Видеосистемы

Оглавление
Введение.. 3
1. Принцип работы видеосистемы компьютера... 4
2. Современная видеокарта... 4
2.1.................................................................................................. Видеоадаптеры VGA... 4
2.2................................................................................................ Видеоадаптеры SVGA... 4
3. Мониторы... 4
3.1......................................... Монитор на базе электронно-лучевой трубки.. 4
3.2.................................................................. Жидкокристаллические мониторы... 4
3.3................................................................................................. Газоразрядный экран.. 4
3.4........................................................................................ Органический светодиод.. 4
3.5................................................................ Виртуальный ретинальный монитор... 4
Заключение.. 4
Список использованных источников.. 4

Введение
Во времена, когда видеоадаптер предназначался лишь для передачи сигнала монитору, все было просто и понятно: есть адаптер, а к нему драйвер — как говорится, включил и работай. Пользователь мог лишь варьировать рабочее разрешение экрана с целью подбора оптимального. Но все изменилось, когда пришли — ускорители трехмерной графики. В современном компьютере, даже в самом дешевом, архитектура видеосистемы предполагает наличие специального блока, осуществляющего значительное количество математических расчетов и таким образом обеспечивающего высокое качество графики. Большинству пользователей нравятся зрелищные трехмерные игры, и сейчас уже мало кто помнит, что совсем недавно и качество графики, и скорость отображения обеспечивались лишь силами центрального процессора.
В настоящее время благодаря открытой архитектуре IBM PC, компьютер имеет модульное строение и обладает весьма мощным центральным процессором. Между тем остальные подсистемы компьютера за годы существования тоже прошли значительный путь в своем развитии, но если бы сегодня вдруг пришлось переложить все их функции на ЦП, это вряд ли пришлось бы по вкусу пользователю, поскольку работать за таким компьютером не очень комфортно. Обработка звука и графики, скоростные коммуникации — все это требует значительных ресурсов, и именно поэтому современный компьютер оснащен значительным количеством специализированных процессоров и контроллеров, повышающих быстродействие системы.
Видеокарты способны выводить сигнал более чем на один монитор, поддерживают ввод и вывод видеосигналов всех распространенных стандартов. А сложная архитектура графического процессора, отвечающего за ускорение трехмерной графики, позволяет выбирать разумное, с точки зрения пользователя, сочетание производительности и качества картинки.
1. Принцип работы видеосистемы компьютера
Видеосистема – обязательный компонент компьютера. Она предназначена для отображения на экране монитора видеоданных и состоит из платы видеоадаптера (видеокарты, графической платы) и дисплея (монитора).
Изображение на экране монитора состоит из отдельных точек. Точки формируются электронным лучом и располагаются в виде строк. Монитор делает две независимых вещи: развертку луча и высвечивание отдельных точек, из которых строится изображение на экране. Управление монитором заключается в том, чтобы задать число точек в строке (разрешение по горизонтали), число строк на экране (разрешение по вертикали) и интенсивность каждого из трех основных цветов в каждой точке. Функцию управления монитором осуществляет видеоадаптер. Видеоадаптер передает в монитор три сигнала: видео сигнал, строчную синхронизацию, кадровую синхронизацию.
По сигналу горизонтальной (строчной) синхронизации происходит возврат луча с конца каждой строки к началу следующей, а сигнал вертикальной (кадровой) синхронизации определяет момент возврата луча из правого нижнего угла экрана в верхний левый. Частоты генерации этих двух сигналов (измеряемые числом импульсов в секунду) необходимо знать для правильной установки и настройки X сервера. Частота вертикальной синхронизации обычно указывается в герцах и находится в пределах 50 - 180 Гц. Частота горизонтальной синхронизации задается в килогерцах и принимает значения в диапазоне от 31 до 64 Гц. Современные мониторы обычно являются многочастотными, то есть допускают выбор частот вертикальной и горизонтальной синхронизации из определенного диапазона допустимых значений. Некоторые мониторы (особенно дешевые) могут иметь несколько фиксированных значений допустимых частот.
Изображение для вывода на экран формируется в видеопамяти, которая физически расположена на плате видеоадаптера, но входит в общее адресное пространство оперативной памяти компьютера. Изображение хранится в памяти в цифровом виде, и преобразование его в аналоговый сигнал RGB является одной из основных задач видеоадаптера, для чего на плате видеоадаптера обычно ставится цифро-аналоговый преобразователь - ЦАП. Количество возможных цветов для каждой точки, очевидно, ограничено тем, сколько различных уровней сигнала для каждого луча может сформировать видеоадаптер, а также объемом видеопамяти. Но обычно выходные сигналы видеоадаптера обеспечивают число уровней, достаточное для отображения картинки, записанной в видеопамять, так что определяющим параметром становится именно ее объем.
Формула, определяющая ограничения на разрешение экрана и количество воспроизводимых цветов,:
Например, если разрешение экрана 1024 х 768 и имеет 16 миллионов цветов для каждой точки (4 байта на точку), то надо иметь 1024х768х4=3145728 байт памяти. Если же всего 2 Мбайта памяти, то придется либо выбрать меньшее разрешение, либо меньшее количество цветов.
2. Современная видеокарта
Видеокарта (известна также как графическая плата, графический ускоритель, графическая карта, видеоадаптер) (англ. videocard) — устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.
Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в разъём расширения, универсальный (PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) или специализированный (AGP), но бывает и встроенной (интегрированной) в системную плату (как в виде отдельного чипа, так и в качестве составляющей части северного моста чипсета или ЦПУ).
Наиболее распространенный видеоадаптер на сегодняшний день — адаптер SVGA (Super Video Graphics Array — супервидеографический массив), который может отображать на экране дисплея 1280х1024 пикселей при 256 цветах и 1024х768 пикселей при 16 миллионах цветов.
Рисунок 1 – Видеокарта
Видеокарта состоит из следующих частей:
· графический процессор (Graphics processing unit - графическое процессорное устройство) — занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики;
· видеоконтроллер — отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Современные графические адаптеры обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый;
· видеопамять — выполняет роль кадрового буфера, в котором хранится изображение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или нескольких мониторов). В видеопамяти хранятся также промежуточные невидимые на экране элементы изображения и другие данные;
· цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП, RAMDAC - Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) — служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор;
· видео-ПЗУ (Video ROM) — постоянное запоминающее устройство, в которое записаны видео-BIOS, экранные шрифты, служебные таблицы и т. п. ПЗУ не используется видеоконтроллером напрямую — к нему обращается только центральный процессор.
· система охлаждения — предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах.
Правильная и полнофункциональная работа современного графического адаптера обеспечивается с помощью видеодрайвера — специального программного обеспечения, поставляемого производителем видеокарты и загружаемого в процессе запуска операционной системы. Так же как и видео-BIOS, видеодрайвер организует и программно контролирует работу всех частей видеоадаптера через специальные регистры управления, доступ к которым происходит через соответствующую шину.
С увеличением числа приложений, использующих сложную графику и видео, наряду с традиционными видеоадаптерами широко используются разнообразные устройства компьютерной обработки видеосигналов:
Фрейм-грабберы, которые позволяют отображать на экране компьютера видеосигнал от видеомагнитофона, камеры, лазерного проигрывателя и т. п., с тем, чтобы захватить нужный кадр в память и впоследствии сохранить его в виде файла.
TV-тюнеры — видеоплаты, превращающие компьютер в телевизор. TV-тюнер позволяет выбрать любую нужную телевизионную программу и отображать ее на экране в масштабируемом окне. Таким образом можно следить за ходом передачи, не прекращая работу.
2.1. Видеоадаптеры VGA
VGA (англ. Video Graphics Array) — стандарт мониторов и видеоадаптеров. Выпущен IBM в 1987 году для компьютеров PS/2 Model 50 и более старших. VGA являлся последним стандартом, которому следовало большинство производителей видеоадаптеров.
Рисунок 2 – Видеокарта VGA
Видеоадаптер VGA подключается как к цветному, так и к монохромному монитору, при этом доступны все стандартные видеорежимы. Частота обновления экрана во всех стандартных режимах, кроме 640×480, — 70 Гц, в режиме 640×480 — 60 Гц. Видеоадаптер имеет возможность одновременно выводить на экран 256 различных цветов, каждый из которых может принимать одно из 262 144 различных значений (отводится по 6 битов на красный, зелёный и синий компоненты). Объём видеопамяти VGA — 256 кБ.
Видеоадаптер VGA, в отличие от предыдущих видеоадаптеров IBM (MDA, CGA, EGA), использует аналоговый сигнал для передачи цветовой информации. Переход на аналоговый сигнал был обусловлен необходимостью сокращения числа проводов в кабеле. Также аналоговый сигнал давал возможность использовать VGA-мониторы с последующими видеоадаптерами, которые могут выводить большее количество цветов[2] .
Официальным последователем VGA стал стандарт IBM XGA, фактически же он был замещен различными расширениями к VGA, известными как SVGA.
Термин VGA также часто используется для обозначения разрешения 640×480 независимо от аппаратного обеспечения для вывода изображения, хотя это не совсем верно (так, режим 640х480 с 16-, 24- и 32-битной глубиной цвета не поддерживаются адаптерами VGA, но могут быть сформированы на мониторе, предназначенном для работы с адаптером VGA, при помощи SVGA-адаптеров). Также этот термин используется для обозначения 15-контактного D-subminiature разъёма VGA для передачи аналоговых видеосигналов при различных разрешениях.
VGA состоит из следующих основных подсистем:
· Графический контроллер (Graphics Controller), посредством которого происходит обмен данными между центральным процессором и видеопамятью. Имеет возможность выполнять битовые операции над передаваемыми данными.
· Видеопамять (Display Memory), в которой размещаются данные, отображаемые на экране монитора. 256 кБ DRAM разделены на четыре цветовых слоя по 64 кБ.
· Последовательный преобразователь (Serializer или Sequencer) — преобразует данные из видеопамяти в поток битов, передаваемый контроллеру атрибутов[3] .
· Контроллер атрибутов (Attribute Controller) — с помощью палитры преобразует входные данные в цветовые значения.
· Синхронизатор (Sequencer) — управляет временны́ми параметрами видеоадаптера и переключением цветовых слоёв.
· Контроллер ЭЛТ (CRT Controller) — генерирует сигналы синхронизации для ЭЛТ.
2.2. Видеоадаптеры SVGA
SuperVGA (англ. Super Video Graphics Array) — стандарт и реализующий его графический видеоадаптер. Обеспечивает более высокое разрешение, чем стандарт VGA. Поддерживает режимы работы с разрешением 800×600, 1024×768, 1280×1024 точек (и более) с одновременным выводом на экран 2 в 4, 8, 16, 24 степени количеством цветов.
Сразу после появления видеоадаптера VGA многие фирмы начали выпуск новых моделей видеоадаптеров, обеспечивающих отображение большего количества цветов и большую разрешающую способность. Такие видеоадаптеры получили общее название Super VGA или SVGA.
Подавляющее большинство видеоадаптеров SVGA обеспечивают полную совместимость с VGA на уровне регистров. Поэтому все программное обеспечение, разработанное для видеоадаптера VGA, работает с видеоадаптерами SVGA без дополнительных изменений.
Рисунок 3 – Видеокарта SVGA
Естественно, чтобы расширить возможности видеоадаптера VGA, пришлось дополнить его новыми регистрами. Видеоадаптеры SVGA имеют значительно больше регистров, чем простые видеоадаптеры VGA. Чтобы видеоадаптер SVGA смог проявить все свои возможности, необходимо, чтобы программное обеспечение правильно использовало все регистры видеоадаптера.
К сожалению, SVGA не является стандартом, наподобие EGA или VGA. Различные модели видеоадаптера SVGA обладают различным набором регистров, расположенных по разным адресам и выполняющих различные функции. Это значительно затрудняет создание программ, использующих все возможности SVGA, так как такая программа должна правильно определить тип вашего видеоадаптера и работать с ним соответствующим образом.
Ассоциация VESA разработала стандарт на функции BIOS, позволяющие управлять видеоадаптерами SVGA. Текущая версия стандарта VESA не позволяет реализовать все возможности современных видеоадаптеров, например, отображать геометрические фигуры с использованием аппаратных возможностей акселераторов. Мы опишем стандарт VESA и приведем несколько примеров программирования видеоадаптеров SVGA при помощи функций BIOS.
Самые широкие возможности для использования видеоадаптеров SVGA предоставляет операционная система Windows. В ней используются специальные драйверы, выполняющие всю работу по программированию видеоадаптеров на аппаратном уровне. Обычно драйверы разрабатываются самой фирмой создавшей видеоадаптер. Поэтому кропотливая работа с регистрами адаптера скрыта от программистов, разрабатывающих программы Windows. Они имеют дело с хорошо документированными высокоуровневыми функциями графического интерфейса.

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать полную версию