Назначение и состав видеосистемы ПК.

Видеосистема компьютера - совокупность трех компонентов: монитора, видеоадаптера и драйверов видеосистемы.

Персональный компьютер смог стать привлекательным вычислительным средством благодаря интерактивности взаимодействия с пользователем. Основной поток исходной информации PC визуальный, причем информация представляется как в текстовом, так и в графическом виде.

Видеоадаптеры условно делятся на шесть логических блоков:

Видеопамять. В видеопамяти размещаются данные, отображаемые адаптером на экране дисплея. Видеопамять находится в адресном пространстве процессора и программы могут непосредственно производить с ней обмен данными. Физически видеопамять разделена на четыре банка, или цветовых слоя, использующих совместное адресное пространство.

2. Графический контроллер. Посредством его происходит обмен данными между центральным процессором и видеопамятью. Аппаратура графического контроллера позволяет производить над данными, поступающими в видеопамять и расположенными в регистрах-защелках простейшие логические операции.

3. Последовательный преобразователь. Выбирает из видеопамяти один или несколько байт, преобразует их в поток битов, затем передает их контроллеру атрибутов.

4. Контроллер ЭЛТ. Контроллер генерирует временные синхросигналы, управляющие ЭЛТ.

5. Контроллер атрибутов. Преобразует информацию о цветах из формата, в котором она хранится в видеопамяти, в формат, необходимый для ЭЛТ.

6. Синхронизатор. Управляет всеми временными параметрами видеоадаптера. Синхронизатор также управляет доступом процессора к цветовым слоям видеоадаптера.

Видеопамять адаптеров EGA и VGA разделена на четыре банка, или на четыре цветовых слоя. Эти банки размещаются в одном адресном пространстве таким образом, что по каждому адресу расположено четыре байта (по одному байту в каждом банке). Какой из банков памяти используется для записи или чтения данных процессором, определяется при помощи установки нескольких регистров адаптера. Так как все четыре банка находятся в одном адресном пространстве, то процессор может производить запись во все четыре банка за один цикл записи. Благодаря этому некоторые операции, например заполнение экрана, происходят с большей скоростью. В том случае, когда запись во все четыре банка не требуется, можно разрешать или запрещать запись во все четыре банка при помощи регистра разрешения записи цветового слоя. Для операции чтения в каждый момент времени может быть разрешен с помощью регистра выбора читаемого цветового слоя только один цветовой слой. В большинстве режимов видеоадаптера видеопамять разделена на несколько страниц. При этом одна из них является активной и отображается на экране.

38. Принцип работы монохромной ЭЛТ.Монохромные мониторы. Сигналы управления в монохромных мониторах формируются графическими картами MDA или Hercules. Понятие монохромный монитор означает, что точка на экране может быть только светлой или темной.

Hercules – монитор способен отображать изображение с разрешением 728 на 348 точек, причем только в виде светлых и темных точек. Hercules – мониторы компактнее и легче других мониторов.

Сегодня самый распространенный тип мониторов - это CRT (CathodeRayTube) мониторы. Как видно из названия, в основе всех подобных мониторов лежит катодно-лучевая трубка, но это дословный перевод, технически правильно говорить электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Иногда CRT расшифровывается и как CathodeRayTerminal, что соответствует уже не самой трубке, а устройству, на ней основанному. Используемая в этом типе мониторов технология была разработана немецким ученым Фердинандом Брауном в 1897г. и первоначально создавалась в качестве специального инструмента для измерения переменного тока, то есть для осциллографа. Самым важным элементом монитора является кинескоп, называемый также электронно-лучевой трубкой. Кинескоп состоит из герметичной стеклянной трубки, внутри которой находится вакуум, то есть весь воздух удален. Один из концов трубки узкий и длинный - это горловина, а другой - широкий и достаточно плоский - это экран. С фронтальной стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором (luminophor). В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов - иттрия, эрбия и т.п. Люминофор - это вещество, которое испускает свет при бомбардировке его заряженными частицами. Заметим, что иногда люминофор называют фосфором, но это не верно, т.к. люминофор, используемый в покрытии ЭЛТ, ничего не имеет общего с фосфором. Более того, фосфор "светится" в результате взаимодействия с кислородом воздуха при окислении до P2O5 и "свечение" происходит небольшое количество времени (кстати, белый фосфор - сильный яд). Для создания изображения в ЭЛТ-мониторе используется электронная пушка, откуда под действием сильного электростатического поля исходит поток электронов. Сквозь металлическую маску или решетку они попадают на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, которая покрыта разноцветными люминофорными точками. Поток электронов (луч) может отклоняться в вертикальной и горизонтальной плоскости, что обеспечивает последовательное попадание его на все поле экрана. Отклонение луча происходит посредством отклоняющей системы (рис 3). Отклоняющая система состоит из нескольких катушек индуктивности, размещенных у горловины кинескопа. С помощью переменного магнитного поля две катушки создают отклонение пучка электронов в горизонтальной плоскости, а другие две - в вертикальной. Путь электронного луча на экране схематично показан на рис. 4. Сплошные линии - это активный ход луча, пунктир - обратный.

39. ЭЛТ. Управление свечением с помощью модулятора.Большинство используемых и выпускаемых ныне мониторов построены на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ). В английском языке — CathodeRayTube (CRT), дословно — катодно-лучевая трубка. Иногда CRT расшифровывают как CathodeRayTerminal, что соответствует уже не самой трубке, а устройству, на ней основанному. Электронно-лучевая технология была разработана немецким ученым Фердинандом Брауном в 1897 году и первоначально создавалась в качестве специального инструмента для измерения переменного тока, то есть для осциллографа.

Электронно-лучевая трубка, или кинескоп, — самый важный элемент монитора. Кинескоп состоит из герметичной стеклянной колбы, внутри которой находится вакуум (основные конструкционные узлы кинескопа показаны на рис. 1). Один из концов колбы узкий и длинный — это горловина. Другой — широкий и достаточно плоский — экран. Внутренняя стеклянная поверхность экрана покрыта люминофором (luminophor). В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов — иттрия, эрбия и т. п. Люминофор — это вещество, которое при бомбардировке заряженными частицами испускает свет. Заметим, что иногда люминофор называют фосфором, но это не верно, так как люминофор, используемый в покрытии ЭЛТ, не имеет ничего общего с фосфором. Более того, фосфор светится только в результате взаимодействия с кислородом воздуха при окислении до P2O5, и ссвечение длится очень недолго (кстати, белый фосфор — сильный яд).

Для создания изображения в ЭЛТ-мониторе используется электронная пушка, откуда под действием сильного электростатического поля исходит поток электронов. Сквозь металлическую маску или решетку они попадают на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, которая покрыта разноцветными люминофорными точками.

Поток электронов (луч) может отклоняться в вертикальной и горизонтальной плоскости, что обеспечивает последовательное попадание его на все поле экрана. Отклонение луча происходит посредством отклоняющей системы (см. рис. 2). Отклоняющие системы подразделяются на седловидно-тороидальные и седловидные. Последние предпочтительнее, поскольку имеют пониженный уровень излучения.

Отклоняющая система состоит из нескольких катушек индуктивности, размещенных у горловины кинескопа. С помощью переменного магнитного поля две катушки создают отклонение пучка электронов в горизонтальной плоскости, а две другие — в вертикальной.

Изменение магнитного поля возникает под действием переменного тока, протекающего через катушки и изменяющегося по определенному закону (это, как правило, пилообразное изменение напряжения во времени), при этом катушки придают лучу нужное направление. Путь электронного луча на экране схематично показан на рис. 3. Сплошные линии — это активный ход луча, пунктир — обратный.

40. Принцип работы цветной ЭЛТ. Глаза человека реагируют на основные цвета: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) и на их комбинации, которые создают бесконечное число цветов. Люминофорный слой, покрывающий фронтальную часть электронно-лучевой трубки, состоит из очень маленьких элементов (настолько маленьких, что человеческий глаз не всегда может различить их). Эти люминофорные элементы воспроизводят основные цвета, фактически имеются три типа разноцветных частиц, чьи цвета соответствуют основным цветам RGB (отсюда и название группы из люминофорных элементов - триады).
Люминофор начинает светиться, под воздействием ускоренных электронов, которые создаются тремя электронными пушками. Каждая из трех пушек соответствует одному из основных цветов и посылает пучок электронов на различные люминофорные частицы, чье свечение основными цветами с различной интенсивностью комбинируется и в результате формируется изображение с требуемым цветом. Например, если активировать красную, зеленую и синюю люминофорные частицы, то их комбинация сформирует белый цвет.
Для управления электронно-лучевой трубкой необходима и управляющая электроника, качество которой во многом определяет и качество монитора. Различие в качестве управляющей электроники, создаваемой разными производителями, является одним из критериев определяющих разницу между мониторами с одинаковой электронно-лучевой трубкой.
Итак, каждая пушка излучает электронный луч (или поток, или пучок), который влияет на люминофорные элементы разного цвета (зеленого, красного или синего). Электронный луч, предназначенный для красных люминофорных элементов, не должен влиять на люминофор зеленого или синего цвета. Чтобы добиться такого действия используется специальная маска, обеспечивающая дискретность (растровость) изображения. ЭЛТ можно разбить на два класса - трехлучевые с дельтаобразным расположением электронных пушек и с планарным расположением электронных пушек. В этих трубках применяются щелевые и теневые маски, хотя правильнее сказать, что они все теневые. При этом трубки с планарным расположением электронных пушек еще называют кинескопами с самосведением лучей, так как воздействие магнитного поля Земли на три планарно расположенных луча практически одинаково и при изменении положения трубки относительно поля Земли не требуется производить дополнительные регулировки.

Теневая маска: Теневая маска (shadowmask) - это самый распространенный тип масок, она применяется со времени изобретения первых цветных кинескопов. Поверхность у кинескопов с теневой маской обычно сферической формы (выпуклая). Это сделано для того, чтобы электронный луч в центре экрана и по краям имел одинаковую толщину. Теневая маска состоит из металлической пластины с круглыми отверстиями, которые занимают примерно 25% площади ]. Находится маска перед стеклянной трубкой с люминофорным слоем. Теневая маска создает решетку с однородными точками (еще называемыми триады), где каждая такая точка состоит из трех люминофорных элементов основных цветов - зеленного, красного и синего - которые светятся с различной интенсивностью под воздействием лучей из электронных пушек. Изменением тока каждого из трех электронных лучей можно добиться произвольного цвета элемента изображения, образуемого триадой точек.

Аппаратная решетка: В трубках с апертурной решеткой применяется оригинальная технология, где имеется три лучевые пушки, три катода и три модулятора, но при этом имеется одна общая фокусировка. Вместо точек с люминофорными элементами трех основных цветов, апертурная решетка содержит серию нитей, состоящих из люминофорных элементов выстроенных в виде вертикальных полос трех основных цветов. Такая система обеспечивает высокую контрастность изображения и хорошую насыщенность цветов, что вместе обеспечивает высокое качество мониторов с трубками на основе этой технологии.

Щелевая маска: Это решение на практике представляет собой комбинацию теневой маски и аппаратурной решетки. В данном случае люминофорные элементы расположены в вертикальных эллиптических ячейках, а маска сделана из вертикальных линий [см. рис. 1.11]. Фактически вертикальные полосы разделены на эллиптические ячейки, которые содержат группы из трех люминофорных элементов трех основных цветов.

41.Параметры разрешения монитора и видеоадаптера ПК.Видеоконтроллер должен обеспечить естественное

качественное изображение на экране монитора, что возможно при большом числе воспроизводимых цветовых оттенков, высокой разрешающей способности и высокой скорости вывода изображения на экран. Под разрешающей способностью здесь (так же как и для мониторов) понимается то количество выводимых на экран монитора пикселов, которое может обеспечить видеоконтроллер. При разрешении 1024 х 768 на экран должно выводиться 786 432 пиксела, а при разрешении 2048 х 1536 - 3 145 728 пикселов. Для каждого пиксела должна храниться и его характеристика - атрибут. Количество воспроизводимых цветовых оттенков (глубина цвета) зависит от числа двоичных разрядов, используемых для представления атрибута каждого пиксела. Выделение четырех битов информации на пиксел (контроллеры CGA) позволяло отображать 24=16 цветов, 8 бит (контроллеры EGA и VGA) - 28 = 256 цветов, 16 бит (стандарт HighColor), 24 и 25 бит (стандарт TrueColor в контроллерах SVGA), соответственно, 216 = 65 536, 224 = 16 777 216 и 225 = 33 554 432 цвета. В стандарте TrueColor для отображения каждого пиксела обычно используется 32 бита, из них 24 или 25 для характеристики цветового оттенка, а остальные для служебной информации. Необходимую емкость видеопамяти для работы с графикой можно приблизительно

сосчитать, умножив количество байтов атрибута на количество пикселов, выводимых на экран . Например, в стандарте TrueColor при разрешающей способности монитора 1024 х 768 пикселов емкость видеопамяти должна быть не менее 2,5 Мбайт, а при разрешении 2048 х 1536 - не менее 9,5 Мбайт. При работе с текстом необходимая емкость видеопамяти существенно меньше. Скорость вывода изображения на экран зависит от скорости обмена данными видеопамяти со специализированным процессором, цифроаналоговым преобразователем и, в несколько меньшей степени, с центральным процессором.

Монитор (дисплей) компьютера IBM PC предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации. Монитор похож на телевизор, поскольку оба они формируют изображение с помощью кинескопа, но внутренне они сильно отличаются. Мониторы могут показывать более четкое и детальное изображение, чем любые телевизоры, зато телевизоры значительно интеллектуальнее - они должны расшифровывать полученный от антенны сигнал, отшлифовывать помехи и т. д., а монитор получает видеосигнал в готовом виде по кабелю от видеоконтроллера. Мониторы бывают цветные и монохромные, отличаются друг от друга по размеру (обычно диагональ кинескопа от 14 до 21 дюйма).

Разрешение	Монитор
800*600	14-дюймовый монитор
1024*768	15-дюймовый монитор с зерном, меньшим 0,28 мм или с зерном 0,28 мм с большим полем изображения - от 14,1 дюйма, т. е. 35,8 см, или почти любой 17-дюймовый монитор.
1280*1024	17-дюймовый монитор с зерном 0,25-0,26 мм (при зерне 0,26 мм также и с большим полем изображения: диагональ поля изображения –от 16,2 дюйма, т. е. 41,6 см), или практически любой монитор размером более 17 дюймов.
1600*1200	21-дюймовый монитор с зерном 0,25-0,26 мм при зерне 0,26 мм также и с большим полем изображения: диагональ поля изображения от 20,4дюйма, т. е. 52 см.

42. Формирование изображения методом телевизионного растра. Телевизионный растр представляет собой совокупность прямых линий, расположенных друг под другом. Движения луча по горизонтали называют строчной разверткой, а прочерчиваемые при этом линии - телевизионными строками. Перемещение луча по вертикали называют кадровой разверткой.

Перемещение луча осуществляется формированием отклоняющих сигналов Х, Y, которые формируются генераторами строчной и кадровой разверток.

В телевидении стандартом принято число строк Z в кадре равным 625. В высококачественных СОИ Z=1000 и более.

Период строчной развертки T_z включает в себя время прямого и обратного хода T_zn, T_zo. Изображение формируется за время прямого хода. Если полный растр образуется за один период кадровой развертки - это прогрессивная развертка. Если полный растр образуется за два периода кадровой развертки - это чересстрочная развертка.

При чересстрочной развертке полный кадр изображения формируется из двух полей, передаваемых последовательно. В первом поле прочерчиваются нечетные, а во втором четные строки растра. Дискретное смещение изображения на одну строку в каждом поле не фиксируется глазом из-за инерционности к восприятию объектов, если частота смены изображений не менее 1516 Гц. Для СОИ рекомендуется прогрессивная развертка, при которой отсутствуют чересстрочные мелькания, приводящие к утомлению зрения оператора. Частоту кадровой развертки обычно выбирают равной частоте сети переменного тока. В этом случае исключается эффект перемещения по экрану создаваемой сетью помехи.

Рис. 6.3 - Структура матрицы знакоместа

Особенность синтеза знаков в СОИ с телевизионным растром заключается в том, что каждый символ формируется по частям разрывно во времени. В процессе формирования находятся все знаки одной текстовой строки. Растр разбивается на отдельные участки - знакоместа, в пределах которых условно располагаются матрицы знаков.

Для описания знаков обычно используют точечную матрицу. Чаще всего такая матрица содержит 57, 79, 913 точек. На рис. 6.3 показан пример формирования буквы Т для матрицы 57. Формирование текстовой строки заканчивается после прохода лучом семи телевизионных строк. Затем через одну, или несколько строк, образующих интервал между текстовыми строками, начинается формирование знаков следующей текстовой строки.

Краевые зоны растра не включают в информационное поле, так как там наблюдаются наибольшие нелинейные искажения. Коэффициент использования растра по вертикали и горизонтали составляет обычно 0,70,9.

43. Формирование текста с помощью растрового метода.Растровый метод построения изображений аналогичен применяемому в телевидении и используется при отображении объектов типа картин. Для формирования изображения достаточно выдать на дисплей последовательные значения яркости свечения в каждой точке растра. Переход от одной точки к другой точке в данной строке и от строки к строке внутри кадра производится, специализированными схемами дисплея, работающего в растровом режиме. Число точек растра определяется объемом памяти, выделяемым под изображение, а также ее быстродействием. Например, некоторые графические дисплеи позволяют создавать растровые изображения объемом 128 х 128 16384 точки. При этом каждая точка может иметь одну из 16 градаций яркости. Любая из этих 16 градаций представляется четырехразрядным кодом.

44. Работа видеоадаптера ПК.Видеоадаптер нужен для вывода информации на монитор. Если бы его не было, то и работать с персональным компьютером мы бы просто не смогли. Что общего есть у всех видеокарт, независимо от фирмы производителя, года выпуска и основного предназначения? Во-первых, это наличие собственной видеопамяти. Собственная память нужна видеоадаптеру для работы с той информацией, которую ему передает компьютер и которая потом выводится на экран. Во-вторых, специальная микросхема, отвечающая непосредственно за обработку поступающей информации и вывод ее на экран. Вот эти две составляющие присутствуют у любого видеоадаптера. Теперь рассмотрим это несколько подробнее.

Начнем с той самой важной микросхемы. Раньше ее называли "видеочипом", сейчас все чаще можно услышать "видеопроцессор" или "видеоакселератор" (среди профессионалов принят термин RAMDAC). Задача первых видеопроцессоров заключалась только лишь в получении от операционной системы определенных последовательностей команд, в которых указывалось, в какое место экрана и какую букву поместить. С появлением графических адаптеров, видеочип уже работал не с отдельными буквами и цифрами, а с точками экрана и их цветом. С появлением ускорителей трехмерной графики, все связанные с ней расчеты изначально были возложены на центральный процессор компьютера. Однако это сильно нагружало процессор и скорость смены кадров была практически нулевой (имеются ввиду не профессиональные графические станции, а обычный персональный компьютер). Поэтому на видеоадаптер также возложили обязанности по обработке трехмерных сцен.

Любой современный видеопроцессор работает в двух режимах - 2D и 3D. Первый из них используется при работе с плоской графикой - двухмерной. С 2D графикой мы работаем каждый день - когда печатаем документ, работаем в Интернете, рисуем в Photoshop'е или смотрим видеодиск. Это и есть двухмерная графика. С трехмерной графикой мы сталкиваемся только в компьютерных играх, если, конечно, вы не являетесь профессиональным художников, или это не ваше хобби. Наиболее важными характеристиками, в обоих режимах является максимальная частота вертикальной развертки - скорости перерисовки экрана. Чем она выше - тем меньше у вас будут уставать глаза при долгой работе за компьютером. Сейчас стандартом считается частота не ниже 85Гц. Кроме максимальной частоты очень важное значение имеет четкость картинки.

Когда вы запускаете современную игру, сделанную по последнему слову технологии, в дело вступает 3D часть видеопроцессора. А в играх сцены меняются постоянно. Вот здесь и проявляются возможности видеопроцессора. Кроме частоты вертикальной развертки, основными характеристиками 3D части видеочипа являются - частота работы, скорость "заливки" текстур и объем поддерживаемой видеопамяти. Частота работы, как и центрального процессора компьютера, измеряется в Мгц. На сегодня, средняя скорость последних моделей видеопроцессоров уже перешагнула 200МГц. Скорость "заливки" - это скорость, с какой видеочип накладывает текстуры на каркас. Измеряется она в млн. текселей (тексель (texel) - это определенная точка текстуры).

Память. Если на первых моделях видеокарт объем памяти был равен 512Кб, то сегодня ее объемы сравнялись уже с объемами оперативной памяти компьютера - 32 и 64Мб. Основное назначение локальной памяти видеокарты - хранение текстур. Кроме этого там производится работа по обсчету трехмерных сцен. Для современного видеоадаптера имеет значение не только объем установленной памяти, но также ее скорость работы и тип. Сегодня в видеоадаптерах применяют три типа памяти - SDRAM, SGRAM и DDR RAM. Отличаются они в первую очередь скоростью передачи данных. Наиболее распространена, особенно на более дешевых видеокартах SDRAM память. Этот же тип памяти используют при изготовлении модулей DIMM - память применяемая в компьютере в качестве оперативной. SGRAM более быстрая, но она же и несколько дороже. А наиболее дорогой и наиболее быстрой является DDR RAM память. Используется она только в видеокартах построенных на самых последних моделях видеопроцессоров и чаще всего в люкс комплектации. Ну и, конечно же, чем больше локальной памяти установлено на видеокарте, тем больше там может храниться текстур и тем быстрее будет производится прорисовка сцен и выводе на экран.

В последнее время стало чуть ли не "модным" разгонять собственную видеокарту, благо утилит для этого достаточно. "Разгон" заключается в повышении тактовых частот видеопроцессора и локальной памяти видеокарты.

45.Характеристики видеопамяти ПК.Видеопамять - это специализированное ОЗУ, размещенное на плате видеоадаптера. Оно предназначено для хранения цифрового образа формируемого изображения. Синонимом данного понятия является термин видеобуфер. Современные видеоадаптеры с интерфейсом AGP могут использовать для работы не только свою собственную, но и оперативную память PC, поэтому видеопамять таких адаптеров часто называют локальной, подчеркивая тем самым место ее физического размещения. В дальнейшем будем использовать термин видеопамять. Объем видеопамяти определяет максимальное разрешение и количество цветовых оттенков формируемого изображения.

Видеопамять. Видеокарте требуется собственная память. Чем больше ее объем, тем качественнее будут выглядеть изображения на экране дисплея и быстрее будут работать игры. Объем видео памяти сегодня - 32 Мб, 64 Мб, 128 Мб, 512 Кб, 1 Гб. Тип видеопамяти наряду с ее объемом имеет решающее значение. Видеопамять бывает разных типов: 1).SDRAM и SGRAM - синхронная память (синхронизирована на работу с той же частотой, что и у системы, что удваивает быстродействие графической системы, время доступа к ячейке памяти 6 - 7 н сек.)

2). DDR SDRAM - более быстрый тип (время доступа 3,5 - 4 н сек.)

Важной характеристикой видеопамяти является разрядность внутренней шины данных. В современных видеокартах используется 64-, 128- или 256-разрядная шина.

Часть видеопамяти, используемая для хранения цифрового изображения, называется кадровым буфером (framebuffer). Как правило, размер кадрового буфера меньше, чем объем видеопамяти. Например, в видеорежиме 640x480/16 кадровый буфер занимает 150 из доступных 256 Кбайт. Помимо кадрового буфера, в видеопамяти находятся другие данные, например загружаемые национальные шрифты.

Главной характеристикой видеопамяти является ее пропускная способность, определяющаяся как произведение разрядности шины видеопамяти на тактовую частоту шины. Пропускная способность видеопамяти измеряется количеством мегабайт информации, которую можно передать через шину видеопамяти за 1 с. По этой причине пропускная способность шины видеопамяти таких видеоадаптеров многого превышает аналогичный параметр любой шины ввода/вывода, включая AGP, стимулирует производителей наращивать объем видеопамяти.

Разрешение - количество пикселей, представленное битами в видеопамяти, или адресуемое разрешение. Видеопамять может организовываться соотношением пикселов (битов) по оси x (пикселы на строке) к числу пикселов по оси y (столбцы) и к размеру отводимой памяти на представление глубины цвета. Стандартная видеопамять VGA 640 пикселов на 480 пикселов и, обычно, с глубиной представления цвета 8 бит. Чем выше разрешение, тем более детально изображение, и тем больше нужно хранить о нем информации. Но не вся хранимая информация может быть отображена на дисплее.

Пиксель - комбинированный термин, обозначающий элемент изображения, который является наименьшим элементом экрана монитора.

Изображение на экране состоит из сотен тысяч пикселей, объединенных для формирования изображения. Пиксель является минимальным сегментом растровой строки, которая дискретно управляется системой, образующей изображение. С другой стороны, это координата, используемая для определения горизонтальной пространственной позиции пикселя в пределах изображения. Пиксели на мониторе - это светящиеся точки яркого фосфора, являющиеся минимальным элементом цифрового изображения. Размер пикселя не может быть меньше точки, которую монитор может образовать. На цветном мониторе точки состоят из групп триад. Триады формируются тремя различными фосфорами: красным, зеленым и синим. Фосфоры располагаются вдоль сторон друг друга. Пиксели могут отличаться размерами и формой, в зависимости от монитора и графического режима. Количество точек на экране определяются физическим соотношением ширины к высоте трубки.

46.Характеристики видеоадаптера.Компьютер на одной плате - так можно назвать самую сложную и многофункциональную из входящих в состав компьютера плат (другие названия - видеоплата, видеоадаптер). Работа с графикой - одна из самых трудных задач, которую приходится решать ПК: сложные изображения, миллионы цветов и оттенков. Для этой работы приходится устанавливать на плате второй мощный процессор.

Основные параметры видеокарты:

1. Количество цветов или глубина цвета (8 бит - 256 (LowColor), 16 бит - 65 536 (HighColor), 24 бит - 16,7 млн (TrueColor), 32 бит - 16,7 млн + α-канал).

2. Разрешающая способность (количество пиксель на дюйм). Стандартные значения разрешающей способности: 640 × 480, 800 × 600, 1024 × 768, 1280 × 1024, 1600 × 1200. Эти два параметра вместе называются видеорежим (например, режим 800 × 600/256 или 1024 × 768/256) и для качественной работы ПК их значения должны совпадать со значениями аналогичных параметров дисплея.

3. Чипсет (набор микросхем), установленный на плате. В настоящее время самым популярным чипсетом для видеокарт является GeForce 4 компании NVIDIA.

4. Видеопамять. Видеокарте требуется собственная память. Чем больше ее объем, тем качественнее будут выглядеть изображения на экране дисплея и быстрее будут работать игры. Тип видеопамяти наряду с ее объемом имеет решающее значение. Видеопамять бывает разных типов:

1).SDRAM и SGRAM - синхронная память (синхронизирована на работу с той же частотой, что и у системы, что удваивает быстродействие графической системы, время доступа к ячейке памяти 6 - 7 н сек. )

2). DDR SDRAM - более быстрый тип (время доступа 3,5 - 4 н сек.)

Важной характеристикой видеопамяти является разрядность внутренней шины данных. В современных видеокартах используется 64-, 128- или 256-разрядная шина.

5. Видеокарта должна поддерживать режим AGP4x/8x:
AGP (AdvancedGraphicsPort) - более быстрый тип шины (по сравнению с ранее использовавшимся PCI), синхронизируется частотой 66 МГц. AGP позволяет видеокарте напрямую обмениваться информацией с центральным процессором и системной памятью, первоначально использовался для ускорения обработки 3-х-мерных текстур в играх. Режим AGP4x поддерживает скорость передачи данных 1,06 Гб/с (однократный - 256 Мб/с, 2-х-кратный - 528 Мб/с), режим AGP8x - скорость свыше 2 Гб/с. Для обеспечения режима на системной плате должен быть разъем AGP.

6. Частота развертки (RefreshRate - регенерация экрана) - не менее 85, 90, 100 Гц. Меньшие частоты развертки создают заметное глазом мерцание экрана и способствуют быстрой утомляемости глаз,

7. Частота RAMDAC (ЦАП для преобразования кода цвета пикселя в аналоговый сигнал) - чем выше частота RAMDAC, тем выше может быть частота регенерации, рекомендуемые значения от 170 до 350 МГц.

8. Тип графики, поддерживаемый видеокартой: 2D-dimension или 3D-dimension (2-х-мерная или 3-х-мерная графика).

9. Дополнительные функции:

1). Поддержка видеовыхода - позволяет вывести изображение с компьютера на телевизор.

2). Поддержка видеовхода - ввод изображения с аналоговых видеокамеры и видеомагнитофона, качество оцифровки невысокое, более высокое качество дает дополнительная плата видеозахвата или внешнее устройство захвата, которые позволяют не только "захватывать" изображение с аналогового источника, но и сжимать его.

3). Прием телевизионного сигнала и просмотр его на мониторе. Для осуществления этой функции используются устройства TV-тюнеры.

47.Пути повышения производительности ПК при графических операциях. Один из компонентов компьютера, от которого требуется наибольшая производительность, это графический контроллер, являющийся сердцем всех мультимедиа систем. Фраза требуется производительность означает, что некоторые вещи происходят настолько быстро, насколько это обеспечивается пропускной способностью. Пропускная способность обычно измеряется в мегабайтах в секунду и показывает скорость, с которой происходит обмен данными между видеопамятью и графическим контроллером. На производительность графической подсистемы влияют несколько факторов: 1).скорость центрального процессора (CPU) .2).скорость интерфейсной шины (PCI или AGP) .3).скорость видеопамяти .4).скорость графического контроллера. Для увеличения производительности графической подсистемы настолько, насколько это возможно, приходится снижать до минимума все препятствия на этом пути. Графический контроллер производит обработку графических функций, требующих интенсивных вычислений, в результате разгружается центральный процессор системы. Прежде чем стать изображением на мониторе, двоичные цифровые данные обрабатываются центральным процессором, затем через шину данных направляются в видеоадаптер, где они обрабатываются и преобразуются в аналоговые данные и уже после этого направляются в монитор и формируют изображение. Сначала данные в цифровом виде из шины попадают в видеопроцессор, где они начинают обрабатываться. После этого обработанные цифровые данные направляются в видеопамять, где создается образ изображения, которое должно быть выведено на дисплее.

Затем, все еще в цифровом формате, данные, образующие образ, передаются в RAMDAC, где они конвертируются в аналоговый вид, после чего передаются в монитор, на котором выводится требуемое изображение.

Таким образом, почти на всем пути следования цифровых данных над ними производятся различные операции преобразования, сжатия и хранения. Оптимизируя эти операции, можно добиться повышения производительности всей видеоподсистемы. Лишь последний отрезок пути, от RAMDAC до монитора, когда данные имеют аналоговый вид, нельзя оптимизировать.

Рассмотрим подробнее этапы следования данных от центрального процессора системы до монитора. 1. Скорость обмен данными между CPU и графическим процессором напрямую зависит от частоты, на которой работает шина, через которую передаются данные. Рабочая частота шины зависит от чипсета материнской платы. Для видеоадаптеров оптимальными по скорости являются шина PCI и AGP. Чем выше рабочая частота шины, тем быстрее данные от центрального процессора системы дойдут до графического процессора видеоадаптера. 2. Ключевой момент, влияющий на производительность видеоподсистемы, вне зависимости от специфических функций различных графических процессоров - это передача цифровых данных, обработанных графическим процессором, в видеопамять, а оттуда в RAMDAC. Самое узкое место любой видеокарты - это видеопамять, которая непрерывно обслуживает два главных устройства видеоадаптера: графический процессор и RAMDAC, которые вечно перегружены работой. В любой момент, когда на экране монитора происходят изменения (иногда они происходят в непрерывном режиме, например, движение указателя мыши, мигание курсора в редакторе и т.д.), графический процессор обращается к видеопамяти. В то же время, RAMDAC должен непрерывно считывать данные из видеопамяти, чтобы изображение не пропадало с экрана монитора. Поэтому, чтобы увеличить производительность видеопамяти, производители применяют различные технические решения. Например, используют различные типы памяти с улучшенными свойствами и продвинутыми возможностями, например, VRAM, WRAM, MDRAM, SGRAM, или увеличивают ширину шины данных, по которой графический процессор или RAMDAC обмениваются информацией с видеопамятью, используя 32-разрядную, 64-разрядную или 128-разрядную видеошину. Один из вариантов - использовать двухпортовую видеопамять. Т.е. графический процессор осуществляет чтение из видеопамяти или запись в нее через один порт, а RAMDAC осуществляет чтение данных из видеопамяти, используя второй независимый порт. В результате графическому процессору больше не надо ожидать, пока RAMDAC завершит свои операции с видеопамятью, и наоборот, RAMDAC больше не требуется ожидать, пока графический процессор не завершит свою работу с видеопамятью.

Другим методом для увеличения производительности является увеличение разрядности шины, через которую графический процессор и RAMDAC обмениваются данными с видеопамятью. Но самым распространенным на сегодняшний день методом оптимизации работы видеоадаптеров является применение повышенной тактовой частоты, на которой работает графический процессор, видеопамять и RAMDAC, что позволяет увеличить скорость обмена информацией между компонентами платы.

48. Принцип работы ЖК индикатора.Жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ) управляют отражением и пропусканием света для создания изображений цифр, букв, символов и т.д. В отличии от светодиодов (Light-EmittingDiodes, LEDs), жидкокристаллические индикаторы не излучают свет.
Основу ЖКИ составляют жидкие кристаллы (ЖК), молекулы которых упорядоченны послойно определенным образом между двумя стеклянными пластинами. В каждом слое сигарообразные молекулы ЖК выстраиваются в одном направлении, их оси становятся параллельны (рис.1).

Рис. 1. Один слой молекул ЖК. Все молекулы параллельны друг другу.

Стеклянные пластины имеют специальное покрытие, такое что направленность молекул в двух крайних слоях перпендикулярна. Ориентация каждого слоя ЖК плавно изменяется от верхнего к нижнему слою, формируя спираль (рис.2). Эта спираль "скручивает" поляризацию света по мере его прохождения через дисплей.

Рис. 2. Несколько слоев молекул ЖК, упорядоченные так,
что поляризованный свет "скручивается", проходя через них.
Молекулы в разных слоях выстраиваются по спирали.

Под действием электрического поля молекулы ЖК переориентируются параллельно полю. Этот процесс называется твист-нематическим полевым эффектом (twistednematicfieldeffect, TNFE). При такой ориентации поляризация света не скручивается при прохождении через слой ЖК (рис. 3а и 3б). Если передний поляризатор ориентирован перпендикулярно заднему, свет пройдет через включенный дисплей, но заблокируется задним поляризатором. В этом случае ЖКИ действует как заслонка свету.
Отображение различных символов достигается избирательным травлением проводящей поверхности, предварительно созданной на стекле. Не вытравленные области становятся символами, а вытравленные - фоном дисплея.

Рис. 3а. "Выключенное" состояние ЖКИ.
ЖК молекулы формируют спираль, скручивая поляризацию света.

Рис. 3б. "Включенное" состояние.
Электрическое поле переориентирует ЖК молекулы так
что они не изменяют поляризацию света.

Символы создаются из одного или нескольких сегментов. Каждый сегмент может быть адресован (запитан) идивидуально, чтобы создать отдельное электрическое поле. Таким образом прохождение света управляется электрически, включая и отключая необходимые сегменты. В неактивной части дисплея направленность молекул остается спиральной, формируя фон. Запитанные сегменты составляют символы, контрастирующие с фоном.
В зависимости от ориентации поляризатора, ЖКИ может отображать позитивное или негативное изображение. В дисплее с позитивным изображением передний и задний поляризатор перпендикулярны друг другу, так что незапитанные сегменты и фон пропускают свет с измененной поляризацией, а запитанные препятствуют прохождению света. В результате - темные символы на светлом фоне.
В дисплее с негативным изображением поляризаторы параллельны, "в фазе", препятствуют прохождению света с повернутой поляризацией, так что незапитанные символы и фон темные, а запитанные - светлые.
Рефлективный ЖКИ (reflective LCD) имеет отражатель (рефлектор) за задним поляризатором, который отражает свет, прошедший через незапитанные сегменты и фон. В негативных рефлективных дисплеях свет отражается через запитанные, "включенные" сегменты. Трансмиссивные дисплеи (transmissive LCD) используют те же принципы , но фон или сегменты становятся ярче за счет использования задней подсветки.

Рис. 4. Основные компоненты и конструкция рефлективного ЖКИ.

49.Матричный активный экран на ЖК.Жидкий кристалл представляет собой некоторое состояние, в котором вещество обладает некоторыми свойствами как жидкости (текучестью), так и твердых кристаллов (например, анизотропией). Для изготовления ЖК - экранов используют так называемые нематические кристаллы, молекулы которых имеют форму палочек или вытянутых пластинок. ЖК-элемент помимо кристаллов включает в себя прозрачные электроды и поляризаторы. В отсутствие электрического поля молекулы нематических кристаллов образуют скрученные спирали. При прохождении в этот момент луча света через ЖК-элемент плоскость поляризации его поворачивается на некоторый угол. Если на входе и выходе этого элемента поместить поляризаторы, смещенные друг относительно друга на такой же угол, то свет беспрепятственно сможет проходить через этот элемент. Если же к прозрачным электродам приложено напряжение, спираль молекул распрямляется и поворота плоскости поляризации уже не происходит. Как следствие, выходной поляризатор не пропускает свет. Примером может служить ЖК-индикатор наручных электронных часов.

Экран ЖК-дисплея представляет собой матрицу ЖК-элементов. В настоящее время существуют два основных метода адресации ЖК-элементов: прямой (или пассивный) и косвенный (или активный). В пассивной матрице ЖК-элементов выбранная точка изображения активируется подачей напряжения на соответствующие прозрачные адресные проводники-электроды строки и столбца. В этом случае невозможно достичь высокого контраста изображения, так как электрическое поле возникает не только в точке пересечения адресных проводников, но и на всем пути распространения тока. Эта проблема вполне разрешима при использовании так называемой активной матрицы ЖК-элементов, когда каждой точкой изображения управляет свой электронный переключатель. Контраст при использовании активной матрицы ЖК-элементов может достигать значения от 50:1 до 100:1. Обычно активные матрицы реализованы на основе тонкопленочных полевых транзисторов (ThinFilmTransistor, TFT). Неким компромиссом между активной и пассивной матрицей являются в настоящее время экраны, использующие технологию двойного сканирования (DualScan, DSTN), при которой одновременно обновляются две строки изображения.

Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 2538; Мы поможем в написании вашей работы!
Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 34

Мы поможем в написании ваших работ!