Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
екция № 3: Устройства вывода информации
Видеосистема предназначена для отображения обрабатываемой информации на экран. Она состоит из монитора и специального устройства, называемого видеоадаптером или видеокартой.
Являются наиболее распространенными. 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.
В конструкцию CRT-монитора входит цветоделительная маска, роль которой заключается в том, чтобы распределить луч, испускаемый электронно-лучевой трубкой, по всему экрану.
Существуют следующие типы цветоделительных масок.
А) ТЕНЕВАЯ МАСКА (наиболее распространена). Представляет собой металлическую пластину из специального материала с системой отверстий, соответствующих точкам люминофора, нанесенным на внутреннюю поверхность кинескопа.
Теневая маска ограничивает световой луч как по горизонтали, так и по вертикали. Именно по этому она называется теневой.
Проходя через одно из отверстий точечной теневой маски, луч вызывает свечение трех точек люминофора соответствующие цветам RGB, расположенных вплотную друг с другом.
Б) АПЕРТУРНАЯ РЕШЕТКА обеспечивает повышенную четкость изображения благодаря технологии, в соответствии с которой для горизонтальной изоляции пикселов используются тонкие вертикальные проволочки.
Наиболее существенное различие между точечной теневой маской и апертурной решеткой состоит в заметном увеличении яркости изображения при использовании последней. Это происходит потому, что на красный, зеленый или голубой люминофор через вертикальные полосы апертурной решетки попадает луч большей интенсивности, так как решетка ограничивает лучи только по горизонтали.
Однако, использование апертурной решетки приводит к получению пикселов большего размера в результате чего уменьшается общее разрешение экрана, но яркость в целом увеличивается, а при использовании решетки с теневой маской пикселы получаются меньшего размера, разрешение больше, но при этом снижается яркость.
В) ЩЕЛЕВАЯ МАСКА (SLOT MASK)
Представляет собой комбинацию теневой маски и апертурной решетки. В данном случае люминофорные элементы расположены в вертикальных эллиптических ячейках, а маска сделана из вертикальных линий.
Фактически вертикальные полосы разделены на эллиптические ячейки, которые содержат группы из трех люминофорных элементов трех основных цветов.
Щелевая маска обычно используется в телевизорах и мониторах японской фирмы NEC.
1) Монитор получает сигнал от компьютера и передает его на электронно-лучевую пушку, которая формирует луч, передающий совокупность сигналов: красный, зеленый, синий (RGB) на переднюю панель трубки.
Цветное изображение формируется за счет наложения трех основных цветов, зависит от типа люминофора (каждому цвету соответствует свой тип люминофора) и от используемой цветоделительной маски. Именно цветоделительная маска отслеживает попадание того или иного цветного луча на соответствующий тип люминофора.
2) Луч направляется отклоняющей системой, проходит через цветоделительную маску, которая направляет его на люминофорное покрытие. В результате чего создается свечение видимое глазу.
Любое изображение на экране CRT-монитора состоит из множества дискретных точек люминофора, называемых пикселями. Такие мониторы называются растровыми.
Растр формируется следующим образом.
Формирование растра
Электронный луч периодически сканирует весь экран, образуя на нем близко расположенные строки развертки. По мере движения луча по строкам видеосигнал изменяет яркость светового пятна и образует видимое на экране изображение.
В цикле сканирования поверхности экрана, 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 с права налево осуществляется с помощью сигналов обратного хода.
Минимальное время прохождения луча по экрану от начальной точки к возврату в нее составляет от 20 мс до 1 секунды.
При низком качестве люминофорного покрытия внутренней стороны экрана, появится мерцание изображения, так как такие частицы люминофора имеют короткий период послесвечения и гаснут еще до того, как луч снова их высветит. При использовании высококачественных и дорогих материалов такой эффект не наблюдается. Каждая точка светится ровно столько, сколько необходимо лучу для сканирования всего экрана.
Переход на LCD-мониторы неизбежен. Еще а 2005 году большинство производителей мониторов прекратили производство 19” CRT-мониторов, вынуждая пользователей перейти на LCD-мониторы. В скором будущем такая судьба ждет 17” и 15” CRT-мониторы.
Основным элементом ЖК-монитора является ЖК-экран, который состоит из двух стеклянных панелей, между которыми находиться жидкокристаллическое вещество. Эти панели называются подложками.
Жидкокристаллическое вещество представляет собой набор овальных кристаллов, которые при высоком напряжении способны изменять свою ориентацию в пространстве (т.е. они все выстраиваются в одном направлении), заодно изменяя и угол поляризации проходящего через них света.
По сути дела ЖК ячейка представляет собой электронно-управляемый светофильтр состоящий из трех элементов разных цветов (RGB), принцип действия которого основан на эффекте поляризации световой волны. Каждая ЖК-ячейка генерирует 1 пиксел изображения и управляется отдельным транзистором, находящимся в углу ячейки и отвечающим за нужное состояние этой ячейки.
Современный ЖК монитор с активной матрицей представляет собой многослойную конструкцию, которая включает в себя следующие компоненты:
Вместо ЖК вещества используется ионизированный газ. Его молекулы обладают способностью излучать свет в процессе рекомбинации, т.е. восстановления электрической нейтральности. Для приведения газа в ионизированное состояние, т.е. в состояние плазмы используется высокое напряжение. При ярком свете изображение на экране плазменного монитора выглядит немного расплывчатым В настоящее время выпускают модели с экраном 42’. Плазменные дисплеи стоят очень дорого.
По своей конструкции аналогичны ЖК мониторам, но основаны на другом принципе действия. Принцип действия основан на физическом явлении испускания света при возникновении туннельного эффекта в полупроводниковом p-n-переходе. Такие мониторы имеют высокие частоты развертки и яркость свечения. Тем не менее они уступают ЖК – мониторам по энергопотреблению (на ячейки подается напряжение – около 1000 В), а также по чистоте цветов, которые тускнеют при ярком освещении.
Является гибридом двух технологий: CRT (ЭЛТ) – мониторы и ЖК - мониторы. В качестве пикселов используются такие же зерна люминофора, как и в обычном кинескопе. Благодаря этому удалось получить очень чистые и сочные цвета, свойственные обычным мониторам. Но активация этих зерен производится аналогично ЖК - мониторам с помощью TFT-технологии. (Электронным лучом, а электронными ключами наподобие тех, что используются в TFT – экранах). Для работы такого монитора необходимо высокое напряжение – около 5000 Вольт. Энергопотребление мониторов данного типа значительно выше, чем ЖК – мониторов, но на 30% ниже, чем энергопотребление обычных мониторов того же размера. В настоящее время эта технология обеспечивает наилучшее качество изображения среди всех плоскопанельных мониторов и самую низкую инерционность (около 5 микросекунд), однако продвижение этих мониторов на рынок компьютерной техники осуществляется очень медленно. (Промышленные образцы, имеющие экран размером 14 – 15 ", на рынке пока не появились (2000 г.)).
Создаются на основе светоизлучающего органического пластика, обладающего свойством полупроводимости так называемая OLED-технология. При пропускании тока пластик начинает светиться.
Особенности OLED-мониторов
1) Органические дисплеи очень легкие и тонкие. Например, дисплей толщиной всего 1,4 мм, из которых 0,7 мм - стеклянная подложка.
2) Следующая особенность - низкое энергопотребление. По некоторым расчетам, 17-дюймовая панель будет иметь потребляемую мощность от 10 до 20 Вт (лампочка потребляет минимум 60 Вт, a LCD-дисплей - не меньше 25 Вт).
3) Низкая себестоимость (как минимум на 20% дешевле LCD) - объясняется тем, что некоторое оборудование, применяемое для изготовления LCD, вполне пригодно и для OLED. Поэтому производителям не придется менять абсолютно всю технику на своих заводах. Кроме того, на цене сказывается и относительно простая технология изготовления.
4) Также OLED-дисплеи имеют высокую, но в тоже время легко регулируемую яркость (от нескольких кд/м2 до 100 тысяч кд/м2) и контрастность (например, 300:1 при нормальном уровне освещенности 500 люкс). Дневной свет и другие источники на качество картинки не оказывают влияния.
5) Угол обзора - все 180°.
6) Высокая скорость реакции обновления кадра. Отсутствие мерцания. В OLED источником света является само покрытие, по этой причине оно не требует никакой задней подсветки (как у LCD).
Органические дисплеи могут работать в диапазоне температур от - 80°С до +80°С. При использовании специальных материалов для подложек возможно создание FOLED - гибких дисплеев (радиус кривизны изгиба порядка 1 см).
Свой вклад в создание OLED-мониторов внесли обыкновенные светлячки. Японские ученые исследовали процессы, происходящие при их свечении, и на основе полученных данных химическим путем синтезировали вещество, способное светиться под действием электрического тока или при прохождении химической реакции. Оно было опробовано в органических диодах, которые потом легли в основу создания OLED-мониторов.
Основная функция видеоадаптера – преобразование цифрового сигнала, циркулирующего внутри компьютера, в аналоговые электрические сигналы, подаваемые на монитор.
Другими словами, видеоадаптер выполняет роль интерфейса между ПК и устройством отображения информации (монитором).
Изначально, основной и единственной задачей видеоадаптера было обеспечение интерфейса между ПК и монитором. Однако по мере развития ПК на видеоадаптер стали возлагаться дополнительные обязанности: аппаратное ускорение 2D и 3D графики, обработка видеосигналов, прием телевизионных сигналов и т.п. Для решения этих задач в состав видеоадаптера начали включать дополнительные элементы, в результате чего современный видеоадаптер превратился в мощное универсальное графическое устройство.
Видеоадаптер является важным элементом видеосистемы поскольку определяет следующие ее характеристики:
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.
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.
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 (не более 16-ти цветов).
Несмотря на перечисленные ограничения, данный режим имеет одно важное преимущество – незначительные затраты ресурсов ПК на его реализацию.
Текстовый режим использовался, в основном, в первых моделях ПК.
Кадровый буфер – участок видеопамяти, отведенный для хранения цифрового образа текущего изображения.
На сегодняшний день, является основным режимом, т.к. в нем можно вывести и текст, и видео, и графику.
|
Тип видеоадаптера |
Год |
Цветность |
Режим |
V видеопамяти |
|
|
текстовый |
графический |
||||
|
MDA |
1981 |
Монохромный |
80х25 символов 2 цвета |
- |
4 Кб |
|
CGA |
1981 |
Цветной |
80х25 символов 16 цветов |
320*200; 640*200 (4 цвета) |
16 Кб |
|
HGC |
1982 |
Монохромный |
80х25 2 цвета |
720х348 (2 цвета) |
4-16 Кб |
|
EGA |
1984 |
Цветной |
80х25; 80х43 16 цветов |
640*350 (16 цветов) |
64 – 128 Кб |
|
VGA |
1987 |
Цветной |
80х25; 80х50 16 цветов |
640*480 (16 цветов) 320х200 (256 цветов) |
256 Кб |
|
SVGA |
1992 |
Цветной |
Многорежимный |
800*600; 1024*768 1240*1024; 1600*1200 от 256 до 16.8 млн. цв 2048*1600. |
512 Кб – 256 Мб |
MDA (Monochrome Display Adapter) – Адаптер монохромного дисплея.
CGA (Color Graphics Adapter) – Цветной графический адаптер.
HGC (Hercules Graphics Card) – Графическая карта Геркулес.
EGA (Enhanced Graphics Adapter) – Улучшенный графический адаптер.
VGA (Video Graphics Adapter) – Графический видеоадаптер формирующий видеосигнал.
SVGA (Super Video Graphics Adapter) – Супер графический видеоадаптер формирующий видеосигнал.
В первых моделях ПК аудио система ограничивалась одним единственным динамиком установленным внутри корпуса, но уже тогда существовали музыкальные редакторы для создания звуковых файлов.
На сегодняшний день аудиосистема ПК представляет собой наличие звуковой карты и акустическую систему.
Назначение звуковой карты:
Данные модуля устанавливаются на звуковой карте, но, как правило, в зависимости от ее класса некоторые из них могут отсутствовать.
Кроме того, каждый из модулей может выполняться в виде отдельной микросхемы или входить в состав многофункциональной микросхемы.
Звук – это волна, свободно распространяющаяся в воздухе или иной среде, поэтому звуковое давление (звуковой сигнал) непрерывно изменяется во времени и в пространстве.
Запись звука – это сохранение информации о колебаниях звукового давления в момент записи. В настоящее время для записи и передачи информации о звуке используются аналоговые и цифровые сигналы.
Чтобы получить звуковой сигнал в аналоговой форме, достаточно воспользоваться микрофоном, при этом носителем информации о звуке будет являться электрическое напряжение. Для сохранения достоверной информации о звуке напряжение электрического сигнала должно быть пропорционально звуковому давлению, а его частота должна точно соответствовать частоте колебаний звукового давления.
Чтобы получить звуковой сигнал в цифровой форме, необходимо в дискретные моменты времени измерять значение звукового давления, причем чтобы правильно передать форму сигнала эти измерения надо проводить достаточно часто. Полученная последовательность чисел будет новой формой представления исходных колебаний звукового давления.
В настоящее время на вход звуковой карты ПК в большинстве случаев звуковой сигнал подается в аналоговой форме. А поскольку ПК оперирует только цифровыми сигналами, то исходный аналоговый сигнал перед использованием должен быть преобразован в цифровой. В свою очередь, акустическая система воспринимает только аналоговые электрические сигналы, поэтому на выход звуковой карты ПК должен выдать звуковой сигнал в аналоговой форме.
Модуль записи и воспроизведения звуковой системы как раз и осуществляет аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование в режиме программной передачи звуковых данных.
Модуль записи и воспроизведения цифрового звука включает АЦП, ЦАП и блок управления, которые интегрированы в одну микросхему, называемую кодеком.
Основными характеристиками этого модуля являются:
В симплексном режиме данные передаются только в одном направлении. В полудуплексном режиме в течение одного промежутка времени данные передаются в одном направлении, а в течении другого – в обратном. В дуплексном режиме данные передаются одновременно в обоих направлениях.
В дуплексном режиме звуковая система может одновременно принимать (записывать) и передавать (воспроизводить) аудиоданные. Однако не все звуковые карты поддерживают этот режим в полном объеме, т.е. не в состоянии обеспечить высокое качество звука при интенсивном обмене данными.
Данный модуль позволяет генерировать практически любые звуки.
В общем случае (упрощенно) технология создания звука (голоса инструмента) в современных синтезаторах заключается в следующем. 1) С помощью цифрового устройства генерируется сигнал с заданной высотой звука (нота). Далее 2) этот сигнал подается на фильтр, имитирующий амплитудно-частотную характеристику реального музыкального инструмента (тембровая окраска). 3) После этого сигнал можно дополнительно обработать с целью получения специальных звуковых эффектов. 4) Далее все компоненты звука в цифровом виде накладываются друг на друга. 5) Затем в ЦАП результирующий звуковой сигнал преобразуется из цифрового в аналоговый.
Основные характеристики модуля синтезатора
Данный эффект-процессор позволяет снять с центрального процессора большую нагрузку по обработке звука.
Обеспечивает обмен данными между звуковой системой и другими устройствами – как внешними, так и внутренними. Включает в себя следующие типы интерфейсов:
Звуковые карты с интерфейсом ISA на сегодняшний день уже устарели, так как они не обеспечивают реализации нестандартных функций обработки и передачи звуковых данных и имеют низкую пропускную способность.
Шина PCI имеет достаточно широкую полосу пропускания и обеспечивает параллельную передачу потока звуковых данных.
На самой звуковой карте MIDI-порты отсутствуют, поэтому подключение к ПК MIDI-инструментов и устройств осуществляется с помощью специального MIDI-адаптера.
Модуль микшера звуковой карты производит:
Микширование (смешивание) нескольких звуковых сигналов и регулирование уровня результирующего сигнала.
Управление микшером осуществляется программно средствами Windows или с помощью специальных программ-микшеров.
Включает в себя наушники и колонки. Они непосредственно преобразуют звуковой электрический сигнал в акустические колебания и, тем самым, в значительной степени влияют на качество звука.
По количеству каналов звучания акустическая система может быть:
1,5 % - 1% в диапазоне частот 250 – 6300 Гц.
Очень часто на практике производители указывают некоторую абстрактную мощность акустической системы (100, 200 Вт и больше). В результате это значение может оказаться совершенно не тем что вы ожидаете. В реальности, в паспорте акустической системы должно быть указано несколько значений мощности.
При низком значении сопротивления акустическая система может выйти из строя, обратная же ситуация возможна, но при этом снижается мощность выходного сигнала.
PAGE 13
EMBED Word.Picture.8
EMBED Word.Picture.8
EMBED Word.Picture.8
EMBED Word.Picture.8