Устройство и техническая характеристика наиболее распространенных видеокарт ПК. Шейдеры

              К устройствам вывода относятся: Видеокарты и мониторы, Принтеры, Плоттеры, Звуковые платы и колонки.

Видеоадаптер – устройство для сопряжения ПК с монитором.

Современные чипсеты, как указывалось выше, могут иметь высококачественные видеоподсистемы, например Intel^® Graphics Media Accelerator X4500 с поддержкой Microsoft DirectX 10. Данные видеоподсистемы используют основную оперативную память для своей работы.

Однако, наибольшие возможности для работы с графикой имеют ви­деокарты интерфейса PCI Ex­press фирм NVIDIA (GeForce) и ATI (Radeon, см. рисунок 2.30), которые используют собственный графиче­ский процессор, использующий специальные технологии обработки графической информации, и собст­венную видеопамять большого объ­ема.

Программы генерации видеоизображения (шейдеры) подразделяются на вершинные, пиксельные и геометрические шейдеры (последние только для DirectX 10 и 11). Вершинные программы-шейдеры отвечают за построение и изменение 3D-объектов, построенных из трехмерных точек (вершин). Пиксельные программы-шейдеры позволяют менять цвета и интенсивность пикселей в результате каких-либо событий в программах. Геометрические шейдеры изменяют параметры трехмерных изображений, позволяют ломать, модифицировать и уничтожать их. Новые стандарты графического интерфейса DirectX 10 и 11 опираются на архитектуру унифицированных (единых) шейдеров, то есть структура кода вершинных, геометрических и пиксельных программ единая, хотя шейдеры выполняют разную работу.

Следует заметить, что стоимость видеокарт с памятью 512 МБ 1500-3000 руб. и выше, цена самых новых видеокарт доходит до 14000 руб.

Современные видеокарты могут обеспечивать работу с разрешением до 2560 на 1600 пикселей, выходы DVI, VGA, HDTV (разрешение HDTV 1920×1080, обычное DVD качество – 720×576).

Видеокарты могут потреблять до 300 Вт электроэнергии и выделять соответствующее количество тепла при этом. Подобное количество тепла, выделяемое с поверхности одного кремниевого чипа, может легко его сжечь кристалл. Охлаждение процессора и памяти видеокарт обычновыполняется с помощью кулера (вентилятор + радиатор).

Техническая характеристика и устройство современных мониторов для ПК

Монитор – устройство отображения графической информации, формируемой видеоадаптером.

В настоящее время основным типом мониторов для ПК является жидкокристаллический (ЖК, LCD – Liquid Crysta Display). До недавнего времени выпускались и использовались ЭЛТ (CRT) мониторы на основе электронно-лучевой трубки. Кроме того, существуют плазменные панели большого размера (42" – 60"), которые в основном используются в домашних кинотеатрах. Во всех типах мониторов для формирования цветного изображения используется цветовая схема RGB . Основные характеристики современного монитора следующие. Размер экрана – обычно измеряется по диагонали в дюймах и составляет у современных ЖК-мониторов 17, 19, 20, 21, 22, 24, 27, 30, 32, 40, 46 (стоимость соответственно от 6000 до 88000 руб.). Разрешение (разрешающая способность) – характеризует способность отображать на экране определенное количество точек по горизонтали и вертикали. Частота кадровой развертки или частота смены кадров, выраженная в герцах (Гц) – сколько в секунду изображение обновляется. Поэтому желаемым значением было 80 - 85 Гц. Для ЖК-мониторов используется частота 60 Гц, т. к. изображение у них не мерцает.Шаг точки – это расстояние по диагонали между двумя пикселями жидких кристаллов или точками люминофора одного цвета. Этот размер обычно выражается в миллиметрах (например, 0,297 мм).Яркость – обычно имеет значение   250 – 300 кд/кв. м. Контрастность400:1, 550:1, 600:1. Время отклика пикселя 8 – 16 мс. Угол обзора: по горизонтали (например, 170°) и по вертикали (170°). Ориентация экранау ЖК-монитора в отличие от ЭЛТ-монитора может быть как ландшафтная (горизонтальная), так и портретная (вертикальная).  Тип подключения ЖК-монитора к видеокарте компьютера может быть цифровой – DVI-интерфейс или аналоговый – VGA-интерфейс (у старых моделей).

Принцип работы ЖК монитора следующий.

Слой жидкокристаллического вещества (ЖКВ) располагается между двумя полированными прозрачными пластинами, сделанными из свободного от натрия и очень чистого стекла, на которые нанесены прозрачные электроды, управляющие каждой ячейкой структуры TFT. На стеклянных панелях имеются бороздки, которые ориентируют молекулы ЖКВ в определенном направлении. С двух сторон от стекол находятся поляризаторы, оси которых перпендикулярны. Это требуется потому, что плоскость поляризации светового луча поворачивается на 90° при прохождении ЖК-слоя. С внешней стороны экрана располагаются светофильтры, с помощью которых формируются пиксели из трех ячеек основных цветов (RGB). ЖК-панель освещается источником света сзади, то есть работает на прохождение света. Свет от лампы подсветки, пройдя поляризатор и стеклянную пластину, попадает в слой ЖКВ. Если на элементарную ячейку не подано напряжение, то при прохождении света через слой жидкого кристалла его поляризация поворачивается в соответствии с поворотом оптической оси кристалла. В результате на выходе свет пройдет через второй поляризатор, и этот пиксель дисплея выглядит для наблюдателя окрашенным в один из трёх цветов RGB (в зависимости от фильтра), сумма максимальных яркостей трёх сабпикселей дает белый цвет. Если же на электроды пиксельной ячейки подано напряжение, то свет пройдет слой жидкого кристалла, не изменив своей поляризации, и поляризатор на выходе не пропустит его. Этот пиксель будет выглядеть черным на светлом фоне.

Управление каждым сабпикселем выполняется активно (активная матрица), с помощью двух транзисторов и прозрачного электрода. Транзисторы сформированы на прозрачной пленке и выполнены либо из аморфного (a-Si), либо из поликристаллического кремния (p-Si). Поданный уровень напряжения удерживается и сохраняется до следующего сигнала. В принципе, поскольку каждым сабпикселем управляют индивидуально через адресные линии строк и столбцов, необходимости в регулярном обновлении всех элементов изображения нет – достаточно скорректировать управляющие сигналы в тех областях, где изображение изменилось.