Министерство  образования Российской Федерации

Нижегородский государственный  университет

Имени Н.И. Лобачевского 
 
 
 

Финансовый  факультет 

Курсовая  работа 
 
 
 

По  дисциплине: Информатика

На  тему: Видеосистема ПК 
 
 
 

Выполнила студентка

дневного  отделения

группы 13104.

Сиволапова  А.А. 
 

Руководитель:

Назарова  Е.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Нижний  Новгород.

2008г. 

Содержание 

  Введение                                                                                                             3

1. Понятие видеосистемы ПК                                                                    4

1.1 Мониторы                                                                                                      4  

- Мониторы с ЭЛТ                                                                                               4

-Мониторы  с ЖК-экраном                                                                               9

1.2  Видеоадаптер                                                                                                17   

2. Принципы создания электронного изображения                               22  

2.1Принципы  создания изображения  электронно-лучевых мониторов  22

2.2  Принципы создания изображения жидко - кристаллического монитора                                                                                                              25

Заключение                                                                                                           33      

Список  используемой литературы                                                                  34 
 
 
 
 
 

       Введение

  Прогресс  не остановить. Персональные компьютеры начали занимать значительное место  в жизни людей. Используя их мы долгое время проводим у мониторов, наблюдая за появляющимся там изображением. Поэтому я считаю, что видеосистема в персональных компьютерах в настоящее время играет огромную роль. Целью своей курсовой работы я ставлю изучение компонентов видеосистемы персонального компьютера. Я хочу узнать, из чего она состоит, какие недостатки или достоинства могут быть у той или иной видеосистемы, чтобы в дальнейшем применить свои знания на практике. Изначально персональные  компьютеры IBM PC комплектовались видеоадаптером   MDA  с монохромным    дисплеем.  Этот адаптер имел небольшую разрешающую способность, не мог отображать графическую    информацию и  был монохромным. Через некоторое время небольшая фирма  Hercules Computer  Technology  выпустила монохромный видеоадаптер  Hercules, который имел возможность вывода графики и имел большую разрешающую способностью

    CGA стал первым цветным видеоадаптером  фирмы IBM. Он уже обеспечивал  возможность отображать цветную  графическую и текстовую информацию, но имел слишком маленькую  разрешающую способность. Затем  IBM выпустила два, наиболее распространенных в настоящее время видеоадаптера  EGA  и VGA. Они созданы на другой элементной базе и имеют лучшую, чем у CGA, разрешающую способность при большем числе отображаемых цветов.

       В последнее время различные фирмы - производители видеоадаптеров выпустили  большое количество плат, превосходящим по своим возможностям VGA.

       Для раскрытия темы своей курсовой работы я использовала литературу Макарова, Алексеева, Симоновича С.В., также ресурсы интернет.

       1. Понятие  видеосистемы  ПК 

       Видеосистема ПК состоит из монитора (дисплея) и его адаптера. Видеоконтроллеры входят в состав системного блока персонального компьютера (находятся на видеокарте, устанавливаемый в разъем материнской платы), а видеомонитор – это внешние устройства персонального компьютера.

1.1 Мониторы

      Монитор – устройство отображения текстовой и графической информации на экране. Моделей мониторов предлагается много. Основные характеристики «компьютерного ока»: размер диагонали, поддерживаемое разрешение и частота обновления кадра при высоком разрешении и глубине цветовой гаммы. Хороший 17-дюймовый монитор (при соответствующей видеокарте) поддерживает частоту обновления кадра порядка 70 Гц при разрешении 1600х1024 точек с 16-битовым цветом (True Color).  
Конечно, даже самый лучший аппарат с электронно-лучевой трубкой, соответствующий, излучает, в отличие от жидкокристаллической панели соответствующего размера, да и места на столе занимает значительно больше.

Электронно-лучевые мониторы

       Монитор – устройство, являющееся частью компьютера, осуществляющее отображение информации. Сегодня самый распространенный тип мониторов - это CRT (Cathode Ray Tube) мониторы. Как видно из названия, в основе всех подобных мониторов лежит катодно-лучевая трубка, но это дословный перевод, технически правильно говорить электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Иногда CRT расшифровывается и как Cathode Ray Terminal, что соответствует уже не самой трубке, а устройству, на ней основанному.  
Используемая в этом типе мониторов технология была разработана немецким ученым Фердинандом Брауном в 1897г. и первоначально создавалась в качестве специального инструмента для измерения переменного тока, то есть для осциллографа.

       14", 15", 17", 19", 21" – размер экрана монитора по диагонали (в дюймах). 
14-дюймовый монитор, как правило, представляет собой устаревающую модель с выпуклым экраном, минимумом настроек и нечетким изображением. 
15-дюймовые мониторы, отличающиеся хорошим качеством изображения, более плоским экраном и наличием цифровой настройки (DC.

       К профессиональным мониторам относятся  модели с размером экрана 17" и выше. Их отличает высокое качество изображения.  
Следует отметить, что реальная рабочая область монитора меньше размера по диагонали. Так, например, для 17-дюймовых мониторов Panasonic рабочая область составляет всего 15.9-16". Подобные пропорции несоответствия номинальной и реальной рабочих областей имеют место для всех размеров и марок мониторов.¹

       800х600/85Hz – один из режимов монитора. В этом режиме разрешение 800х600 (т.е. количество отображаемых на экране точек – 800 по горизонтали, 600 по вертикали) может поддерживаться при частоте кадровой развертки 85Hz.

       Частота кадровой развертки показывает, сколько  раз в секунду обновляется  изображение на экране. Чем чаще происходит обновление, тем меньше мерцание. Мерцание же является причиной утомления глаз и даже ухудшения зрения. Минимальной приемлемой частотой можно считать 75Hz, но лучше, если монитор поддерживает частоты 85Hz и выше. 
Рабочим разрешением 14-дюймовых мониторов является 800х600 точек, 15-дюймовых – 1024х768, а 17-дюймовых от 1280х1024.

       69Hz, 70KHz, 95KHz, 30-70KHz, 30-95KHz – частоты и диапазоны частот строчной развертки.

       Dot-Trio Shadow Mask, Aperture grille, Slot Mask – технологии формирования изображения на экране ЭЛТ, различающиеся типами масок и характером отверстий.

       Dot-Trio Shadow Mask – трехточечная (дельтовидная) теневая маска. Маска представляет собой перфорированный металлический лист, расположенный перед состоящим из групп по три (Red, Green, Blue) точки слоем цветного люминофора. Расстояние между группами соседних точек таково, что маскируются все паразитные излучения. В результате обеспечивается попадание луча от каждой электронной пушки в "свою" точку люминофора соответствующего цвета. Мониторы с трехточечной теневой маской правильно отображают цвета, лучше воспроизводят текст. Недостатком являются меньшая яркость и пониженная контрастность, однако в современных моделях таких трубок эти недостатки сведены к минимуму.

       Aperture grille (AG) – апертурная решетка.  Данная технология разработана  фирмой Sony. В качестве маски используются расположенные вертикально сверхтонкие проволочные нити (апертурная решетка). Соответственно и люминофор на дне колбы состоит из вертикальных чередующихся сверхтонких полосок трех цветов. Эта технология позволяет увеличить яркость изображения и, в сочетании с более темным стеклом, добиться лучшей контрастности. Одним из недостатков является несовсем точная цветопередача. Выполненные по этой технологии ЭЛТ известны на рынке под именами, содержащими окончание "tron" (Trinitron, Diamondtron и др.).

       Slot Mask – щелевая маска – достаточно  современная технология, разработанная  компанией NEC. Маска образована  продольными щелями. Соседние триады  рядов таких щелей смещены  по вертикали, образуя решетку  с расположением элементов в  шахматном порядке. Данная технология сочетает достоинства двух других, и в то же время свободна от их недостатков. Выполненные по этой технологии ЭЛТ известны под именем CromaClear.

       0.21, 0.25, 0.26, 0.27, 0.28 – размер "зерна" (точки) в миллиметрах. Для трехточечной теневой маски размер "зерна" определяется расстоянием (т.е. "шагом") между двумя соседними точками (одного цвета) люминофора по диагонали. Для апертурной решетки и щелевой маски под шагом подразумевается расстояние между полосками одного цвета (по горизонтали). Приемлемым сегодня считается шаг 0.28 мм, качественные мониторы имеют шаг 0.25 мм, а профессиональные – 0.22 мм. Величина "зерна" во многом определяет контрастность изображения. Поэтому для работы с графикой необходимо выбирать мониторы с шагом не менее 0.25 мм. 
               110MHz, 202.5MHz, 205MHz, 230MHz – полоса пропускания видеоусилителя монитора.

       MPR II, TCO'92, TCO'95, TCO'99 – стандарты, определяющие требования к медицинским, эргономическим и экологическим параметрам (перечислены в хронологическом порядке). 
Стандарт MPR II, принятый шведским Государственным институтом по измерениям и контролю, ограничил уровни электромагнитного излучения безопасными для человека пределами. Начиная со стандарта TCO'92, эти нормы еще более ужесточены и сохранены в стандартах ТСО'95 и TCO'99. Эргономические и экологические требования появились впервые в TCO'95. Стандарт TCO'99 устанавливает самые жесткие спецификации на такие параметры качества изображения, как яркость, мерцание, контрастность, антибликовое покрытие экрана, а также на энергопотребление. Стандарты ТСО обновляются каждые три года.

       Новые мониторы обязательно соответствуют  какому-либо из этих стандартов (как  правило, двум последним).

       NI (Non-Interlaced) – режим работы монитора, при котором все строки кадра выводятся за один проход луча по экрану, в отличие от Interlaced-режима, при котором строки выводятся за два прохода луча: за первый проход – четные строки, а за второй – нечетные. Режим NI более предпочтителен, поскольку не вызывает мерцание экрана и, следовательно, меньше утомляет глаза.

       LR (Low Radiation) – это обозначение говорит о пониженном уровне излучения монитора. Все современные мониторы имеют такую пометку. 
DC (Digital Control) – цифровое управление настройкой параметров изображения. Настройка параметров осуществляется специальными кнопками (для большинства таких моделей), а не аналоговыми ручками. С помощью этих кнопок производится установка горизонтального и вертикального размера изображения, его сдвиг по вертикали и горизонтали, регулировка яркости и контраста, управление геометрией изображения, а иногда и устранение комбинационных искажений, регулировка сведения луча, уровней усиления красного, зеленого, синего компонентов сигнала и т.д. Для большинства моделей с цифровым управлением предполагается наличие экранного меню OSD.

       OSD (On-Screen-Display) – стандартное экранное меню, накладывающееся на основное изображение и обслуживаемое с помощью нескольких кнопок на панели монитора. Оно облегчает настройку параметров изображения.

       MM (Multimedia) – мультимедиа-монитор, имеющий встроенные динамики (speakers). Многие модели таких мониторов содержат также и микрофон. 
Short tube – укороченная трубка. Уменьшение длины ЭЛТ достигается за счет увеличения угла отклонения лучей электронной пушки с 90 до 100 градусов. Мониторы с трубками такого типа по глубине занимают столько же места, сколько и мониторы с обычной трубкой в младшем классе, т.е., например, укороченный 19-дюймовый монитор по глубине равнозначен обычному 17-дюймовому.

         Жидкокристаллический  монитор

       Что же представляет собой современный ЖК-дисплей?  Хотим мы этого или нет, но традиционные ЭЛТ-мониторы дают излучения. Собственно, излучают две части ЭЛТ-трубки: электромагнитное излучение генерируется пушкой, которая разгоняет электроны и расположена в задней части монитора, а рентгеновское излучение возникает в момент столкновения электронов с внутренней поверхностью экрана. Конечно, современные ЭЛТ-мониторы имеют противорадиационную защиту, однако подавить возникающее излучение полностью пока не удается, так что пользователь подвергается неблагоприятному воздействию электромагнитных полей и рентгеновского излучения.

       Кроме того, мониторы с электронно-лучевой  трубкой имеют еще один вредный  для здоровья недостаток — мерцающее  изображение. Это связано с тем, что в ЭЛТ-трубке изображение создается электронным лучом, который для прорисовки одного кадра изображения должен построчно пробежать по всей поверхности экрана. Из-за этого возникает эффект мерцания изображения, особенно хорошо заметный на частотах кадровой развертки 50-60 Гц. При частотах 75 Гц и более мерцание визуально уже незаметно, но изображение все равно дрожит, что хотя и в меньшей степени, но все же приводит к дополнительной нагрузке для глаз.

В совокупности электромагнитное и рентгеновское  излучения и мерцание изображения оказывают очень вредное воздействие: при работе за монитором у человека быстро устают глаза и создается дополнительное нервное напряжение. При ежедневной продолжительной работе за ЭЛТ-монитором практически у всех пользователей в той или иной степени снижается острота зрения, а у некоторых появляются головные боли, ухудшается общее самочувствие, возникает нервное перенапряжение, которое может привести даже к нервному расстройству.

       ЖК-монитор  не имеет этих недостатков — он не излучает, а создаваемое им изображение не мерцает. Опыт работы с ЖК-панелями показывает, что если «тренированный» пользователь может высидеть за ЭЛТ-монитором хорошего качества максимум 8-10 часов в день без ощутимой потери производительности, то за ЖК-монитором можно работать сколько угодно долго. Уже только одно это обстоятельство заставляет тех, кто профессионально связан с компьютерной техникой, серьезно задуматься над приобретением ЖК-панели.

Есть  и еще одно соображение в пользу приобретения ЖК-монитора с точки зрения эргономики. В первую очередь это касается тех, кто любит проводить много времени перед экраном телевизора. Дело в том, что некоторые модели ЖК-мониторов помимо стандартного VGA-входа для подключения к компьютеру имеют также видеовход, на который можно подать сигнал с телевизора, TV-тюнера или видеомагнитофона. Это дает возможность избавиться от вредного воздействия телевизионной ЭЛТ, которая в плане неблагоприятного влияния ничем не лучше ЭЛТ-монитора.

Традиционные  ЭЛТ-мониторы обновляют изображение на экране по одному пикселю. Поэтому для них крайне важна частота кадровой развертки, которая определяет время обновления изображения. От ее значения зависит визуальное мерцание изображения на экране. В ЖК-мониторах изображение обновляется построчно, поэтому оно не дрожит практически при любом разумном значении частоты кадровой развертки.

Для качества изображения ЖК-мониторов, при условии, что они подсоединяются по обычному, аналоговому интерфейсу, более важна настройка таких параметров, как синхронизация и фаза. Для определения числа пикселов в строке контроллер ЖК-монитора использует стробирующий синхросигнал, частота которого должна соответствовать частоте видеосигнала, поступающего от графического адаптера. В противном случае на экране могут появиться чередующиеся вертикальные светлые и темные полосы, изображение может дрожать или вообще «схлопнуться» в одну линию.

Фаза  отвечает за фокусировку изображения. Результатом разбалансировки фазы могут быть дрожание экрана и едва заметные быстро бегущие горизонтальные темные полосы. При обычной работе эффект разбалансировки фазы может быть незаметен. Чтобы определить, настроена фаза или нет, необходимо прибегнуть к небольшой хитрости. Надо добиться, чтобы весь экран монитора занимал, например, однородный светло-серый фон, тогда при изменении фазы будет хорошо заметна появляющаяся и исчезающая рябь, которая возникает из-за быстро бегущих темных горизонтальных полос. Можно поступить еще проще. Если компьютер работает под управлением ОС Windows 95/98/NT, то в Панели задач/Taskbar следует раскрыть меню Пуск/Startи выбрать опцию Завершить работу/Shut Down. Тогда, если фаза не настроена, на экране возникнет характерная рябь. Получить на экране серый фон, который появляется по команде завершения работы Windows, можно и другим способом — щелкнув, например, мышью по Рабочему столу/Desktop или Панели задач/Taskbar и нажав комбинацию клавиш Alt+F4.

       Необходимо  заметить, что попытка избавиться от искажений изображения на экране, вызванных разбалансировкой фазы, удается  не на всех моделях ЖК-мониторов, поэтому, приобретая ЖК-панель, обязательно проведите такую проверку. Естественно, если ваш монитор подсоединяется к видеоадаптеру по цифровому интерфейсу, никаких регулировок не понадобится — все будет идеально.

Традиционные  ЭЛТ-мониторы являются аналоговыми устройствами, поэтому в обычных настольных компьютерах устанавливаются видеокарты с аналоговым выходом. В свою очередь, ЖК-мониторы — это полностью цифровые устройства, и поэтому их производители, стремясь обеспечить совместимость с традиционными ЭЛТ-мониторами, вынуждены прибегать к специально создаваемому аналоговому «посреднику». Первоначально в видеокарте цифровой сигнал преобразуется в аналоговый (первое, ЦАП-преобразование), а затем аналоговый сигнал трансформируется в цифровой электронным блоком самого ЖК-монитора (второе, АЦП-преобразование). Это увеличивает риск различных искажений сигнала и значительно повышает стоимость как самой видеокарты, так и монитора. Получается, что пользователи платят дополнительные деньги за общее ухудшение качества.

В связи  с этим специалисты в области  ЖК-технологий уже давно работают над созданием единого цифрового  интерфейса для обмена данными между  ЖК-мониторами и компьютерами. Для  решения проблемы была создана Digital Flat Panel Group (http://www.dfp-group.org), в которую вошли 3D Labs, Acer, Apple, ATI, Compaq, Diamond, Fujitsu, Hewlett-Packard, LG, MAG Innovision, Matrox, Samsung, Toshiba, ViewSonic и другие компании из числа лидеров компьютерного рынка. Целью группы была разработка и согласование единого цифрового стандарта для мониторов.

Однако  первые цифровые стандарты — P&D (Plug&Display) и DFP (Digital Flat Panel) — имели некоторые  ограничения, препятствующие более  широкому внедрению ЖК-мониторов (в  частности, поддерживалось максимальное экранное разрешение — 1280x1024). Поэтому рядом известных фирм (Compaq, Dell, Fujitsu, Hewlett-Packard, IBM, Intel, Microsoft, NEC, Silicon Image) была создана рабочая группа DDWG (Digital Display Working Group), которая разработала новый цифровой интерфейс DVI (Digital Video Interface). Предназначенный для использования как на ЖК-дисплеях, так и на обычных ЭЛТ-мониторах, он поддерживает максимальное экранное разрешение вплоть до 2048x1536. Мониторы, выпущенные ранее с интерфейсами P&D и DFP, могут подключаться к DVI с помощью специального адаптера. Новый интерфейс предусматривает использование двух разъемов: цифрового DVI-D и комбинированного цифрового и аналогового DVI-I. Подобное решение позволяет осуществить плавный переход от имеющихся аналоговых устройств к более перспективным цифровым.

Некоторое время интерфейс DVI (Digital Visual Interface) считался результатом достигнутого консенсуса. Но даже новейшие модели продолжают сохранять  поддержку аналогового VGA-стандарта, в то время как другие перешли  на один из трех цифровых интерфейсов, а еще один, эксклюзивный стандарт от Sony Electronics — Gigabit Video InterFace (GVIF), дебютировал на мониторе Sony N50. Большинство моделей использует интерфейс DVI, Nokia — Plug and Display (P&D), а ViewSonic — Digital Flat Panel (DFP). Все эти стандарты основаны на технологии Transition-Minimized Differential-Signaling (TMDS), но если компьютер и монитор оснащены разными реализациями этой технологии (читай — различными интерфейсами), то «общение» между ними может осуществляться только при помощи адаптера. В мониторе Sony SDM-N50 роль «промежуточного» преобразователя выполняет специальный блок, формирующий сигналы интерфейса GVIF, основное преимущество которого заключается в том, что мультимедиа-сигналы и сигналы управления монитором подаются по одному кабелю.

Если  вы когда-нибудь работали с ноутбуками, то, наверное, обращали внимание на то, что у подавляющего большинства  этих компьютеров ЖК-экраны малочувствительны  к изменению уровня яркости: как  бы сильно вы ни изменяли уровень яркости, визуально это почти не заметно. Такая особенность ноутбуков связана прежде всего с тем, что переносные компьютеры должны иметь небольшие габариты и вес, а также потреблять мало энергии. Поэтому в них для подсветки экрана нельзя использовать «полноценную» лампу с большой мощностью и «нормальными» габаритами. Современные настольные ЖК-мониторы практически лишены этого недостатка.

Однако  некоторые ЖК-панели могут не обеспечивать достаточного уровня яркости. Чтобы проверить это, нужно установить его на максимум и, визуально оценив качество картинки на экране, определить, не слишком ли тускло полученное на экране изображение. Если да, то можно смело забыть про этот монитор и переходить к проверке другого. При этом совсем необязательно, что модель с большей величиной яркости, указанной в паспортных данных, будет давать визуально более яркое изображение — все может быть как раз наоборот! Единственно чему можно здесь доверять — это собственным ощущениям.

Необходимо  также иметь в виду, что со временем максимально возможный уровень яркости изображения ЖК-панелей уменьшается в результате «старения» лампы подсветки. Поэтому если вы планируете использовать покупаемый ЖК-монитор в течение длительного времени (до трех и более лет), то постарайтесь выбрать такой экземпляр, максимальный уровень яркости изображения которого был бы несколько больше требуемого рабочего уровня.

С контрастностью изображения у ЖК-мониторов тоже могут быть проблемы. Некоторые ЖК-панели почти нечувствительны к изменению  ее уровня, а у некоторых экземпляров, несмотря на вполне адекватное изменение контрастности изображения в ответ на изменение ее уровня, может быть недостаточная глубина контрастности.

Одна  из особенностей получения изображения  в ЖК-мониторах состоит в том, что панель с жидкими кристаллами подсвечивается сзади мощным потоком света, который испускается флюоресцентной или галогенной лампой. Причем обычно используется не одна, а две лампы. При этом очень трудно добиться равномерной подсветки по всей площади панели с жидкими кристаллами, что приводит к неравномерности яркости изображения, вследствие чего на экране монитора возникают светлые и темные пятна, очень хорошо заметные на однородном цветном или светло-сером фоне.

Неравномерность изображения на ЖК-мониторах с  размерами диагонали 15 и более  дюймов усиливается еще из-за того, что их экраны состоят не из одной, а из двух и более матриц.

У некоторых  из испытанных ЖК-мониторов неравномерность яркости изображения была выражена довольно сильно, у других — едва заметно, но факт остается фактом: у всех без исключения протестированных моделей в той или иной степени наблюдался этот недостаток. И здесь ЖК-панели проигрывают ЭЛТ-мониторам. Конечно, добиться равномерной яркости изображения очень сложно, и далеко не все ЭЛТ-модели удовлетворяют этому требованию, однако наиболее качественные мониторы для массового рынка и дорогостоящие модели для профессионального использования имеют близкую к идеалу равномерность яркости изображения, в то время как представленные в обзоре ЖК-панели в этом смысле все еще далеки от идеала.

Матрицы ЖК-дисплеев могут иметь неработающие или «заклинившие» пиксели. Проверить этот дефект просто. Достаточно получить на всем экране монитора однотонный фон (черный, белый, красный, зеленый или синий) — и неработающие пиксели будут выглядеть как темные или светлые точки, а «заклинившие» пиксели — как ярко горящие точки синего, красного или зеленого цвета. При этом два разных экземпляра одной и той же модели могут различаться по количеству дефектных пикселов (технологические требования допускают наличие одного-трех таких пикселов). Поэтому, выбирая ЖК-панель, внимательно исследуйте несколько мониторов одной и той же марки на наличие дефектных пикселов и покупайте лучший.

       В отличие от традиционных мониторов  с ЭЛТ-трубкой, разрешение которых  можно менять достаточно гибко, ЖК-дисплеи  имеют фиксированный набор физических пикселов, поэтому эти дисплеи  рекомендуется использовать с их физическим разрешением. Современные ЖК-модели справляются и с другими разрешениями и растягивают или уменьшают изображение по всей рабочей площади экрана, но при этом оно становится зернистым (зазубренным и шероховатым) или слегка «замыленным». Особенно сильно это сказывается на качестве экранных шрифтов. Однако некоторые производители уже научились бороться с побочными эффектами растяжения изображения — путем применения так называемой технологии интерполяции пикселов, которая позволяет сгладить возникающую «зазубренность» добавлением промежуточных цветов. Если вы покупаете ЖК-монитор с разрешением, например, 1024x768 пикселов и планируете использовать его при меньшем разрешении (800x600 или 640x480), то не забудьте просмотреть, как меняется качество изображения какого-либо крупного шрифта в текстовом документе при уменьшении разрешения.