Видеоподсистема ЭВМ

Видеокарта

Видеоподсистема ЭВМ включает два устройства:

1) монитор (дисплей), отображающий на своем экране текстовую и графическую информацию пользователю;

2) видеокарта (ВК; видеоконтроллер, видеоадаптер), обеспечивающая формирование изображения, его хранение, обновление и преобразование в сигнал, отображаемый монитором.

Видеокарта представляет собой плату, устанавливаемую в специальный слот на материнской плате или интегрированную в материнскую плату. Видеокарта содержит следующие элементы:

- графический процессор, обрабатывающий изображение и преобразующий его в сигнал для монитора;

- видеопамять, хранящую воспроизводимую на экране информацию; объем видеопамяти превышает 1 Гбайт (2011 г.);

- цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), преобразующий цифровую информацию об изображении в аналоговый сигнал; характеристиками ЦАП являются частота преобразования и разрядность, определяющая количество цветов, поддерживаемых видеокартой;

- видеоакселераторы; различают два типа видеоакселераторов: для плоской (2D) и трехмерной (3D) графики; первые эффективны для работы с прикладными программами общего назначения, вторые ориентированы на работу с разными мультимедийными и развлекательными программами; видеоакселераторы позволяют производить математические вычисления для построения трехмерных сцен на двухмерном экране без участия МП.

Монитор

Основными характеристиками мониторов являются размер экрана, разрешение, размер зерна и частота развертки монитора.

Размер экрана монитора задается величиной его диагонали в дюймах. Приняты следующие типоразмеры экранов 12, 14, 15, 17, 19, 21 и 22 дюйма. 1 дюйм = 2,54 см. Чем больше размер экрана монитора, тем удобнее работать с ним.

Разрешение монитора измеряется в пикселях. Пиксель – это точка на экране монитора. Количество точек по горизонтали и вертикали составляют разрешение монитора. Приняты стандартные разрешения мониторов, некоторые из которых имеют названия (таблица).

Обычно соотношение количества пикселей по горизонтали и вертикали составляет 4:3 (стандартные) или 16:9 (широкоэкранные). Бóльшее разрешение делает картинку на экране более четкой.

Размер зерна (шаг точки) определяет расстояние между двумя соседними пикселями. Чем меньше размер зерна, тем выше четкость и тем меньше устает глаз. Величина зерна современных мониторов имеет значения от 0,25 до 0,28 мм.

Частота развертки монитора (частота регенерации) определяется количеством обновлений изображений на экране монитора в единицу времени и измеряется в герцах. Чем больше частота, тем меньше усталость глаз и больше времени можно работать непрерывно. Маленькая частота приводит к появлению мерцания. Современные мониторы обеспечивают частоту развертки монитора 70-80 Гц.

Типичные разрешения мониторов

Рассмотрим три типа мониторов:

1) на основе электронно-лучевой трубки;

2) жидкокристаллические;

3) плазменные.

Первый тип мониторов является аналоговым, а остальные – цифровыми. Ко всем этим типам мониторов применимы перечисленные в предыдущем разделе характеристики.

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ; CRT – Cathode Ray Tube, катодно-лучевая трубка) представляет собой запаянную вакуумную стеклянную колбу, дно (экран) которой покрыто слоем люминофора, а в горловине установлена электронная пушка, испускающая поток электронов. С помощью формирующей и отклоняющей систем поток электронов направляется на нужное место экрана. Энергия, выделяемая попадающими на люминофор электронами, заставляет его светиться. Светящиеся точки люминофора формируют изображение, воспринимаемое визуально.

ЭЛТ-мониторы бывают монохромными или цветными. В цветном ЭЛТ-мониторе используются три электронные пушки, в отличие от одной пушки, применяемой в монохромных мониторах. Каждая пушка отвечает за один из трех основных цветов: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue), путем смешивания которых создаются все остальные цвета и цветовые оттенки. Поэтому цветные мониторы называют RGB-мониторами, по первым буквам основных цветов. Недостатком ЭЛТ-мониторов является высокое потребление электроэнергии и вредное для здоровья человека излучение.

Для жидкокристаллических и плазменных мониторов вводятся еще две характеристики: время отклика и контрастность. Время отклика – это минимальный временной промежуток, в течение которого пиксель может полностью поменять свой цвет – от черного к белому и обратно (составляет 6-8 мс). Контрастность – это отношение яркости самого светлого и самого темного пикселя (составляет 30 000:1).

В жидкокристаллических мониторах (ЖК-мониторы; LCD – Liquid Crystal Display, жидкокристаллический монитор) используется специальная прозрачная жидкость, которая при определенных напряженностях электростатического поля кристаллизуется, при этом изменяются ее прозрачность, коэффициенты поляризации и преломления световых лучей. Эти эффекты и используются для формирования изображения. Конструктивно такой монитор выполнен в виде двух электропроводящих стеклянных пластин (подложка), между которыми помещается тончайший слой кристаллизующейся жидкости. Каждый элемент экрана управляется собственным транзистором, поэтому ЖК-мониторы также называют TFT-мониторами (TFT – Thin Film Transistor, тонкопленочный транзистор). В цветных мониторах каждый элемент изображения состоит из трех отдельных пикселей (R, G и В), покрытых тонкими светофильтрами соответствующих цветов. Поскольку ячейки сами не светятся ЖК-монитору требуется задняя подсветка. Недостатками ЖК-мониторов являются ограниченность угла обзора (качество изображения зависит от того, под каким углом вы смотрите), некачественная цветопередача, продолжительное время отклика, неравномерная подсветка.

В плазменных мониторах (PDP – Plasma Display Panel) изображение формируется сопровождаемыми излучением света газовыми разрядами в пикселях панели. Конструктивно панель состоит из трех стеклянных пластин, на две из которых нанесены тонкие прозрачные проводники: на одну пластину – горизонтально, на другую – вертикально. Между ними находится третья пластина, в которой в местах пересечения проводников двух первых пластин имеются сквозные отверстия – пиксели. Эти отверстия при сборке панели заполняются инертным газом: неоном или аргоном. При подаче высокочастотного напряжения на один из вертикально и один из горизонтально расположенных проводников в отверстии, находящемся на их пересечении, возникает газовый разряд. Чем больше напряжение, тем ярче светится газ. Плазма газового разряда излучает свет в ультрафиолетовой части спектра, который вызывает свечение частиц люминофора в диапазоне, видимом человеком. Фактически, каждый пиксель на экране работает, как обычная флуоресцентная лампа (лампа дневного света). Недостатками плазменных мониторов являются высокое энергопотребление и низкая разрешающая способность.