Монитор дисплей и видеоадаптер образует видеосистему компьютера

Видеосистема персонального компьютера

Основным техническим средством для оперативного формирования и отображения как текстовой, так и графической информации в компьютере является видеосистема.

Видеосистема компьютера состоит из трех основных компонентов:

§ видеоадаптер;

§ монитор (дисплей);

§ программное обеспечение (драйверы видеосистемы).

В первые годы существования ПК его видеосистемой называли средства вывода текстовой или графической информации на какой-либо экран. В качестве оконечного устройства чаще всего использовали (и продолжают использовать) мониторы с электронно-лучевыми трубками. Адаптеры, позволяющие подключать монитор к шине компьютера, называли видеоадаптерами (адаптерами дисплея— Display Adapter)и подразделяли на алфавитно-цифровые и графические. Вся выводимая информация формировалась в результате действия и под управлением системных и прикладных программ.

Видеоадаптер — это электронная плата, которая обрабатывает видеоданные (текст и графику) и управляет работой дисплея. Содержит видеопамять, регистры ввода вывода и модуль BIOS. Посылает в дисплей сигналы управления яркостью лучей и сигналы строчной и кадровой развертки изображения, где они и преобразуются в зрительные образы.

Видеоадаптер служит для программного формирования графических и текстовых изображений и является промежуточным элементом между монитором и системной шиной компьютера. Изображение строится по программе, исполняемой центральным процессором, в чем ему могут помогать графические акселераторы и сопроцессоры. В BIOS также имеется поддержка функций формирования текстовых и графических изображений. В монитор адаптер посылает сигналы управления яркостью лучей RGB и синхросигналы строчной и кадровой разверток. Кроме этих сигналов, относящихся только к формированию изображения, интерфейсом могут поддерживаться и сигналы обмена конфигурационной информацией между монитором и компьютером. Средства работы с видеоизображениями относятся уже к мультимедийному оборудованию. От программно-управляемых графических средств они отличаются тем, что оперируют с «живым» изображением, поступающим в компьютер извне (с видеокамеры, TV-тюнера), либо воспроизводимым с какого-либо носителя информации (например, с оптического диска).

Все компоненты видеоадаптера могут размещаться на одной плате расширения, либо прямо на системной плате, используя при этом преимущества локального подключения к системной шине.

Хронологически можно выделить следующие основные типы видеоадаптеров:

§ MDA (Monochrome Display Adapter) — монохромный дисплейный адаптер;

§ CGA (Color Graphics Adapter) —цветной графический адаптер;

§ EGA (Enhanced Graphics Adapter) — усовершенствованный графический адаптер;

§ VGA (Video Graphics Array) —видеографическая матрица;

§ SVGA (Super VGA) —супер видеографическая матрица.

Монитор — устройство визуального отображения информации (в виде текста, таблиц, рисунков, чертежей и др.). Большинство мониторов, используемых в компьютерных системах, сконструированы на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), и принцип их работы аналогичен принципу работы телевизора. Мониторы бывают алфавитно-цифровые и графические, монохромные и цветного изображения. Современные компьютеры комплектуются, как правило, цветными графическими мониторами.

Драйверы видеосистемы (программное обеспечение видеосистемы) — обрабатывают видеоизображения, т.е. выполняют кодирование и декодирование сигналов, координатные преобразования, сжатие изображений и т.д.

По мере развития вычислительной техники и в связи с увеличением числа программных приложений, использующих сложную графику и видео, наряду с традиционными видеоадаптерами сейчас широко используются разнообразные технические устройства компьютерной обработки видеосигналов:

§ Графические акселераторы (ускорители) — специализированные графические сопроцессоры, увеличивающие эффективность функционирования видеосистемы за счет разгрузки центрального процессора от большого объёма операций с видеоданными;

§ Фрейм-грабберы — электронные устройства, позволяющие отображать на экране компьютера сигнал от видеомагнитофона, видеокамеры, лазерного проигрывателя и т. п. с тем, чтобы захватить нужный видеокадр в память с последующим сохранением его в виде файла на внешнем носителе;

§ TV-тюнеры — устройства, позволяющие принимать телевизионные программы и отображать любую из них на экране монитора в масштабируемом окне, что позволяет следить за ходом телепередачи, не прекращая работу на ПК.

Стандартизацией в области видеосистем занимается международная организация VESA (Video Electronic Standard Association — ассоциация по стандартизации в области видеоэлектроники).

Видеосистема персонального компьютера

Качество изображения на экране компьютера зависит как от пространственного разрешения монитора, так и от характеристик видеокарты (видеоадаптера), состоящей из видеопамяти и видеопроцессора.

Монитор и видеокарта образуют видеосистему персонального компьютера. Рассмотрим работу видеосистемы персонального компьютера в упрощённом виде.

1. Под управлением процессора информация о цвете каждого пикселя экрана компьютера заносится для хранения в видеопамять. Видеопамять — это электронное энергозависимое запоминающее устройство. Глубина цвета, а значит, количество цветов в палитре компьютера, зависит от размера видеопамяти. Видеопамять современных компьютеров составляет 256, 512 и более мегабайтов.

Пространственное разрешение монитора, глубина цвета и частота обновления экрана — основные параметры, определяющие качество компьютерного изображения. В операционных системах предусмотрена возможность выбора необходимого пользователю и технически возможного графического режима (рис. 3.4).

Элементы интерфейса в диалоговом окне Свойства экрана

Задача. Рассчитайте объём видеопамяти, необходимой для хранения графического изображения, занимающего весь экран монитора с разрешением 640 х 480 и палитрой из 65 536 цветов.

Монитор дисплей и видеоадаптер образует видеосистему компьютера

©Reshak.ru — сборник решебников для учеников старших классов. Здесь можно найти решебники, ГДЗ, переводы текстов по школьной программе. Практически весь материал, собранный на сайте — авторский с подробными пояснениями профильными специалистами. Вы сможете скачать гдз, решебники, улучшить школьные оценки, повысить знания, получить намного больше свободного времени.

Главная задача сайта: помогать школьникам и родителям в решении домашнего задания. Кроме того, весь материал совершенствуется, добавляются новые сборники решений.

Видеосистема персонального компьютера

Основным техническим средством для оперативного формирования и отображения как текстовой, так и графической информации в компьютере является видеосистема.

видеоадаптер (видеокарты);
монитор (дисплей);
программное обеспечение (драйверы видеосистемы).

Видеоадаптер посылает в монитор сигналы управления яркостью лучей и синхросигналы строчной и кадровой развёрток. Монитор преобразует эти сигналы в зрительные образы. А программные средства обрабатывают видеоизображения — выполняют кодирование и декодирование сигналов, координатные преобразования, сжатие изображений и др.

Видеоадаптер — это устройство, которое обрабатывает видеоданные (текст и графику) и управляет работой дисплея.

Видеоадаптер служит для программного формирования графических и текстовых изображений и является промежуточным элементом между монитором и системной шиной компьютера.

В видеопамяти содержится информация о состоянии каждого пикселя экрана. Она предназначена для хранения видеоинформации.

Дисплейный процессор считывает информацию из видеопамяти и обрабатывает ее для выводимого на экран изображения.

Дисплейный процессор разгружает работу центрального процессора. Дисплейный процессор считывает графическую информацию из центрального процессора и формирует изображение на дисплее.

Самое главное

Изображение на экране монитора формируется из отдельных точек — пикселей. Пространственное разрешение монитора — это количество пикселей, из которых складывается изображение.

Каждый пиксель имеет определённый цвет, который получается комбинацией трёх базовых цветов — красного, зелёного и синего (цветовая модель RGB).

Глубина цвета — длина двоичного кода, который используется для кодирования цвета пикселя. Количество цветов N в палитре и глубина i цвета связаны между собой соотношением: N = 2 i .

Монитор и видеокарта, включающая в себя видеопамять и видеопроцессор, образуют видеосистему персонального компьютера.

Учебно-методический комплекс

Мониторы и видеоадаптеры. Устройство, принцип действия, подк лючение.

Монитор является жизненно важным посредником в обмене информацией между человеком и компьютером, таким же, как клавиатура и мышь. Однако на свет он появился позже других устройств. До появления первых мониторов с электронно-лучевыми трубками стандартным интерфейсом служил телетайп — громоздкая и очень шумная машина, печатающая на рулоне бумаги вводимую и выводимую информацию. В первых персональных компьютерах для отображения выводимой информации часто использовались светодиодные экраны.

По сравнению с современными стандартами первые компьютерные мониторы были крайне примитивны; текст отображался только в одном цвете (как правило, в зеленом), однако в те годы это было важнейшим технологическим прорывом, поскольку пользователи получили возможность вводить и выводить данные в режиме реального времени. Затем появились цветные мониторы, увеличился размер экрана и жидкокристаллические панели перекочевали из портативных компьютеров на рабочие столы пользователей. Последние тенденции — крупноформатные плазменные дисплеи и LCD/DLP-проекторы — полностью отражают все возрастающую конвергенцию компьютерных технологий и сферы развлечения.

В наши дни компьютерные мониторы достигли высшей ступени развития, что не избавляет пользователя от необходимости разбираться в аппаратном обеспечении. Медленный видеоадаптер может затормозить работу даже самого быстрого компьютера. А неправильное сочетание монитора и видеоадаптера не только не позволит полноценно выполнять поставленные задачи, но и может привести к ухудшению зрения.

Система отображения компьютера состоит из двух главных компонентов.

· Монитор (дисплей) обычно представляет собой жидкокристаллический экран или переднюю панель электронно-лучевой трубки, но может быть и широкоформатным телевизором, плазменной панелью и проектором, использующими технологии LCD и DLP.

· Видеоадаптер (графический адаптер или видеокарта) в большинстве систем представляет собой карту расширения, вставляемую в один из разъемов материнской платы. В некоторых системах он интегрирован в саму системную плату или в ее набор микросхем системной логики, однако и такие компьютеры можно дополнить обособленным и более производительным видеоадаптером AGP, PCI или PCI-Express.

Компьютерный монитор обычно базируется на одной из двух основных технологий: жидкокристаллический дисплей LCD (LiquidCrystalDisplay) или электронно-лучевая трубка CRT (Cathode-RayTube). Проекторы базируются на технологии LCD или DLP (DigitalLightProcessing — цифровая обработка света).

Жидкокристаллические (ЖК, LCD) мониторы благодаря своему малому весу, размерам и цветопередаче в настоящее время практически вытеснили с рынка мониторы на электроннолучевой трубке (ЭЛТ, CRT). Настольные LCD-мониторы во многом похожи на экраны ноутбуков.По сравнению с классическими ЭЛТ-мониторами у них есть целый ряд преимуществ: плоский экран без бликов и очень низкий уровень энергопотребления (5 Вт по сравнению со

100 Вт, характерными для обычного ЭЛТ-монитора). По цветопередаче жидкокристаллические мониторы уже приблизились (если не превзошли) к ЭЛТ-мониторам (правда, при этом нельзя забывать об ограничениях, связанных с углом обзора).

Как работает жидкокристаллический монитор

В жидкокристаллическом экране поляризационный светофильтр создает две раздельные световые волны и пропускает только ту, плоскость поляризации которой параллельна его оси. Располагая в жидкокристаллическом мониторе второй светофильтр так, чтобы его ось была перпендикулярна оси первого, можно полностью предотвратить прохождение света (экран будет темным). Вращая ось поляризации второго фильтра, т.е. изменяя угол между осями светофильтров, можно изменить количество пропускаемой световой энергии, а значит, и яркость экрана.

В цветном жидкокристаллическом экране есть еще один дополнительный светофильтр, который имеет три ячейки на каждый пиксель изображения — по одной для отображения красной, зеленой и синей точек. Красная, зеленая и синяя ячейки, формирующие пиксель, иногда называются субпикселями.

Размеры экрана и разрешение жидкокристаллических мониторов

Жидкокристаллические мониторы со стандартным отношением сторон 4:3 выпускаются с размером экрана от 15 до 23 дюймов по диагонали. Мониторы с размером экрана 15-18,1 дюйма обычно имеют более ограниченное разрешение по сравнению с ЭЛТ-мониторами, в то время как мониторы обоих типов с большим размером экрана обладают приблизительно одинаковыми разрешениями. В табл. 13.2 приведены сравнительные характеристики ЖК-мониторов с размером экрана 15-23 дюйма, а также ЭЛТ-мониторов с размером экрана 17-21 дюйм.

Таким образом, если вам необходим жидкокристаллический монитор с разрешением свыше 1280×1024 пикселей, придется приобрести модель с размером экрана 20,1 дюйма, хотя даже обычные 18-дюймовые ЭЛТ-мониторы поддерживают разрешение 1600×1200 пикселей.

Размеры экрана и разрешение жидкокристаллических мониторов

Способы подключения жидкокристаллических мониторов

Хотя жидкокристаллические мониторы по своей природе являются цифровыми, многие компьютеры, особенно малобюджетные системы и системы с интегрированной графической подсистемой, содержат только аналоговые порты для подключения монитора. Поэтому стандартный жидкокристаллический монитор может быть оснащен аналоговым портом VGA, цифровым портом DVI или и тем, и другим. Как правило, бюджетные модели жидкокристаллических мониторов с размером экрана от 15 до 19 дюймов оснащены традиционным аналоговым разъемом VGA, а значит, им проходится снова преобразовывать аналоговые сигналы в цифровые. В то же время более дорогие модели мониторов оснащены аналоговым разъемом VGA и цифровым разъемом DVI, который сейчас имеют практически все видеоадаптеры среднего и высокого ценового диапазона. Замечу, что некоторые производители мониторов с разъемами VGA/DVI поставляют только дешевый кабель VGA, вынуждая пользователей самостоятельно приобретать кабель DVI. Если вы планируете подключать монитор именно к порту DVI, обращайте внимание на такие модели мониторов, у которых кабель DVI входит в комплект поставки. При этом стоимость монитора оказывается все равно ниже суммарной стоимости устройства, в поставке которого кабель DVI отсутствует, и самого кабеля.

При покупке монитора следует руководствоваться перечисленными ниже критериями.

■ Проверьте качество изображения при «родном» и других разрешениях жидкокристаллической панели, которые планируете использовать. Это особенно важно для веб-дизайна, игр и редактирования видео.

■ Удостоверьтесь в том, что имеющийся видеоадаптер поддерживает все необходимые функции и оснащен нужными портами подключения. Если существующая система не оборудована портом DVI, стоит серьезно задуматься о модернизации видеоадаптера. Для большей гибкости при невозможности немедленно обновить видеоадаптер приобретайте панель, содержащую как аналоговый, так и цифровой входы.

■ Для использования монитора с разными компьютерами необходимы и аналоговый, и цифровой интерфейсы. Поскольку жидкокристаллические дисплеи гораздо легче и компактнее классических ЭЛТ-мониторов, они прекрасно подходят для подключения как к ноутбуку, так и к настольному компьютеру. Иногда весьма полезной будет возможность подключения двух компьютеров к одному экрану, для чего нужен монитор, поддерживающий функцию обработки множественных входящих сигналов.

Как работает электронно-лучевой монитор

Информация на мониторе может отображаться несколькими способами. Самый распространенный — отображение на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), такой же, как в телевизоре. ЭЛТ представляет собой электронный вакуумный прибор в стеклянной колбе, в горловине которого находится электронная пушка, а на дне — экран, покрытый люминофором.

Нагреваясь, электронная пушка испускает поток электронов, которые с большой скоростью устремляются к экрану. Поток электронов (электронный луч) проходит через фокусирующую и отклоняющую катушки, которые направляют его в определенную точку покрытого люминофором экрана. Под воздействием ударов электронов люминофор излучает свет, который видит пользователь, сидящий перед экраном компьютера. В электронно-лучевых мониторах используются три слоя люминофора: красный, зеленый и синий. Для выравнивания потоков электронов применяется так называемая теневая маска — металлическая пластина, имеющая щели или отверстия, которые разделяют красный, зеленый и синий люминофор на группы по три точки каждого цвета. Качество изображения определяется типом используемой теневой маски; на резкость изображения влияет расстояние между группами люминофора (шаг расположения точек).

В одних старых мониторах установлена фиксированная частота развертки, в других поддерживаются разные частоты в некотором диапазоне (такие мониторы называются многочастотными). Практически все современные мониторы многочастотные, т.е. могут работать с разными стандартами видеосигнала, которые получили довольно широкое распространение. Для обозначения мониторов такого типа производители используют различные термины: синхронизируемые (multisync), многочастотные (multifrequency), многорежимные (multiscan), автосинхронизирующиеся (autosynchronous) и с автонастройкой (autotracking).

Тип экрана монитора

Экраны мониторов могут быть двух типов: выпуклые и плоские. Раньше большинство экранов были выпуклыми, т.е. экран изгибался к краям корпуса. Этот принцип применялся в производстве львиной доли ЭЛТ-мониторов и телевизоров. Несмотря на низкую стоимость подобного экрана выпуклая поверхность приводила к искажению изображения и появлению бликов, особенно если монитор располагался в ярко освещенной комнате. Чтобы уменьшить уровень отблеска света типичного выпуклого экрана, в некоторых мониторах используется специальное антибликовое покрытие.

Обычно экран искривлен как по вертикали, так и по горизонтали. В некоторых моделях (Sony FD Trinitron и MitsubishiDiamondTron NF) используется конструкция Trinitron, в которой поверхность экрана имеет небольшую кривизну только по вертикали. Подобная трубка называется плоской (FlatSquareTube — FST).

Плазменные технологии, используемые при производстве широкоэкранных дисплеев, имеют довольно долгую историю. В конце 1980-х годов IBM разработала монохромный плазменный экран, способный отображать оранжевый текст или графику на черном фоне. Компания Toshiba использовала данный экран в портативных компьютерах моделей Т3100 и Т3200, оснащенных 6300-совместимым адаптером CGA/AT&T с двойным сканированием, поддерживающим разрешение 640×400 пикселей.

Плазменные дисплеи выпускаются размером от 42 до 50 дюймов и даже больше. Прежде всего, они предназначены для использования с такими источниками сигнала, как DVD, TV и HDTV, поэтому обычно поддерживают разрешение 852×480 или 1366×768 пикселей (Wide XGA).

Видеоадаптер обеспечивает интерфейс между компьютером и монитором, передавая сигналы, которые превращаются в изображение, которое мы видим на экране. На протяжении всей истории ПК было разработано несколько удачных стандартов, каждый последующий из которых обеспечивал более высокие разрешение и глубину цвета. Наиболее значимые стандарты видеоадаптеров перечислены ниже. MDA (MonochromeDisplayAdapter) HGC (HerculesGraphicsCard) CGA (ColorGraphicsAdapter) EGA (EnhancedGraphicsAdapter) VGA (VideoGraphicsArray) SVGA (Super VGA) XGA (eXtendedGraphicsArray) UGA (UltraVideoGraphicsArray) Большинство этих стандартов были изначально разработаны компанией IBM и затем лицензированы другими производителями. В настоящее время IBM уступила пальму первенства в производстве высококачественных мониторов другим компаниям, а большая часть приведенных стандартов безнадежно устарела. Единственным исключением является VGA; этой аббревиатурой обозначают базовые возможности монитора, используемые практически любым видеоадаптером. Среди характеристик купленного видеоадаптера вы найдете, вероятнее всего, не список стандартов, таких как XGA или UVGA, а разрешение и глубину цветности. В то же время знакомство с основными стандартами позволит понять ход эволюции технологий и подготовит к случайной встрече с восставшими из мрачного прошлого старыми адаптерами. Современные VGA-адаптеры способны отображать интерфейс программ, написанных для CGA, EGA и других устаревших стандартов. Это позволяет использовать старые программы (такие, как игры и образовательные программы) даже на современном ПК. Однако следует иметь в виду, что некоторые программы запустить не удается, так как они обращаются к регистрам, которые современными видеоадаптерами не поддерживаются. Компоненты Подробности Родительская категория: Видеоадаптеры Категория: Компоненты видеосистемы Для работы видеоадаптера необходимы следующие основные компоненты: видео-BIOS; графический процессор, иногда называемый графическим акселератором; видеопамять; цифроаналоговый преобразователь DAC (ранее используемый в качестве отдельной микросхемы, DAC зачастую встраивается в графический процессор новых наборов микросхем; необходимость в подобном преобразователе в полностью цифровых системах — цифровая видеокарта плюс цифровой монитор — отпадает, однако, пока живы аналоговый интерфейс VGA и аналоговые мониторы, DAC еще некоторое время будет использоваться); разъем (AGP / PCI); видеодрайвер.