DISPOZITIVELE DE AFISARE VIDEO - SISTEMUL DE AFISARE

DISPOZITIVELE DE AFISARE VIDEO

A) SISTEMUL DE AFISARE

Sistemul de afisare al calculatorului permite utilizatorului sa vada exact ceea

ce face PC-ul in timpul functionarii. Datorita capacitatii sale de a oferi instantaneu

raspuns, sistemul de afisare este un dispozitiv interactiv si influenteaza viteza de

lucru a PC-ului.

Primul dispozitiv de afisare nu era grafic, fiind dezvoltat pe baza tehnologiei

telegrafului: era de fapt o masina de scris actionata electric, numita teleimprimator.

Acesta prelua codurile electrice, le convertea in apasari de taste ce tipareau

caracterele pe hartie.

Echivalentul electronic al teleimprimatorului, a fost terminalul video (VDT),

care tiparea pe un ecran fosforescent. In plus, creierul unui terminal inteligent

permite recunoasterea unor comenzi speciale de formatare a modului de afisare.

In timp, au fost utilizate urmatoarele tehnologii de afisare a caracterelor:

- maparea caracterelor, character mapping, ecranul este impartitintr-o serie de

matrice 80 x 25 caractere. Pentru afisarea datelor pe ecran, sistemul de afisare citeste

matricea in memorie, transforma codurile respective intr-un sir serial de date ce se

afiseaza pe ecran si muta datele catre iesirea video.

- casetele de caractere, sabloanele tuturor caracterelor ce apar pe ecranul

monitorului sunt memorate intr-un cip ROM special numit ROM de caractere.

Fiecare caracter afisat este format dintr-o matrice de puncte amplasate intr-o caseta

de caracter, de regula 15 x 9 celule.

Pentru reprezentarea imaginilor grafice bidimensionale, se utilizeaza

urmatoarele tehnologii:

- grafica de tip bloc, opereaza in modul text fiind create imagini grafice simple

prin pozitionarea unor blocuri de caractere pe ecran pentru a alcatui forme mari.

- sistemele grafice de tip bit-map, cresc calitatea imaginilor grafice de tip bloc

prin reducerea dimensiunilor blocurilor. O dimensiune mica a blocurilor, deci o

granulatie mai fina ajuta la reprezentarea unui numar sporit de detalii. Imaginile se

WiNS DMPC - Capitolul IV

compun din puncte, numite pixeli, fiine cele mai mici blocuri constructive ale

imaginii.

Rezolutia masoara claritatea posibila a imaginii video si indica numarul de

pixeli pe latime si inaltime continuti de o imagine. Ea nu depinde de dimensiunea

ecranului si este descrisa in pixeli ci nu in puncte pe inci.

La nivelul minim, pentru fiecare pixel este nevoie de un bit de date pentru

memorare, acesta fiind cel mai simoplu sistem, cel bicolor, totul fiind alb-negru.

Fiecare bit suplimentar atribuit unui pixel dubleaza numarul de culori posibile. Un

numar de n biti reprezinta n culori.

Memoria video necesara pentru anumite rezolutii si profunzimi de culoare

Resolution Mono 16 colors 256 colors High Color TrueColor

Bits per pixel 1 4 8 16 24

Bytes/pixel 0.125 .5 1 2 3

640x480 38,400 153,600 307,200 614,400 921,600

800x600 60,000 240,000 480,000 960,000 1,440,000

1024x768 98,304 393,216 786,432 1,572,864 2,359,296

1152x864 124,416 497,664 995,328 1,990,636 2,985,984

1280x1024 163,840 655,360 1,310,720 2,621,440 3,932,160

1600x1200 240,000 960,000 1,920,000 3,840,000 5,760,000

1920x1340 321,600 1,286,400 2,572,800 5,145,600 7,718,400

2048x1536

Pentru cele trei culori fundamentale se atribuie un numar de biti. Unele

sisteme de codificare impart egal numarul de biti atribuiti culorii rosu si albastru si

bitul suplimentar culorii verde.

Maparea celor trei culori presupune 3 dimensiuni ce definesc un volum in

spatiu. Gama de culori ce poate fi prelucrata de un anumit sistem se numeste spatiu

de culoare. Ex. RGB defineste trei dimensiuni ale spatiului de culoare, el fiind un

singur spatiu de culoare posibil.

O alta metoda de codificare a culorilor in memorie este maparea acestora,

presupunand conversia semnalelor. Ea stocheaza doar numerele de cod, fiecare din

acestea putandu-se referi la aproape orice culoare. Pe baza valorilor numerice

memorate, sistemul de afisare verifica intr-un tabel de cautare a culorii.

WiNS DMPC - Capitolul IV

Pentru obtinerea vitezelor mari, sistemele grafice utilizeaza comenzile grafice

de nivel inalt. Combinand etapele mici din operatiile complexe de afisare, se pot

codifica cu cateva comenzi si cele mai complexe imagini video.

Cele mai utilizate comenzi grafice sunt:

- transferurile de blocuri de biti, sunt instructiuni prin care acceleratorul grafic

muta datele in cadrul memoriei video, microprocesorul comunicand acestuia sursa de

date si destinatia.

- comenzile de desenare, comunica acceleratorului grafic modul de construire

a unei imagini pe ecran, sunt numite primitive grafice, de fapt imagini sparte in parti

mici ce pot fi codificate digital.

- obiectele grafice, sunt mici imagini mutate pe ecran ca unitati individuale.

- lucrul cu ferestre, caracteristica obisnuita a sistemelor grafice moderne. Sunt

doua posibilitati: operatii software (realizata de program) sau hardware (prin

bufferul de cadre).

- panoramarea hardware, foloseste zone de memorie din sistemul video care nu

sunt utilizate de bufferul de cadre.

Toate noile adaptoare grafice pretind ca sunt placi 3D si incorporeaza noi

functii, cea mai importanta fiind realizarea miscarii (15 cadre pe secunda). Toate

operatiile 3D sunt iluzorii, singura reala fiind reprezentarea stereoscopica

Adaptaoarele 3D ofera urmatoarele facilitati:

- parchetarea, impartirea imaginii pe parti de genul placilor, de regula

triunghiuri sau poligoane, ce sunt umplute (randate) ulterior.

- maparea texturii, pentru a adauga realism obiectelor 3D, fiecarui element de

parchetare i se aplica o textura 2D.

- efectele de profunzime, create pentru a pacali ochiul:

- pozitionarea in profunzime, prin tehnica de reducere a perspectivei,

sistemul scaleaza distantele in coordonate x si y cu un factor

proportional cu coordonata z, un z mare inseamna o dimensiune mica a

obiectului.

- perspectiva atmosferica, creeaza efectul de profunzime in picturi prin

tehnica de incetosare (fogging)

- efectele de lumina realizate prin: trasarea razelor si umbrire .

- bufferul Z, elimina imaginile afisate ale suprafetelor ascunse, valoarea

distantei fata de privitor fiind retinuta in bufferul Z.

- transparenta, un canal suplimentar denumit canal alfa format din 8 biti

suplimentari peste cei 24 de la True color.

- bufferul dublu sau triplu, cel din fata corespunde modului traditional de

afisare, cele din spate nu au accesul limitat de procesul de sincronizare cu

rasterizarea.

Imaginile grafice ocupa o cantitate mare de memorie, de aceea ele trebuie

comprimate. cele mai cunoscute standarde de comprimare sunt JPEG si MPEG.

Tipurile principale de semnale ale sistemului de afisare sunt:

- baleiajul, fascicolul de electroni este plimbat peste imagine cu ajutorul unei

perechi de campuri magnetice, unul orizontal si unul vertival. Pentru fiecare cursa

WiNS DMPC - Capitolul IV

verticala se efectueaza sute de curse orizontale. Numarul de curse orizontale se

numesc frecventa orizontala iar cele verticale frecventa verticala, masurate in Hz.

- semnalele de sincronizare, cu rolul de a garanta refacerea corecta a imaginii

memorate in bufferul de cadre, sunt pe verticala si pe orizontala. Cele mai cunoscute

metode de combinare sau despartire a datelor video de semnalele de sincronizare

sunt:

- sistemul video complex

- sistemul sincronizat complex

- sistemul sincronizat separat

- sistemul cu sincronizare pe verde

- cursa inversa, face trecerea de la capatul liniei sau ecranului la inceput este

pe orizontala si pe verticala

- stingerea spotului, in timpul cursei inverse

- pauzele anterioare si ulterioare, benzi negre in jurul imaginii pentru a

minimiza distorsiunile.

- intervalul vertical, perioada in care ceranul este inegrit.

WiNS DMPC - Capitolul IV

B) MONITOARELE

Monitorul este o cutie complexa ce contine displayul si circuitele suport ale

acestuia. Cele mai des intalnite sunt cele cu tuburi catodice.

1) Tuburile catodice

Dispozitivul se bazeaza pe o forma speciala de tub cu vid, denumite CRT

(Cathode Ray Tube). Un catod special emite un jet de electroni catre un electrod

incarcat pozitiv numit anod. Functioneaza ca un lansator de electroni, CRT este

numit si tun de electroni.

Caracteristicile fizice sunt:

- fosforul, stratul de fosfor determina culoarea imaginii pe ecran. Pentru

ecranele monocrome seunt utilizatre straturi fosforscente ce emit culoare galbena

verde sau alba. Cele color folosesc trei tipuri diferite de fosfor aplicate conform unui

model format din puncte sau benzi cu trei culori rosu, verde si albastru.

- temperatura culorilor, descrie tipul de alb in functie de numarul de grade

Kelvin pe care un corp ar trebui sa-l aibe pentru a emite culoarea alba

- persistenta, descrie perioada pentru care fosforul continua sa lumineze dupa

bombardarea cu fasciculul electronic. Cea mai utilizata este cea medie.

- tunurile electronice, folosite pentru generarea fasciculelor electronice ce

lumineaza straturile fosforescente. Se utilizeaza trei tunuri la displayurile color

- convergenta, corecteaza modul de directionare al fasciculelor de electroni

WiNS DMPC - Capitolul IV

- puritatea, capacitatea unui monitor de a afisa un ecran luminat uniform fara

diferente de culoare. o puritate slaba este rezultatul magnetizarii mastilor perforate

sau a grilei de deschidere

- masti perforate, toate monitoarele CRT sunt echipate cu o masca perforata

aflata la mica distanta de stratul fosforescent. Afecteaza stralucirea imaginii prin

limitarea fasciculului de electroni si intensitatea maxima a acestuia.

- pentru contracararea efectelor negative de mai sus se utilizeaza grile de

deschidere, tehnologia TRINITRON, formate din matrice verticala de fire. Ecranele

au o stralucire mai uniforma a imaginii.

- distanta necesara intre puncte, este distanta dintre orificiile mastii perforate

- latimea liniei, normal liniile verticale sau orizontale ar trebui sa aibe latimea

de un pixel, in realitate difera in functie de dimensiunea ecranului si rezolutia afisata

O rezolutie mare duce la ingustarea liniei.

WiNS DMPC - Capitolul IV

- curbura ecranului, necesara distribuirii presiunii pe tup si distantei constante

strabatute de electroni.

- rezolutia si adresabilitatea, se refera la finetea detaliilor ce pot fi afisate si la

latimea de banda pentru monitoarele color.

- tratamentul antireflexie, depinde de curbura ecranului, realizata prin:

- folosirea plaselor, de nylon , cel mai ieftin tratament antireflexie.

- prelucrare mecanica

- acoperire cu 2 straturi de acoperire

- polarizarea luminii, fascicolii sunt restrictionati la un singur plan de

oscilare.

2) Caracteristicile imaginii

Cele mai importante caracteristici ale imaginii sunt:

- dimensiunea ecranului

Nominal CRT Screen Dimensions

Diagonal MilliHmoertiezrosntIanlches MillimVeetretriscaIlnches

14 inches 284 11.2 213 8.4

15 inc`hes 305 12 229 9

16 inches 325 12.8 244 9.6

17 inches 345 13.6 259 10.2

20 inches 406 16 305 12

21 inches 427 16.8 320 12.6

- suprabaleierea si subbaleierea

- raportul dimensiunilor

- distorsionarea imaginii

WiNS DMPC - Capitolul IV

- controlul imaginii

3) Domeniul frecventelor de sincronizare si standardele monitoarelor

Frecventele de baleiere pentru standardele monitoarelor

Standard Resolution Vert. Sync (Frame rate) Horz. Sync (Line rate)

MDA 720 x 350 50 Hz. 18.3 KHz.

CGA 640 x 200 60 Hz. 15.75 KHz.

EGA 640 x 350 60 Hz. 21.5 KHz.

MCGA (Graphics) 640 x 480 60 Hz. 31.5 KHz.

MCGA (Text) 720 x 400 70 Hz. 31.5 KHz.

VGA (Graphics) 640 x 480 60 Hz. 31.5 KHz.

VGA (Text) 720 x 400 70 Hz. 31.5 KHz.

Macintosh 640 x 480 67 Hz. 35.0 KHz.

XGA-2 640 x 480 75.0 Hz. 39.38 KHz.

VESA 640 x 480 75 37.5 KHz.

Apple Portrait 640 x 870 76.5 Hz. 70.19 KHz.

VESA guideline 800 x 600 56 Hz. 35.5 KHz.

VESA guideline 800 x 600 60 Hz. 37.9 KHz.

VESA standard 800 x 600 72 Hz. 48.1 KHz.

VESA standard 800 x 600 75 Hz. 46.875 KHz.

RasterOps & 1024 x 768 75.1 Hz. 60.24 KHz.

Supermac 1024 x 768 75.1 Hz. 60.24 KHz.

VESA guideline 1024 x 768 60 Hz. 48.3 KHz.

VESA standard 1024 x 768 70.1 Hz. 56.5 KHz.

VESA standard 1024 x 768 75 Hz. 60 KHz.

8514/A 1024 x 768 44 Hz.* 35.5 KHz.

XGA 1024 x 768 44 Hz.* 35.5 KHz.

XGA-2 1024 x 768 75.8 Hz. 61.1 KHz.

Apple 2-page 1152 x 870 75 Hz. 68.68 KHz.

VESA standard 1280 x 1024 75 Hz. 80 KHz.

Intreteserea

WiNS DMPC - Capitolul IV

4) Largimi de banda uzuale

Dot Clocks and Recommended Bandwidths for Video Standards

Video Standard Dot Clock Recommended Bandwidth

MDA    12.6 MHz 16.3 MHz

CGA    7.68 MHz 14.3 MHz

EGA    13.4 MHz 16.3 MHz

PGC    18.4 MHz 25 MHz

VGA (350- or 480-line mode)    18.4 MHz 25 MHz

VGA (400-line mode) 20.2 MHz 28 MHz

8514/A 34.6 MHz 44.9 MHz

VESA 800x600, 75 Hz    36 MHz 45 MHz

VESA 1024x768, 75 Hz    60 MHz 75 MHz

VESA 1280x1024, 75 Hz    100 MHz 125 MHz

5) Energy Star

Un monitor tipic consuma 30 W. modurile de operare VESA pentru

gestionarea energiei sunt:

Monitor state Video Vertical

sync

Horizont

al sync DPMS Recovery time Power savings

On On On On Obligatoriu None None

Standby On On Off Optional Short Minimal

Suspend Off Off On Obligatoriu Longer Substantial

Off Off Off Off Obligatoriu Warm-up Maximum

WiNS DMPC - Capitolul IV

WiNS DMPC - Capitolul IV 155

WiNS DMPC - Capitolul IV

WiNS DMPC - Capitolul IV

6) TEHNOLOGII NOI ALE SISTEMELOR DE AFISARE

Ecranele LCD

Utilizeaza tehnologia nematica, bazata pe molecule nematice aflate intre doua

folii de plastic, ce pot fi aliniate cu ajutorul unor santuri in folii astfel incat modifica

polaritatea luminii ce trece prin ele.

O alta tehnologie este cea colesterica, cristalele lichide trec de la starea

transmisiva la cea reflectiva fara a modifica polaritatea luminii. Sunt bistabile, deci

nu este nevoie de energie exterioara pentru mentinerea unui pixel in starea

transmisiva

Ecranele LCD difera dupa modul de aplicare al curentului care aliniaza

celulele nematice. Au o matrice de conductoare orizontale si verticale, numita

matrice pasiva

Tehnologia cu pelicula subtire Thin Film tranzistor TFT folosesc matricea

activa

Corespondentul persistentei la LCD este timpul de raspuns, care poate fi

afectat de temperatura mediului.

Ecranele cu emisie de camp Field Emission Display FED, folosesc acelasi

principiu ca tuburile catodice, este un tub catodic aplatizat.

Ecranele electroluminiscente

Utilizeaza un panou EL impartit in pixeli individuali. Probleme la durata de

viata a ecranelor rosii.

Ecranele cu plasma

Folosesc tensiuni inalte pentru ionizarea unui gaz, determinandu-l sa emita

lumina. Au o stralucire rosie a neonului., sunt mari consumatoare de energie.

WiNS DMPC - Capitolul IV 159

WiNS DMPC - Capitolul IV

WiNS DMPC - Capitolul IV 161

WiNS DMPC - Capitolul IV