Óravázlat Készítette: Kucsera Mihály 2011. PC HARDVER ISMERETEK Óravázlat Készítette: Kucsera Mihály 2011.

Tematika 6. fejezet: Monitorok, monitorvezérlők

Monitorok Katódsugárcsöves (CRT=CATHODE RAY TUBE) Síkképcsöves LCD (LIQUID CRISTAL DIGITAL, TFT (THIN FILM TRANSISTOR)

Katódsugárcsöves megjelenítők Raszteres képmegjelenítés elve: A megjelenítendő képet sorokra bontják (elemi TV sor), a sorok pontokból állnak. A képet a TV sorok ciklikus újrarajzolásával jelenítik meg. Váltott soros letapogatás (interlaced) TV Sorok folyamatos megjelenítése letapogatás (non-interlaced) monitorok

Korai árnyékmaszkos képcső Színes képcsövek árnyékmaszk kék fényport gerjesztõ elektronágyú vörös fémyport gerjesztő elektronágyú fényporréteg Korai árnyékmaszkos képcső in-line elektronágyú árnyék maszk fénypor csíkok In-line képcső

További fogalmak Sorfelbontás : az elemi TV sorok száma Soridő: egy TV sor megjelenítésének ideje (reciproka a sorfrekvencia. ~KHz) Képidő (nem használjuk): egy TV kép megjelenítésének ideje (reciproka a képfrekvencia (Hz) a két mennyiség összefüggése: sorfrekvencia= sorok száma*képfrekvencia

A CRT monitorokat jellemző adatok Leírás Jellemző érték Képcső méret (SCREEN SIZE) A képernyő mérete átlós mérete inch-ben megadva. 14”, 15”, 17”, 19”, 21”, 24” A fizikai méret < láthatósági méret !!! Képcső típusa Az alkalmazott maszkolási technológia Árnyékmaszk (lyukmaszk), apertúrarács (TRINITRON) Képpont méret(PIXEL SIZE) Az elemi TV pont mérete 0,28-0,2 mm PIXEL órajel (sávszélesség) időegység alatt megjeleníthető pixelek száma 65-120 MHz A monitor elektronika minőségét jelzi

A CRT monitorokat jellemző adatok Leírás Jellemző érték Maximális felbontás A megjeleníthető sorok és oszlopok maximális száma 1280*1024 Vízszintes frekvencia ~sorfrekvencia 30-100 kHz(felbontástól függ) Függőleges frekvencia   50-160 kHz(felbontástól függ) Frissítési frekvencia A maximum felbontásban elérhető legnagyobb képfrissítési frekvencia 60-120 Hz (felbontástól függ) Áramfelvétel/ teljesítmény Normál üzemben és készenléti állapotban felhasznált teljesítmény 80-100 W/5-15W

Síkképcsöves megjelenítők Működés: A megjelenítő mátrix-szerűen egymás mellé rendezett elemi fehérfényforrásokból épül fel, melynél a képpont átlátszóságát/színét a fényforrás előtti szűrő állítja be. A szűrő folyadékkristály (LCD) indirekt szűrés, vagy vékonyfilm tranzisztor (TFT-LCD ~aktív mátrix LCD).

A megjelenítőhöz kapcsolódó fogalmak Eredeti (natív) felbontás: a pixelek számából adódó eredeti felbontás. Ez a felbontás adja a legjobb képminőséget. Portré üzemmód: A monitor az álványzatán 90º-ban elfordítható. Szoftveres támogatást igényel Nézőszög: A kijelző működési elvéből következően a kép nem 180º-ban látható, értékét függőleges és vízszintes irányban adják meg. „Halott” képpontok: A kijelzők gyártás során meghibásodott elemi képpontjai.

Az LCD monitorokat jellemző adatok Leírás Jellemző érték Kép méret (SCREEN SIZE) A panel mérete átlós mérete inch-ben megadva. A fizikai méret = láthatósági méret !!! 17” CRT = 15” TFT 19” CRT = 17”-18.4” TFT 21” CRT = 19”-20” TFT Fényerő (BRIGHTNESS) A panel által kibocsájtott fénymennyiség cd/㎡ (kandella/négyzetméter) 300-600 cd/㎡ Kontraszt arány (CONTRAST RATIO) A legsötétebb és legvilágosabb pixel fényerejének aránya 600:1 ..1000:1 Válaszidő (RESPONSE TIME) A pixel fényerő váltásának ideje. Hivatalosan a fekete>fehér>feketeállapotváltás sorozat öszideje (tR+tF) . 4-12 ms. „Overdrive” paneleknél 2-4 ms

Fontosabb szabványok, előírások EnergyStar Amerikai környezetvédelmi szabvány a monitor energiafogyasztásának szabályozására MPRII Európai (svéd) egészségvédelmi szabvány a CRT monitorok kisfrekvenciás (5 Hz-2KHz) elektromágneses sugárzási határértékeit határozza meg. TCO95, TCO 99 Munkaegészségügyi szabvány, mely a monitorok sugárzási határértékei mellett a képernyős munkahely ergonómiai kialakítását is szabályozza. VESA DPMS A VESA bizottság által kidolgozott szabvány, operációs rendszer szintjén szabályozza az energiagazdálkodási parancsokat, jeleket ISO 13406-2 A síkképcsöves megjelenítők minőségi követelményeit rögzíti

Monitorvezérlők Üzemmódok Karakteres üzemmód Grafikus üzemmód Csak a karaktergenerátorban tárolt karakterképeket jeleníti meg. A karakter attributumok programozhatók (szín háttér, villogás stb.) Felbontás értelmezése: soronkénti karakterek *sorok Grafikus üzemmód A videómemória pixelenként programozható . Színmélység: a pont megjeleníthető színárnyalatainak száma. Felbontás értelmezése: soronkénti pixelek*pixelsorok

Karakter-generátor (BIOS) Video feldolgozó logika Monitorvezérlők Általános felépítés (VGA-t megelőző vezérlők) Interface CRT vezérlő Karakter-generátor (BIOS) Video feldolgozó logika Videomemória Belső sín CRT vezérlő jelek

VGA-t megelőző vezérlők IBM monochrom display adapter (MDA) HERCULES adapter (monochrom grafikus) CGA -COLOUR GRAPHICS ADAPTER EGA ENHANCED GRAPHICS ADAPTER)

IBM monochrom display adapter (MDA) Az eredeti IBM PC vezérlője, csak szöveges megjelenítésre képes Felbontása 80*25 karakter, karakterenként 9*14 képpont. Videomemória mérete 4 KB, minden karakter 2 byte. TTL vezérlőjelek (videojel, fényerő, Hsync, Vsync) 9 tűs D csatlakozója van

CGA kártya CGA -COLOUR GRAPHICS ADAPTER MDA továbbfejlesztése (azonos CRT chip) Videomemória mérete 16 KB TTL vezérlőjelek (R,G,B, fényerő, Hsync, Vsync) 9 tűs D csatlakozója van Üzemmódok Karakteres üzemmód: 80*25 /40*25 karakteres felbontás, 8*8 képpont A videomemóriában a páratlan címeken a karakterkód, páros címeken a karakter attributum van tárolva. Grafikus üzemmódok 320*200 képpont, képpontonként 4 szín egy négyes palettából- 1 képpont 2 bit 640*200 képpont – 1 képpont 1 bit

EGA EGA ENHANCED GRAPHICS ADAPTER) Javított felbontású karakteres és grafikus üzemmód CGA és MDA üzemmódok emulációjára képes Videomemória mérete 256 KB, melyet 4*64 KB síkra oszt TTL vezérlőjelek (R,G,B (színenként kettő), Hsync, Vsync) 9 tűs D csatlakozója van Karakteres üzemmód jellemzői: 80*25 (80*43)karakter felbontás, 8*14 képpont, 16 szín Lapozási lehetőség Memória síkok karakteres üzemmódban(Karakterkódok, Karakter attributumok,Letölthető karakterek ( pl. ékezetes karakterek, 4*32 byte) Grafikus üzemmódok 640*350 képpont maximális felbontás, 16 szín (64 - ből) . Minden képponthoz képsíkonként 1-1 bit tartozik, a palettát a palettaregiszter határozza meg (16 db 6 bites palettaregiszter ) Memória síkok grafikus üzemmódban kék (1 bit) zöld (1bit) vörös (1 bit) fényerő (1 bit)

VGA (VIDEO GRAPHICS ARRAY) IBM fejlesztés (IMB PS/2) TTL jelek helyett analóg videojel (0-0,7V)- a TTL színjelek növelését a csatlakozó mérete korlátozza- DIGITAL ANALOG CONVERTER (DAC) Minden más videovezérlő működési módjába beállítható Eredeti szabvány: 640*480* 16 szín. A színek egy 262144 elemű (18 bit) színpalettáról választhatók ki .(256 db 18 bites regiszter). Színkiválasztás:16 db palettaregiszter (3*2 bit)+VGA színkiválasztó regiszter (2 bit)→DAC Karakteres és grafikus üzemmód 15 pólusú D csatlakozó (R, G, B, szinkron jelek, monitor azonosító jel (DDC), a jelekhez külön földvezeték tartozik

VGA- csatlakozó Pin Név Leírás 1 RED Red Video (75 ohm, 0.7 V p-p) 2 GREEN Green Video (75 ohm, 0.7 V p-p) 3 BLUE Blue Video (75 ohm, 0.7 V p-p) 4 RES Reserved 5 GND Ground 6 RGND Red Ground 7 GGND Green Ground 8 BGND Blue Ground 9 +5V +5 VDC 10 SGND Sync Ground 11 ID0 Monitor ID Bit 0 (optional) 12 SDA DDC Serial Data Line 13 HSYNC or CSYNC Horizontal Sync (or Composite Sync) 14 VSYNC Vertical Sync 15 SCL DDC Data Clock Line

DVI interfész DVI-DIGITAL VISUALISATION INTERFACE- a TFT –LCD monitorok bemenetéhez illeszkedő felület (nincs kétszeres AD/DA konverzió) A DVI interfész a jelátvitelhez a TDMS (Transition Minimized Differential Signaling) protokollt használ. Cél a feszültségváltások minimalizálása. A TDMS maximális órajel-frekvenciája 165 megahertz, ennyi tehát az egy TDMS kapcsolattal elérhető képpontfrekvencia is. (másképpen 60 hertzes képfrissítéssel 1600x1200 felbontás) Ha egy TDMS kapcsolat nem elegendő(magasabb felbontás, vagy képfrekvencia), két, párhuzamosan működő kapcsolat közös TDMS órajellel

HDMI High Definition Multimedia Interface Tömörítetlen digitális médiatartalmak továbbítására dolgozták ki Főbb specifikációk: v1.0 : pixel frekvencia 165 MHz- max felbontás 1920*1200 v1.3 : pixel frekvencia 340 MHz- max felbontás 2560×1600) Csatlakozó típusok: Type A Type B- „hagyományos” HDMI . Jelkompatibilis a DVI-D TDMS jelekkel Type C Type D –mini csatlakozók (v1.3)

HDMI Pin 1 TMDS Data2+ Pin 2 TMDS Data2 Shield Pin 3 TMDS Data2– Pin 4 TMDS Clock+ Pin 11 TMDS Clock Shield Pin 12 TMDS Clock– Pin 13 CEC Pin 14 Reserved (HDMI 1.0–1.3c), HEC Data- (Optional, HDMI 1.4+ with Ethernet) Pin 15 SCL (I²C Serial Clock for DDC) Pin 16 SDA (I²C Serial Data Line for DDC) Pin 17 DDC/CEC/HEC Ground Pin 18 +5 V Power (max 50 mA) Pin 19 Hot Plug Detect (All versions) and HEC Data+ (Optional, HDMI 1.4+ with Ethernet)

VGA szabvány továbbfejlesztése

Felbontás, színmélység, videomemória Színmélység: egy képpontban(pixel) megjeleníthető színek száma. A szükséges videomemória méret kiszámítása: felbontás*pontonkénti bitszám Példa: 640*480 (VGA) felbontás 256 szín mellett. A szükséges videomemória: 640*480*8 bit= 2 457 600 bit ->307 200 byte ->300 Kbyte Színmélység Ábrázolás 16 - 4 bit 256 8 bit 32768 15 bit 65536 (high color) 16 bit 16777216 (true color) 24 bit

Windows grafikus gyorsítók (2D) Miért van szükség grafikus gyorsítókra? Erősebb grafikus alkalmazások a képtartalmat gyakran módosítják, amit nagy sebességgel kell végrehajtani. Ez bittérképes ábrázolással nagy adatforgalmat jelent (pl.: 100*100 pixel *256 szín~10 KB. A processzor tehermentesítésére a videokártyán grafikus társprocesszort helyeznek el mely a tipikus grafikus eljárásokat gyorsabban képes elvégezni. Jellemző műveletek: Bit blit (ablak eltolás): az eljárás felvesz egy négyszöget és egy másik pozíción újrarajzolja. Hardver kurzor: A PC processzora csak az egérkurzor koordinátáit adja meg, a kurzor rajzolását a GPU végzi. Vonal húzás (LINE DRAWING): A processzor a kezdő és végpontokat adja meg a GPU-nak. Körrajzolás (CIRCLE DRAWING): A processzor a kör középpontját és sugarát adja meg. Kitöltés (POLYGON FILL): Tetszőleges sokszög feltöltése adott pixelinformációval. A gyorsítókártyák VGA kompatibilisek, a funkciók eléréséhez driverprogramra van szükség.

3D-s grafikus kártyák A háromdimenziós grafika elterjedésével új igény jelentkezik: valósághű mozgások 3D-s ábrázolása Működés: A 3D-s jelenetek fázisait a 3D chip végzi a processzor helyett. A felhasználói program kiszámítja a térbeli alakzat (objektum) helyzetét a térben. Az objektumot sokszögekkel határolt különálló elemként (poligon) modellezi, ábrázolása több lépésben történik: Először a váz (vertex frame) megrajzolása, majd a annak feltöltése textúrával, végül a vizuális effektusok létrehozása a felületen (shade). Az ábrázolásnál a GPU előre definiált effektusokat használ: ALPHA BLENDING: részlegesen átlátszó testek áthatása COLOR KEY: „bluebox” technika FOGGING/DEPTH CUEING: A tárgy színének mélységben történő megváltoztatása HIDDEN LINE REMOVAL: A takarásban lévő tárgyak nem látható éleit nem rajzolja meg MIP-MAPPING: A textúra felbontása függ a mélységtől, a távolabbi tárgyak kevéssé részlet gazdagok SPECULAR HIGHLIGHT: Felületi megvilágítás effektus Z-BUFFER: A tárgy harmadik dimenzióját adja meg.

3D grafikus API-k API (APPLICATION PROGRAMMING INTERFACE)-API: a kiterjesztett virtuális gépet megvalósító rutinok gyűjteményének alkalmazások által használható felülete, a különböző hardveregységek egységes kezelése és az alkalmazások hordozhatósága érdekében. Az operációs rendszer része Grafikus API rendszerek: OPENGL DirectX

OPENGL Silicon Graphics (SGI) fejlesztette ki, ma a MICROSOFT is részt vesz a fejlesztésben Szoftver interfész pár száz eljárásból és függvényből áll, melyek lehetővé teszik 2 és 3 dimenziós grafikai objektumok létrehozását, és ezeken az objektumokon műveletek elvégzését. Főbb jellemzői: Kliens-szerver acrhitektúrán alapul Nincs I/O parancskészlete Nem támogatja az ablakozó technikát

DirectX MICROSOFT fejlesztés. Teljes multimédia fejlesztői eszközrendszert (hang, kép, animáció) tartalmaz. Elemei: DirectX Graphics DirectDraw: 2D rasztergrafika rajz Direct3D (D3D): 3D grafika rajzolás DirectInput: input eszközök (billentyűzet, egér joysticks, játékvezérlők) DirectPlay: hálózati kommunikációjú játékok hálózatkezelése DirectSound: hullámtáblás hangfelvétel és lejátszás DirectSound3D (DS3D): 3d hangzás (lejátszás) DirectMusic: zenealbum lejátszás (Direct Producer) DirectX Media DirectAnimation 2D web animáció megjelenítésére DirectShow multimedia lejátszás és streaming media DirectX Transform interaktív web aplikációk DirectX Media Objects: streaming objektumok (enkóderek, effektek..) kezelése

Vége ! Felhasznált irodalom: AU Optronics (AUO) - http://www.auo.com/ Tomshardwareguide- http://www.tomshardware.hu/graphic Wikipedia- http://en.wikipedia.org/wiki/TFT_LCD CW Online- http://szt.hu/archiv.php?id=10993