Файл: Характеристики и типы мониторов для персональных компьютеров (Типы мониторов и принцип их действия).pdf

GDDR (graphics double data rate memory) – это подвид энергозависимой динамической памяти, которая предназначена для использования в видеокартах. GDDR отличается от DDR (оперативной памяти), хотя принципы и технологии для них являются общими. Среди основных отличий можно выделить: более низкое потребление у GDDR, по сравнению с DDR, к тому же, в GDDR применяются специальные методы управления буфером ввода-вывода, для улучшения пропускной способности. А также масса других улучшений. То есть, можно назвать видеопамять GDDR более продвинутым видом памяти, нежели обычная оперативная память (DDR).

На сегодняшний день, основным типом памяти для видеокарт является GDDR, а именно – версии GDDR3 и GDDR5.

Пожалуй, для наглядности пройдёмся по всем поколениям памяти GDDR, указывая их основные отличия. Это нужно для того, чтобы понимать, почему же стоит отдать предпочтение видеокарте с типом памяти GDDR5, а не GDDR3:

GDDR – первое поколение графической памяти с удвоенной скоростью передачи данных.

GDDR2 – это версия, которая базируется на обычной оперативной памяти DDR2 и отличается от нее, лишь вышеуказанными доработками. Имеет более высокие частотные показатели, по сравнению с GDDR. Аналогично сравнению оперативной памяти DDR и DDR2.

GDDR3 – это дальнейшее развитие графической памяти. Она также построена на модулях памяти DDR2. Технологически, данный тип памяти очень схож с GDDR2, но за счёт более эффективного потребления и тепловыделения, удалось увеличить тактовые частоты.

GDDR4 – тип памяти, который не набрал популярности и стал всего лишь переходной ступенью с GDDR3 на GDDR5. Опять же, базируется на всё той же DDR2. И в очередной раз из основных изменений – повышенные частоты и улучшенное энергопотребление.

GDDR5 – наконец наиболее продвинутый и последний мейнстрим-вариант, среди поколений видеопамяти. За счёт того, что он построен на памяти DDR3, количество передаваемых бит за такт увеличено в два раза (с 2 до 4) по сравнению с GDDR3 и GDDR4. С приходом GDDR5, стало возможным увеличить ПСП в два раза по сравнению с GDDR3, при этом не увеличивая шину.

2.2. Видеоадаптеры

Видеоадаптер обеспечивает интерфейс между компьютером и монитором, передавая сигналы, которые превращаются в изображение, которое мы видим на экране. На протяжении всей истории ПК было разработано несколько удачных стандартов, каждый последующий из которых обеспечивал более высокие разрешение и глубину цвета. Наиболее значимые стандарты видеоадаптеров перечислены ниже.

- MDA (Monochrome Display Adapter)

- HGC (Hercules Graphics Card)

- CGA (Color Graphics Adapter)

- EGA (Enhanced Graphics Adapter)

- VGA (Video Graphics Array)

- SVGA (Super VGA)

- XGA (eXtended Graphics Array)

- UGA (Ultra Video Graphics Array)

Большинство этих стандартов были изначально разработаны компанией IBM и затем лицензированы другими производителями. В настоящее время IBM уступила пальму первенства в производстве высококачественных мониторов другим компаниям, а большая часть приведенных стандартов безнадежно устарела. Единственным исключением является VGA; этой аббревиатурой обозначают базовые возможности монитора, используемые практически любым видеоадаптером.

Среди характеристик купленного видеоадаптера вы найдете, вероятнее всего, не список стандартов, таких как XGA или UVGA, а разрешение и глубину цветности. В то же время знакомство с основными стандартами позволит понять ход эволюции технологий и подготовит к случайной встрече с восставшими из мрачного прошлого старыми адаптерами.

Современные VGA-адаптеры способны отображать интерфейс программ, написанных для CGA, EGA и других устаревших стандартов. Это позволяет использовать старые программы (такие, как игры и образовательные программы) даже на современном ПК. Однако следует иметь в виду, что некоторые программы запустить не удается, так как они обращаются к регистрам, которые современными видеоадаптерами не поддерживаются.

Для работы видеоадаптера необходимы следующие основные компоненты:

- видео-BIOS;

- графический процессор, иногда называемый графическим акселератором;

- видеопамять;

- цифроаналоговый преобразователь DAC (ранее используемый в качестве отдельной микросхемы, DAC зачастую встраивается в графический процессор новых наборов микросхем; необходимость в подобном преобразователе в полностью цифровых системах — цифровая видеокарта плюс цифровой монитор — отпадает, однако, пока живы аналоговый интерфейс VGA и аналоговые мониторы, DAC еще некоторое время будет использоваться);

- разъем (AGP / PCI);

- видеодрайвер.

Довольно не плохой по производительности видеоадаптер показан на рисунке 7.

Рис.7. Типичный высокопроизводительный видеоадаптер nVidia GeForce 8800 GTX, оптимизированный для компьютерных игр и работы с двумя мониторами

Большинство его компонентов скрыто под кожухом системы охлаждения графического процессора (GPU), включающей в себя вентилятор и теплоотвод. Практически все видеоадаптеры, представленные сегодня на рынке, используют наборы микросхем, обеспечивающие ускоренную обработку трехмерной графики.

3. Характеристики мониторов

Типы развертки

При высоком разрешении важным фактором является тип развертки построчная (Non-Interlaced) или чересстрочная. При построчном способе формирования изображения все строки кадра выводятся в течение одного периода кадровой развертки, то есть передача всех строк на экране монитора за один прием без чередования. Все современные мониторы являются мониторами с построчной разверткой, что позволяет быстрее выводить изображение на экран и менее подвержены мерцанию. При чересстрочном способе за один период кадровой развертки выводятся нечетные строки изображения, за второй – четные.

Поэтому, говорят что один кадр делится на два поля, в случае чересстрочной развертки частота кадров снижается вдвое. Стандартные VGA карты при 800 на 600 поддерживают построчный способ, а 1024 на 728 – чересстрочный. Мониторы с построчной разверткой обладают лучшими характеристиками, так как они воспроизводят изображение без мерцания, гораздо быстрее, а также данные мониторы имеют более резкие и четкие изображения. Все мониторы высокого качества отображают изображения во всех режимах разрешения с построчной разверткой. Мониторы, имеющие "штатные" режимы с чересстрочной разверткой, ни одной из ведущих фирм, производящих мониторы, не выпускаются[7].

Разрешающая способность монитора

Разрешающая способность (разрешение) – плотность отображаемого на экране изображения[11]. Она определяется количеством точек или элементов изображения вдоль одной строки и количеством горизонтальных строк. Экран VGA c разрешением 640 на 480 точек имеет 640 точек вдоль строки и 480 строк, развернутых на экране. От разрешающей способности зависит количество информации выводимой на экран. В настоящее время самое большое разрешение достигает значения 1800х1440 (Монитор ViewSonic P815). Работать в режиме максимального разрешении монитора, как правило, работать нельзя (очень мелко). Но, тем не менее, максимальное разрешение является одним из важнейших параметров при оценке качества монитора. Чем выше максимальное разрешение, тем лучше монитор.

Для того чтобы определить реальную максимальную разрешающую способность монитора надо иметь три числа: шаг точки (шаг триад для трубок с теневой маской или горизонтальный шаг полосок для трубок с апертурной решеткой) и габаритные размеры используемой области экрана в миллиметрах. Последние можно узнать из описания устройства. Если пойти вторым путем, то необходимо максимально расширить границы изображения и проводить измерения через центр экрана. Подставив полученные числа в соответствующие формулы для определения реальной максимальной разрешающей способности[5].

Примем сокращения:

максимальное разрешение по горизонтали = MRH

максимальное разрешение по вертикали = MRV

Для мониторов с теневой маской:

MRH = горизонтальный размер/(0,866 x шаг триад);

MRV = вертикальный размер/(0,866 x шаг триад).

И так как, для 17-дюймового монитора с шагом точек 0,25 мм и размером используемой области экрана 320 на 240 миллиметров мы получим максимальную действительную разрешающую способность 1478 на 1109 точек: 320 /(0,866x0,25) = 1478 MRH; 240 /(0,866x0,25) = 1109 MRV.

Для мониторов с трубкой использующую апертурную решетку:

MRH = горизонтальный размер/горизонтальный шаг полосок;

MRV = вертикальный размер/вертикальный шаг полосок.

Значит, для 17-дюймового монитора с трубкой использующую апертурную решетку и шагом полосок 0,25 мм по горизонтали и размером используемой области экрана 320 на 240 миллиметров получим максимальную действительную разрешающую способность. Она равняется 1280 на 600 точек: 320/0,25 = 1280 MRH. Апертурная решетка не имеет шага по вертикали, и разрешающая способность по вертикали такой трубки ограничена только фокусировкой луча.

Оптимальное разрешение жестко связано с размерами кинескопа монитора. Рекомендованные врачами режимы сведены в таблицу 1:

Таблица 1. Рекомендованные режимы работы.

Частота регенерации

Одной из важнейших характеристик монитора является частота регенерации, которая определяет скорость, с которой происходит воспроизведение кадра или полное восстановление (обновление) экрана в единицу времени. Частота кадровой развертки или частота смены кадров, выраженная в герцах (Гц), соответствует частоте кадров: сколько раз луч формирует полное изображение - от самой верхней строки до самой нижней - за одну секунду. Чем выше частота кадровой развертки, тем меньше уровень нежелательного мерцания изображения, на которое невольно реагируют глаза и, следовательно, меньше нагрузка на зрение.

Заметим, что чем больше экран монитора, тем более заметно мерцание, особенно периферийным (боковым) зрением потому, что угол обзора изображения увеличивается. Значение частоты регенерации зависит от используемого разрешения, от электрических параметров монитора и от возможностей видеоадаптера.

Частоты строчной и кадровой разверток подбираются так, чтобы создать на экране изображение с высоким разрешением и отсутствием мерцания. Минимально допустимая частота кадровой развертки - 72 Hz. Но это минимум, при этом многие пользователи замечают мерцание экрана, особенно в помещении, освещенном люминесцентными лампами.

Ниже мы приводим таблицу 2 с минимально допустимыми частотами регенерации мониторов по новому стандарту TCO’99 для разных разрешений:

Таблица 2. Допустимые частоты регенерации.

Полоса пропускания

Полоса пропускания – это диапазон частот в МГц, в пределах которого гарантирована стабильная работа монитора. Полоса пропускания также может быть представлена как быстродействие монитора, с которым он способен воспринять графическую информацию в условиях воспроизведения изображения с максимальным разрешением, и рассчитана по формуле: W = Hmax * Vmax * Fmax, где Hmax – максимальное разрешение по вертикали, Vmax – максимальное разрешение по горизонтали, Fmax – максимальная частота кадров[2].

Настройка монитора

Иногда, из-за изменения освещенности или при начальной установке монитора, требуется корректировка качества изображения, воспроизведения цветов или яркости.

Существуют три типа систем управления и регулирования монитора: аналоговые, цифровые и цифровые с экранным меню. Аналоговые средства управления - это обычные вращающиеся ручки или кнопки, устанавливаемые на всех не слишком дорогих мониторах[10]. Цифровые средства управления основаны на использовании микропроцессора, они обеспечивают точные настройки и более просты в эксплуатации. Большинство цифровых средств управления снабжены экранным меню, которое появляется каждый раз, когда активизируются настройки и регулировки.

Благодаря цифровым средствам управления установки сохраняются в специальной памяти и не изменяются при отключении электропитания. Экранные средства управления удобны, наглядны, пользователь видит процесс настройки, который становится проще, точнее и понятнее. Помимо этого, все мониторы с меню на экране показывают частоты кадровой и строчной развертки, приходящие на монитор, и можно проверить правильность установки этих параметров видеокартой компьютера[8].