Видеосистема ПК
Новый IP-видеорегистратор на 16 каналов от Smartec c записью/воспроизведением 8 Мп видео при 480 к/с
/ 12 Видеосистемы ПК
Основные характеристики видеосистемы персонального компьютера
Новый IP-видеорегистратор на 16 каналов от Smartec c записью/воспроизведением 8 Мп видео при 480 к/с
Арифметические и логические основы построения компьютерных систем. Восприятие изображения с экрана особенно в полиграфии - проблема весьма серьезная. Эта проблема важна с медицинской точки зрения. Основным устройством видеосистемы персонального компьютера является монитор. В настоящее время типы мониторов отличаются большим разнообразием. Перечислим основные типы мониторов, используемых совместно с PC. С точки зрения принципа действия все мониторы PC можно разделить на две большие группы:. Помимо мониторов, в PC могут использоваться и другие устройства отображения информации, ориентированные на решение мультимедийных или презентационных задач. Мониторы на основе ЭЛТ. В настоящее время наиболее распространенными устройствами отображения информации являются мониторы на основе ЭЛТ. Принцип действия таких мониторов мало отличается от принципа действия обычного телевизора и заключается в том, что испускаемый электронной пушкой пучок электронов, попадая на экран, покрытый люминофором, вызывает его свечение. На пути пучка электронов обычно находятся дополнительные электроды: Заметим, что любое текстовое или графическое изображение на экране монитора компьютера так же, как и телевизора состоит из множества дискретных точек люминофора, представляющих собой минимальный элемент изображения растра , называемых пикселами. Электронный луч в этом случае периодически сканирует весь экран, образуя на нем близко расположенные строки развертки. По мере движения луча по строкам видеосигнал, подаваемый на модулятор, изменяет яркость светового пятна и образует видимое на экране изображение. Разрешающая способность монитора определяется числом элементов изображения, которые он способен воспроизводить по горизонтали и вертикали, например, x или x пикселов. Если в телевизоре видеосигнал, управляющий яркостью интенсивностью электронного пучка , является аналоговым, то есть непрерывным по времени и уровню, то в мониторах PC может использоваться как аналоговый, так и цифровой видеосигнал. В зависимости от этого мониторы для PC принято разделять на аналоговые и цифровые. Исторически первыми устройствами отображения информации для PC были именно цифровые мониторы TTL. Управление цифровыми мониторами осуществляется двоичными сигналами, которые имеют только два значения: Уровню логической 1 соответствует напряжение около 5 В, уровню логического 0 - не более 0,5 В. Первые TTL-мониторы были монохромными, более поздние модели - цветными. К этой группе относятся монохромные мониторы, сигналы управления которыми формируются графическими картами стандартов MDA или Hercules, изредка - EGA. В лучшем случае точки могут различаться еще и своей яркостью. Монитор Hercules формирует изображение только в виде светлых и темных точек с разрешением х ; растр на его экране появляется лишь при подключении к PC. Поскольку ЭЛТ монохромного монитора имеет одну электронную пушку, она меньше цветных ЭЛТ, благодаря чему мониторы Hercules компактнее и легче других мониторов. Кроме того, монохромный монитор работает с более низким анодным напряжением, чем цветной 15 кВ против кВ , поэтому потребляемая им мощность значительно ниже 30 Вт вместо Вт у цветных. Эти значения приводятся на обратной стороне корпуса монитора. TTL-мониторы можно отличить от аналоговых также по количеству контактов на разъеме для подключения к PC: Цветные RGB цифровые мониторы. Поскольку кинескоп цветного монитора имеет не одну, а три электронные пушки красного Red , зеленого Green и синего Blue цветов с раздельным управлением, его также называют RGB-монитором. Данный термин был введен для того, чтобы отличать такие мониторы от более ранних моделей цветных мониторов, управление которыми, подобно телевизору, осуществлялось композитным видеосигналом, несущим информацию о яркости и цветности и передававшимся по одному проводу. В частности, такой композитный видеосигнал может формировать видеоадаптер CGA, для чего на нем имеется специальный разъем типа RCA. Цифровые RGB-мониторы предназначены для подключения к видеокартам стандарта CGA и EGA. Размер палитры каждого из мониторов определяется количеством двоичных сигналов, используемых для управления электронными пушками. Видеосигнал на монитор CGA подается по четырем проводам: Сигнал I изменяет интенсивность трех пушек одновременно. На монитор EGA видеосигнал подается уже по шести провод сигналы трех основных R, G. В и трех дополнительных г, g, b цветов, позволяющие индивидуально регулировать интенсивность каждой пушки. Такая модель называется RrGgBb. Помимо цветного, цифровые RGB-мониторы поддерживают и монохромный режим работы с отображением до 16 градаций серого в этом случае сигналы трех цветов имеют одинаковую интенсивность. Цифровые RGB-мониторы в частности, CGA по сравнению с мониторами Hercules имеют меньшее разрешение. В настоящее время цифровые мониторы являются большой редкостью, поскольку по современным меркам качество формируемого ими изображения, а также их эргономические свойства не удовлетворяют пользователя. В данном случае речь пойдет о мониторах, которые работают с видеокартами стандарта VGA и выше. Они способны поддерживать разрешение x пикселов и более высокое. Главная причина перехода к аналоговому видеосигналу состоит в ограниченности палитры цифрового монитора. При использовании двоичных видеосигналов расширение палитры возможно только за счет увеличения количества цветов, однако это тупиковый путь: Совершенно очевидно, что это нереально. В результате разработчики стали использовать не цифровой двоичный , а аналоговый видеосигнал, который может принимать любое значение в диапазоне от 0 до 0,7 В. Поскольку этих значений бесконечно много, палитра аналогового монитора не ограничена. Другое дело, что видеоадаптер может обеспечить только конечное количество градаций уровня видеосигнала, что в итоге ограничивает палитру всей видеосистемы в целом. Аналоговые мониторы так же, как и цифровые, бывают цветными и монохромными, при этом цветной монитор может работать в монохромном режиме. Максимальное количество градаций серого, которое может отображать видеосистема с монохромным монитором, определяется видеоадаптером точнее, разрядностью его цифроаналогового преобразователя и объемом видеопамяти. При использовании стандартного видеоадаптера VGA можно получить 64 оттенка серого, при использовании более современных адаптеров SVGA - Видеоадаптер формирует сигнала синхронизации: В различных режимах и соответственно при различных разрешениях частоты этих сигналов могут различаться. Мониторы с фиксированной частотой воспринимают синхросигналы какой-либо одной частоты, например, для кадровой развертки - 60 Гц, для строчной - 31,5 кГц. Мониторы с несколькими фиксированными частотами менее критичны к значениям частот синхроимпульсов и могут работать с набором из двух или более сочетаний частот кадровых и строчных синхроимпульсов. Мультичастотные мониторы, называемые иногда Multisync по названию мониторов, выпускаемых фирмой NEC , обладают способностью настраиваться на произвольные значения частот синхросигналов из некоторого заданного диапазона, например кГц для строчной и Гц для кадровой развертки. Нередко их также называют многочастотными мониторами. Для формирования растра рис. В цикле сканирования луч движется по зигзагообразной траектории от левого верхнего угла до правого нижнего. Прямой ход луча по горизонтали осуществляется сигналом строчной горизонтальной развертки, а по вертикали - кадровой вертикальной развертки. Перевод луча из крайней правой точки строки в крайнюю левую точку следующей строки обратный ход луча по горизонтали и из крайней правой позиции последней строки экрана в крайнюю левую позицию первой строки обратный ход луча по вертикали осуществляется с помощью специальных сигналов обратного хода. Таким образом, наиболее важными для монитора являются следующие параметры: Описанный выше способ формирования изображения применяется и в телевизорах. Здесь частота обновления изображения частота кадров составляет 25 Гц. С первого взгляда кажется, что это очень низкая частота. Однако в телевидении для сокращения полосы частот спектра телевизионного сигнала применяется чересстрочная развертка, то есть полный растр получается за два приема. Эта часть растра называется полем нечетных строк или нечетным полукадром. Затем развертывающий электронный луч быстро переводится от нижнего края экрана вверх и попадает в начало второй четной строки. Далее луч прорисовывает все четные строки: Так формируется поле четных строк или четный полукадр. Если наложить оба полукадра друг на друга, то получится полный растр изображения. Применение данного способа формирования изображение как в мониторах, так и в телевизорах оказалось возможным благодаря двум свойствам, а точнее недостаткам, нашего зрения, перечисленным ниже. Инерционность восприятия световых раздражений, то есть возникновение и прекращение фотохимических реакций в сетчатку глаза после начала и окончания воздействия импульса света происходят не мгновенно, а с задержкой, характеризующей эту инерционность. Для обычно встречающихся условий наблюдение время возникновения зрительного ощущения составляет около 0,1 с. Время сохранения светового возбуждения составляет 0,,0 с после окончания действия светового раздражителя. Благодаря такому свойству зрения можно производить поэлементную развертку изображения от строки к строке и от одного полукадра к другому при чересстрочном способе формирования изображения , то есть представлять изображение в виде быстро сменяющейся последовательности строк и кадров. Ограниченная разрешающая способность по перемещениям. Это свойство учитывается при отображении движущихся предметов на экране монитора или телевизора. Движение передается путем покадрового воспроизведения отдельных незначительно отличающихся друг от друга фаз движения. Как уже отмечалось, глаз человека воспринимает смену изображений как непрерывное движение с частотой не ниже Гц Исходя из этого и выбиралась частота смены полей в телевидении. Для мониторов частота кадров имеет важнейшее значение поскольку во многом определяет устойчивость изображения по вертикали отсутствие мерцаний и, как следствие, снижаем утомляемость глаз. Поэтому частоту кадров монитора PC, наряд с использованием построчного способа формирования изображения, стараются по возможности повышать: У хороших мониторов кадровая частота поддерживается на уровне Гц. Однако повышение этой частоты требует увеличения частоты строчной развертки, так как уменьшается время, отводимое на формирование каждой точки изображения. Частота строк в килогерцах определяется произведением частоты вертикальной развертки на количество строк, выводимых в одном кадре разрешающая способность по вертикали. Полоса частот видеосигнала, измеряемая в мегагерцах, определяет самые высокие частоты видеосигнала или, что то же самое, размер наиболее мелких деталей изображения. Приблизительно эта величина может быть получена как произведение количества точек в строке разрешающая способность по гopизонтали и частоты строчной развертки. В большинстве мониторов необходимая полоса пропускания видеосигнала обеспечивается с запасом. Принцип формирования растра у цветного монитора такой же, как и у монохромного. Однако в основу способа формирования цветного изображение положены другие важнейшие свойства цветового зрения:. Это означает, что все цвета могут быть получены путем сложения смешения трех световых потоков, например красного, синего и зеленого, что позволило в цветных телевизорах и мониторах использовать метод аддитивного смешения цветов. Данный метод можно проиллюстрировать путем одновременной непрерывной проекции на экран изображений трех основных цветов при условии перекрывания ими одной и той же поверхности экрана. В соответствии с теорией трехкомпонентного цветовосприятия, используя смешение трех основных цветов, можно получить требуемую гамму цветовых оттенков. При смешении в определенной пропорции основных цветов - красного, синего и зеленого - получаются следующие цвета: Отметим, что цветовой оттенок результирующей смеси всегда зависит только от соотношения интенсивностей смешиваемых цветов. Если на цветном изображении имеются близко расположенные цветные детали, то с большого расстояния мы не различаем цвета отдельных деталей. Вся группа будет окрашена в один цвет в соответствии с законами смешения цветов. Это свойство зрения позволяет в электронно-лучевой трубке монитора формировать цвет одного элемента изображения из трех цветов расположенных рядом люминофорных зерен. В соответствии с особенностями человеческого зрения в ЭЛТ цветного монитора имеются три электронные пушки с отдельными схемами управления, а на внутреннюю поверхность экрана нанесен люминофор трех основных цветов: В зависимости от расположения электронных пушек и конструкции цветоделительной маски различают ЭЛТ четырех типов, используемых в современных мониторах:. Теневая маска представляет собой металлическую пластину из специального материала - инвара - с системой отверстий, соответствующих точкам люминофора, нанесенным на внутреннюю поверхность кинескопа рис. Очень низкий коэффициет линейного расширения инвара обеспечивает стабильность формы теневой маски при ее разогреве за счет электронной бомбардировки. Апертурная решетка образована системой щелей, выполняющих ту же функцию, что и отверстия в теневой маске рис. Размер точек люминофора, необходимый для обеспечения требуемого разрешения, зависит от размеров экрана. Чем больше нужно разместить точек и чем меньше экран, тем плотнее приходится располагать точки. При прочих равных условиях четкость изображения на мониторе тем выше, чем меньше размер точки люминофора на внутренней поверхности экрана. Размер точек, точнее, среднее расстояние между ними, называется зерном, у различных моделей мониторов данный параметр имеет значение от 0,25 до 0,41 мм у хороших мониторов - не более 0,28 мм. Чтобы узнать, в каком режиме монитор может разделять отдельные пикселы, необходимо определить размер пикселов в различных режимах работы монитора. Для обычного монитора размером 14 дюймов по диагонали ширина экрана составляет около мм. Режим x требует отображения точек на одну линию. Качество люминофора определяется составом и свойствами химических элементов, из которых его получают. В дешевых химических соединениях используются частицы, которые хотя и высвечиваются при попадании на них электронного пучка, но имеют короткий период послесвечения. Высвеченные пикселы экрана должны продолжать светиться в течение времени, которое необходимо электронному лучу, чтобы просканировать весь экран и вернуться снова для активизации данного пиксела при прорисовке уже следующего кадра. Следовательно, минимальное время послесвечения должно быть не меньше периода смены кадров изображения - 20 мс. При невыполнении этого требования появляется мерцание изображения. При использовании высококачественных и дорогих материалов такой эффект не наблюдается. Каждая точка светится ровно столько, сколько необходимо лучу для сканирования всего экрана. Изображения на экранах, покрытых высококачественным люминофором, кажутся контрастными, абсолютно чистыми и немерцающими. Вместе с тем электронный пучок должен обладать определенной энергией, вызывающей послесвечение точек экрана. Это обеспечивается соответствующими значениями анодного высокого и ускоряющего напряжений электронно-лучевой трубки. В этом разделе рассмотрим те характеристики, на которые обязательно нужно обращать внимание при выборе монитора. Диагональю экрана монитора, как и телевизора, называется расстояние между левым нижним и правым верхним углом экрана. Это расстояние измеряется в дюймах. Следует отличать этот параметр от диагонали рабочей области экрана, доступной для отображения информации. Многочисленные производители под диагональю экрана понимают геометрический размер диагонали электронно-лучевой трубки и не учитывают размеры черного поля, расположенного по периметру экрана. Это черное поле не входит в рабочую область экрана. Размеры его определяются конструкцией электронно-лучевой трубки. H-Size размер по горизонтали служит для регулировки расстояния между левым и правым краями изображения;. V-Size размер по вертикали служит для регулировки расстояния между верхним и нижним краями изображения;. В плане регулировки геометрических размеров изображения на экране электронно-лучевой трубки очень удобны мониторы с цифровым управлением, у которых выполненная один раз юстировка изображения запоминается цифровым способом. При юстировке на непрогретом мониторе по краям экрана должна оставаться темная полоса шириной около 5 мм. Это необходимо, поскольку в процессе длительной работы монитора и его нагрева изображение может расширяться и порой выходит за края рабочего поля электронно-лучевой трубки. В качестве стандарта для PC выделились мониторы с диагональю 15", что примерно соответствует см диагонали видимой области. Для работы в Windows с более высоким разрешением прежде всего необходимо иметь монитор размером, по крайней мере, 17", хотя разница в цене между мониторами 15" и 17" уже достаточно ощутима примерно в полтора раза и более. Для профессиональной работы с настольными издательскими системами и САПР лучше иметь монитор размером 20" или 21". Качество изображения в значительной степени зависит от типа используемой цветоделительной маски. Важнейшей характеристикой маски является расстояние между ближайшими отверстиями, предназначенными для луча одного цвета. Очевидно, что оно определяется размером зерен люминофора, образующих триаду в идеале их размеры совпадают. Расстояние между отверстиями маски измеряется в миллиметрах. Очень часто используют один термин - Dot Pitch. He совсем правильная, но устоявшаяся практика, поэтому, используя данный термин, следует помнить, что для различных ЭЛТ данный параметр определяется по-разному рис. Чем меньше расстояние между отверстиями в теневой маске и чем больше этих отверстий, тем выше качество изображения. Проведем аналогию с матричными принтерами: Расстояние между отверстиями теневой маски часто отождествляют с зерном экрана монитора. В принципе, это вполне оправданно, поскольку оба параметра должны быть равны. Однако это условие выполняется не всегда, а в зависимости от технологии и качества производства электронно-лучевой трубки. Кроме того, расстояние между отверстиями теневой маски не является наглядной характеристикой качества экрана монитора, а зерно можно увидеть непосредственно с помощью увеличительного стекла. Следующим показателем качества монитора является уже упомянутая выше возможность запоминания однажды установленных регулировок геометрических параметров изображения для соответствующих значений частот разверток и разрешений. Очевидно, что монитор, который всегда воспроизводит предварительно установленные значения параметров настройки, предпочтительнее того, который необходимо каждый раз регулировать заново. С разрешением VGA x точек работают относительно редко. Аналоговые мониторы должны обеспечивают разрешение не ниже x, а мультичастотные - до x и выше. В настоящее время известно несколько типов электронно-лучевых трубок: Black Trinitron, Black Matrix или Black Planar и др. Мониторы этих типов имеют люминофорное покрытие, которое состоит из специального химического вещества, имеющего недостаток: Если монитор с подобным кинескопом находится длительное время под воздействием яркого света, это значительно сокращает срок его службы. Другим недостаткои является большое различие между представлением уровней светлого и темного. Монитор, у которого круг рисуется прямоугольником, конечно же, никуда не годится. Однако все современные мониторы практически лишены этих недостатков. Существуют искажения еще одного типа, на которые следует обращать внимание: Если у монитора 14" подобное искажение более 5 мм, то это плохо. Искажение размером не более 3 мм является нормальным, мм - хорошо. Монитор должен переключаться из одного режима в режим с другим разрешением прежде всего, из графического в текстовый и обратно без особых проблем и быстро. Потребляемая мощность монитора указывается в его технических характеристиках. У мониторов с экраном 14 дюймов потребляемая мощность не должна превышать 60 Вт. Чем больше потребляемый монитором ток, тем выше нагрев монитора. Большие по размерам мониторы имеют соответственно большую потребляемую мощность. Все мониторы должны иметь антибликовое покрытие. С этой целью на поверхность экрана электронно-лучевой трубки наносится химическое вещество, обеспечивающее эффект, в результате которого свет не отражается от поверхности. Антибликовый слой можно узнать по пленке с голубым оттенком. Излучение и защитные экраны. Медицинские исследования показали, что излучение, сопровождающее работу монитора, может весьма отрицательно сказываться на здоровье человека. Спектр излучения достаточно широк: В мониторах класса low radiation экран изготовлен из специального стекла, которое значительно ослабляет все виды излучений. По своей конструкции такое стекло аналогично защитным экранам, которые используются совместно с обычными мониторами. Экран монитора такого класса имеет характерную матовую поверхность, которая устраняет блики. Снижение электростатического потенциала достигается использованием специальных экранирующих материалов, соединенных с заземляющим проводом. В результате принятия указанных мер отпадает необходимость в использовании специальных защитных экранов, которые считались непременным атрибутом первых мониторов. Спецификации MPRII, ТСО 92, ТСО 95, ТСО В настоящее время практически все выпускаемые мониторы имеют низкий уровень излучения - так называемые LR-мониторы Low Radiation. Они отвечают одной из спецификаций стандарта MPR, выработанных Шведским национальным советом по измерениям и тестированию Swedish National Board of Measurement and Testing , или ТСО 92, разработанной шведской конфедерацией профессиональных служащих The Swedish Confederation of Professional Employees. Первая спецификация MPR I устанавливала нормы в основном для магнитных полей и определяла уровень излучения в полосе частот от 1 до кГц. Вторая спецификация MPR II , утвержденная в декабре г. До недавнего времени спецификация MPRII была международной, устанавливающей предельные величины статических и низкочастотных полей, излучаемых мониторами. Появившийся в г. Это выражается, во-первых, в более низких значениях предельных уровней излучения и, во-вторых, в меньшем расстоянии от экрана при проведении измерений 50 см MPR II против 30 см в ТСО Спецификация ТСО 92 определяла только требования к мониторам. Появившаяся в г. Кроме того, в новый стандарт ТСО 99 были включены требования по экологии отсутствие в изделии вредных веществ типа фреонов, тяжелых металлов, полная утилизация после эксплуатации и др. Стали более строгими требования к яркости, равномерности и контрастности изображения, мерцанию и бликам, впервые введены ограничения на уровень шума. Предусмотрены альтернативные конструкции клавиатуры. Снижены максимально допустимые уровни энергопотребления в дежурном режиме, время восстановления рабочего режима ограничено 3 с. Максимально допустимые уровни вредных из лучений остались прежними, однако стали более строгими мете дики их измерения. Экологические требования по сравнению с ТСС 95 не изменились, однако для компаний-производителей облегчены процедурные аспекты получения сертификатов. Предусмотрены широкое использование безопасных для окружающей среды материалов и кооперация с компаниями, производящими утилизацию электронного оборудования. Таких изделий сегодня подавляющее большинство. Оборудование, удовлетворяющее спецификации Energy Star, должно обеспечивать выполнение следующих требований:. Стандарт DPMS заметно отличается по своим параметрам от требований ТСО 92 и в настоящее время устарел, однако многие мониторы используют именно эту систему энергосбережения. Стандарт DPMS предусматривает четыре состояния монитора в порядке убывания уровня потребляемой им мощности:. Переход из режима в режим осуществляется при помощи DPMS-контроллера монитора и аналогичных схем на материнской плате и видеоадаптере. Данные схемы постоянно контролируют фактическую загруженность всего компьютера в целом и его отдельных элементов. Интервалы времени, через которые производится каждый новый переход, обычно задаются в CMOS Setup. Относительно надежный критерий для оценки продолжительности работы монитора - количество выделяемого им тепла. Если монитор очень сильно нагревается, то можно ожидать, что срок его службы будет невелик. Если же монитор в течение долгого времени остается чуть теплым, то это указывает на небольшие потери энергии и предполагаемый длительный срок службы. Монитор, корпус которого имеет большое количество вентиляционных отверстий, соответственно хорошо охлаждается. Хорошее охлаждение препятствует быстрому выходу его из строя. Любой современный PC поддерживает технологию Plug Play, обеспечивающую автоматическое конфигурирование подключаемого оборудования. Мониторы Plug Play позволяют системе автоматически установить оптимальные для конкретной модели характеристики вывода изображения частоту кадровой и строчной развертки, цветовую модель и др. Формальным признаком мультимедийности монитора принято считать наличие встроенной акустической системы. Однако реалистичность изображения на его экране все же играет первоочередную роль. Реализм обеспечивается, во-первых, размерами изображения и, во-вторых, его качеством. Перекрытие поля зрения пользователя необходимо для того, чтобы исключить влияние многочисленных отвлекающих факторов окружающей обстановки, что особенно важно для пользователя при работе с игровыми приложениями. Реально эту задачу решает монитор с диагональю экрана не менее 17". Как правило, такие мониторы отличаются зерном небольшого размера не более 0,,28 мм и имеют частоту строк не менее 70 кГц, что обеспечивает четкое изображение, лишенное мерцаний. Тем самым выполняются первые два из вышеназванных требований. Следующим непременным атрибутом мультимедийного монитора является наличие встроенной акустической системы и микрофона. Кроме того, на передней панели такого монитора должны находиться регулятор громкости и гнезда для подключения стереофонических головных телефонов наушников и внешнего микрофона. Мультимедийные мониторы первых моделей имели навесные акустические системы. В современном мониторе колонки устанавливаются внутри его корпуса. Благодаря такому размещению акустической системы не только экономится место на рабочем столе, но и более гармонично воспринимается пользователем изображение и сопровождающий его звук. При наличии встроенной акустической системы накладываются специфические требования на форму и конструкцию корпуса монитора. Он должен иметь не только привлекательный дизайн, но и обеспечивать необходимые для получения качественного звука резонансные свойства. Типичная акустическая мощность каждого из громкоговорителей составляет от 1,5 до 5 Вт. Поскольку мощность выходного сигнала звуковой карты значительно ниже, в мультимедийном мониторе имеется встроенный стереофонический усилитель мощности. Диапазон воспроизводимых частот встроенных портативных акустических систем обычно составляет от Гц до кГц, что значительно ниже, чем у бытовых акустических систем. Несмотря на широкое распространение, мониторы на основе ЭЛТ имеют ряд существенных недостатков, ограничивающих а порой и делающих невозможным использование мониторов. Первые два недостатка не позволяют использовать мониторы на основе ЭЛТ в переносных компьютерах типа Laptop и Notebook, остальные осложняют работу оператора и наносят вред его здоровью. Однако главными недостатками обычных мониторов все же являются большие габариты, масса и энергопотребление. Для устранения этих недостатков были разработаны малогабаритные дисплеи на основе жидких кристаллов, которые в дальнейшем будем называть ЖК-мониторами. Главное отличие ЖК-монитора от обычного состоит в том, что он совершенно плоский. По этой причине мониторы подобного типа стали называть плоскопанельными. В настоящее время плоскопанельные мониторы используются не только в составе переносных компьютеров типа Notebook, но и в качестве самостоятельного устройства отображения, которое можно подключить к любому PC. Обладая рядом важных преимуществ по сравнению с мониторами на основе ЭЛТ, плоскопанельные мониторы, несмотря на более высокую стоимость, получают все более широкое распространение. Основными представителями плоскопанельных мониторов являются ЖК-мониторы. Они составляют основную долю рынка плоскопанельных мониторов с экраном размером ", поэтому устройство и принцип действия плоскопанельных мониторов на основе жидких кристаллов рассмотрим более подробно. Основным элементом ЖК-монитора является ЖК-экран, состоящий из двух панелей, выполненных из стекла, между которыми размещен слой жидкокристаллического вещества. Эти стеклянные панели обычно называют подложками. Как и в обычном мониторе, экран ЖК-монитора представляет собой совокупность отдельных элементов - ЖК-ячеек, каждая из которых генерирует 1 пиксел изображения. Однако, в отличие от зерна люминофора ЭЛТ, ЖК-ячейка сама не генерирует свет, а лишь управляет интенсивностью проходящего света, поэтому ЖК-мониторы всегда используют подсветку. По сути ЖК-ячейка представляет собой электронно-управляемый светофильтр, принцип действия которого основан на эффекте поляризации световой волны. Жидкокристаллическое вещество, размещенное между подложками, имеет молекулы вытянутой формы, называемые нематическими. Благодаря этому молекулы ЖК-вещества имеют упорядоченную ориентацию, что приводит к появлению оптической анизотропии, при которой показатель преломления ЖК-вещества зависит от направления распространения световой волны. Если нанести на подложки мелкие бороздки, то молекулы ЖК-вещества будут ориентированы вдоль этих бороздок. Другим важным свойством ЖК-вещества является зависимость ориентации молекул от направления внешнего электрического поля. Используя два этих свойства, можно создать электронно-управляемый светофильтр. Такая ячейка называется твистированной нематической Twisted Nematic. Помимо ориентирующего действия, подложки ЖК-ячейки играют роль поляризационных фильтров, поскольку пропускают световую волну только с линейной поляризацией. Верхняя подложка называется поляризатором, а нижняя - анализатором. При отсутствии внешнего электрического поля падающий на ячейку свет проходит через поляризатор и приобретает определенную поляризацию, совпадающую с ориентацией молекул жидкокристаллического вещества у поверхности поляризатора. Достигнув анализатора, свет свободно проходит через него, поскольку плоскость его поляризации совпадает с плоскостью поляризации анализатора. В результате ЖК-ячейка оказывается прозрачной. Ситуация изменится, если к подложкам приложить напряжение В. В этом случае между подложками возникнет электрическое поле и молекулы жидкокристаллического вещества расположатся параллельно силовым линиям поля рис. Твистированная структура жидкокристаллического вещества исчезает, и поворота плоскости поляризации проходящего через него света не происходит. В результате плоскость поляризации света не совпадает с плоскостью поляризации анализатора, и ЖК-ячейка оказывается непрозрачной. В качестве ламп подсветки ЖК-экранов используют специальные электролюминесцентные лампы холодным катодом, характеризующиеся низким энергопотреблением. В зависимости от места расположения подсветки различают экраны с подсветкой сзади backlight, или backlit и с подсветкой по бокам sidelihgt, или sidelit. Если пиксел изображения образован единственной ЖК-ячейкой, изображение на экране будет монохромным. Для получения цветного изображения ЖК-ячейки объединяют в триады, снабдив каждую из них светофильтром, пропускающим один из трех основных цветов. Недостатки технологии Twisted Nematic. Благодаря применению технологии Twisted Nematic была решена проблема габаритов и энергопотребления, однако эта технология имеет ряд серьезных недостатков:. Для устранения перечисленных выше недостатков технология Twisted Nematic была усовершенствована. Такие ячейки получили название STN Super-Twisted Nematic - сверхзакрученные нематические ячейки. Технология Dual Super-Twisted Nematic. Дальнейшим шагом в этом направлении стало использование не одной, а двух ячеек одновременно, последовательно поворачивающих плоскость поляризации в противоположных направлениях. Эта технология получила название DSTN Dual Super-Twisted Nematic - двойные сверхзакрученные нематические ячейки. Проблема низкого быстродействия ЖК-ячеек была частично решена путем использования так называемого двойного сканирования, когда весь ЖК-экран разбивается на четные и нечетные строки, обновление которых выполняется одновременно. Двойное сканирование совместно с использованием более подвижных молекул позволило снизить время реакции ЖК-ячейки до мс и значительно повысить частоту обновления экрана. Радикально повысить контрастность и быстродействие ЖК-экранов позволила так называемая технология активных ЖК-ячеек. В отличие от обычной пассивной активная ЖК-ячейка имеет собственный электронный ключ, выполненный на транзисторе. Такой ключ позволяет коммутировать более высокое десятки вольт напряжение, используя сигнал низкого уровня около 0,7 В. Благодаря применению активных ЖК-ячеек стало возможным значительно снизить уровень сигнала управления и тем самым решить проблему частичной засветки соседних пикселов. Поскольку электронные ключи выполняются по тонкопленочной технологии, подобные ЖК-экраны получили название TFT-экраны Thin Film Transistor - тонкопленочный транзистор. Технология TFT была разработана специалистами фирмы Toshiba. Она позволила не только значительно улучшить показатели ЖК-мониторов например, яркость, контрастность, угол зрения , но и создать на основе активной ЖК-матрицы цветной монитор. Каждый элемент такой ЖК-матрицы образован тремя тонкопленочными транзисторами и триадой управляемых ими ЖК-ячеек. Каждая ячейка триады снабжена светофильтром одного из трех основных цветов: Изменяя уровень поданного на транзистор управляющего сигнала, можно регулировать яркость каждой ячейки триады. Таким образом, TFT-экран ЖК-монитора состоит из таких же триад, как экран обычного монитора на основе ЭЛТ. Формирование и подача управляющего сигнала видеоадаптера на каждую ЖК-ячейку экрана трудная задача. Для ее решения в состав плоскопанельного монитора введена специальная электронная схема управления - контроллер ЖК-экрана. Контроллер является наиболее сложным элементом ЖК-монитора. Он выполняет синхронизацию по частоте и фазе выходных сигналов видеоадаптера и управляющих ЖК-экраном синхросигналов, формируемых с помощью схем управления строками и столбцами. Рассогласование этих сигналов по частоте ведет к нарушению корректности обновления строк: В результате этого появляются такие дефекты изображения, как дрожание растра, образование вертикальных линий на изображении либо его полное пропадание. После выравнивания частот указанных сигналов контроллер ЖК-экрана производит их синхронизацию по фазе, что позволяет добиться необходимой фокусировки изображения и полностью устранить его дрожание. Помимо адресации ячеек и синхронизации изображения, контроллер ЖК-экрана выполняет дополнительное аналого-цифровое преобразование видеосигнала. Необходимость преобразования обусловлена тем, что ЖК-экран как совокупность огромного количества ячеек представляет собой устройство с цифровым управлением, то есть на схему адресации ячеек необходимо подавать цифровой код. В результате значительно уменьшается количество оттенков цвета, отображаемых ЖК-монитором. Технология Digital Flat Panel Initiative. С целью устранения промежуточных преобразований была разработана новая технология DFPf Digital Flat Panel Initiative - цифровая инициализация плоской панели , в соответствии с которой содержимое ячеек видеопамяти передается непосредственно в ячейки ЖК-экрана. Реализация этой технологии позволяет повысить скорость обновления экрана и разрешить проблему синхронизации работы контроллеров экрана и видеоадаптера. Многие современные видеоадаптеры позволяют обнаружить факт подключения к ним ЖК-монитора и соответствующим образом изменить свой выходной сигнал. Различия в принципах работы обычных и ЖК-мониторов отражаются на потребительских характеристиках последних: ЖК-мониторы имеют несколько иную иерархию качественных показателей. Рассмотрим наиболее важные, сравнивая их с аналогичными характеристиками мониторов с ЭЛТ. Размер и ориентация экрана. Размер экрана ЖК-мониторов пока меньше, чем у обычных мониторов: Однако, в отличие от ЭЛТ-мониторов, номинальный размер их экрана и размер его видимой области растра практически совпадают. Эта особенность обусловлена отсутствием геометрических искажений растра на краях ЖК-экрана, что устраняет необходимость уменьшения видимой области. Другим важным аспектом является ориентация экрана: Традиционные экраны ЭЛТ-мониторов и ЖК-экраны компьютеров типа Notebook имеют только ландшафтную ориентацию. Это обусловлено тем, что поле зрения человека в горизонтальном направлении шире, чем в вертикальном. Однако в ряде случаев работа с текстами большого объема, Web-страницами намного удобнее пользоваться экраном портретной ориентации. Небольшое поле обзора и блики традиционно были слабыми местами ЖК-экранов, хотя с появлением технологии TFT этот недостаток в значительной степени был устранен. Поле обзора ЖК-мониторов обычно характеризуется углами обзора отсчитываемыми от перпендикуляра к плоскости экрана по горизонтали и вертикали. Современные модели ЖК-мониторов обеспечивают следующие значения углов обзора рис. Очевидно, что лучше выбирать монитор с такой максимальной характеристикой, как поле зрения, и экраном, имеющим специальное антибликовое покрытие. Важной особенностью плоскопанельных мониторов является то, что они предназначены для работы с каким-либо одним разрешением, оптимальным с точки зрения качества изображения как правило, x Это разрешение определяется размером ЖК-экрана и размером отдельной ЖК-ячейки. Если разрешение экрана обычного монитора можно менять в широких пределах без заметного ущерба для качества изображения, то подобные манипуляции с плоскопанельными мониторами приводят к появлению лестничного эффекта - края объектов становятся зазубренными. Особенно негативно это сказывается на качестве отображения экранных шрифтов. Пиксел изображения может быть образован только целым количеством ЖК-ячеек. При максимальном разрешении, которое одновременно является основным рабочим разрешением ЖК-монитора, каждый пиксел образован одной триадой ЖК-ячеек. Если необходимо снизить разрешение, то оно должно быть уменьшено в целое число раз. В частности, при основном разрешении x более низкое разрешение составит x, чего явно недостаточно для нормальной работы. В обычных ЭЛТ-мониторах также существует зависимость между размерами пиксела и зерна, однако она не является столь жесткой по ряду причин:. Эти особенности позволяют гибко изменять размер пиксела изображения на экране ЭЛТ-монитора, в результате чего мониторы одинаково хорошо поддерживают несколько различных разрешений. Дополнительной причиной, вынуждающей использовать при работе с ЖК-монитором только одно разрешение, является сложность синхронизации выходных сигналов видеоадаптера и контроллера ЖК-экрана. Некоторые модели ЖК-мониторов поддерживают несколько разрешений, однако эта возможность является формальной: В частности, при увеличении разрешения количество пикселов, образующих изображение, возрастает, однако видимой оказывается лишь часть изображения, ограниченная размерами экрана. Для просмотра невидимой части изображения приходится использовать прокрутку при перемещении курсора мыши к краю экрана изображение будет перемещаться в противоположную сторону. Полоса пропускания видеотракта ЖК-мониторов обычно составляет МГц, за счет чего получается четкое изображение при разрешении x Однако есть и исключения. Так, монитор с экраном размером 16,1" рассчитан на разрешение x, поэтому полоса пропускания его видеотракта составляет МГц. Частота строчной развертки ЖК-мониторов изменяется в диапазоне кГц. Для получения стабильного и сфокусированного изображения сигналы строчной развертки ЖК-экрана обычно необходимо подстраивать по частоте и фазе каждый раз при подключении к новому PC. ЖК-мониторы предоставляют возможность комфортно работать при сравнительно низкой частоте кадров порядка 60 Гц, что обусловлено большей инерционностью ЖК-ячейки по сравнению с люминофором. Типичная частота кадров в ЖК-мониторе обычно не превышает Гц, хотя в некоторых моделях он может быть Гц и более. Важнейшим параметром, на который следует обратить внимание при выборе плоскопанельного монитора, является яркость. Чем выше яркость, тем лучше: Яркость всегда можно уменьшить с помощью регуляторов, а вот недостаток ее восполнить нельзя. Контрастность изображения на ЖК-экране показывает, во сколько раз изменяется его яркость при изменении уровня видеосигнала от максимального до минимального. Эту величину часто называют коэффициентом контрастности и обозначают в виде отношения например, Чем выше контрастность ЖК-экрана, тем более четкое изображение молено на нем получить. Приемлемая цветопередача обеспечивается при контрастности не менее Инерционность ЖК-экрана характеризуется минимальным временем, необходимым для активизации его ячейки. Это время у современных ЖК-экранов значительно уменьшилось по сравнению с первыми моделями. Инерционность современных ЖК-экранов составляет мкc, то есть соответствует значениям аналогичных параметров обычных мониторов. В отличие от традиционных плоскопанельные мониторы имеют ограниченную палитру, то есть характеризуются ограниченным количеством воспроизводимых на экране оттенков цветов. Эта ограниченность объясняется тем, что ЖК-монитор является цифровым и требует выполнения дополнительного аналого-цифрового преобразования RGB-сигнала видеоадаптера перед подачей его на ЖК-ячейки. Размер палитры современных ЖК-мониторов составляет или 16 оттенков цветов. Очевидно, что в первом случае режим True Color нельзя реализовать даже тогда, когда на карте видеоадаптера имеется достаточно видеопамяти. Это обстоятельство следует учитывать при выборе монитора и видеоадаптера. Этот недостаток обусловлен несовершенством технологии производства ЖК-экранов. Рекомендация по этому поводу звучит тривиально: Массогабаритные характеристики и энергопотребление. Эти характеристики ЖК-мониторов выгодно отличают их от ЭЛТ-мониторов. Имея массу в несколько килограммов и толщину с учетом подставки около 20 см, такие мониторы на рабочем столе занимают очень мало места. Во многих моделях предусмотрена возможность отсоединить от подставки экран и повесить его на стену. Потребляемая мощность ЖК-мониторов не превышает Вт в рабочем режиме и Вт в режиме ожидания дежурном режиме. Столь низкие значения обусловлены отсутствием в этих мониторах блоков разверток и высокого напряжения, необходимых для работы мониторов с ЭЛТ. Большинство моделей ЖК-мониторов снабжается встроенными в подставку динамиками мощностью от 1 до 3 Вт, а также разъемами для подключения головных телефонов. Кроме того, они имеют микрофонный вход и аудиовход для подключения к звуковой карте или внешнему источнику звука. Отдельные модели имеют разъем дня подключения к шине USB. Вторым после монитора основным компонентом видеосистемы PC является видеоадаптер. Иногда его называют видеокартой, но мы будем употреблять первый, более строгий термин. Основная функция видеоадаптера - преобразование цифрового сигнала в аналоговые электрические сигналы, подаваемые на монитор. Другими словами, видеоадаптер выполняет роль интерфейса между компьютером и устройством отображения информации монитором. Обеспечение интерфейса между компьютером и устройством отображения было единственным назначением первых видеоадаптеров MDA, CGA, HGC, EGA, VGA. Однако по мере развития PC на видеоадаптер стали возлагаться дополнительные функции: Для решения этих задач в состав видеоадаптера стали включать дополнительные элементы, в результате чего современный видеоадаптер, часто именуемый Super VGA или SVGA, превратился в мощное универсальное графическое устройство. Однако по сложившейся традиции такие интегрированные изделия по-прежнему называются видеоадаптерами. Помимо видеосигнала, видеоадаптер формирует сигналы горизонтальной и вертикальной синхронизации, используемые при формировании растра на экране монитора, - сигналы H-Sync и V-Sync. Параметры этих сигналов должны соответствовать возможностям монитора, используемого совместно с видеоадаптером. CPU формирует цифровое изображение в виде матрицы NxM n-разрядных чисел и записывает его в видеопамять. Участок видеопамяти, отведенный для хранения цифрового образа текущего изображения кадра , называется кадровым буфером. Видеоадаптер последовательно считывает сканирует содержимое ячеек кадрового буфера и формирует на выходе видеосигнал, уровень которого в каждый момент времени пропорционален значению, хранящемуся в отдельной ячейке. Сканирование видеопамяти осуществляется синхронно с перемещением электронного луча по экрану ЭЛТ. В результате яркость каждого пиксела на экране монитора оказывается пропорциональной содержимому соответствующей ячейки памяти видеоадаптера. По окончании просмотра ячеек, соответствующих одной строке растра, видеоадаптер формирует импульсы строчной синхронизации H-Sync, инициирующие обратный ход луча по горизонтали, а по окончании сканирования кадрового буфера - сигнал V-Sync, вызывающий движение луча снизу вверх. Таким образом, частоты строчной и кадровой развертки монитора определяются скоростью сканирования содержимого видеопамяти, то есть видеоадаптером. Очевидно, что блок разверток монитора должен поддерживать эти частоты. В противном случае изображение на экране монитора будет нестабильным или вовсе отсутствовать. В зависимости от режима работы видеоадаптера видеосистема PC может обеспечивать различные разрешение и палитру. Совокупность всех параметров, характеризующих режим работы видеоадаптера разрешение, палитра, частоты строчной и кадровой развертки, способ адресации участков экрана и др. Все видеорежимы делятся на графические и текстовые. Различие в режимах существенно только для видеоадаптера, поскольку в каждом из них используются разные механизмы формирования видеосигнала. Что же касается монитора, то в обоих режимах он работает одинаково. В графическом режиме содержимое каждой ячейки кадрового буфера является кодом цвета соответствующего пиксела экрана. Разрешение экрана при этом также равно NxM, где N - количество пикселов по горизонтали кадра, а М - количество пикселов по вертикали кадра. Адресуемым элементом экрана является минимальный элемент изображения - пиксел. По этой причине графический режим называют также режимом АРА All Point Addressable - все точки адресуемы. Иногда число n называют глубиной цвета. При этом количество одновременно отображаемых цветов равно , а размер кадрового буфера, необходимый для хранения цветного изображения с разрешением NxM и глубиной цвета n, составит NxMxn бит. Графический режим является основным режимом работы видеосистемы современного PC, поскольку в этом режиме на экран монитора можно вывести текст, рисунок, фотографию, анимацию или видеосюжет. В частности, в таком режиме работает видеосистема PC под управлением Windows. Однако для эффективной работы в графическом режиме требуется значительный объем видеопамяти и высокопроизводительный компьютер, поэтому данный режим стал основным только с появлением PC на базе CPU Intel и В текстовом символьном режиме, как и в графическом, изображение на экране монитора представляет собой множество пикселов и характеризуется разрешением NxM. Однако все пикселы разбиты на группы, называемые знакоместами или символьными позициями размером pxq. В каждом из знакомест может быть отображен один из символов. Типичным текстовым режимом является режим 80x25 символов. Изображение символа в пределах каждого знакоместа задается точечной матрицей. Размер матрицы зависит от типа видеоадаптера и текущего видеорежима. Чем больше точек используется для отображения символа, тем выше качество изображения и лучше читается текст. Точки матрицы, формирующие изображение символа, называют передним планом, остальные - задним планом, или фоном. Если считать, что темной клетке соответствует логическая 1 , а светлой - логический 0, то каждую строку символьной матрицы можно представить в виде двоичного числа. Следовательно, графическое изображение символа можно хранить в виде набора двоичных чисел. Для этой цели используется специальное ПЗУ, размещенное на плате видеоадаптера. Такое ПЗУ называют аппаратным знакогенератором. Совокупность изображений символов называется шрифтом. Аппаратный знакогенератор хранит шрифт, который автоматически используется видеоадаптером сразу же после включения компьютера обычно это буквы английского алфавита и набор специальных символов. Адресом ячейки знакогенератора является порядковый номер символа. Для кодирования изображения символа на экране используются два байта: Если на экране имеется знакомест, то объем видеопамяти, необходимый для хранения изображения, составит байт. Эту область видеопамяти называют видеостраницей. Видеостраница является аналогом кадрового буфера в графическом режиме, но имеет значительно меньший объем. В наиболее распространенном текстовом режиме 80x25 символов размер видеостраницы составляет байт, в режиме 40x25 - байт. Главная особенность текстового режима заключается в том, что адресуемым элементом экрана является не пиксел, а знакоместо. Иными словами, в текстовом режиме нельзя сформировать произвольное изображение в любом месте экрана - можно лишь отобразить символы из заданного набора, причем только в отведенных символьных позициях. Другим существенным ограничением текстового режима является узкая цветовая палитра: Как следует из сказанного выше, в текстовом режиме предоставляется гораздо меньше возможностей для отображения информации, нежели в графическом. Тем не менее он имеет одно важное преимущество - незначительные затраты ресурсов PC на его реализацию. Благодаря этому обеспечивается приемлемая скорость работы в текстовом режиме даже на самых медленных PC. Именно по этой причине видеосистема первого персонального компьютера IBM PC работала только в текстовом режиме. Легендарная программная оболочка Norton Commander для MS DOS также работает в текстовом режиме, поэтому затраты ресурсов PC на ее функционирование минимальны. Качество изображения, формируемого на экране монитора, зависит не только от характеристик последнего, но и от характеристик видеоадаптера. К важнейшим характеристикам видеоадаптера относятся следующие:. Кратко рассмотрим эти характеристики заметим, что четыре последних параметра применимы только к современным видеоадаптерам типа SVGA. Объем видеопамяти является основной характеристикой видеоадаптера, определяющей его возможности с точки зрения разрешения и цветности формируемого изображения. Чем больше объем видеопамяти, тем выше разрешение и шире цветовая палитра изображения. Увеличение объема видеопамяти - основная тенденция развития видеоадаптеров, начиная с первых моделей и до настоящего времени. Заметим, что данный параметр был особенно актуален для первых видеоадаптеров SVGA, поскольку наличие режимов с повышенными разрешением и глубиной цвета было их главным отличием от стандартного видеоадаптера VGA. Например, чтобы максимально использовать возможности монитора с экраном дюймов по диагонали, видеоадаптер должен был иметь не менее Мбайт видеопамяти. В современных видеоадаптерах, предназначенных для работы с трехмерной графикой, объем видеопамяти определяется в первую очередь потребностями 3D-приложений и должен быть не менее Мбайт. Заметим также, что объем видеопамяти косвенно влияет на скорость работы видеоадаптера: Кроме того, быстродействие памяти зависит от ее типа. Разрядность и быстродействие Chipset видеоадаптера. Разрядность и быстродействие Chipset видеоадаптера стали важными характеристиками только современных видеоадаптеров типа SVGA особенно при работе с трехмерной графикой , поскольку все предыдущие видеоадаптеры для PC были 8-разрядными и выполнялись на стандартных микросхемах. Набор аппаратно-ускоряемых графических функций. Набор аппаратно-ускоряемых графических функций также является характеристикой только видеоадаптеров SVGA. Различают функции ускорения двумерной и трехмерной графики. Быстродействие цифроаналогового преобразователя ЦАП характеризуется его тактовой частотой. Данный параметр определяет ширину спектра видеосигнала. Его значение должно быть не меньше ширины полосы пропускания видеотракта монитора приблизительно оно может быть определено в герцах как произведение , где - максимальное разрешение, а - максимальная частота кадров, которую может обеспечить видеоадаптер. Как правило, тактовая частота ЦАП превышает полосу пропускания монитора, поэтому можно не обращать внимания на значение данного параметра. Однако для профессиональной работы в системах автоматизированного проектирования и графических редакторах, требующих максимально четкого изображения, следует выбирать видеоадаптеры с высокой частотой ЦАП. Для современных видеоадаптеров частота ЦАП составляет МГц. Наиболее медленными являются видеоадаптеры с интерфейсом ISA, которые безнадежно устарели и годятся разве что для работы в текстовом режиме. Для эффективной работы с двумерной графикой вполне достаточно видеоадаптера с интерфейсом PCI, а для трехмерной графики требуется наличие специального интерфейса AGP. Все современные видеоадаптеры выпускаются с интерфейсом AGP. Видеоадаптер с помощью драйверов может поддерживать различное разрешение монитора. При установке видеоадаптера в PC операционная система Windows предложит установить драйвер из его базы данных. В тех случаях, когда необходимый драйвер отсутствует, можно установить драйвер, поставляемый вместе с видеокартой. Отметим, что драйверы производителя видеокарты, как правило, обладают более широкими возможностями. С момента появления и до наших дней сменилось несколько типов видеосистем для PC. Рассмотрим основные из них, поскольку именно они оказали наибольшее влияние на облик видеосистемы современного мультимедийного PC. Первые модели IBM PC были оснащены монохромным дисплеем с люминофором зеленого свечения. Для связи этого дисплея с компьютером использовался видеоадаптер типа MDA Monochrome Display Adapter. Он работал только в текстовом режиме 80x25 символов. Символьная матрица знакоместо была размером 9x14 пикселов, поэтому разрешение, поддерживаемое монитором MDA, составляло x пикселов, а размер самого символа - 7x9 пикселов. Емкость видеопамяти видеоадаптера MDA была минимальной, достаточной для размещения только одной видеостраницы размером 4 Кбайт. Видеосистема MDA обеспечивала довольно хорошую читаемость символов на экране монитора и вполне соответствовала требованиям приложений, связанных с обработкой текстовой информации, однако имела и два серьезных недостатка. Видеосистема формировала только монохромное изображение. Многие приложения требовали вывода на экран не только текстовой, но и графической информации, то есть работа с этими приложениями должна была осуществляться в графическом режиме, который видеосистема MDA не поддерживала. С целью устранения недостатков видеосистемы MDA буквально через несколько месяцев после выпуска IBM PC фирма IBM предложила новую видеосистему CGA, обладающую более широкими возможностями. Видеосистема CGA включала в себя цветной TTL-монитор и видеоадаптер CGA Color Graphics Adapter. Главные отличия этой видеосистемы от MDA отражены в ее названии, то есть она обеспечивала:. Максимальное разрешение монитора CGA составляло x Такое разрешение использовалось либо в текстовом 80x25 при размере знакоместа 8x8 , либо в монохромном графическом режиме. Поэтому объем видеопамяти видеоадаптера CGA составлял 16 Кбайт. При работе в графическом режиме с более низким разрешением например x для кодирования цвета каждого пиксела использовалось два бита, благодаря чему обеспечивалось одновременное отображение 4 цветов, а при разрешении x - 16 цветов. В текстовом режиме были доступны все 16 цветов. Меньшая детальность прорисовки символа и малое межсимвольное расстояние, использованные в CGA, настолько ухудшили различимость текста по сравнению с MDA, что длительная работа в текстовом режиме стала крайне утомительна для глаз. Для совмещения главных достоинств CGA графического режима и цветного изображения с возможностью продуктивно работать в текстовых режимах, в PC могли быть установлены обе видеосистемы одновременно. Чтобы исключить конфликты, были разнесены адреса видеопамяти и управляющих регистров на видеоадаптерах CGA и MDA. Интересная особенность видеоадаптера CGA - он может использовать обычный телевизор в качестве устройства отображения. Для этого видеоадаптер CGA оснащен специальным кодирующим устройством, которое из четырех двоичных сигналов I, R, G, В и сигналов синхронизации формирует композитный совмещенный полный цветной телевизионный сигнал ПЦТС. Как уже отмечалось, для реализации графического режима необходимо, чтобы все подсистемы компьютера имели довольно высокое быстродействие. В то же время IBM PC XT, в составе которого впервые появилась видеосистема CGA, высоким быстродействием не отличался. Центральный процессор не успевал за период кадровой развертки полностью обновить кадровый буфер, поэтому некоторые ячейки видеопамяти содержали случайные значения. В результате на изображении появлялась характерная рябь, напоминавшая снег. Стандарт HGC, разработанный фирмой Hercules в г. В качестве устройства отображения для данного видеоадаптера использовался стандартный монохромный монитор видеосистемы MDA. По своему разрешению x видеоадаптер HGC подобен карте MDA. Соответственно одинаковы у них и размеры символьной матрицы для текстового режима - 9x14 пикселов. Однако, несмотря на все перечисленные выше достоинства, видеоадаптеры данного типа имели существенный недостаток - монохромность изображения. Новый видеоадаптер EGA Enhanced Graphics Adapter - улучшенный графический адаптер обеспечивал более высокое разрешение по вертикали, большее количество отображаемых цветов и обладал более высоким быстродействием. Максимальное разрешение, обеспечиваемое видеосистемой EGA, составило x, что позволило значительно повысить качество изображения в текстовом и графическом режимах работы по сравнению с CGA. Благодаря увеличению размера знакоместа до 8x14 размер символа составил 7x9 значительно повысилась четкость отображения текста. По сравнению с CGA в видеоадаптере EGA была усовершенствована схема кодирования цвета пиксела: Однако количество одновременно отображаемых цветов по-прежнему было ограничено шестнадцатью. Применение цветной палитры при разрешении x потребовало резко увеличить объем видеопамяти: Видеоадаптер EGA имел еще одну важную особенность, существенную для неанглоязычных пользователей PC: Это значительно облегчило поддержку национальных языков. Хотя видеосистема EGA была намного лучше, чем CGA, качество формируемого ею изображения по-прежнему нельзя было считать удовлетворительным по причине ограниченного количества одновременно отображаемых цветов Размер цветовой палитры в видеосистемах CGA и EGA ограничивался не столько видеоадаптером объемом видеопамяти , сколько цифровыми мониторами, не позволявшими использовать более шести двоичных сигналов для кодирования цвета. Понимая это, специалисты фирмы ЮМ приняли гениальное и простое решение - вернуться к аналоговому видеосигналу, используемому в обычном телевизоре. В итоге вместо многоразрядного цифрового сигнала видеоадаптер стал формировать трехкомпонентный аналоговый RGB-сигнал, который после усиления подавался на модуляторы электронных пушек ЭЛТ. Так появилась видеосистема VGA, включающая новый аналоговый цветной монитор и встроенный в материнскую плату видеоадаптер VGA. Основным конструктивным отличием видеоадаптера VGA от своего предшественника EGA стало наличие специальной микросхемы - RAMDAC. Цифроаналоговый преобразователь данных, хранимых в ОЗУ, RAMDAC представлял собой быстродействующий трехканальный ЦАП, оснащенный регистрами цвета, образующими его собственное маленькое ОЗУ - RAM. Видеоадаптер VGA имел Кбайт видеопамяти. Это обеспечило поддержку графических режимов x при 16 цветах. Видеоадаптер VGA обеспечивал совместимость со всеми видеорежимами предыдущих видеоадаптеров. Дополнительно он поддерживал три новых видеорежима:. Таким образом, стандарт VGA явился качественным скачком в развитии видеосистемы PC и определил базовые принципы ее функционирования, которые не изменились до сегодняшнего дня. Первоначально совершенствование видеоадаптера VGA шло в основном за счет увеличения объема его видеопамяти: Появились видеоадаптеры, поддерживающие режимы x, x при одновременном отображении оттенков цветов. Для работы с такими видеоадаптерами использовались модернизированные мониторы, имеющие уменьшенное зерно люминофора экрана, повышенные частоты синхронизации и более широкую полосу пропускания видеотракта. Возникло понятие видеосистемы Super VGA, под которым поначалу понималось любое расширение возможностей стандарта VGA. Было предложено считать SVGA-режимами только такие, которые требуют для своей реализации не менее Кбайт видеопамяти. Стандарт VESA имел несколько версий, появление которых отражало эволюцию возможностей видеосистемы. В настоящее время используется стандарт версии 2. Программы, дополняющие Video BIOS видеоадаптера SVGA для обеспечения поддержки спецификации VESA, получили название VBE VESA BIOS Extension. Первоначально они использовались в виде драйверов и резидентных программ, загружаемых в память по мере необходимости. Все современные видеоадаптеры содержат VBE в ROM Video BIOS, благодаря чему совместимость со спецификацией VESA обеспечивается автоматически. Чтобы разгрузить центральный процессор, решение ряда задач построения изображения решили возложить на специализированный набор микросхем Chipset видеоадаптера, получивший название графического ускорителя акселератора. В результате скорость работы видеосистемы и PC в целом значительно повысилась. Если акселератор допускал гибкое программирование своих функций, его называли графическим сопроцессором. Примерами таких систем стали видеоадаптеры TIGA. Другим способом повышения производительности видеосистемы и PC в целом стало применение видеоадаптеров с более быстрым интерфейсом, чем ISA PCI. В настоящее время большинство видеоадаптеров, оснащенных функциями ускорения 2D- и 3D-графики, имеют интерфейс AGP. Устройство и особенности работы видеоадаптера VGA. Видеоадаптер VGA держит следующие элементы рис. Модифицируя содержимое этих регистров, CPU управляет работой видеоадаптера. Помимо регистров, входящих в состав указанных элементов, видеоадаптер VGA имеет несколько общих регистров. Видеопамять - это специализированное ОЗУ, размещенное на плате видеоадаптера. Оно предназначено для хранения цифрового образа формируемого изображения. 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. Объем видеопамяти определяет максимальное разрешение и количество цветовых оттенков формируемого изображения. Часть видеопамяти, используемая для хранения цифрового изображения, называется кадровым буфером. Как правило, размер кадрового буфера меньше, чем объем видеопамяти. Помимо кадрового буфера, в видеопамяти хранятся другие данные, например загружаемые национальные шрифты. Важной характеристикой видеопамяти является ее пропускная способность, определяемая 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. В видеоадаптере VGA применялась 8-разрядная внутренняя шина, а в видеоадаптерах SVGA - сначала , затем и разрядная шина. В современных видеоадаптерах используются или разрядная внутренняя шина и тактовые частоты от до МГц, а наиболее совершенные модели видеоадаптеров имеют разрядную шину данных. Реализация любой графической операции смена видеорежима, обмен данными с кадровым буфером, управление курсором и т. Кроме того, Video BIOS содержит множество данных, необходимых для работы в различных видеорежимах, а также сведения о производителе, модели и возможностях видеоадаптера. Фактически Video BIOS - это набор подпрограмм, предназначенных реализации основных функций видеосистемы. Набор этих функций принято называть видеосервисом. Video BIOS хранится в специальном ПЗУ ROM , размещенном на плате видеоадаптера VGA. Его емкость составляет 32 Кбайт. Память ROM Video BIOS видеоадаптера VGA является 8-разрядной. Эти сигналы формируются таким образом, что движение луча по экрану монитора осуществляется синхронно с процессом сканирования ячеек видеопамяти, причем цвет пиксела на экране соответствует значению, содержащемуся в соответствующей ячейке кадрового буфера. Работа контроллера ЭЛТ синхронизируется сигналами одного из двух тактовых генераторов, установленных на плате видеоадаптера. Их частоты равны 28, и 25, МГц соответственно. Выбор синхросигнала производится программно. Контроллер ЭЛТ имеет 26 регистров, доступных CPU для чтения и записи. Данные, хранящиеся в регистрах контроллера ЭЛТ, полностью определяют параметры растра на экране монитора: Смена видеорежима реализуется путем записи в эти регистры новых значений, соответствующих выбранному режиму. Графический контроллер предназначен для управления обменом данными между центральным процессором и видеопамятью и выполнения элементарных преобразований этих данных. В частности, графический контроллер помогает центральному процессору выполнять следующие операции:. Графический контроллер видеоадаптера VGA можно считать простейшим прообразом графических акселераторов, используемых в современных видеоадаптерах SVGA. Секвенсер, или указатель последовательности, предназначен для генерации сигналов, необходимых при сканировании видеопамяти. Другими словами, секвенсер обеспечивает последовательную адресацию и считывание содержимого ячеек видеопамяти отсюда и происходит его название и передачу их содержимого в контроллер атрибутов и далее - в RAMDAC. Работа секвенсера синхронизируется стробирующими сигналами, формируемыми контроллером ЭЛТ. Контроллер атрибутов видеоадаптера VGA предназначен для управления цветом изображения, выводимого на экран монитора. В текстовом режиме работы видеоадаптера он задает цвет пикселов в пределах символьной матрицы на основании содержимого байта атрибутов выводимого символа. Кроме того, в этом режиме контроллер атрибутов позволяет создавать такие эффекты, как мигание, инверсия цвета или повышенная яркость символа. Основная задача RAMDAC цифроаналогового преобразователя данных, хранящихся в его регистрах - преобразование кода цвета пиксела в аналоговый сигнал. Какие мониторы поддерживают технологию Plug Play? Какие из названных мониторов имеют большее энергопотребление? Схема размещения пикселов на экране монитора Рис. Полная модель образования цветов на экране монитора Рис. Типы цвотоделительных масок Рис. Конструкция ЭЛТ с теневой маской Рис. Конструкция электронно-лучевой трубки с апертурной решеткой Рис. Трактовка параметра Dot Pitch для ЭЛТ различных типов Рис. Принцип действия ячейки ЖК-монитора Рис. Размеры поля зрения ЖК-монитора Рис. Структурная схема видеоадаптера VGA. Как называется минимальный элемент изображения растра на экране монитора? Какие мониторы воспроизводят изображение с большим количеством градаций яркости? К какой группе относятся TTL-мониторы? Какая модель смешения цветов используется в цветных мониторах? Какой параметр монитора определяет четкость изображения в большей степени? Как называется устройство, обеспечивающее связь ЭВМ монитором? Московский государственный университет печати. Технические средства компьютерных систем Учебное пособие. Технические средства компьютерных систем. Структурная схема видеоадаптера VGA 3. Видеосистема персонального компьютера Восприятие изображения с экрана особенно в полиграфии - проблема весьма серьезная. В видеосистему персонального компьютера входят два основных элемента: Устройства отображения информации Основным устройством видеосистемы персонального компьютера является монитор. С точки зрения принципа действия все мониторы PC можно разделить на две большие группы: Мониторы на основе ЭЛТ В настоящее время наиболее распространенными устройствами отображения информации являются мониторы на основе ЭЛТ. Видеосигнал на аналоговый монитор подается через контактный трехрядный D-образный разъем. Все современные мониторы в первом приближении можно разделить на три большие группы: Однако в основу способа формирования цветного изображение положены другие важнейшие свойства цветового зрения: В зависимости от расположения электронных пушек и конструкции цветоделительной маски различают ЭЛТ четырех типов, используемых в современных мониторах: Все регулировки обычно обозначены английскими терминами и имеют следующую символику: H-Size размер по горизонтали служит для регулировки расстояния между левым и правым краями изображения; V-Size размер по вертикали служит для регулировки расстояния между верхним и нижним краями изображения; H-Shift сдвиг по горизонтали сдвигает все изображение по горизонтали; V-Shift сдвиг по вертикали сдвигает все изображение по вертикали. Оборудование, удовлетворяющее спецификации Energy Star, должно обеспечивать выполнение следующих требований: Стандарт DPMS предусматривает четыре состояния монитора в порядке убывания уровня потребляемой им мощности: Поэтому истинно мультимедийным может считаться только тот монитор, который: Акустическая система монитора характеризуется следующими параметрами: Плоскопанельные мониторы Несмотря на широкое распространение, мониторы на основе ЭЛТ имеют ряд существенных недостатков, ограничивающих а порой и делающих невозможным использование мониторов. Благодаря применению технологии Twisted Nematic была решена проблема габаритов и энергопотребления, однако эта технология имеет ряд серьезных недостатков: В обычных ЭЛТ-мониторах также существует зависимость между размерами пиксела и зерна, однако она не является столь жесткой по ряду причин: Видеоадаптеры Вторым после монитора основным компонентом видеосистемы PC является видеоадаптер. Видеоадаптер определяет следующие характеристики видеосистемы: В самом общем случае видеоадаптер включает в себя следующие основные элементы: Кратко логику работы видеоадаптера можно изложить следующим образом.
Парлазин капли для детей инструкция
Morcheeba blood like lemonade перевод
Клуб для танцевать в москве адрес
Писька мамки крупным планом
Поезд москва анапа фирменный скорый расписание 2017