Видеосистема ПК

Видеосистема компьютера состоит из трех компонент:

  • монитор (называемый также дисплеем);
  • видеоадаптер;
  • программное обеспечение (драйверы видеосистемы).


Видеоадаптер посылает в монитор сигналы управления яркостью лучей и синхросигналы строчной и кадровой развёрток. Монитор преобразует эти сигналы в зрительные образы. А программные средства обрабатывают видеоизображения — выполняют кодирование и декодирование сигналов, координатные преобразования, сжатие изображений и др.

Содержание




В 1998 г., в Милпитасе (США) была создана Ассоциация стандартов видеоэлектроники (Video Electronics Standards Association, VESA). Итогом ее работы стала признанная специалистами разработка стандартов дисплеев, измерения их характеристик, управляющих сигналов, интерфейсов, систем жизнеобеспечения, а также выработка основных направлений стандартов для микродисплеев.

Монитор (дисплей) — основное устройство вывода графической информации. Изображение на экране монитора образуется из светящихся разными цветами маленьких точек, которые называются пикселями.

По принципу действия выделяют следующие виды мониторов:

  • с электронно-лучевой трубкой (Catode Ray Tube — CRT);
  • жидкокристаллические (Liquid Crystal Display — LCD).

CRT-мониторы

CRT-мониторВ мониторах с электронно-лучевой трубкой изображение формируется с помощью зерен люминофора — вещества, которое светится под воздействием электронного луча. Различают три типа люминофоров в соответствии с цветами их свечения: красный, зеленый и синий. Цвет каждой точки экрана определяется смешением свечения трех разноцветных точек (триады), отвечающих за данный пиксель. Яркость соответствующего цвета меняется в зависимости от мощности электронного пучка, попавшего в соответствующую точку. Электронный пучок формируется с помощью электронной пушки. Электронная пушка состоит из нагреваемого при прохождении электрического тока проводника с высоким удельным электрическим сопротивлением, эмитирующего электроны покрытия, фокусирующей и отклоняющей системы.

Электронно-лучевая трубкаПри прохождении электрического тока через нагревательный элемент электронной пушки, эмитирующее покрытие, нагреваясь, начинает испускать электроны. Под действием ускоряющего напряжения электроны разгоняются и достигают поверхности экрана, покрытой люминофором, который начинает светиться. Управление пучком электронов осуществляется отклоняющей и фокусирующей системой, которые состоят из набора катушек и пластин, воздействующих на электронный пучек с помощью магнитного и электрического полей. В соответствии с сигналами развертки, подаваемыми на электронную пушку, электронный луч побегает по каждой строчке экрана, последовательно высвечивая соответствующие точки люминофора. Дойдя до последней точки, луч возвращается к началу экрана. Таким образом, в течение определенного периода времени изображение перерисовывается. Частоту смены изображений определяет частота горизонтальной синхронизации. Это один из наиболее важных параметров монитора, определяющих степень его вредного воздействия на глаза. В настоящее время гигиенически допустимый минимум частоты горизонтальной синхронизации составляет 80 Гц, у профессиональных мониторов она составляет 150 Гц.

Современные мониторы с электронно-лучевой трубкой имеют специальное антибликовое покрытие, уменьшающее отраженный свет окон и осветительных приборов. Кроме того, монитор покрывают антистатическим покрытием и пленкой, защищающей от электромагнитного излучения. Дополнительно на монитор можно установить защитный экран, который необходимо подсоединить к заземляющему проводу, что также защитит от электромагнитного излучения и бликов. Уровни излучения мониторов нормируются в соответствии со стандартами LR, MPR и MPR-II.

LCD-мониторы

LCD-мониторЖидкокристаллические мониторы (LCD — Liquid Crystal Display) имеют меньшие размеры, чем ЭЛТ-мониторы, потребляют меньше электроэнергии, обеспечивают более четкое статическое изображение. В них отсутствуют типичные для мониторов с электронно-лучевой трубкой искажения.

LCD-мониторы сделаны из вещества, которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Жидкие кристаллы были открыты очень давно, но изначально они использовались для других целей. Молекулы жидких кристаллов под воздействием электричества могут изменять свою ориентацию и вследствие этого изменять свойства светового луча проходящего сквозь них. Основываясь на этом открытии и в результате дальнейших исследований, стало возможным обнаружить связь между повышением электрического напряжения и изменением ориентации молекул кристаллов для обеспечения создания изображения.

Первое свое применение жидкие кристаллы нашли в дисплеях для калькуляторов и в кварцевых часах, а затем их стали использовать в мониторах для портативных компьютеров. Сегодня жидкокристаллический монитор является самым распространенным видом мониторов. Далее речь пойдет только о традиционных LCD-мониторах, так называемых «Nematic LCD».

Устройство жидкокристаллических мониторов

Устройство пикселя в LCD-дисплееЭкран LCD-монитора представляет собой массив маленьких сегментов (пикселей), которые могут менять цвет для отображения информации. LCD-монитор имеет несколько слоев, где ключевую роль играют две панели, сделанные из очень чистого стеклянного материала, называемого «субстрат» или «подложка», которые содержат тонкий слой жидких кристаллов между собой. На этих панелях имеются бороздки, которые направляют кристаллы, сообщая им специальную ориентацию. Бороздки расположены таким образом, что они параллельны на каждой панели, но перпендикулярны между двумя панелями. Продольные бороздки получаются в результате размещения на стеклянной поверхности тонких пленок из прозрачного пластика. Соприкасаясь с бороздками, молекулы в жидких кристаллах ориентируются одинаково во всех ячейках. Молекулы одной из разновидностей жидких кристаллов (нематиков) в отсутствии напряжения поворачивают вектор электрического (и магнитного) поля в такой световой волне на некоторый угол в плоскости, перпендикулярной оси распространения пучка. Две панели расположены очень близко друг к другу. Жидкокристаллическая панель освещается источником света (в зависимости от того, где он расположен, жидко-кристаллические панели работают на отражение или на прохождение света).

При появлении электрического поля, молекулы жидких кристаллов частично выстраиваются вдоль поля и на угол поворота плоскости поляризации света становится отличным от 90°.

Для вывода цветного изображения необходима подсветка монитора сзади так, чтобы свет порождался в задней части LCD-дисплея. Это необходимо для того, чтобы можно было наблюдать изображение с хорошим качеством, даже если окружающая среда не является светлой. Цвет получается в результате использования трех фильтров, которые выделяют из излучения источника белого света три основных компонентов. Комбинируя три основные цвета для каждой точки или пикселя экрана, появляется возможность воспроизвести любой цвет.

Первые LCD-дисплеи были очень маленькими, около 8 дюймов, в то время как сегодня они достигли размеров в 17 дюймов для использования в ноутбуках, а для настольных компьютеров производятся LCD-мониторы с диагональю 20 дюймов и более.

К преимуществам LCD-мониторов можно отнести то, что они действительно плоски в буквальном смысле этого слова, а создаваемое на их экранах изображение отличается четкостью и насыщенностью цветов. Отсутствие искажений на экране и массы других проблем свойственных традиционным CRT-мониторам. Добавим, что потребляемая и рассеивая мощность у LCD-мониторов существенно ниже, чем у CRT-мониторов.

Существуют и другие технологии, которые создают и развивают разные производители, и некоторые из этих технологий носят название PDP (Plasma Display Panels) или просто «plasma», и FED (Field Emission Display).

Характеристики мониторов

Физические

  • размер рабочей области (диагональ конструктивная и видимая)
Типичные величины видимого размера диагонали и площади экрана монитора
Номинальный размер диагонали, дюймов Типичный видимый размер диагонали Видимая площадь экрана, см2 Увеличение видимой площади экрана по сравнению с предыдущим типом, %
14» 13,2» 540,3
15» 13,8» 598,7 10,8
17» 16» 789,3 33,4
19» 17,7» 1083,0 37,2
21» 19,8» 1216,9 12,4
  • экранное покрытие
  • вес и размеры;
  • углы поворота;
  • потребляемая мощность

Оптические и частотные

  • Шаг точек – расстояние между двумя точками люминофора одного цвета –не более 0,28 мм. Определяет четкость изображения.
  • Частота кадровой развертки (ЧКР) – частота смены кадров, определяет устойчивость изображения. Минимальное значение – 50 Гц, рекомендуемое значение – не менее 70 Гц. Диапазон 50-110 Гц. Связана с разрешением.
  • Частота строчной развертки (ЧСР) – определяет время прорисовки строки. Связана с кадровой разверткой и разрешением. Измеряется в кГц.
  • Полоса пропускания видеотракта. Характеризует максимально возможное количество точек, отображаемых на экране за секунду.
  • Способ формирования изображения – чересстрочный и строчный.

Видеоадаптеры

Тип видеоадаптера и его возможности определяют, в конечном виде, аппаратно достижимые и поддерживаемые режимы работы всей графической системы, скорость и качество формируемого на экране монитора изображения.
Различают два режима работы видеоадаптера — текстовый и графический.
В текстовом режиме на экране отображается текст в виде символов, внешний вид которых определяет знакогенератор карты. Каждому символу ставится в соответствие число — его порядковый номер в наборе матриц знакогенератора, что определяет раскладку таблицы символов. Всего таких символов в стандартной таблице 256 и нумеруются они от 0 до 255. Конкретное начертание набора называется кодовой страницей, а несколько таких наборов для различных режимов — символьной раскладкой
или набором для соответствующей национальной спецификации. Характеризуется форматом экрана: кол-во знакомест × кол-во строк. Обычно 80 × 25 (80 × 50).

Качество изображения определяется форматом знакоместа 8×8, 9×14, 9×16 пикселей.

Графический режим предполагает изображение на экране монитора объектов произвольной формы и сложности. В графическом режиме изображение формируется из набора пикселей ( pixel – Picture Element) – точек экрана. Количество пикселей по горизонтали и вертикали определяет разрешающую способность. Количество бит видеопамяти, отводимое на пиксел, определят возможное число его состояний – глубина цвета: 1 бит – 21=2 цвета, 2 бита – 22=4 и т.д.


Оставить комментарий