Компьютерные технологии

Оглавление

 

1 Видеосистема персонального компьютера. Типы, характеристики и стандарты мониторов и видеоадаптеров. Параметры, влияющие на работоспособность оператора.

1.1 Видеосистема персонального  компьютера.

Одной из наиболее важных составных частей любого персонального компьютера является его видеосистема. Под этим понятием обычно подразумевают монитор (дисплей), видеоадаптер и набор соответствующих программ-драйверов, поставляемых в комплекте с видеоадаптером или в составе прикладных пакетов.

1.2 Типы, характеристики и стандарты  мониторов.

Мониторы делятся на 3 группы: плоские, на электронно-лучевой трубке, стерео дисплеи.

1.2.1 ЭЛТ мониторы.

Относятся к  классу электровакуумных электронных приборов, предназначенных для преобразований информации, представленной в форме электрических или световых сигналов. В приборах используются сфокусированные потоки электронов, управляемые по интенсивности и положению в пространстве. Иностранное название CRT (Cathode Ray Tube) монитор.

Характеристики:

Цвет. Практически все выпускаемые  сейчас мониторы имеют возможность  выводить цветное изображение. Количество одновременно отображаемых цветов зависит от другого компонента видеосистемы – видеоадаптера;

Размер. Длина диагонали, измеряемая в дюймах: 14, 15, 17, 19, 21. Больший  размер монитора позволяет получать при прочих равных условиях большее  и лучшее изображение, что положительно сказывается

на зрении пользователя. Фактическим стандартом стали мониторы с диагональю в 15 дюймов;

Зерно. Всякое изображение  на мониторе строится из множества  минимально возможных точек (в ранних моделях адаптеров (CGA, EGA) такая точка была различима визуально). Размер каждой из них – одна из основных характеристик монитора. Стандарт в этом – 0.28 мм. Лучшие модели имеют точку 0.27, 0.25 и даже 0.21 мм;

Максимальное разрешение. Фактически этот параметр зависит от размера монитора, размера точки и характеристик видеоадаптера (в частности, объёма памяти). Фактическим стандартом стало разрешение 1024 х 768 точек; лучшие модели предоставляют возможность вывода изображения с разрешением 1600 х 1280 точек;

Вертикальная развёртка. Это свойство описывает частоту смены изображений на экране. Чем выше этот показатель, чем устойчивее картинка дисплея. Среди стандартных значений – 75, 85+ Гц (по сегодняшним эргономическим требованиям ассоциации VESA минимальная допустимая частота смены кадров для монитора равна 85 Гц).

1.2.2 ЖК мониторы.

Плоский дисплей на основе жидких кристаллов, а также монитор на основе такого дисплея.

LCD TFT (англ. Thin film transistor —  тонкоплёночный транзистор) — разновидность  жидкокристаллического дисплея,  в котором используется активная матрица, управляемая тонкоплёночными транзисторами. Усилитель для каждого субпиксела применяется для повышения быстродействия, контрастности и чёткости изображения дисплея.

Жидкокристаллические  дисплеи были разработаны в 1963 году в исследовательском центре Давида Сарнова (David Sarnoff) компании RCA (Принстон, штат Нью-Джерси).

Плазменные индикаторные табло используют ионизированные газы (неон, аргон) и позволяют строить  большие экраны.

Светоизлучающие дисплеи  на базе органических материалов LEP;  
Дисплеи на базе автоэлектронной эмиссии FED (Field Emisson Display);  
Дисплеи с использованием низкотемпературного поликристаллическогокремния LTPS (Low Temperature PolySilicon);  
Плазменные дисплеи PDP (Plasma Display Panel).  
Жидкокристаллическое (ЖК) табло на пассивных и активных матрицах;  
Проекционный — видеопроектор и экран, размещённые отдельно или объединённые в одном корпусе (как вариант — через зеркало или систему зеркал);  
 OLED-монитор — на технологии OLED (англ. organic light-emitting diode — органический светоизлучающий диод);  
Виртуальный ретинальный монитор — технология устройств вывода, формирующая изображение непосредственно на сетчатке глаза; Остновимся подробнее на работе ЖК мониторов.

Характеристики:

Разрешение — горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселях. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно фиксированное разрешение, остальные достигаютсяинтерполяцией.

Размер точки (размер пиксела) — расстояние между центрами соседних пикселей. Непосредственно связан с физическим разрешением.

Соотношение сторон экрана (формат) — отношение ширины к  высоте (5:4, 4:3, 8:5, 5:3, 16:9 и др.)

Видимая диагональ —  размер самой панели, измеренный по диагонали. Площадь дисплеев зависит  также от формата: монитор с форматом 4:3 имеет большую площадь, чем с форматом 16:9 при одинаковой диагонали.

Контрастность — отношение  яркостей самой светлой и самой  тёмной точек. В некоторых мониторах  используется адаптивный уровень подсветки  с использованием дополнительных ламп, приведённая для них цифра контрастности (так называемая динамическая) не относится к статическому изображению.

Яркость — количество света, излучаемое дисплеем, обычно измеряется в канделах на квадратный метр.

Время отклика — минимальное  время, необходимое пикселю для изменения своей яркости. Методы измерения неоднозначны.

Угол обзора — угол, при котором падение контраста  достигает заданного, для разных типов матриц и разными производителями  вычисляется по-разному, и часто  не подлежит сравнению.

Тип матрицы: технология, по которой изготовлен ЖК-дисплей.

1.2.3 Стерео дисплей (3D).

Название для устройста визуального отображения информации (дисплея), позволяющего создавать у зрителя наличия реального объёма у демонстрируемых объектов и иллюзию частичного либо полного погружения в сцену, за счёт стереоскопического эффекта.

Стереоскопия всего  лишь один из способов формирования объёмного  изображения, так что не совсем правильно  отождествлять понятия «Стереодисплей»  и «трёхмерный дисплей». Стереодисплей  является трёхмерным дисплеем, но не всякий трёхмерный дисплей является стереоскопическим.

Виды трёхмерных мониторов:

Стереоскопические 3D-дисплеи  формируют отдельные изображения  для каждого глаза. Такой принцип  используется в стереоскопах, известных  ещё с начала XIX века.

 

Автостереоскопические 3D-дисплеи воспроизводят трёхмерное изображение без каких-либо дополнительных аксессуаров для глаз или головы (таких как стереоочки или шлемы  виртуальной реальности).

Голографические 3D-дисплеи  имитируют пространственное размещение световых волн в таком виде, как они располагались бы при отражении света от реального трёхмерного объекта.

Объёмные дисплеи используют различные физические механизмы  для показа светящихся точек в  пределах некоторого объёма.

Стереоскопические дисплеи делятся на два типа. К первому относятся дисплеи, требующие использования вспомогательных устройств (очков) для создания зрительного стереоэффекта. В свою очередь вспомогательные очки делятся на две категории — пассивные и активные:

Пассивные:

Анаглифические, использующие метод получения стереоэффекта для стереопары обычных изображений при помощи цветового кодирования изображений, предназначенных для левого и правого глаза. Вместо диоптрийных стёкол в такие очки вставлены специальные светофильтры, как правило, для левого глаза — красный, для правого — голубой или синий.

Поляризационные очки, через  эффект поляризации формирующие  разные изображения для разных глаз. Снижение яркости изображения для  поляризационных очков составляет примерно 50 %, разрешение остается тем же (для систем с двумя ЖК-панелями:Planar [1],StereoPixel [2]) или снижается вдвое (Zalman [3]). Поляризационные очки применяются также в кинотеатрах IMAX

Активные:

Затворные очки[4][5] (жидкокристаллические или поляризационные), синхронизированные с дисплеем и поочерёдно затемняющиеся с той же частотой, с которой дисплей выводит изображения (кадры) для каждого глаза. За счёт эффекта инерции зрения в мозгу зрителя формируется цельное изображение (при этом требуется монитор с частотой развёртки 120 Гц, так, чтобы для каждого глаза частота обновления изображения составляла 60 Гц). Снижение яркости изображения для затворных составляет примерно 80 %, разрешение остается тем же.

Характеристики: аналогичны характеристикам ЖК дисплеев.

1.3 Видеоадаптеры.

Известна также как графическая  плата, графическая карта, видеоадаптер. Устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.

            Обычно видео карта является платой расширения и вставляется в разъём расширения, универсальный (PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) или специализированный (AGP), но бывает и встроенной (интегрированной) всистемную плату (как в виде отдельного чипа, так и в качестве составляющей части северного моста чипсетаили ЦПУ). Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенныйграфический микропроцессор, который может производить дополнительную обработку, разгружая от этих задачцентральный процессор компьютера. Например, все современные видеокарты Nvidia и AMD (ATi) поддерживают приложения OpenGL на аппаратном уровне. В последнее время также имеет место тенденция использовать вычислительные способности графического процессора для решения неграфических задач. 

Стандартные типы видеоадаптеров применяющихся на компьютерах, определяющие такие характеристики как: разрешение, количество цветов, тип интерфейса с монитором и частота дискретизации. В настоящее время большинство видеоадаптеров основано на SVGA, но имеют собственные расширения для обработки 2D и 3D графики.

MDA (Monochrome Display Adapter) — простейший  видеоадаптер, применявшийся в IBM PC. Его официальное имя — Monochrome Display. Слово монохромный отражает  самую важную характеристику MDA. Он был создан для работы  с одноцветным дисплеем. Первоначально он работал с экранами зеленого цвета, которыми обеспечивались почти все системы IBM того времени.

HGC (Hercules Graphics Card — графическая карта  Hercules) — расширение MDA с монохромным  графическим режимом 720x348 и поддержкой  двух видео страниц, разработанное фирмой Hercules. Наличие двух видеостраниц до сих пор является стандартным для всех видеоадаптеров и активно используется в играх. Пока одна страница отображается на экране монитора, на другой, невидимой пользователю, странице происходит отрисовка изображения, потом они меняются. То есть пользователь видит только уже готовую картинку, весь процесс построения изображения от него скрыт.

Характеристики:

Ширина шины памяти, измеряется в битах — количество бит информации, передаваемой за такт. Важный параметр в производительности карты.

Объём видеопамяти, измеряется в мегабайтах — объём собственной оперативной  памяти видеокарты.

Видеокарты, интегрированные  в набор системной логики материнской  платы или являющиеся частью ЦПУ, обычно не имеют собственной видеопамяти и используют для своих нужд часть оперативной памяти компьютера (UMA — Unified Memory Access).

Частоты ядра и памяти — измеряются в мегагерцах, чем  больше, тем быстрее видеокарта будет  обрабатывать информацию.

Текстурная и пиксельная скорость заполнения, измеряется в млн. пикселов в секунду, показывает количество выводимой инф. в единицу времени.

Выводы карты —  видеоадаптеры MDA, Hercules, CGA и EGA оснащались 9-контактным разьемом типа D-Sub. Изредка  также присутствовал коаксиальный разьем Composite Video, позволяющий вывести черно-белое изображение на телевизионный приемник или монитор, оснащенный НЧ-видеовходом. Видеоадаптеры VGA и более поздние обычно имели всего один разъём VGA (15-контактный D-Sub). Изредка ранние версии VGA-адаптеров имели также разьем предыдущего поколения (9-контактный) для совместимости со старыми мониторами. Выбор рабочего выхода задавался переключателями на плате видеоадаптера. В настоящее время платы оснащают разъёмами DVI или HDMI, либо Display Port в количестве от одного до трех. Некоторые видеокарты ATi последнего поколения оснащаются шестью видеовыходами. Порты DVI и HDMI являются эволюционными стадиями развития стандарта передачи видеосигнала, поэтому для соединения устройств с этими типами портов возможно использование переходников. Порт DVI бывает двух разновидностей. DVI-I также включает аналоговые сигналы, позволяющие подключить монитор через переходник на разьем D-SUB. DVI-D не позволяет этого сделать. Dispay Port позволяет подключать до четырёх устройств, в том числе акустические системы, USB-концентраторы и иные устройства ввода-вывода. На видеокарте также возможно размещение композитных и S-Video видеовыходов и видеовходов (обозначаются, как ViVo)

1.4 Параметры, влияющие на работоспособность оператора.

Основными параметрами, влияющими  на работоспособность оператора  видеосистемы определяются общими характеристика данной видеосистемы. А именно характеристиками видеоадаптера и монитора, которые  переведены выше.

2 Принципы взаимодействия пользователя с программами при помощи меню. Типовые структуры меню. Принцип построения и использования меню характерного типа. Функциональные особенности элементов меню разного типа, используемые обозначения. Понятие клавиш быстрого доступа.