Абстрактни видео системи

Министерство на образованието на Република Башкортостан

GAOU SPO Ufa Колеж по гориво и енергетика

ПО ДИСЦИПЛИНАТА "КОМПЮТЪРНА АРХИТЕКТУРА"

ученик от група 2 АС

В момента, благодарение на отворената архитектура на IBM PC, компютърът има модулна структура и има много мощен централен процесор. Междувременно други компютърни подсистеми през годините на съществуване също изминаха дълъг път в своето развитие, но ако днес внезапно се наложи да прехвърлим всичките им функции към процесора, това едва ли би било по вкуса на потребителя, тъй като работата на такъв компютър не е много удобна. Обработка на звук и графика, високоскоростни комуникации - всичко това изисква значителни ресурси и затова съвременният компютър е оборудван със значителен брой специализирани процесори и контролери, които повишават производителността на системата.

Сигналът за хоризонтална (линейна) синхронизация връща лъча от края на всеки ред към началото на следващия, а сигналът за вертикална (кадрова) синхронизация определя момента, в който лъчът се връща от долния десен ъгъл на екрана в горния ляв. Честотите на тези два сигнала (измерени в импулси в секунда) трябва да се знаят, за да се инсталира правилно и конфигурира X сървъра. Честотата на вертикалната синхронизация обикновено се определя в херци и е в диапазона 50 - 180 Hz. Честотата на хоризонтална синхронизация се задава в килохерци и приема стойности в диапазона от 31 до 64 Hz. Съвременните монитори обикновено са многочестотни, т.е. те позволяват избор на вертикални и хоризонтални честоти на синхронизация от определен диапазон от приемливи стойности. Някои монитори (особено евтини) могат да имат няколко фиксирани честоти.

формула,определяне на ограничения за разделителната способност на екрана и броя на възпроизводимите цветове:

Например, ако разделителната способност на екрана е 1024 x 768 и има 16 милиона цвята за всяка точка (4 байта на точка), тогава трябва да имате 1024x768x4=3145728 байта памет. Ако има само 2 MB памет, тогава ще трябва да изберете по-ниска разделителна способност или по-малко цветове.

Фигура 1 - Видео карта

Видеокартата се състои от следните части:

графичен процесор (Graphics processing unit - графичен процесор) - се занимава с изчисления на показаното изображение, освобождавайки централния процесор от тази отговорност, извършва изчисления за обработка на 3D графични команди;

2.1. VGA видео адаптери

Фигура 2 - VGA видеокарта

Официалният наследник на VGA беше стандартът IBM XGA, но всъщност той беше заменен от различни VGA разширения, известни като SVGA.

VGA се състои от следните основни подсистеми:

Видео памет (Display Memory), която съдържа данните, показани на екрана на монитора. DRAM от 256 kB е разделен на четири цветни слоя от 64 kB.
Контролер на атрибути - Използва палитра за преобразуване на входните данни в цветови стойности.
CRT контролер - генерира часовникови сигнали за CRT.

2.2. SVGA видео адаптери

Фигура 3 - SVGA видеокарта

3. Монитори

Монитор— устройство за визуално показване на информация (под формата на текст, таблици, фигури, рисунки и др.).

По-голямата част от мониторите са изградени на базата на електронно-лъчева тръба (CRT) и принципът на действие е подобен на този на телевизора. Мониторите са буквено-цифрови и графични, монохромни ицветно изображение. Съвременните компютри обикновено са оборудвани с цветни графични монитори.

3.1. Монитор на базата на електронно-лъчева тръба

Основният елемент на дисплея е катодно-лъчева тръба. Предната му част, обърната към зрителя, е покрита от вътрешната страна с луминофор - специално вещество, което може да излъчва светлина, когато бързите електрони го ударят.

Фигура 4 - Схема на структурата на катодна тръба

Луминофорът се нанася под формата на набор от точки от три основни цвята - червен, зелен и син. Тези цветове се наричат основни, защото техните комбинации (в различни пропорции) могат да представят всеки цвят от спектъра. Набори от фосфорни точки са подредени в триъгълни триади. Триадата образува пиксел - точка, от която се формира изображение (англ. pixel - картинен елемент, картинен елемент).

Разстоянието между центровете на пикселите се нарича стъпка на точката на монитора. Това разстояние значително влияе върху яснотата на изображението. Колкото по-малка е стъпката, толкова по-висока е яснотата. Обикновено цветните монитори имат стъпка от 0,24 mm. С такава стъпка човешкото око възприема точките на триадата като една точка от "сложен" цвят.

На противоположната страна на тръбата са разположени три (според броя на основните цветове) електронни пушки. И трите пистолета са "насочени" към един и същи пиксел, но всеки от тях излъчва поток от електрони към "своята" точка на луминофора. За да могат електроните да достигнат свободно до екрана, въздухът се изпомпва от тръбата и между пушките и екрана се създава високо електрическо напрежение, което ускорява електроните. Пред екрана по пътя на електроните се поставя маска - тънка метална пластина с голям брой отвори, разположени срещу точките на луминофора. Маската позволява навлизането на електронни лъчисамо до точките на луминофора със съответния цвят.

Фигура 5 - Монитор на базата на електронно-лъчева тръба

В тази част на колбата, където са разположени електронните пушки, е поставена отклоняваща мониторна система, която кара електронния лъч да преминава през всички пиксели ред по ред от горе до долу, след което се връща в началото на горния ред и т.н.

Броят на показаните редове в секунда се нарича честота на опресняване на реда. А честотата, с която се променят кадрите на изображението, се нарича честота на опресняване. Последната не трябва да е по-ниска от 85 Hz, в противен случай изображението ще трепти.

3.2. LCD монитори

Използва се все по-често заедно с традиционните CRT монитори. Течните кристали са особено състояние на някои органични вещества, в което те имат течливост и способността да образуват пространствени структури, подобни на кристалните. Течните кристали могат да променят своята структура и светлооптични свойства под въздействието на електрическо напрежение. Чрез промяна на ориентацията на групи от кристали с помощта на електрическо поле и използване на вещества, въведени в разтвор на течни кристали, които могат да излъчват светлина под въздействието на електрическо поле, могат да бъдат създадени висококачествени изображения, които предават повече от 15 милиона цветови нюанса.

Повечето LCD монитори (Фигура 6) използват тънък филм от течен кристал, поставен между две стъклени плочи. Зарядите се предават през така наречената пасивна матрица - решетка от невидими нишки, хоризонтални и вертикални, създаващи точка на изображението в пресечната точка на нишките (донякъде размазано поради факта, че зарядите проникват в съседни области на течността).

Фигура 6 - LCD монитор

Активните матрици използват прозрачен екран от транзистори вместо нишки и осигуряват ярко изображение без изкривяване. Екранът е разделен на независими клетки, всяка от които се състои от четири части (за три основни цвята и един резервен). Броят на тези клетки по ширината и височината на екрана се нарича разделителна способност на екрана.

Съвременните LCD монитори имат разделителна способност 642x480, 1280x1024 или 1024x768. Така екранът има от 1 до 5 милиона точки, всяка от които се управлява от собствен транзистор. По отношение на компактността, такива монитори са несравними. Те заемат 2 до 3 пъти по-малко място от CRT мониторите и са толкова пъти по-леки; консумират много по-малко електроенергия и не излъчват електромагнитни вълни, които влияят на човешкото здраве.

3.3. Екран за освобождаване от отговорност

Газоразряден екран (широко се използва и английският паус „плазмен панел“) (Фигура 7) е устройство за показване на информация, монитор, който използва в работата си явленията на електрически разряд в газ и блясъка на фосфора, възбуден от него.

Фигура 7 - Газоразряден монитор

Фигура 8 - Газоразряден индикатор

И накрая, трябва да изберете правилния луминофор. Те зависят от желания цвят:

Зелено: Zn2SiO4:Mn2+ / BaAl12O19:Mn2+

Червено: Y2O3:Eu3+ / Y0.65Gd0.35BO3:Eu3+

Тези три луминофора произвеждат светлина с дължина на вълната между 510 и 525 nm за зелено, 610 nm за червено и 450 nm за синьо.

3.4. органичен светодиод

Органичният диод, излъчващ светлина (OLED) (Фигура 9) е устройство, направено от органични съединения, които ефективно излъчват светлина, когато през тях преминава електрически ток.OLED технологията намира основното си приложение при създаването на устройства за показване на информация (дисплеи). Предполага се, че производството на такива дисплеи ще бъде много по-евтино от производството на дисплеи с течни кристали.

Фигура 9 - Органичен LED монитор

За създаване на органични светодиоди (OLED) се използват тънкослойни многослойни структури, състоящи се от слоеве от няколко полимера. Когато към анода се приложи положително напрежение спрямо катода, потокът от електрони протича през устройството от катода към анода. Така катодът дава електрони на емисионния слой, а анодът взема електрони от проводящия слой, или с други думи, анодът дава дупки на проводимия слой. Емисионният слой получава отрицателен заряд, докато проводящият слой получава положителен заряд. Под действието на електростатичните сили електроните и дупките се придвижват един към друг и се рекомбинират, когато се срещнат. Това се случва по-близо до емисионния слой, тъй като в органичните полупроводници дупките имат по-голяма подвижност от електроните. По време на рекомбинацията се получава намаляване на енергията на електрона, което е придружено от излъчване (емисия) на електромагнитно излъчване в областта на видимата светлина. Следователно слоят се нарича емисионен слой.

Диаграма на 2-слоен OLED панел: 1. Катод (-), 2. Емисионен слой, 3. Излъчена радиация, 4. Проводим слой, 5. Анод (+)

Устройството не работи, когато към анода е приложено отрицателно напрежение спрямо катода. В този случай дупките се движат към анода, а електроните се движат в обратна посока към катода и не се получава рекомбинация.

Анодният материал обикновено е индиев оксид, легиран с калай. Той е прозрачен за видима светлина и има висока работна функция, която благоприятства инжектирането на отвориполимерен слой. Метали като алуминий и калций често се използват за производството на катода, тъй като имат ниска работна функция, която насърчава инжектирането на електрони в полимерния слой.

3.5. Виртуален монитор на ретината

Виртуален дисплей на ретината (VRD; дисплей за сканиране на ретината, RSD) (Фигура 10) е технология на изходно устройство, което формира изображение директно върху ретината. В резултат на това потребителят вижда изображение, "висящо" във въздуха пред него.

Фигура 10 - Виртуален монитор на ретината

В предшествениците на VRD изображението се формира директно пред окото на потребителя на малък "екран", обикновено под формата на големи очила. Неудобството на тези системи се дължеше на малкия ъгъл на видимост, голямото тегло на устройствата, необходимостта да се фокусира окото върху определена "дълбочина" и ниската яркост.

Технологията VRD стана възможна благодарение на няколко разработки. По-специално, това е появата на LED системи с висока яркост, които позволяват да се види изображението на дневна светлина и появата на адаптивна оптика.

Първите образци на VRD са създадени в Университета на Вашингтон (Лаборатория за потребителски интерфейс) през 1991 г. Повечето от тези разработки бяха свързани със системи за виртуална реалност[2].

По-късно възниква интерес към VRD като изходно устройство за преносими устройства. Беше разгледан следният случай на използване: потребителят поставя устройството пред себе си, системата открива окото и проектира изображение върху него, използвайки методи за компенсация на движението. В тази форма малко VRD устройство може да замени пълноразмерен монитор.

В допълнение към горните предимства, VRD проектирането на изображение на едното око ви позволява да виждате едновременнокомпютърно изображение и реален обект, който може да се използва за създаване на илюзия за "рентгеново зрение" - показване на вътрешните части на устройства и органи (по време на ремонт на автомобили, хирургия).

VRD, проектирайки изображението на двете очи, ви позволява да създавате реалистични триизмерни сцени. VRD поддържа динамично префокусиране, което осигурява по-високо ниво на реализъм от класическите VR слушалки.

Заключение

Списък на използваните източници

Домашен компютър. (Месечно списание)
Жигарев А. Н. Основи на компютърната грамотност - Л. Машиностроение. Ленинг. отдел, 1987 г. - 255 с.
Растригин Л. А. Сам с компютър - М .: Радио и комуникация, - 1990 г. - 224 с.
Фигурнов В.Е. IBM PS за потребителя. - М.: INFRA, 1997.