических требований к качеству изображения, получаемого с помощью ЖК-монитора (по яркости, контрастности, отражению, равномерности подсветки, цветовой равномерности, читаемости текста, мерцанию), определяет количество дефектных пикселей.

Стандарт определяет четыре класса качества мониторов и четыре типа дефектных пикселей. Класс качества 1, самый высокий, не допускает наличия дефектных пикселей. Типы дефектных пикселей:

Тип 1: постоянно горящие пиксели (цвет белый).

Тип 2: постоянно негорящие пиксели (цвет черный).

Тип 3: пиксели с другими дефектами, включая дефекты ЖК-ячеек, составляющих пиксел (постоянно горящие или постоянно негорящие красные, зеленые и голубые пиксели).

Тип 4 (группа дефектных пикселей): несколько дефектных пикселей в квадрате 5x5 пикселей.

Допустимое количество дефектов матрицы рассчитывается из расчета на 1 млн пикселей по классам ЖК мониторов и типам дефектов (табл. 8.3).

Границы количества дефектных пикселов мониторов

Таблица 8.3

Класс

Число дефектов типа 1

Число дефектов типа 2

Число дефектов типа 3

Число кластеров, содержащих более 1 дефекта типа 1 или типа 2

Число кластеров, содержащих более 1 дефекта типа 3

I

0

0

0

0

0

II

2

2

5

0

2

III

5

15

50

0

5

IV

50

150

500

5

50

Например, для 17-дюймовых мониторов, соответствующих стандарту ISO 13406-2, суммарное допустимое число дефектных пикселей больше, чем для 15- дюймовых:

  • - для 15-дюймовых панелей класса 2 допустимо не более 1 постоянно горящего, 1 постоянно негорящего и 3 красных, зеленых или голубых пикселей (всего не более 5 дефектных пикселей);
  • - для 17-дюймовых панелей класса 2 допустимо не более 2 постоянно горящих, 2 постоянно негорящих и 6 красных, зеленых или голубых пикселей (всего не более 10 дефектных пикселей).

В плазменных панелях (Plasma Display Panel, PSP) вместо жидких кристаллов используется ионизированный газ, молекулы которого излучают свет в процессе рекомбинации (восстановления электрической нейтральности). Для приведения молекул в состояние плазмы (ионизированное состояние газа) требуется высокое напряжение. Главным достоинством плазменных панелей является возможность изготовления устройств отображения большого размера (с диагональю 32 дюйма и выше). Недостатками являются следующие:

  • - потребление плазменными дисплеями и телевизорами высокой мощности от сети (из-за большого числа отдельных элементов, к которым необходимо подвести высокое напряжение);
  • - отсутствие глубокого черного цвета (для обеспечения высокой скорости переключения необходимо держать каждый элемент панели в режиме готовности к зажиганию, из-за чего к каждому из них подведено напряжение, близкое к пороговому, что вызывает легкое свечение неионизированного газа).

Особенностью изготовления панелей OLED (Organic Light-Emitting Diode) или LEP (Light Emission Plastics - светоизлучающий пластик) является применение специального органического полимера

  • (пластика), обладающего свойствами полупроводимости. При пропускании электрического тока полимер начинает светиться. Достоинствами технологии OLED являются:
  • - низкое энергопотребление (напряжение около 3 В);
  • - низкая инерционность;
  • - простота и дешевизна изготовления.

Недостатком является низкая яркость свечения.

В мониторах электростатической эмиссии (FED - Field Emission Display) в качестве пикселей используется люминофор, как и в ЭЛТ-мониторах. Активизация зерен люминофора производится электронными ключами, как и в ЖК-мониторах. Управление этими ключами осуществляется специальной схемой, подобной контроллеру ЖК-панели. Достоинствами мониторов этого типа являются:

  • - высокое качество изображения (лучшее среди всех плоскопанельных мониторов);
  • - низкая инерционность (около 5 мкс).

К недостаткам относится то, что для работы монитор использует высокое напряжение (около 5 тыс. В).

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>