Розділ 12. Відеосистема комп’ютера

Відеосистема призначена для оперативного відображення інформації. Звичайно вона складаються з двох частин – монітора і відеоадаптера. Монітор – це пристрій, через який ми сприймаємо всю візуальну інформацію від комп'ютера. Дані, що відображаються на екрані монітора, зберігаються в певному блоці пам'яті комп'ютера – відеопам'яті. Керує роботою монітора пристрій, розміщений в системному блоці, який називається відеокартою або відеоадаптером. Відеокарта разом з монітором і утворюють відеосистему. Процесор розміщує у відеопам'яті дані, а відеокарта монітора приблизно 60 разів у секунду проглядає їх і відображає відповідне їх змісту зображення на екрані.

Монітори можна класифікувати за наступними ознаками: за фізичними ефектами, що використовуються; за принципом формування зображення на екрані; за способом керування; за тривалістю зберігання інформації на екрані; за кольоровістю зображення і за його ергономічними характеристиками.

За принципом формування зображення монітори поділяються:

 на електронно-променеві або CRT-монітори (Cathode Ray Tube – катодно-променева трубка);

 на рідкокристалічні або монітори LCD (Liquid Crystal Display);

 на плазмові монітори

Найбільшого поширення набули монітори на електронно-променевих трубках (рис. 12.1).

Електронно-променева трубка (ЕПТ) є електровакуумним приладом у вигляді скляної колби, дно якої є екраном. У колбі, з якої видалено повітря, розташовані електроди: електронна гармата (катод з електронагрівальним елементом), анод, вертикально і горизонтально відхиляючі пластини і сітка. Зовні на ЕПТ встановлена фокусуюча система. Внутрішня поверхня екрана покрита люмінофором, який світиться при попаданні на нього потоку електронів. Катод, поверхня якого покрита речовиною, що легко віддає електрони при нагріванні, є джерелом електронів. Біля нього утворюється “електронна хмара”, яка під дією електричного поля анода рухається у бік екрана. У міру наближення до анода електронний потік збільшує швидкість. Фокусуюча система стискає потік електронів у тонкий промінь, який за допомогою відхиляючих пластин прямує в потрібну точку екрана. Сітка служить для регулювання щільності електронного потоку. Вона розташована набагато ближче до катода, ніж анод. У зоні її дії потік електронів має невелику швидкість, тому сітка впливає на потік електронів, подібно впливу анода. Сітка може створити електричне поле, яке гальмує електрони, зменшує їх швидкість і щільність потоку, що рухається у бік екрана, і навіть може повністю “замкнути” трубку, тобто не пропустити потік електронів у бік екрана.

На відхиляючі пластини ЕЛТ подається пилкоподібна напруга, яка відхиляє електронний промінь і примушує його пробігати по всій поверхні екрана, рядок за рядком. На поверхні екрана з'являється розгортка, за допомогою якої виводиться необхідне зображення. В місцях екрана, які повинні залишатися темними, трубка закривається і електронний промінь не доходить до поверхні екрана.

Залежно від форми напруги, що подається на відхиляючі пластини, і способу її отримання розрізняють растрову, матричну і векторну розгортки.

Растрова розгортка є набором суцільних горизонтальних ліній, що заповнюють весь екран. Вона формується за допомогою аналогових пристроїв – генераторів пилкоподібної напруги – окремо для рядків і окремо для кадрів. Цей вид розгортки застосовується в телебаченні.

Матрична розгортка на вигляд схожа на растрову. Але формується вона за допомогою цифрових схем (лічильників), пов'язаних з відхиляючою системою через цифро-аналогові перетворювачі. В цьому випадку елек­тронний промінь на екрані переміщається не безперервно, а скачками – від одного піксела до іншого. Тому він не рисує лінію, а висвічує матрицю пікселів. При такій розгортці легко перевести промінь в будь-яку задану точку екрана. Для цього необхідно в лічильники рядків і кадрів помістити координати цієї точки.

Векторна розгортка використовується для рисування складних фігур за допомогою суцільних ліній різної форми. Керування вертикальним і горизонтальним відхиленням променя в цьому випадку здійснюється за допомогою функціональних генераторів, кожний з яких налаштований на відображення певного графічного примітиву. Склад графічних примітивів, з яких будується зображення, визначається наявністю функціональних генераторів.

Плазмові і рідкокристалічні монітори належать до дисплеїв з плоским екраном (рис. 12.2, рис. 12.3).

Для них характерним є плоский екран, який не мерехтить, і повністю відсутнє рентгенівське випромінювання. Монітори цього класу допускають локальне стирання і заміну інформації, мають малу вагу і незначне споживання енергії, велику механічну міцність і тривалий термін служби. Плоскі екрани поступаються моніторам на електронно-променевих трубках за швидкістю оновлення інформації на екрані (вони повільнодіючі, не пристосовані для демонстрації динамічно змінюваних зображень) і за кількістю кольорових відтінків, що відображаються.

Рідкі кристали – це речовини, що знаходяться в рідкому стані, але мають властивості кристалічних тіл. Вони можуть змінювати свою орієнтацію під впливом напруги, а отже, можуть по-різному пропускати світло. Рідкокристалічні монітори використовують саме здатність рідких кристалів змінювати свою оптичну густину, або здатність по-різному відображати під впливом електричних сигналів. Конструктивно панель складається з двох плоских скляних панелей, між якими знаходиться шар рідких кристалів, що формують інтенсивність проходження світла. Екран монітора є масивом пікселів, які використовуються для формування зображення. Для отримання кольорового зображення на шляху проміння ставлять три фільтри – червоного, синього та зеленого кольору.

У плазмовій панелі елемент зображення утворюється в результаті газового розряду, який супроводжується випромінюванням світла. Конструктивно панель складається з трьох скляних пластин, на дві з яких нанесені тонкі прозорі провідники (до 2–4 провідників на 1 мм). На одній пластині провідники розташовані горизонтально, на іншій – вертикально. Між ними знаходиться третя скляна пластина, в якій в місцях перетину провідників є наскрізні отвори. Ці отвори при збірці панелі заповнюються інертним газом. Вертикально і горизонтально розташовані провідники утворюють координатну сітку. На перетині провідників знаходяться елементи зображення – піксели (від “picture element”). Під дією напруги в газі виникає електричний розряд. Плазма газового розряду випромінює світло в ультрафіолетовому діапазоні, який приводить до свічення люмінофора в діапазоні видимих кольорів. Кожний піксел працює як звичайна флуоресцентна лампа. Кожний піксель плазмового екрану містить три комірки з червоним, зеленим і синім люмінофорами. Інтенсивність кольору в кожній комірці залежить від величини розряду, що дозволяє одержувати різні кольори. В даний час створені кольорові плазмові панелі з роздільною здатністю екрана 1024 х 1024 пікселів.