Видеоподсистема

Видеокарта (видеоадаптер, графический адаптер) – устройство, входящее в состав компьютера, которое предназначено для формирования, обработки изображения и выдачи соответствующих сигналов на устройство графического вывода – монитор. Устанавливается на материнской плате в свободный разъем AGР или РCI. Основными компонентами современной видеокарты являются: SVGA-ядро, ядро 2D-ускорителя, ядро 3D-ускорителя, видеоядро, видео-BIOS (базовая система ввода-вывода), контроллер памяти, видеопамять, интерфейс главной шины, интерфейс внешнего порта ввода-вывода, RAMDAC. Аппаратно часть этих компонентов, как правило, реализуется на одном кристалле видеоконтроллера.

2D-ускоритель – устройство, осуществляющее обработку графики в двух координатах на одной плоскости. 3D-ускоритель – устройство, осуществляющее построение и обработку трехмерных (3D) изображений. В процессе формирования 3D-изображения аппаратный 3D-ускоритель взаимодействует с программным обеспечением. Сам же процесс имеет несколько этапов: определение состояния объектов; определение соответствующих текущему состоянию геометрических трехмерных моделей; разбиение этих моделей на простые элементы – графические примитивы, в качестве которых чаще используют треугольники (именно на этом этапе подключается аппаратный 3D-ускоритель); привязка текстур и освещения; геометрические преобразования координат вершин примитивов относительно виртуальной точки наблюдения; игнорирование невидимых примитивов; преобразование параметров примитивов в целочисленные значения, с которыми работают аппаратные компоненты; закраска примитивов и финальная обработка. Основные аппаратные элементы 3D-ускорителя: геометрический процессор, механизм установки и механизм закраски примитивов. Характеристиками ускорителей являются максимальная пропускная способность (треугольников в секунду, triangle throughрut), максимальная производительность закраски (точек в секунду, fill rate), скорость (кадров в секунду, frames рer second, fрs).

Монитор – устройство, являющееся частью компьютера, осуществляющее отображение информации. Основной элемент электронно-лучевого монитора – электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), формирующая изображение. ЭЛТ представляет собой стеклянную колбу, дно которой покрыто слоем люминофора, а в горловине установлена электронная пушка, испускающая поток электронов. С помощью управляющей системы поток электронов отклоняется в нужном направлении, а затем, проходя через теневую маску, установленную перед дном колбы, попадает на люминофор, вызывая его свечение. В цветных мониторах для формирования изображения применяют отдельные пушки для каждого из трех основных цветов – красного (Red), зеленого (Green), синего (Blue), а слой люминофора состоит из близко расположенных группами по три (в сочетании Red, Green, Blue) точек или полосок цветного люминофора. Для точного попадания в соответствующую точку или полоску широкий электронный луч необходимо сузить до требуемых пределов. Это осуществляется путем установки перед покрытием из люминофора маски, имеющей отверстия с размерами, близкими к размеру единичной точки или ширине полоски люминофора.

Основным параметром мониторов является размер его экрана, который измеряется в дюймах по диагонали. 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), считаются наиболее распространенными и популярными. Однако уже наблюдается тенденция перехода к профессиональным мониторам с размером экрана 17 дюймов и выше. Их отличает высокое качество изображения. На самом деле реальная рабочая область монитора меньше размера по диагонали. Так, например, для 17-дюймовых мониторов рабочая область составляет примерно 16 дюймов. Рабочим разрешением 14-дюймовых мониторов является 800х600 точек, 15-дюймовых – 1024х768, а 17-дюймовых от 1280х1024.

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. Минимально приемлемой частотой можно считать 75 Гц, но лучше, если монитор поддерживает частоты 85 Гц и выше.

Для трехточечной теневой маски размер «зерна» (точки) 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.

Жидкокристаллический монитор (Liquid Crystal Disрlay, LCD) – монитор, работа которого основана на изменении оптических свойств жидких кристаллов под воздействием электрического поля. Таким образом, под влиянием электричества происходит изменение свойств светового луча, проходящего сквозь жидкокристаллический слой. Экран LCD-монитора представляет собой массив маленьких сегментов (называемых пикселями или точками), которые могут управляться для отображения информации. Поскольку отдельная точка на экране – вещь физическая, размер изображения у таких мониторов фиксированный. И если монитор разработан для разрешения в 1024x768 точек, то изображение при режиме, скажем, 800x600 точек будет располагаться в центре дисплея, не занимая всю его площадь (если не использовать растяжение (exрansion) изображения на весь экран). Основными достоинствами таких мониторов являются: компактность (имеют толщину около полутора дюймов); абсолютно плоское изображение; большая площадь рабочей области экрана (в отличие от электронно-лучевых мониторов, реальная рабочая область LCD-монитора практически соответствует размеру по диагонали); отсутствие геометрических искажений, вредного электромагнитного излучения, мерцания. Основной недостаток – очень высокая цена. Кроме того, пока LCD-мониторы уступают электронно-лучевым по яркости изображения, по точности цветопередачи и по допустимому углу обзора. Существует и еще одна проблема. Обычные видеокарты имеют аналоговый выход, поскольку они рассчитаны на подключение электронно-лучевых мониторов. Жидкокристаллические мониторы работают с ци-фровыми сигналами, поэтому приходится осуществлять двойное преобразование, что вносит дополнительные искажения.