Монитори. Видове. Графични карти

Монитори. Видове Монитори. Технически параметри на мониторите. Графични карти. Ускорители за графични карти.

1. МОНИТОРИ

Мониторите са средство за контрол и управление в различни области на човешката дейност, но така също за формиране на крайния продукт - изображения и звукови фрагменти и/или цялостна продукция в комуникационните, информационните и мултимедийни системи. Мониторите се утвърдиха като съществена част и в компютърните системи, особено когато последните се използват като комуникационни средства.

По функции мониторите са два вида: звукови (аудиомонитори - АМ) и образни (видеомонитори - ВМ). Все по-често двата вида конструктивно се обединяват в един общ блок. По структура, конструкция и характеристики съществува голямо разнообразие в зависимост от конкретното предназначение на монитора.

В най-простия си вид аудиомониторите представляват един или повече високоговорители, вградени в корпуса на компютъра или в корпуса на ВМ. Често АМ са външни устройства, отделно разположени на работното място. Слушалките са разновидност, която може да осигури висококачествен стерео звук. Слушалките осъществяват изолация от обкръжаващата звукова среда В едни случаи това може да се окаже предимство, в други - недостатък. Особено удобни са слушалките, безжично свързани с компютъра.

В компютърните системи видеомониторите представляват интерфейс между компютъра и оператора. Като изходен интерфейс видеомонитора служи за визуализация на данни, контрол на състоянието и режима на работа на компютъра, а така също за контрол на текущите операции. Видеомониторът осъществява визуална обратна връзка за контрол и управление на клавиатурата, мишката и други входни устройства. Една разновидност на ВМ има екран със сложна многослойна конструкция, чувствителен към допир с пръсти. Такива екрани изпълняват и функциите на клавиатура и мишка.

Всеки видеомонитор, независимо от неговата структура, конструкция и предназначение, има екран, върху който се синтезира оптично изображение. Екраните са два вида: проекционни (отражателни, пасивни) и излъчващи (активни). Качеството на изображението върху проекционните екрани по-силно се влияе от обкръжаващата външна светлина и затова те намират приложение там, където е технически възможно да се контролира осветеността на екрана от външната светлина.

При разглеждане и оценка на техническите параметри на ВМ е удобно да се използват изображения, класифицирани по различни признаци:
  • цветни, ахроматични (черно-бели), монохромни (едноцветни);
  • реални, абстрактни (графични);
  • неподвижни (стационарни), подвижни (променящи се във времето);
  • плоски, стереоскопични, обемни (тримерни - 3D).
Най-широко приложение намират видеомониторите за цветно изображение. Те позволяват да се синтезират и другите два вида (черно-бяло и монохромно). Цветното изображение се състои от насложени едно върху друго три монохромни изображения в три основни цвята: червен- R, зелен- G и син- B. В зависимост от съотношението на яркостите на трите основни цвята се получават всички останали цветове, които могат да се наблюдават върху екрана.

Мониторите могат да бъдат класифицирани по начина на формиране на графичното изображение: плазмени, електролуминисцентни, течнокристални и електронно-лъчеви. Плазмените, електролуминисцентните и течнокристалните монитори са с плосък екран. Характерно за тях е, че дисплеят има малки размери, няма трептене, липсва рентгеново излъчване. Тези монитори допускат локална промяна на изображението (изтриване и замяна на информацията на определен участък). Те имат малко тегло, ниска консумация на електрическа енергия, дълъг срок на експлоатация.

Електронно-лъчеви монитори (cathode ray tube - CRT)

Най-широко разпространение в момента имат електронно-лъчевите монитори. Електронно-лъчевата тръба е основен елемент на тези устройства и представлява електровакуумен прибор във вид на стъклена колба, дъното на която представлява екрана на монитора. В тръбата, от която е изтеглен въздуха, са монтирани електроди: електронна пушка (катод с електронагревателен елемент), анод, вертикално и хоризонтално отклоняващи пластини. От вън на тръбата е монтирана фокусираща система. Вътрешната повърхност на електронно-лъчевата тръба е покрита с луминофор, който свети когато върху него попадне поток от електрони. Катодът има повърхност, която лесно отдава електрони когато се нагрее и служи за източник на електронния поток. Фокусиращата система свива потока електрони в тънък лъч, който чрез отклоняващите пластини се насочва в точно определено място на покрития с луминофор екран на тръбата. В зависимост от напрежението, подавано на отклоняващите пластини се реализира растерна, матрична или векторна разгъвка на лъча на монитора.

Максималният брой редове и точки в реда образуват разрешаващата способност на монитора. Тя оказва значително влияние на качеството на изображението върху екрана. Максималната разрешаваща способност на мониторите зависи от физическите размери на елементите на изображението (пикселите), размера на екрана, честотата на разгъване, цветовите характеристики и други.

Размерът на елементите на изображението зависят от големината на зърната на луминофора, покриващ екрана на монитора. Тя се измерва в милиметри, като образува ред от стандартни стойности: 0.42, 0.39, 0.31, 0.28, 0.26 и т.н. Тези стойности задават не диаметъра на зърната, а разстоянието между две съседни точки.

Размерът на монитора обикновено се измерва в инчове (") по диагонала на правоъгълната област, която заема екрана. За монитор с диагонал 14" дължината на хоризонталната част на екрана е около 10", а височината – около 9". При размер на луминоформните зърна от 0.42 мм може да се осигури само стандартната разрешаваща способност 640х480 пиксела. При размер на зърната 0.28 мм може да се получи максимална разрешаваща способност 800х600 пиксела. При 15" монитори и големина на зърната 0.28 може да се реализира 1024х768 пиксела разрешаваща способност.

Електронно-лъчевите монитори се разделят на два вида: изпъкнали и плоски. До неотдавна основната част от предлаганите на пазара монитори бяха изпъкнали. Тази форма е типична за електронно-лъчевите тръби. Този тип тръби са евтини, но изпъкналата повърхнина на екрана води до изкривяване на образа и отблясъци, особено когато се помещава в осветено помещение.

Традиционният екран е изпъкнал както по вертикала, така и по хоризонтала. Sony Trinitron тръби са изпъкнали само по хоризонтала и плоски по вертикала. Те се наричат плоскоекранни тръби (flat square tube – FST).

Сега много производители на монитори използват тръби, които са плоски както по хоризонтала, така и по вертикала. Този тип монитори са за предпочитане, защото осигуряват по-качествено изображение. Засега тези монитори са по-скъпи от изпъкналите, но са доста по-евтини от LCD мониторите.

Течнокристални монитори (liquid crystal displays – LCD)

Течнокристалните монитори (LCD-Liquid Crystal Display) са пасивни, тъй като за тяхната работа е необходим отделен източник на светлина. Те работят в режим на отражение или режим на пречупване на светлината. При тях се използва способността на течните кристали да изменят своята оптическа плътност или отражателна способност под въздействие на електрически сигнали.

На този етап LCD мониторите имат по-ограничени възможности в разделителната способност, отколкото типичните CRT екрани. Например един типичен LCD монитор има максимална разделителна способност 1024х768, докато 17 инчов дисплей (със видима екранна област както 15 инчов LCD монитор) има максимална разделителна способност 1280х1024.

Съществуват три основни типа LCD монитори: цветни с пасивна матрица, цветни с аналогова активна матрица и цветни с цифрова активна матрица. Монохромните LCD дисплеи вече излизат от употреба в РС системите, но все още се използват в популярните Palm и подобни на тях устройства. Почти всички конструкции с пасивна матрица използват технология с двойно сканиране, като версиите с единично сканиране (те са с по-бледи изображения) се използват в джобните компютърни устройства. Цветните панели с пасивна матрица са по-евтини и по стабилни и устойчиви. Те се използват по-често в преносимите компютърни системи от по-нисък клас.

Настолните LCD монитори и по-скъпите преносими компютри (ноутбук) използват активна матрица и са аналогови или цифрови. По-евтините 15 инчови LCD панели използват традиционния VGA конектор и трябва да преобразуват аналоговите сигнали в цифрови (аналогова матрица). По-скъпите 15 инчови и по-големите LCD монитори осигуряват както аналогов VGA, така и цифров DVI (digital video interface) конектор.

В LCD матрицата много често се наблюдават така наречените мъртви пиксели. Това са елементи (пиксели) при които синята, червената или зелената клетка са постоянно включени или изключени. Тези пиксели се забелязват ясно, когато фонът на дисплея е тъмен, те представляват ярки червени, зелени или сини точки. С развитието на технологиите все по-рядко се допускат такива дефекти в LCD мониторите, но пълното им избягване все още не може да се получи.

LCD панели с активна матрица. Екраните с активна матрица използват тънкослойни транзистори (TFT – Thin Film Transistor). TFT е метод за пакетиране на един (монохромен) или три (за RGB цветове) транзистора за пиксел в гъвкав материал, чийто размер и форма са същите както на екрана. Така транзисторите за всеки пиксел се намират директно зад контролираните от тях клетки с течни кристали.

LCD панели с пасивна матрица. При тези екрани, всяка клетка се контролира от електрическите заряди на два транзистора, определени от позицията на реда и колоната на съответната клетка. Броят на транзисторите по краищата на хоризонтала и вертикала определят разделителната способност на монитора. Например един екран с разделителна способност 1024х768 има 1024 транзистора по хоризонталния край на матрицата и 768 транзистора по вертикалния край. Клетките от даден пиксел на екрана реагират на пулсиращия заряд на своите два транзистора, като ‘усукват’ светлинната вълна. По-силните заряди усукват вълната повече, което води до по-голяма интензивност на пропусканата през течния кристал светлина.

Зарядите в LCD дисплеите с пасивна матрица се създават импулсно, през определен интервал от време. По тази причина яркостта на тези екрани е по-малка, отколкото при LCD мониторите с активна матрица. За да подобрят качеството на изображението, производителите на LCD монитори използват техника, наречена двойно сканиране. При нея екрана се разделя на горна и долна половина, които се опресняват самостоятелно. Така се намалява времето между два импулса за даден пиксел, което повишава яркостта и контраста на изображението. Освен това с двойното сканиране се намалява времето за реагиране (смяна на кадъра), което подобрява бързодействието на системата.

Плазмените и електролуминисцентните монитори

Плазмените и електролуминисцентните монитори са активни, тъй като те излъчват светлина с определени характеристики. За работата им не е необходим отделен източник на светлина.

В плазмените монитори елемента на изображението се генерира в резултат на газов разряд, който се съпровожда с излъчване на светлина. Конструктивно панелът се състои от три стъклени пластини, на две от които са нанесени тънки прозрачни проводници (2 до 4 проводника на 1 мм). На едната пластина проводниците са разположени хоризонтално, а на другата вертикално. Между тях се намира третата пластина, която на местата на пресичане на проводниците има отвори. Тези отвори при монтажа на панела се запълват с инертен газ. Вертикално и хоризонтално разположените проводници образуват координатна мрежа: на местата на пресичане на проводниците се формират елементите на изображението (пикселите). При разрешаваща способност 512х512 пиксела такъв панел има размери 200х200 мм и дебелина 6-8 мм.

Електролуминисцентните монитори работят на принципа на луминисценцията на веществата при въздействието на електромагнитно поле. Луминисцентното вещество се нанася върху вътрешната повърхност на една от пластините на панел с координатна мрежа от проводници. Напрежението на координатните шини се подбира така, че на местата на пресичане на координатните шини електрическото поле да е такова, че да предизвика възбуждане на луминофора.

2. ГРАФИЧНИ КАРТИ

Връзката на монитора с компютърната система се осъществява посредством адаптер (графичнa карта) – устройство, което трябва да обезпечи съвместимост на различните монитори с микропроцесорния блок на компютъра. На различните етапи от развитието на компютърните технологии са използвани различни стандарти графични карти: MDA (монохромен дисплей адаптер), CGA (цветен графични дисплей), MGA (монохромен графични адаптер), EGA (подобрен графичен адаптер), VGA (видеографична матрица). Освен тях в различни периоди се използваха и някои други стандарти адаптери: Херкулес, PGA, SVGA и други. Те обаче не подържат някои общоприети режими на работа на мониторите и по-тази причина намираха ограничено приложение.

Графична карта MDA е разработен от компанията IBM и е един от първите стандартни видеоконтролери. Той позволява да се изобразява само символна информация и не голям брой специални служебни символи. Той не подържа графически възможности. Този адаптер обезпечава разрешаваща способност на екрана 80х25 символа и размер на матрицата на символите 9х14 пиксела.

Графична карта CGA е разработен от същата компания и позволява работа с така наречената средна разрешаваща способност с ограничено количество цветове. Той работи в два режима – текстов с 80х25 символа и символна матрица 8х8 пиксела и графичен режим при 320х200 пиксела и 4 основни цвята. При нормална разрешаваща способност той работи само в монохромен режим.

Графична карта EGA започва да се произвежда през 1984 година и е имал видеопамет 64, 128 или 256 кВ. Можел е да изобразява информацията в графичен формат с 16 цвята.

Видеографичният адаптер VGA е разработен през 1988 година и позволява да се реализира разрешаваща способност 640х480 пиксела в графически режим при 64 – 256 цвята (в зависимост от количеството видеопамет). В текстов режим той осигурява 80х25 или 80х50 символа разрешаваща способност. В началото на деветдесетте години на 20 век IBM представиха версия на VGA с по-висока разделителна способност, наречени XGA (eXtended video array) и XGA-2. По съществено развитие на VGA стандартите направи търговската група на независимата индустрия за видеокарти (Video Electronic Standards Association - VESA).

Създадените от групата VESA видеоадаптери не отговарят на точно определена конкретна спецификация, а до група адаптери притежаващи различни възможности. Те бяха определяни като адаптери тип Super VGA (SVGA). SVGA адаптерите осигуряват различна разрешаваща способност: 800х600; 1024х768 и други. Те имат същите конектори както VGA.

Ускорители за графични карти - принцип на работа, функции. 3D-графични карти – принцип на работа, критерии за качество.

1. Ускорители за графични карти - принцип на работа, функции.

Ускорителите за графични карти са специализиран интерфейс между видеокартите и компютъра, който ускорява обработката и извеждането на графични обекти върху екрана на ВМ. За целта се използват специално разработени видеопроцесори, чипсети и куплунги. В момента се конкурират две конфигурации: AGP и PCIExpess, и двете разработка на фирмата INTEL. AGP (Accelerated Graphic Port) е ускорен графичен порт. Шината е със ширина 32b. Базовата тактова честота е 66 MHz. Може да обменя по 1, 2, 4 или 8 b на такт по всяка линия за данни. Пиковата пропускателна способност достига 2 GB/s.

2. 3D-графични карти - принцип на работа, критерии за качество.

3D-графичните карти са видеоадаптери, които формират псевдо-тримерни (3D) графични изображения върху плоския екран на ВМ. За целта се генерират и вграждат в образите графични фрагменти, които създават усещане за тримерност в изобразяваната сцена. 3D-графичните карти са хардуерни средства със специфичен софтуер. Процесите могат да се осъществят и софтуерно, но значително по-бавно. Качеството на работа се определя от реалистичността на изобразяваната сцена, особено при бързи промени в сюжета.




Коментари: