10. Zbrazvací sustava (mnitr, videkarta) Mnitry Mnitry jsu základní výstupní zařízení pčítače. Služí k zbrazvání textvých i grafických infrmací. Existuje mnh hledisek - parametrů, pdle kterých lze mnitry rzdělit: Pčet zbrazvaných barev: Mnchrmatické: mají puze jednu barvu, dnes už se pužívají zřídka, především jak sučást jiných zařízení či strjů, kde není nutný barevný výstup (elektrnická pkladna, vyvažvačka kl, ) Barevné: umžňují zbrazvání barevnéh brazu Velikst úhlpříčky: velikst je uváděna v palcích, běžné veliksti jsu: 14, 15, 17,19, 21 Obnvvací (brazvá) frekvence. Rzumí se jí, klikrát je mnitr schpen překreslit braz na brazvce za jednu sekundu. Hdnty se phybují přibližně d 50Hz až d 120Hz, dpručen je 75Hz a více, aby se braz nechvěl a nevlnil. (Televize má bnvvací frekvenci 50Hz, v prkládaném režimu, t znamená, že se bnvuje puze každý druhý řádek takže ve skutečnsti t je jen 25Hz. U TV t nevadí, prtže braz je phyblivý; na rzdíl třeba d textu na mnitru) Rzlišení: určuje pčet bdů na šířku krát pčet bdů na výšku. Standardní řada rzlišení: 640 x 480, 800 x 600, 1024 x 768, 1152x 864, 1280 x 1024, 1600 x 1200. Obnvvací frekvence a rzlišení je řízen z grafické karty. Pkud pžadvané parametry není schpna grafická karta zvládnut, je pužívání kvalitníh, výknnéh mnitru degradván. Pdle způsbu zbrazení se dělí na klasické CRT a LCD. CRT (Cathde Ray Tube) Hlavní částí mnitru je brazvka, na jejímž stínítku se zbrazují jedntlivé barevné bdy (pixely). Mnitr je připjen přím k videkartě zasílající patřičné infrmace, které budu na mnitru (jeh brazvce) zbrazeny. 1
Princip barevné brazvky: Základem brazvky je katdvá trubice (vyrábí se ze skla, uvnitř je vakuum). Ze tří katd elektrnvých trysek jsu emitvány tři paprsky elektrnů. Ty prchází tvry v masce a dpadají na stínítk brazvky. Stínítk je tvřen vrstvu tzv. luminfrů (luminfr = látka přeměňující kineticku energii na energii světelnu). Luminfry jsu ve třech základních barvách: Red (červená), Green (zelená), Blue (mdrá), vlastní elektrnvé svazky jsu bezbarvé, ale p dpadu na příslušné luminfry djde k rzsvícení bdu dpvídající barvy. Elektrnvé paprsky jsu vychylvány pmcí vychylvacích cívek tak, aby pstupně pisvaly zleva dprava a shra dlů jedntlivé řádky brazvky. Pdle umístění a tvaru tvrů masky a tím i dpvídajícímu nanesení luminfrů je mžné rzlišit tři základní typy barevných brazvek. Delta: Otvry v masce jsu kruhvé a jsu uspřádány d trjúhelníků (velké písmen delta) stejně jak luminfry. In-Line: Otvry v masce jsu bdélníkvéh až válnéh tvaru a jedntlivé luminfry jsu naneseny v řadě vedle sebe. Trinitrn: luminfry jsu naneseny v řadě vedle sebe, maska je tvřena svislými pásy, nepřerušvanými pásy. Dnes technlgie nejpužívanější Tut technlgii pužívá Sny Starší klasické brazvky mají zakulacené stínítk, nvější brazvky mhu být plché (FLAT). 2
CRT brazvky mnitrů mají shdnu knstrukci s televizními brazvkami. Ty však mají menší rzlišení 720 x 576 bdů LCD (liquid crystal display) Tekuté krystaly Tekuté krystaly jsu materiály, které vlivem elektrickéh ple mění svji mlekulární strukturu. Díky tmu lze vlivnit mnžství prcházejícíh světla krystalem. Každý brazvý bd je hraničen dvěma plarizačními filtry, a dvěmi transparentními elektrdami. Řízením napětí na elektrdách se mění intenzita elektrické ple, cž způsbí změnu struktury tekutéh krystalu a vlivní natčení jeh částic. Uvedeným způsbem lze krystal regulvat v něklika desítkách až stvkách různých stavů a tak vzniká výsledný jas barevných dstínů. Prtže se brazvý bd skládá ze tří barevných sub-pixelů: Red (červená), Green (zelená), Blue (mdrá), vznikají tak statisíce až miliny různých barev. Tekutý krystal v základním stavu - bez elektrickéh ple. Světl je natáčen takvým způsbem, že může prjít druhým plarizačním filtrem. Prchází plný jas pdsvětlujících lamp. Vzniká bílá barva. Tekutý krystal pd plným elektrickým plem. Světl nemůže prjít druhým plarizačním filtrem. Vzniká černá barva. Existuje spusta typů displejů využívajících tekutých krystalů. Dnes nejrzšířenější typ je TFT: Každý brazvý bd pixel (Picture Element) je aktivně vládán třemi tenkvrstvými tranzistry TFT (Thin Film Transistr). Aby vznikl braz, jsu ptřeba dvě veličiny: světl a barva. 3
Světl je zajišťván pdsvětlujícími lampami CCFL (Cld Cathd Flurescent Lamp), které jsu intenzívním zdrjem primárníh bíléh světla. Výsledný braz se získá prpuštěním bíléh světla skrz barevné filtry. Mnžství prpuštěnéh světla je řízen elektrickým plem pmcí tekutých krystalů. LED pdsvícení LCD mnitrů Stejně jak LED televize, začínají se i LED mnitry stávat fenménem pslední dby. V prpaga ních materiálech se lze dčíst, že LED mnitry mají nižší sptřebu, lepší barvy a kntrast. Jak už t tak bývá, nic není tak růžvé, jak se píše v letáku. Ve skute nsti LED technlgie spčívá puze v jiném pdsvětlení LCD displejů, míst bvyklých katdvých CCFL zářivek jsu pužity LED didy. LED pdsvětlení se u LCD displejů pužívá už řadu let (hlavně u mbilních telefnů a ntebků), teprve až marketingvé ddělení Samsungu přišl s názvem LED TV, tak se LED technlgie dstala d pdvědmí veřejnsti. Byla prpagvána jak nástupce LCD panelů a pr Samsung t byl brvský prdejní úspěch. Thle klamání sptřebitelů neušl britské ASA (Advertising Standards Autrity), takže v Británii lze název LED TV pužívat jen s vysvětlením, že jde ve skute nsti LCD displej s LED pdsvětlením. Mim Británii však žádná mezení neplatí. Název LED TV 4
i LED displej je prblematický i z th důvdu, že je vžitý pr zna ení displejů veliksti billbardu, které jsu skute ně vyskládány ze statisíců LED did a tyhle didy přím vytváří braz. LED pdsvětlení je něklik druhů, drtivá většina LCD displejů pužívá nejlevnější variantu nazývanu Edge LED. Mnitry s pkr ilejším typem LED pdsvícení (RGB LED, direct LED) jsu mnhnásbně dražší, prdávají se d třiceti tisíc výš. Až tmt pkr ilém LED pdsvětlení lze tvrdit, že přináší lepší barvy a kntrast, prdejci t však rádi tvrdí i Edge LED. Výhdy edge LED pdsvětlení spčívají v mžnsti vyrábět tenčí LCD displeje s nižší sptřebu, právě prt se mntují hlavně d mbilních zařízení. Na kvalitu barev, pzrvací úhly a kntrast však edge LED pdsvětlení nemá žádný vliv. Kvalitu brazu ur uje vrstva s tekutými krystaly (na brázku znázrněná jak ta nejsvrchnější). Pdle typu vrstvy tekutých krystalů se LCD displeje dělí na tři druhy: LCD s TN panelem, s PVA panelem a IPS panelem. Nejméně kvalitní je TN panel, dalek lepší barvy a kntrast nabízí PVA a IPS panely, prt se pužívají i v prfesinálních mnitrech. Prblém velké většiny prdávaných LCD LED mnitrů je ten, že bsahují nekvalitní TN panel (např. tady mají všechny LED mnitry TN panel). Ozna ení LED je pak v pdstatě marketingvé zaklínadl, které umžnuje výrbcům prdávat šuntvé TN panely za dalek vyšší cenu, než by nrmálně měly mít... Nejdůležitější parametry LCD Dba dezvy (respnse time) [ms]: udává čas, za který se dkáže barva bdu změnit z černé barvy na bílu a zpět. Pzrvací úhly (viewing angle)c [ ]: udávají úhel, pd kterým je braz kvalitní a nemění se mu barvy. Udávají se dvě hdnty a t úhly v hrizntálním a ve vertikálním směru. C přesně vyjadřují pzrvací úhly je vidět na následujícím brázku. V případě, že brazvku sledujeme pd větším úhlem, začne braz ztrácet kntrast a barvy začnu blednut, někdy dknce přecházejí d inverze. Kntrast (cntrast): udává se v pměru dvu čísel. Tat hdnta je důležitá při prvzvání panelu za příméh slunečníh svitu. Jeh hdnta je vypčítána z pměru svítivsti bílé a černé barvy. Jas (brightness) [cd/m^2]: Jas je úzce spjat s kntrastem. Jeh hdnta se určuje tak, že se všechny pixely zbrazí bílu barvu a změří se svítivst mnitru. Příliš vyský jas může slňvat. 5
Pdsvícení: K pdsvícení se pužívají tenké trubice (2 až 14 trubic na brazvku - pdle kvality) u kterých je kladen velký důraz na rvnměrnst světla a jeh barvu (měla by být bílá). Velmi důležité je rvnměrné rzvedení světla p celé plše mnitru. T je uskutečněn pmcí sítě ptických vláken. V pslední dbě se bjevuje i pdsvícení pmcí LED, tt řešení přináší úspru energie a také větší živtnst celéh panelu. Způsby připjení: LCD zbrazují, na rzdíl d CRT mnitrů, digitálně. V sučasné dbě pdpruje většina LCD dva knektry pr připjení ke grafické kartě pčítače: D-SUB: signál z grafické karty je analgvý (VGA), v displeji je převeden zpět na digitální DVI: signál je digitální. Existují dvě varianty: DVI-D dkáže přenášet puze digitální signál DVI-I je umžňuje využít i signál analgvý D-SUB DVI-D DVI-I Prvnání vlastnstí LCD x CRT Cena: mnitry CRT jsu už jen pr nejnižší kategrii prašné prvzy, CRT mnitry jsu dlnější než LCD - (kvalitní CRT výrbci přestaly vyrábět). D nákladů patří nejen cena přízení, ale i prvzní náklady. Sem patří především sptřeba energie, která je v pměru k CRT u LCD zhruba plviční (pzr na velikst brazvky ) Zdraví: vzhledem k tmu, že zbrazení u LCD mnhem více připmíná tištěné médium, je pr či zbrazvání na LCD přirzenější. I když sučasné CRT mnitry zvládnu pracvat s bnvvací frekvencí klem 100 Hz, která je pr či již mnhem příjemnější než pmalejší nastavení i přest unaví či rychleji než LCD. K dbru LCD lze také připčíst nulvé elektrmagnetické vyzařvání. Rychlst zbrazení: jedním z nedstatků LCD je rychlst zbrazvání. Přechd z jedné barvy d jiné barvy jedntlivých bdů je mnhem pmalejší než u CRT, takže při rychlých změnách brazu dchází k jeh rzmazání. Rychlst zbrazvání u LCD se nazývá rychlst dezvy. U CRT mnitrů k tmut jevu nedchází. V dnešní dbě technlgie natlik pkrčily, že laik případné rzmazání nerzpzná. 6
Rzměry: velku výhdu LCD jsu minimální rzměry a menší váha. Navíc některé LCD lze upevnit přím na zeď, čímž nezabírají míst na pracvním stle. Rzměry CRT mnitrů se sice také zmenšují, ale již z principu jejich činnsti se nemhu přiblížit rzměrům LCD. Různá rzlišení: velku výhdu CRT mnitrů je mžnst práce v různých rzlišeních. U LCD je práce v jiném než standardním rzlišení velmi nepříjemná. Vyšší rzlišení není téměř vůbec mžné pužít. V nižším rzlišení se zase musí spkjit s rzmazanějším brazem. Barevné zbrazení a úhly phledu: c se týká barevnéh zbrazení, mají LCD schpnst sytějšíh zbrazení základních barev prti CRT. Nevýhdu u LCD jsu prblémy s hmgenitu zbrazení, cž může způsbvat nervnměrná úrveň pdsvícení. Navíc se při phledu na LCD z jinéh než standardníh úhlu se prjevují barevné změny a psuny. Ostatní argumenty: Jedním z nedstatků LCD je existence tzv. mrtvých bdů. Jedná se jeden či více nefunkčních zbrazvacích bdů, které mají stále stejnu barvu. Naštěstí u nvých displejů se těcht bdů bjevuje minimum. POZOR NA LEVNÉ DISPLEJE! Další prblém LCD může nastat při převdu analgvéh signálu z grafické karty na digitální, který využívá LCD v případě, že grafická karta nemá digitální DVI výstup. Jednu z výhd LCD je také mžnst táčení mnitru na výšku cž dpvídá lépe frmátu papíru. Vhdné např. při prhlížení rzsáhlých textů. Tat funkce je u LCD značvána jak pivt. Grafická karta Videkarta, grafická karta neb též grafický adaptér jsu názvy pr jedn a ttéž zařízení. Jde rzšiřující kartu, která se umísťuje d sběrnice pčítače. Její základní funkcí je převádět digitální (číslicvé) instrukce zbrazení d analgvé pdby zpracvatelné mnitrem. Jedná se část výstupníh zařízení, které má na starst zbrazvání infrmací na mnitru (pčítání plhy jedntlivých pixelů a přiřazvání barevnéh kódu). Prakticky každý pčítač dneska musí být vybaven graficku kartu. Grafické karty pršly za své existence buřlivým vývjem. Na pčátku 80. let si uživatel vystačil s graficku kartu, která pdprvala puze znakvý (textvý) režim zbrazení (80 x 25 znaků). S nástupem grafických uživatelských rzhraní, např. MS Windws, ale již tent typ karet nestačil. Pžadavky na výkn se zvýšily více než 40krát. Výrbci tent pžadavek řešili přidáním tzv. grafických akcelerátrů, které jednak zrychlují kmunikaci mezi kartu a prcesrem na vstupu, jednak mezi kartu a mnitrem na výstupu. Přídavné čipy na kartě interpretují dluhé řetězce stejných perací jak jednu brvsku peraci. V sučasnsti jsu karty sazvány akcelerátry pr urychlení dvjrzměrné grafiky (Windws, AutCAD ap.) a akceleračními funkcemi pr zbrazvání videa. Dalším pólem, kde se výrazně uplatňuje akcelerace, je trjrzměrná grafika (3D). 3D akcelerátry mají za úkl rychlé překreslvání trjrzměrných plygnů (těles), 7
hardwarvý rendering, antialiasing apd. Zatím se ale výrbci neujedntili na kmerčním standardu; dnes však převažuje výrba karet GeFrce (nejnvější Gefrce 4 MX 440) následvaných kartami Herkules Kyr II, Vd 5, mezi starší graf. karty patří 3dfx Vd (1-4), S3 Virge, TNT Riva, TNT2 Parametry grafických karet U zbrazvacích adaptérů se rzlišuje celá řada parametrů: Typ grafickéh čipu, velikst a typ paměti, knektry karty, typ pužívané sběrnice, výrbní technlgie GPU, rychlst jádra GPU, pčet tranzistrů, rychlst vide paměti, paměťvá prpustnst, pčet bitů paměťvé sběrnice, Fill rate (pčet vykreslených pixelů za 1s), FPS (pčet vykreslených snímků za 1s), Texel rate (pčet vykreslení texelů = pixelů ptažených texturu za 1s), frekvence RAMDAC, maximální rzlišení, maximální bnvvací frekvence, barevná hlubka (16b, 32b), pdpra grafickéh rzhraní (API), pdpra peračníh systému Základní části grafickéh adaptéru Grafický čip (GPU - Graphic Prcesr Unit) - je mzkem celé karty, zpracvává instrukce d mikrprcesru, prvádí vlastní výpčty a předává data převdníku, který je psílá mnitru. Grafické čipy vyrábějí specializvaní výrbci (S3, ATI, Cirrus Lgic, Trident, Matrx, SiS, Diamnd, Creative NVIDIA, Sparkle Cmputer ), pdle čipu lze usuzvat na kvalitu karty. Důležitým indikátrem kvality grafickéh čipu je jeh datvá šířka (d starých 32 bitů až p 128 bitů). Videpaměť - je umístěna přím na kartě. Grafický čip d ní zapisuje infrmace každém zbrazvaném bdu. Histrie zbrazvacích adaptérů Klasická videkarta fungvala tak, že prcesr zapsal brazvá data d zvláštní části paměti, dkud je grafická karta vyzvedla, dekódvala a pslala mnitru. Nevýhdu všem byl, že sběrnice byla taktvána na 8 MHz, takže datvé tky byly mezené, i když frekvence prcesru byla mnhem vyšší. Prt se karty začaly připjvat pmcí lkální sběrnice přím k prcesru. Byly vybaveny vlastní pamětí RAM pr úschvu brazu. Lkální sběrnice pracuje se stejným taktem, jak prcesr systému, takže datvé tky výrazně narstly (cca. 10 krát). Ovšem ani tent nárůst nestačil rstucím pžadavkům uživatelů. Dalším krkem byl zlepšení inteligence karty. Dpsud sice prcesr uschvával braz v ddělené paměti karty, ale veškeré perace s bdy musel prvádět sám. Například psun kna rzměrech 200 x 200 bdů si u prcesru vyžádal prvedení 80.000 perací (40.000 smazání, 40.000 vykreslení). Prt výrbci začali vybavvat grafické karty inteligentními, tzv. akceleračními bvdy, které ušetřily práci prcesru tím, že za něj prváděly tyt nárčné perace. MDA (Mnchrme Display Adapter) - první adaptér pr práci v textvém režimu ve dvu barvách, neměl vlastní BIOS => stačila mu malá videpaměť. CGA (Clr Graphic Adapter) - nabízel i jedndušší grafické režimy, práci s barvami. Některé CGA adaptéry byly vybaveny knektrem dvlujícím připjení kaxiálníh kabelu a prpjení karty s běžným televizrem. HCG (Herkules Graphic Card, Herkules) - adaptér vyvinutý firmu Herkules, byl sučasníkem CGA. Byl zaměřen na levnější sestavy bez barevných mnitrů, nabízel však na svu dbu velmi dbré rzlišení v grafickém režimu. U nás byl pměrně rzšířen na pčítačích PC-XT. Herkules nebyl pdprván systémvým BIOSem, byl vládán jedntlivými aplikacemi, které h pdprvaly. Herkules měl také jinak definvané výstupní signály, prt splupracval jen s herkulesvým mnitrem. 8
EGA (Enhanced Graphic Adapter) - byl pstaven na CGA. Nabízel značnu kmpatibilitu a přidával nvé režimy. Nejlepší grafiku byl rzlišení 640 x 350 se 16 barvami ze 64 mžných. K práci ptřebval videpaměť umístěnu na kartě, bsahval také vlastní BIOS, který se nahrával d rezervvané paměti. VGA (Vide Graphic Array) - půvdně určen pr IBM PS/2, bjevil se ale i ve verzi ISA, a stal se tak základem dnešních zbrazvacích adaptérů. VGA už zásbval mnitr převedenými analgvými signály, a prt nebyl se staršími mnitry kmpatibilní. Nejlepší grafika byla 640 x 480 v 256 barvách. VGA má také svu videpaměť a BIOS, VGA karty pužívaly 15klíkvý knektr, který pužívaly všechny pzdější karty stejně jak sazení signálů na jedntlivých pinech knektru. Super VGA (SVGA) - adaptéry s vyšším rzlišením, větším pčtem barev. Chatické pužívání zbrazvacích režimů vyvlal ptřebu definvat jedntné rzhraní BIOSu, způsb adresvání RAM grafických pamětí a pužívané synchrnizační frekvence - tyt standardy ustanvil sdružení VESA. Režim VESA je dstupný z BIOSu a měl by jej pdprvat každý vladač. Grafické akcelerátry - klasicku VGA neb SVGA kartu již na trhu nenajdete, byly nahrazeny grafickými akcelerátry. Jsu t karty se speciálními bvdy, které samy prvádějí čast pužívané perace. Tím pdstatně urychlují práci a dlehčují mikrprcesru. Tyt karty pužívají stejný knektr a signály jak VGA. Ovladače grafických karet Na správné funkci karty se pdílejí i vladače. Knfigurace a instalace vladače je mžná při zvlení plžky Vlastnsti -> Nastavení p kliknutí pravéh tlačítka myši na plše. Můžeme zde definvat pčet barev a rzlišení. Pd plžku Upřesnit lze knfigurvat stávající grafický adaptér a mnitr, hardwarvu akceleraci, barevné prfily přidružené k mnitru a velikst zbrazvanéh písma. V Nastavení se u adaptérů s dalším pmcným sftwarem může bjevit další knfigurvatelná zálžka (vystředění brazu, rzdělení mnitru na něklik virtuálních brazvek atd.). 9