Основные параметры звуковых карт

 

Например, возьмем параметр сигнал/шум (Signal/Noise Ratio). Это отношение мощности сигнала к мощности шума на выходе устройства принято измерять в децибелах (дБ). Хорошим можно считать отношение 80-85 дБ, идеальным — 95-100 дБ. Но в случае с компьютерами ситуация иная, из-за наводок (помех) со стороны других компонентов реальное отношение всегда будет несколько ниже заявленного.

 

Следующий важный параметр — коэффициент нелинейных искажений (Total Harmonic Distortion). Он измеряется в процентах: 1% — «грязное» звучание; 0,1% — нормальное звучание; 0,01% — чистое звучание. Нелинейные искажения — это результат неточности в восстановлении сигнала из цифрового вида в аналоговый.

 

Максимальная частота дискретизации (Sampling Rate), измеряемая в герцах (Гц), в режиме записи показывает, сколько раз в секунду АЦП произведет замер частоты аналогового сигнала, в режиме чтения — сколько раз в секунду ЦАП способен считать частоту записанного сигнала. Для стерео и многоканального звука эти характеристики, как правило, различаются. В стереорежиме норма частоты дискретизации для MP3-файла составляет 44,1 кГц; для DVD-видео — 48/96 кГц; для DVD-аудио — до 192 кГц. Соответственно, чтобы воспроизвести звук без потерь, звуковая карта должна поддерживать данные частоты дискретизации.

Максимальный уровень квантования (Max Quantization Level), или разрядность/битность, показывает количество бит, выражающих амплитуду сигнала. Чем больше значение, тем ближе оцифрованный сигнал к аналоговому. Эталоном на сегодняшний день является 24-битный звук.

На сегодняшний день рынок наводнен звуковыми картами с различными возможностями и различных поколений, однако чаще всего критерий оценки платы у покупателя всего один — цена. Дорогая — значит, хорошая. Однако при таком подходе пользователь часто переплачивает деньги. Стоит четко понимать, с какой целью покупается звуковая карта и какие параметры являются критическими.

 

Для геймера поддержка EAX последней версии куда важнее, чем запредельные максимальные частоты дискретизации. Для меломана главными критериями станет чистота воспроизводимого звука, а не трехмерные технологии. Ценитель домашних кинотеатров отдаст предпочтение звуковой карте с наибольшим количеством выходов для подключения многоканальной акустики и наиболее чистым звуком, а пользователь, занимающийся созданием музыки, обратит внимание на частоты дискретизации при записи и MIDI-составляющую карты. Ну и, конечно, хорошая звуковая плата подразумевает наличие достойной акустической системы: пищалки, купленные на «сдачу» с покупки компьютера, сведут все усилия к нулю.

 

Фанатам качественного звука стоит присмотреться, например, к ESI Juli@ (4500-4800 руб.). Плата, благодаря своему необычному дизайну, может предоставить пользователю как набор профессиональных балансных джеков, так и более привычные тюльпаны (RCA). В случае с играми никак не обойтись без моделей от Creative. Линейка Audigy уже отжила свое, так что лучше обратить свои взоры на серию X-Fi. Тем более что в ней уже появились и весьма недорогие модели вроде X-Fi Xtreme Audio (1400-1700 руб.). Правда, есть одно «но», эта плата недалеко ушла от той же Audigy SE (600-900 руб.), так как в ней используется старый чип, а ряд фирменных технологий, свойственных X-Fi, реализованы на программном уровне. Лучше не экономить и взять полноценные X-Fi Xtreme Music (2800-3200 руб.) или X-Fi Xtreme Gamer (2600-2900 руб.). Первая снята с производства и в продаже ее практически нет, а вот вторую найти проблемы не составит.

 

Интересной альтернативой продукции Creative может стать Auzentech Prelude 7.1, созданная на том же процессоре X-Fi. Плата существенно переработана, в ней появились разъемы S/PDIF Input/Output, использованы твердотельные конденсаторы, в наличии 64 Мб X-RAM, как и в топовых платах от Creative. Также обещают существенно переработанные драйвера. Объявленная цена за рубежом составляет $200. Когда эта экзотика появится у нас, неясно.

 

В любом случае, поклонникам хорошего звука лучше избегать общения с интегрированным звуком. В большинстве случаев ничего хорошего вы не испытаете. Конечно, HD-кодеки сделали шаг вперед, да и производители системных плат стараются минимизировать наводки, используя дополнительные конденсаторы. Кстати, Creative и на этом поприще отметилась. В некоторых системных платах вы можете увидеть самый натуральный чип Audigy или X-Fi. Это пока самое лучшее, что можно встретить в материнках, лучшим выбором остается дискретная звуковая карта.

Описание процессоров. Шины

Процессор – основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления. Конструктивно процессор состоит из ячеек, похожих на ячейки оперативной памяти, но в этих ячейках данные могут не только храниться, но и изменяться.

Внутренние ячейки процессора называются регистрами. Важно также отметить, что данные, попавшие в некоторые регистры, рассматриваются не как данные, а как команды, управляющие обработкой данных в других регистрах. Среди регистров процессора есть и такие, которые в зависимости от своего содержания способны модифицировать исполнение команд. Таким образом, управляя засылкой данных в разные регистры процессора, можно управлять обработкой данных. На этом и основано исполнение программ.

С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной памятью, процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами. Основных шин три: шина данных, адресная шина и командная шина.

Адресная шина. У процессоров семейства Pentium (а именно они наиболее распространены в персональных компьютерах) адресная шина 32-разрядная, то есть состоит из 32 параллельных проводников. В зависимости от того, есть напряжение на какой-то из линий или нет, говорят, что на этой линии выставлена единица или ноль. Комбинация из 32 нулей и единиц образует 32-разрядный адрес, указывающий на одну из ячеек оперативной памяти. К ней и подключается процессор для копирования данных из ячейки в один из своих регистров.

Шина данных. По этой шине происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно. В современных персональных компьютерах шина данных, как правило, 64-разрядная, то есть состоит из 64 линий, по которым за один раз на обработку поступают сразу 8 байтов.

Шина команд. Для того чтобы процессор мог обрабатывать данные, ему нужны команды. Он должен знать, что следует сделать с теми байтами, которые хранятся в его регистрах. Эти команды поступают в процессор тоже из оперативной памяти, но не из тех областей, где хранятся массивы данных, а оттуда, где хранятся программы. Команды тоже представлены в виде байтов. Самые простые команды укладываются в один байт, однако есть и такие, для которых нужно два, три и более байтов. В большинстве современных процессоров шина команд 32-разрядная, хотя существуют 64-разрядные процессоры и даже 128-разрядные.

Система команд процессора. В процессе работы процессор обслуживает данные, находящиеся в его регистрах, в поле оперативной памяти, а также данные, находящиеся во внешних портах процессора. Часть данных он интерпретирует непосредственно как данные, часть данных – как адресные данные, а часть – как команды.

Совокупность всех возможных команд, которые может выполнить процессор над данными, образует так называемую систему команд процессора. Процессоры, относящиеся к одному семейству, имеют одинаковые или близкие системы команд.

Процессоры, относящиеся к разным семействам, различаются по системе команд и невзаимозаменяемые. Процессоры с расширенной и сокращенной системой команд. Чем шире набор системных команд процессора, тем сложнее его архитектура, тем длиннее формальная запись команды (в байтах), тем выше средняя продолжительность исполнения одной команды, измеренная в тактах работы процессора. Так, например, система команд процессоров семейства Pentium в настоящее время насчитывает более тысячи различных команд. Такие процессоры называют процессорами с расширенной системой команд — CISС-процессорами (CISC — Complex Instruction Set Computing).

В противоположность СISC-процессорам в середине 80-х годов появились процессоры архитектуры RISC с сокращенной системой команд (RISC — Reduced Instmction Set Computing). При такой архитектуре количество команд в системе намного меньше и каждая из них выполняется намного быстрее. Таким образом, программы, состоящие из простейших команд, выполняются этими процессорами много быстрее.

Оборотная сторона сокращенного набора команд состоит в том, что сложные операции приходится эмулировать далеко не эффективной последовательностью простейших команд сокращенного набора.

В результате конкуренции между двумя подходами к архитектуре процессоров сложилось следующее распределение их сфер применения:

• СISС-процессоры используют в универсальных вычислительных системах;

• RISС-процессоры используют в специализированных вычислительных системах или устройствах, ориентированных на выполнение единообразных операций.

Персональные компьютеры платформы IВМ РС ориентированы на использование CISC-процессоров.

Совместимость процессоров. Если два процессора имеют одинаковую систему команд, то они полностью совместимы на программном уровне. Это означает, что программа, написанная для одного процессора, может исполняться и другим процессором. Процессоры, имеющие разные системы команд, как правило, несовместимы или ограниченно совместимы на программном уровне.

Группы процессоров, имеющих ограниченную совместимость, рассматривают как семейства процессоров. Так, например, все процессоры Intel Pentium относятся к так называемому семейству x86. Родоначальником этого семейства был 16-разрядный процессор Intel 8086, на базе которого собиралась первая модель компьютера IBM PC. Впоследствии выпускались процессоры Intel 80286, Intel 80386, Intel 80486, несколько моделей Intel Pentium; несколько моделей Intel Pentium ММХ, модели Intel Pentium Pro, Intel Pentium II, Intel Celeron, Intel Xeon, Intel Pentium III, Intel Pentium 4 и другие. Все эти модели, и не только они, а также многие модели процессоров компании AMD и некоторых других производителей относятся к семейству х86 и обладают совместимостью по принципу «сверху вниз».

Принцип совместимости «сверху вниз» – это пример неполной совместимости,

когда каждый новый процессор «понимает» все команды своих предшественников, но не наоборот. Это естественно, поскольку двадцать лет назад разработчики процессоров не могли предусмотреть систему команд, нужную для современных программ. Благодаря такой совместимости на современном компьютере можно выполнять любые программы, созданные в последние десятилетия для любого из предшествующих компьютеров, принадлежащего той же аппаратной платформ.

Основные параметры процессоров. Основными параметрами процессоров являются: рабочее напряжение, разрядность, рабочая тактовая частота, коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты и размер кэш-памяти.

Рабочее напряжение процессора обеспечивает материнская плата, поэтому разным маркам процессоров соответствуют разные материнские платы (их надо выбирать совместно). По мере развития процессорной техники происходит постепенное понижение рабочего напряжения. Ранние модели процессоров х86 имели рабочее напряжение 5 В. С переходом к процессорам Intel Pentium оно было понижено до 3,3 В, а в настоящее время оно составляет менее 2 В. Понижение рабочего напряжения позволяет уменьшить расстояния между структурными элементами в кристалле процессора до десятитысячных долей миллиметра, не опасаясь электрического пробоя. Пропорционально квадрату напряжения уменьшается и тепловыделение в процессоре, а это позволяет увеличивать его производительность без угрозы перегрева.

Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один раз (за один такт). Первые процессоры xS6 были 16-разрядными. Начиная с процессора 80386 они имеют 32-разрядную архитектуру. Современные процессоры семейства Intel Pentium остаются 32-разрядными, хотя и работают с 64-разрядной шиной данных (разрядность процессора определяется не разрядностью шины данных, а разрядностью командной шины). 64-разрядных процессоров на персональные компьютеры.

В основе работы процессора лежит тот же тактовый принцип, что и в обычных часах. Исполнение каждой команды занимает определенное количество тактов. В настенных часах такты колебаний задает маятник; в ручных механических часах их задает пружинный маятник; в электронных часах для этого есть колебательный контур, задающий такты строго определенной частоты. В персональном компьютере тактовые импульсы задает одна из микросхем, входящая в микропроцессорный комплект (чипсет), расположенный на материнской плате. Чем выше частота тактов, поступающих на процессор, тем больше команд он может исполнить в единицу времени, тем выше его производительность. Первые процессоры х86 могли работать с частотой не выше 4,77 МГц, а сегодня рабочие частоты некоторых процессоров уже превосходят 4 миллиарда тактов в секунду (3 ГГц).

Тактовые сигналы процессор получает от материнской платы, которая, в отличие от процессора, представляет собой не кристалл кремния, а большой набор проводников и микросхем. По чисто физическим причинам материнская плата не может работать со столь высокими частотами, как процессор. Сегодня базовая частота материнской платы составляет около 400 МГц. Для получения более высоких частот в процессоре происходит внутреннее умножение частоты. Коэффициент внутреннего умножения в современных процессорах может достигать 10-20 и выше. Обмен данными внутри процессора происходит в несколько раз быстрее, чем обмен с другими устройствами, например с оперативной памятью. Для того чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти, внутри процессора создают буферную область – кэш-память.

Кэш представляет собой быстродействующую буферную память между процессором и основной памятью и служит для частичной компенсации разницы в скорости процессора и сравнительно медленной основной памяти - в кэш попадают наиболее часто используемые данные. В этой связи приходят на ум мысли, что чем больше кэша, тем лучше материнская плата (в случае с Socket 7) лучше. Отражение этой идеи мы находим во всех не-интеловских чипсетах (у Intel размер L2 ограничен до 512Кб) в реализациях VIA, Ali, SiS ограничение доведено до одного или даже двух мегабайтов. При этом основанные на этих наборах материнские платы могут – в целях экономии – и не использовать весь потенциал чипсета и, тогда на свет появляются модификации с полумегабайтным кэшем.

Вопрос, так ли нужен широкому потребителю этот разбухший кэш. Дело в том, что стандартный объем в себя в пол мегабайта отлично справляется со своим прямым назначением, удерживая в себе компактный код большинства офисных приложений, другое дело, сможет ли он кэшировать весь объем памяти. Однозначно можно сказать, что на 64Мб его хватит. У вас больше? У меня, признаюсь, меньше. Другой момент – это разгон. В этом случае оперативная память может не успевать за системной шиной, и дополнительных циклов задержки будет не избежать, а кэш, скорее всего, сохранит работа способность и будет использоваться активнее. В целом, тесты показывают крайне не значительное повышение производительности системы при увеличение кэша. Так что установка увеличенного кэша есть не более чем маркетинговый шаг разработчиков материнских плат, сделанных для которым приятно тешить свое самолюбие.

Нередко кэш-память распределяют по нескольким уровням. Кэш первого уровня выполняется в том же кристалле, что и сам процессор, и имеет объем порядка десятков Кбайт. Кэш второго уровня находится либо в кристалле процессора, либо в том же узле, что и процессор, хотя и исполняется на отдельном кристалле. Кэш-память первого и второго уровня работает на частоте, согласованной с частотой ядра процессора.

Кэш-память третьего уровня выполняют на быстродействующих микросхемах типа SRAM и размещают на материнской плате вблизи процессора. Ее объемы могут достигать нескольких Мбайт, но работает она на частоте материнской платы.

Процессор на материнской плате находится в специальных колодках, которые носят название сокет или слот 1. Подавляющее большинства моделей процессоров установлены именно в сокетах. Слот использовали 2 поколение процессоров Пентиум и используют процессоры АМД.

В основе работы современных процессоров лежит вероятностная модель. Её смысл заключается в том, что процессор предсказывает последующие действия программы или пользователя, основываясь на их предыдущих действиях.

Немаловажным фактом при анализе процесса является фирма изготовитель.

Существует несколько таких фирм, это: Intel, AMD, Cyrix, IBM, Texas Instruments. (Размышления на тему процессоров). В принципе все фирмы производители конфигурировали свои процессоры, таким образом, чтоб они были Intel совместимы. Долгое время лидирующие места на рынке процессоров занимала фирма Intel. В основном это связано с тем, что до шестого поколения процессор фирмы AMD, у данных процессоров существовала серьезная проблема, связанная с плавающей точкой. (Заключается в том, округления производимые компьютером при вычислениях, при суммировании давали существенную ошибку). Сегодня эта ошибка компанией AMD устранена. На сегодняшний день данной фирмой разработано и выпущено в серийное производство семь поколений процессоров Pentium.

Видеосистема (основные понятия)

Основной поток выходной информации - визуальный, причем информация представляется как в текстовом, так и в графическом виде. Активным средством вывода визуальной информации является видеосистема PC. Одним из главных компонент этой системы является видеокарта. Видеосистемы являются устройствами оперативной визуальной связи пользователя с персональным компьютером и служат для отображения команд, инструкций и другой текстовой или графической от клавиатуры или процессора на монитор. Видеосистема компьютера состоит из трех компонентов:

монитор (называемый также дисплеем);

видеоадаптер;

программное обеспечение (драйверы видеосистемы).

Видеоадаптер посылает в монитор сигналы управления яркостью лучей и синхросигналы строчной и кадровой развёрток. Монитор преобразует эти сигналы в зрительные образы. А программные средства обрабатывают видеоизображения — выполняют кодирование и декодирование сигналов, координатные преобразования, сжатие изображений и др.

Видеоадаптер — это электронная плата, которая обрабатывает видеоданные (текст и графику) и управляет работой дисплея. Содержит видеопамять, регистры ввода вывода и модуль BIOS. Посылает в дисплей сигналы управления яркостью лучей и сигналы развертки изображения.

Наиболее распространенный видеоадаптер на сегодняшний день — адаптер SVGA (Super Video Graphics Array — супервидеографический массив), который может отображать на экране дисплея 1280х1024 пикселей при 256 цветах и 1024х768 пикселей при 16 миллионах цветов.

С увеличением числа приложений, использующих сложную графику и видео, наряду с традиционными видеоадаптерами широко используются разнообразные устройства компьютерной обработки видеосигналов:

Графические акселераторы (ускорители) — специализированные графические сопроцессоры, увеличивающие эффективность видеосистемы. Их применение освобождает центральный процессор от большого объёма операций с видеоданными, так как акселераторы самостоятельно вычисляют, какие пиксели отображать на экране и каковы их цвета.

Фрейм-грабберы, которые позволяют отображать на экране компьютера видеосигнал от видеомагнитофона, камеры, лазерного проигрывателя и т. п., с тем, чтобы захватить нужный кадр в память и впоследствии сохранить его в виде файла.

TV-тюнеры — видеоплаты, превращающие компьютер в телевизор. TV-тюнер позволяет выбрать любую нужную телевизионную программу и отображать ее на экране в масштабируемом окне. Таким образом можно следить за ходом передачи, не прекращая работу.

Монитор — устройство визуального отображения информации (в виде текста, таблиц, рисунков, чертежей и др.).

Без возможности видеть результаты своей работы, персо­нальный компьютер стал бы бесполезным инструментом. Необхо­димо каким либо образом наблюдать за сигналами компьютерной системы, что бы знать, чем она занимается в данный момент. Сегодня реализацией подобного рода функций занимается виде­осистема.

Видеосистема не всегда была неотъемлемой частью компь­ютеров. Последние существовали уже тогда, когда ещё не было телевидения в его сегодняшнем понимании. Первые процессоры в качестве выходных устройств использовали принтеры, кото­рые позволяли получить твёрдую копию выходного результата, что тоже очень важно в нашем переменчивом мире.

Стандартными средствами для отображения текста явля­ются дисплеи, работающие с картами символов. Специальная область памяти зарезервирована для хранения символа, кото­рый предстоит изобразить на экране. И программы пишут текст на экран, заполняя символами эту область памяти. Экран, ча­ще всего, представляется матрицей 80 на 25 символов.

Образ каждого символа, который появляется на экране, хранится в специальной микросхеме ПЗУ. Эта память относится к видеоцепям компьютера.

Каждый символ на экране формируется множеством точек. Несколько видеостандартов, используемых IBM и другими фир­мами, отличаются количеством точек, используемых при форми­ровании символов.

IBM четыре раза меняла назначение ОЗУ под видеосисте­му. Во-первых, это касаетсяПК. Еще один вариант используется в ПК и последний предназначается для всех последних улучшенных видеосистем.

Первые две видеосистемы ПК использовали различные об­ласти памяти и поэтому могли работать одновременно. Обычно одна область памяти предназначается для монохромного дисп­лея, а другая для цветного. Используются одни и те же об­ласти памяти для любого режима в независимости от использу­емого адаптера дисплея. Память монохромного экрана располагается по адресу В0000, цветного - В8000. Для обеспечения совместимости все новые видеосистемы могут работать через эти же адреса, даже если они хранят дополнительную информа­цию еще где-либо.

Программы, заносящие информацию на экран, должны знать, какую память они должны использовать для этого. Нуж­ную информацию можно получить, прочтя информацию из специ­ального байта памяти - флага видеорежима. Он предназнача­ется для указания: какого вида адаптер дисплея установлен внутри компьютера и используется в настоящее время. Он поз­воляет компьютеру знать, с каким дисплеем - монохромным или цветным - он имеет дело.

Этот байт позволяет так же указать - с цветным или черно-белым дисплеем работает компьютер даже в том случае, если установлен адаптер, способный работать с двумя видами дисплеев. Байт флага видеорежима размещается в начале опе­ративной памяти, по адресу 0463. Для кодировки текущего дисплея используется байт 0В4 - для указания монохромного режима и 0D4 - для цветного.

По стандарту IBM символы, видимые на экране, не хра­нятся в непрерывной последовательности. Символы, которые мы видим на экране, располагаются в байтах памяти с промежут­ком в один байт. Эти промежуточные байты отведены для хра­нения параметров изображаемых символов. Четный байт памяти содержит символ, а нечетный - хранит его атрибуты.

Излишки выделенной памяти могут использоваться для хранения нескольких изображений экранов. Каждый такой образ называется видеостраницей. Все базовые видеосистемы разра­ботаны таким образом, чтобы реализовать быстрое переключе­ние с одной страници на другую. Это позволяет изменять изображения экрана почти без всяких задержек. С помощью пе­реключателей можно управлять скоростью замены экранных страниц.

Базовая цветная система IBM имеет возможность работать в режиме с изображением текста в 40 столбцах экрана. Этот режим позволяет работать пользователю с компьютером через телевизионный приемник вместо дисплея. Телевизор не облада­ет такой точностью, как монитор компьютера. 80 столбцов текста на экране телевизора сливаются. При уменьшении числа столбцов текста в два раза, требуется в два раза меньше па­мяти для хранения. Это в свою очередь позволяет в два раза увеличить число видеостраниц.

По прошествии времени IBM улучшила качество своих ви­деосистем и соответственно увеличила объем памяти, исполь­зуемой для нее. Для символьных дисплеев эта память исполь­зуется для реализации новых видеорежимов, которые позволяют разместить на экране больше строк (до 43) и увеличить число видеостраниц. Некоторые видеосистемы могут реализовывать свои собственные режимы при работе с текстом. Они могут размещать текст в 60 строках и 132 столбцах.

 

Мониторы

Самым главным устройством вывода визуальной информации в ПК является дисплей. Наиболее распространены мониторы двух основных типов на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и плоские жидкокристаллические (ЖК). ЭЛТ-мониторы обеспечивают лучшее качество изображения, но в пользу жидкокристаллических мониторов говорит их компактность, небольшой вес, идеально плоская поверхность экрана.

ЭЛТ-мониторы

Размер монитора измеряется между противоположными углами видимой части экрана по диагонали. Единица измерения – дюймы. Стандартные размеры: 14"; 15"; 17"; 19"; 20"; 21". В настоящее время наиболее универсальными являются мониторы размером 17 (ЖК) и 19 дюймов (ЭЛТ), а для операций с графикой желательны мониторы размером 19-21 дюйм (ЭЛТ).

Монитор содержит ЭЛТ с видеоусилителями сигналов яркости лучей, генераторы развёрток, блок питания и схемы управления этими узлами. Монитор компьютера должен обеспечивать существенно широкую полосу пропускания видеосигнала. Кроме того, этому монитору приходится работать с разными параметрами синхронизации, которые зависят от выбранного режима разрешения и требований к развёртке. Параметры синхронизации могут меняться в процессе работы, и компьютерный монитор должен отрабатывать эти переключения режимов.

В настоящее время повсеместно используются цветные мониторы. Главным параметром монитора является размер диагонали экрана, который принято измерять в дюймах. Соотношение ширины экрана и его высоты составляет 4:3. Стандартные графические режимы имеют то же соотношение числа точек в строке и числа строк, что позволяет не искажать изображения фигур. Для цветных мониторов важным параметром является размер зерна экрана.

Изображение на экране ЭЛТ-монитора получается в результате облучения люминофорного покрытия остронаправленным пучком электронов, разогнанных в вакуумной колбе. Для получения цветного изображения люминофорное покрытие имеет точки или полоски трех типов, светящиеся красным, зеленым и синим цветом. Чтобы на экране все три луча сходились строго в одну точку и изображение было четким, перед люминофором ставят маску – панель с регулярно расположенными отверстиями или щелями. Крупицы каждого цвета «обстреливаются» из отдельной электронной пушки через теневую маску с отверстиями, соответствующими зёрнам матрицы. Точность попадания лучей именно в свои крупицы обеспечивается тщательностью изготовления кинескопа и настройкой системы сведения лучей. Шаг матрицы зёрен экрана – Dot Pitch - принято измерять в миллиметрах. В первом приближении можно считать, что он совпадает с размером зерна. Однако корректнее перевести параметр Dot Pitch как зернистость экрана. Часть мониторов оснащена маской из вертикальных проволочек, что усиливает яркость и насыщенность изображения. Чем меньше шаг между отверстиями или щелями (шаг маски), тем четче и точнее полученное изображение. Шаг маски измеряют в долях миллиметра. В настоящее время наиболее распространены мониторы с шагом маски 0,24-0,26 мм. Устаревшие мониторы могут иметь шаг до 0,43 мм, что негативно сказывается на органах зрения при работе с компьютером. Модели повышенной стоимости могут иметь значение менее 0,21 мм.

Существует три типа теневых масок, через которые проходит луч: трехточечная маска, щелевая маска и апертурная решетка. Трехточечная маска была самой первой, ее использовали в самых первых цветных телевизорах. Она не претерпела никаких существенных изменений с момента изобретения, разве что стали делать ее из сплава железа с никелем (инвар), что позволило получить более качественную картинку за счет меньшего расширения при высоких температурах. Эта маска так и называется - инваровая. До сих пор от нее никак не могут отказаться, и продолжают совершенствовать.

Апертурную решетку начали использовать совсем недавно. Вместо инваровой маски здесь применяется решетка из тонких вертикальных металлических струн. Такая конструкция меньше затеняет луч, тем самым, позволяя добиться яркого, контрастного и насыщенного цветами изображения. Однако у апертурной решетки есть и минусы. Она очень чувствительна к вибрациям и температурным перепадам. Для устранения недуга в кинескопах стали применять демпферные горизонтальные проволочки - обычно их одна или две. При выводе яркого изображения они становятся заметны, что несколько мешает при работе с графикой, но, в общем, незаметно.

Ученые пошли дальше, и была разработана новая маска. Назвали ее щелевой. Она совместила в себе достоинства двух предыдущих, не повторяя их недостатки. В принципе, это обычная трехточечная теневая маска, но с вертикальными прорезями. На практике кинескопы с апертурной решеткой используются, когда необходимо высокое разрешение, а также высокий уровень резкости и контрастности. Те же, кто постоянно имеет дело с технической графикой, для более точного рисования продолжают использовать кинескопы с трехточечной теневой маской.

На реальную разрешающую способность влияет и полоса пропускания видеотракта. При недостаточно широкой полосе пропускания мелкие детали – точки или вертикальные линии толщиной в один пиксель – могут становиться нечеткими и даже незаметными. В технических данных на монитор обычно указывают предельное разрешение и максимальные частоты развёрток. Оценить предел возможностей позволяет полоса пропускания. Грубо требуемую полосу пропускания можно оценить как произведение частоты горизонтальной развёртки на число точек в строке и на поправочный коэффициент 1,3.

Функциональная схема монитора

 

Блок управления

Системный процессор

Видеопроцессор, видео усилители

ЭЛТ

H-Sinc

V-Sinc

I^2C Bus

R G B

Сигналы от видеокарты

OSD меню

I^2C Bus

H/V процессор, задающие генераторы

H-Sinc

V-Sinc

ППЗУ

Выходной каскад строчной развертки

Выходной каскад кадровой развертки

Отклоняющая система

Схема гашения по кадрам

Накал

Цвет

Фокус

25 кВ

 

Рисунок 1.20 - Функциональная схема цветного CRT-монитора

Видеосистема компьютера состоит из обязательной графической и дополнительной подсистем обработки видео изображений, а так же из двух частей: контроллера дисплея и монитора. Контроллер дисплея - это электроника, создающая изображение, а монитор действительно выводит изображение.

Монитор содержит большую вакуумную трубку, похожую на телевизионную. Передняя часть трубки называется экраном, тыльная часть содержит электронные пушки и окружена управляющими схемами. Монохромный и некоторые цветные мониторы имеют одну пушку, другие цветные мониторы - три. Изнутри экран покрыт люминофором. Монохромный монитор имеет один (одноцветный) набор люминофорных точек, а цветной - наборы красных, зелёных и синих люминофорных точек или полосок, в зависимости от фирмы изготовителя. На цветном мониторе, непосредственно за экраном находится маска, представляет собой пластину с рядом отверстий. Получив определённый электронный сигнал, пушка излучает поток электронов. Эти электроны выстреливаются на экран. На цветном мониторе электроны проходят отверстия в маске (или ударяются о саму защитную маску, не оказывая на неё никакого воздействия) и попадают в определённую точку экрана. Эта точка или область экрана начинает светиться. Благодаря тому, что люминофор светится при попадании на него электронов, видно точку на экране. Отверстия в маске определяют расстояние между пикселями на экране. Это расстояние называется точечным шагом или разбросом точек монитора и имеет определяющее влияние на чёткость изображения. Разброс точек - это реальное расстояние между точками одного и того же цвета на трубке. Одна электронная пушка выстреливает электронами таким образом, что они поражают зелёные точки, другая - красные, а третьи - синие. Три точки образуют маленький треугольник. Для электронов, которые могут проходить через определённое отверстие в защитной маске, активными являются все три точки (красная, синяя и зелённая). Эти точки рассматриваются, как один пиксел. Любой цвет можно представить сочетанием красного, зелёного и синего. Чтобы получить различные цвета на экране, электроника монитора выборочно включает и выключает электронные пушки и подбирает число выстреливаемых электронов, чтобы изменить интенсивность цветов.

Однако монитор не отображает только один единичный пиксель на экране, когда в вакууме выстреливается поток электронов, они перемещаются по прямой. Вакуумная трубка в мониторе окружена двумя парами электрических пластин. Одна пара отклоняет электронный луч по горизонтали, а другие по вертикали. Электронная схема заряжает и разряжает эти пары пластин, что обеспечивает проникновение электронов во все области экрана. Видео кадр рассматривается как путь, который проходит луч, чтобы зарисовать весь экран. Стартуя от начала кадра (верхний левый угол экрана), луч последовательно проходит через весь экран по горизонтальным строкам, называемыми строками развёртки. Когда луч достигает низа экрана, он преломляется так, что становится невидимым на экране и направляется в верхний левый угол экрана.

Видеоконтроллер посылает различные сигналы для различных видеорежимов. Монитор разделяет эти сигналы для электронных лучей и отклоняющих пластин. Каждый кадр прорисовывается на экране множество раз в секунду, с частотой от 60 до 70 Гц. Эта частота обратного хода луча называется частотой регенерации. Из-за порождающегося мерцания, частота регенерации - основной показатель видеосистемы.

Таким образом, наиболее важными для монитора являются следующие параметры: частота вертикальной (кадровой) развертки, частота горизонтальной (строчной) развертки и полоса пропускания видеосигнала.

Для сужения полосы частот спектра применяется черезстрочная развертка, т.е. полный растр получается за два приема. Сначала за время, равное 1/50 с, передаются (воспроизводятся) только нечетные строки: 1, 3, 5 и т.д. Эта часть растра называется полем нечетных строк или нечетным полукадром. Затем развертывающий электронный луч быстро переводится от нижнего края экрана вверх и попадает в начало 2-й (четной) строки. Далее луч прорисовывает все четные строки: 2, 4, 6 и т.д. Так формируется поле четных строк или четный полукадр. Если наложить оба полукадра друг на друга, то получится полный растр изображения.

ЖК мониторы

На экране жидкокристаллического монитора изображение образуется в результате прохождения белого света лампы подсветки через ячейки, прозрачность которых зависит от приложенного напряжения. Элементарная триада состоит из трех ячеек зеленого, красного и синего цвета и соответствует одному пикселу экран<