Задания для практической работы
1 Составить таблицу с указанием основных частей видеокарты и их функций.
2 Составить список характеристик, необходимых для выбора видеокарты. Порядок характеристик должен соответствовать их важности для пользователя. Указать желаемые значения характеристик.
3 Найти в сети Интернет информацию по видеокартам. Выбрать две-три видеокарты, соответствующих требуемым характеристикам.
Контрольные вопросы
1 Каково назначение графического ускорителя?
2 Для чего необходим драйвер видеокарты?
3 Каково назначение DirectX?
4 Через какой разъем можно подключить к видеокарте ЖК-монитор?
Практическое занятие № 9
«Изучение принципа работы и характеристик жидкокристаллических дисплеев»
Цель работы:изучить принцип работы TFT активной матрицы, изучить параметры жидкокристаллических (ЖК) дисплеев.
Студент должен
уметь:
эксплуатировать и обслуживать средства вычислительной техники;
знать:
основные периферийные устройства и их работу.
Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической работы
TFT LCD (Thin Film Transistor Liquid Crystal Display) – сокращенное название жидкокристаллического индикатора на тонкопленочных транзисторах.
Рисунок 9.1 – Сечение TFT-панели
До приложения электрического поля к электродам жидкие кристаллы выровнены в скрученную структуру (см. рисунок 9.2). Плоскость поляризации света в этом случае изменяется в соответствии со скрученной структурой жидких кристаллов.
|
|
|
Рисунок 9.2 – Скрученная структура ЖК
Верхний поляризатор может поляризовать рассеянный свет в заданном направлении. Нижний поляризатор сориентирован перпендикулярно верхнему поляризатору. Когда свет достигает нижнего поляризатора, оба поляризатора оказываются выровненными друг с другом. Свет может беспрепятственно проходить через них. На рисунке 9.3а показан нормальный «белый» режим работы ЖКИ.
а б
Рисунок 9.3 – Прохождение света через ЖКИ
Чувствительность к электрическому напряжению – одна из основных особенностей жидких кристаллов. При подаче напряжения к двум электродам ЖКИ молекулы жидких кристаллов «раскручиваются» тем сильнее, чем выше приложенный потенциал.
Свет может проходить через слои жидких кристаллов, пока к ним не приложено никакой разности потенциалов, и молекулы жидких кристаллов будут изменять ориентацию световой плоскости в соответствии с их собственными углами. Однако при приложении напряжения жидкокристаллические молекулы будут «раскручивать» и «выпрямлять» свет, направляющийся к верхнему поляризационному фильтру. Поэтому свет не сможет пройти сквозь второй поляризатор, и эта область будет темнее окружающих зон.
|
|
|
На рисунке 9.4 показана схема управления жидкими кристаллами. В пределах одного выбранного периода времени переключатель замыкается и на жидкие кристаллы подается входное напряжение, что приводит к изменению ориентации жидкокристаллических молекул. Когда переключатель выключатся, определенный заряд сохраняется в конденсаторе Clc, при этом величина напряжения на Clc будет со временем понижаться. Для расширения возможностей хранения заряда параллельно Clс добавляют запоминающий конденсатор Cst.
Рисунок 9.4 – Схема управления жидкими кристаллами
Роль переключателя выполняет тонкопленочный транзистор TFT. Вывод затвора TFT подключен к линии сканирования, вывод истока подключен к линии данных, а вывод стока соединен с Clc и Cst. Когда затвор активизирован (выбран на линии сканирования), канал TFT открывается и данные об изображении будут записаны в Clc и Cst. Когда затвор не выбран, канал TFT закрыт (рисунок 9.5).
Рисунок 9.5 – Схема работы ячейки TFT-ЖКИ
Управляя величиной входного напряжения, подаваемого на жидкие кристаллы, можно изменять расположение молекул, их ориентацию и направление, что приведет к соответствующему изменению объема светового потока, проходящего через жидкие кристаллы.
|
|
|
Стекло TFT имеет столько транзисторов, сколько пикселей содержит дисплей, а генерацию цвета обеспечивает стекло цветового фильтра, имеющего фильтр цвета.
Рисунок 9.6 – Стеклянные подложки TFT и цветового фильтра
Параметры ЖК-мониторов
Формально практически все последние модели мониторов имеют параметры, позволяющие использовать их в любой области – производители заявляют углы обзора 160о, контрастность 500:1 и достоверное отображение всех положенных 16 млн. цветов, причем разница между заявленными параметрами разных моделей, казалось бы, невелика. Однако на практике эти параметры значительно отличаются. Дело не в том, что производители сильно завышают параметры своих изделий (такое встречается, хотя и редко), а в том, что они понимают под тем или иным заявленным параметром и как они его измеряют.
1 Время отклика
Является наиболее «популярной» характеристикой, на которую обращают внимание большинство покупателей. Состояние пикселя в ЖК-панели меняется за счет изменения угла поворота жидких кристаллов под действием приложенного электрического поля. А т.к. жидкие кристаллы – довольно вязкое вещество, то поворот происходит не мгновенно, а за время порядка единиц и даже десятков мс (см. график на рисунке 9.7, по горизонтальной оси отложено время в мс, по вертикали – условный уровень яркости пикселя).
|
|
|
Рисунок 9.7 – Изменение яркости пикселя при переходе от полностью закрытого состояния в полностью открытое
Традиционно производители мониторов измеряют время отклика как суммарное время переключения пикселя с черного на белый и обратно, причем измеряется время изменения яркости пикселя от 10% до 90%. Но такое измерение не дает полного представления о том, как будет вести себя монитор при работе с динамичной графикой, т.к. измеренное подобным образом время отклика является минимальным. Допустим нас интересует переключение пикселя не с черного на белый, а с черного на темно-серый. С одной стороны, кристаллам надо повернуться на меньший угол, с другой – скорость поворота прямо пропорциональна напряженности приложенного поля, а именно им и определяется угол поворота (чем меньший необходим угол, тем меньше должно быть поле). Такое время отклика всегда будет больше, чем при переключении с черного на белый, и зависит от конкретного типа матрицы. Это будет сказываться в динамичных играх с недостаточно контрастным изображением.
Кроме того, время переключения с черного на белый зависит от установленной на мониторе контрастности и иногда от яркости. Белый цвет, соответствующий максимальному углу поворота кристаллов, достигается только при максимальной контрастности, если же она меньше, то кристаллы должны поворачиваться на меньший угол. Соответственно, чем меньше контрастность, тем больше время отклика.
2 Углы обзора
Традиционная проблема ЖК-мониторов. Если изображение на ЭЛТ практически не страдает даже при взгляде почти параллельно плоскости экрана, то на многих ЖК даже небольшое отклонение от перпендикуляра приводит к заметному падению контрастности и искажению цветопередачи.
Все производители на данный момент заявляют более чем достаточные углы обзора – не менее 160о по горизонтали и вертикали. Проблема в том, как эти углы измеряются. Согласно текущим стандартам, угол обзора определяется как угол относительно перпендикуляра к центру матрицы, при наблюдении под которым контрастность изображения в центре матрицы падает до 10:1.
Во-первых, искажения изображения становятся легко заметны при падении контрастности уже в несколько раз, то есть примерно до 100:1. Т.е. используемый производителями критерий слишком мягок. На практике заметно, что картинка отличается от идеальной при намного меньших углах.
Во-вторых, измерения контрастности проводятся в центре экрана, в то время как человек, находящийся перед монитором, видит края экрана под другим углом, нежели центр.
В-третьих, как правило, указывается суммарный угол в обе стороны от нормали (то есть, в случае с вертикальным углом обзора – суммируются предельные углы при взгляде на матрицу сверху и при взгляде снизу). При этом для некоторых мониторов угол обзора сверху существенно больше. В результате в паспортных характеристиках мы получаем достаточно большой угол обзора по вертикали, в реальности же малейшее отклонение экрана монитора назад приводит к заметному потемнению верхней части экрана.
В-четвертых, при измерении углов обзора учитывается только падение контрастности, но не искажение цветопередачи. Например, помимо потемнения белого цвета при взгляде сбоку, он также приобретает сильный желтовато-коричневый оттенок. Таким образом, изменение цвета может быть даже заметнее, чем падение контрастности.
И, наконец, в-пятых, производители указывают только вертикальные и горизонтальные углы обзора, в то время как, очевидно, на монитор можно посмотреть и, скажем, справа сверху. Углы обзора по вертикали и горизонтали (которые указываются в спецификациях) максимальны, в то время как "диагональные" углы обзора существенно меньше.
3 Яркость и контрастность
Под яркостью понимается яркость белого цвета (то есть на матрицу подается максимальный сигнал) в центре экрана, под контрастностью – отношение уровня белого цвета к уровню черного, также в центре экрана.
Измерения производятся производителем матрицы, а не монитора, а потому делаются на специальном стенде, где матрица подключается к источнику тестового сигнала, а лампы подсветки питаются током определенной величины. В реальном же мониторе добавляется влияние его электроники, которая, во-первых, отлична от лабораторного генератора сигналов, во-вторых, еще и управляется пользователем, регулирующим яркость, контрастность, цветовую температуру и другие параметры, а потому реальные параметры монитора очень часто не соответствуют заявленным. Например, если электроника монитора дает небольшую "подсветку" черного цвета (этот дефект на некоторых недорогих моделях достаточно распространен), то реальная контрастность окажется значительно ниже заявленной. В реальных условиях также будет играть роль внешняя засветка матрицы.
Яркость зависит от конкретных задач и внешнего освещения – если для работы с текстом яркость экрана должна составлять примерно от 70 до 130 кд/кв.м, то для игр и просмотра фильмов комфортная яркость может доходить до 200 кд/кв.м и даже выше.
4 Цветопередача
Производители обычно указывают лишь одну цифру – количество цветов, которое традиционно равняется 16,2 или 16,7 млн. Но очень многие из выпускаемых сейчас матриц (а из "быстрых" матриц – все поголовно) не умеют отображать более 262 тысяч цветов (что соответствует 18 битам, или по 6 бит на каждый из трех базовых цветов).
Изображение на 18-битной матрице без дополнительных мер выглядит весьма грустно – фактически такая матрица годится только для офисной работы и (в некоторой степени) для игр. По этой причине производители матриц реализуют в них так называемый FRC (Frame Rate Control) – метод эмуляции недостающих цветов, при котором цвет пикселя меняется с каждым кадром в небольших пределах. Допустим, нам надо вывести цвет RGB:{154; 154; 154}, который матрица физически не поддерживает, однако она поддерживает два соседних цвета – RGB:{152; 152; 152} и RGB:{156; 156; 156}. Если теперь поочередно (с частотой кадровой развертки) выводить эти два цвета, то, в результате близости их цветов и инерционности как человеческого глаза (не воспринимающего мерцание на частоте 60 Гц), так и самой матрицы («сглаживающей» момент переключения цветов) мы будем видеть некий усредненный цвет, то есть искомый RGB:{154; 154; 154}. Могут применяться и более сложные механизмы FRC, например, когда нужный цвет формируется несколькими расположенными рядом пикселями с немного различающимися цветами. Соответственно, качество цветопередачи таких матриц во многом определяется качеством реализации FRC.
Цветовая температура определяет тональность изображения на экране монитора – чем ниже температура, тем теплее цвета (таково восприятие человека – как более холодный он воспринимает спектр излучения тела, которое на самом деле более горячее). Необходимость в ней возникает потому, что с точки зрения человеческого глаза нет как такового некоего универсального белого цвета, который глаз всегда бы воспринимал как белый – в зависимости от условий глаз подстраивается под некоторый диапазон. По этой причине рекомендуется устанавливать на экране монитора ту цветовую температуру, при которой – при данном внешнем освещении – белый цвет на экране не имеет каких-то дополнительных оттенков.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 1186; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!