Grafika Komputerowa Wykład 3. Wyświetlanie. mgr inż. Michał Chwesiuk 1/24

Transkrypt

1 Wykład 3 Wyświetlanie mgr inż. 1/24

2 Techniki wyświetlania obrazu Obraz w grafice komputerowej jest to zbiór informacji o zawartości obrazu w pamięci komputera. Należy dokonać rekonstrukcji obrazu w taki sposób by móc go wyświetlić użytkownikowy. Proces rekonstrukcji obrazu jest zależny od rodzaju wyświetlacza. Inne: wyświetlacze laserowe, wyświetlacze LED, e-ink. 2/24

3 Wyświetlacz CRT Wyświetlacz kineskopowy, CRT (ang. cathode-ray tube). Do wyświetlania obrazu używa się wiązki elektronów wystrzeliwane z dział elektronowych (katod), osobnych dla każdego kanału (RGB). Luminofor jest to świecący pigment - fosfor, materiał mający własności świecenia pod wpływem padającego nań promieniowania. Cewki elektryczne zmieniając pole magnetyczne odchylają wiązkę elektronów, by trafiała w różne części ekranu. 3/24

4 Wyświetlacz CRT - oscyloskop 4/24

5 Wyświetlacz wektorowy Battlezone (1980) 5/24

6 Wyświetlacz CRT Grafika Rastrowa Aby wyświetlić raster w CRT należy wyświetlać obraz linia po linii. Luminofor emituje światło przez krótki czas. Światło stopniowo wygasa. 6/24

7 Wyświetlacz CRT Kanały koloru Kolorowy obraz powstaje dzięki użyciu luminoforu emitującego światło o zadanej częstotliwości. Wiązka elektronów trafia w odpowiednią komórkę luminoforem po przejściu przez perforowaną maskę. z 7/24

8 Wyświetlacz CRT Zalety i wady Zalety: Dobra reprodukcja kolorów Duży kontrast Dobre kąty widzenia Jakość niezależna od rozdzielczości Bardzo duża szybkość Wady: Gabaryty Migotanie obrazu Zużycie energii Problemy z ostrością obrazu Szkodliwość dla zdrowia 8/24

9 Wyświetlacz LCD Wyświetlacz ciekłokrystaliczny, LCD (od ang. liquid-crystal display). Technika wyświetlacza oparta jest na zmianie polaryzacji światła na skutek zmian orientacji cząsteczek ciekłego kryształu pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego.. 9/24

10 Wyświetlacz LCD Liniowa polaryzacja światła Światło jest falą poprzeczną. Oscylacje światła odbywają się w różnych kierunkach prostopadłych do kierunku rozchodzenia się fali. Dzięki użyciu polaryzatora oscylacje odbywają się tylko w jednej płaszczyźnie. 10/24

11 Wyświetlacz LCD Ciekłe kryształy Ang. Liquid Crystals. Warstwa ciekłokrystaliczna płaszczyznę polaryzacji. po przyłożeniu napięcia skręca 11/24

12 Wyświetlacz LCD Panel LCD Kształt elektrod decyduje o kształtach możliwych do wyświetlenia. Matryca pasywna - schemat wyświetlanego obrazy nie zalezy od stanu elektrycznego. Można użyć filtra barwnego aby wyświetlić wielokolorowy obraz. Brak możliwości wyświetlania obrazu rastrowego. 12/24

13 Wyświetlacz LCD Panel AMLCD Active Matrix LCD Aktywna matryca TFT (ang, pojedynczymi komórkami Thin Film Transistor) steruje 13/24

14 Wyświetlacz LCD Zalety i wady Zalety : Małe gabaryty Brak migotania obrazu Ostrość (w rozdzielczości natywnej ) Główne wady: Ograniczone kąty widzenia Wymagane podświetlenie Świecąca czerń 14/24

15 Wyświetlacz LCD Rodzaje paneli AMLCD Panele TN (ang. twisted nematic). Tanie, szybkie Małe kąty widzenia Panele IPS (ang. in-plane switching) Dobre odwzorowanie dobre kąty widzenia Większe straty światła, droższe kolorów, powolne, Panele VA (ang. vertical alignment) Większy kontrast, dobre kąty widzenia Powolne 15/24

16 Wyświetlacz PDP Wyświetlacz plazmowy (ang. plasma display panel) Przyłożenie napięcia do komórek zawierających mieszaninę gazów powoduje doprowadzenie ich do stanu plazmy Emitują wówczas światło ultrafioletowe Pobudzany nim luminofor emituje światło widzialne 16/24

17 Wyświetlacz PDP Zalety i wady Zalety: Wysoki kontrast Ciemna czerń Duże kąty widzenia Duże rozmiary ekranu Wady: Pobór prądu Wydzielanie ciepła Wypalanie luminoforu Migotanie obrazu 17/24

18 Wyświetlacz OLED Organic light-emitting diode Warstwa emisyjna zbudowana z komórek LED. LEDy złożone z polimerów przewodzących. Aktywna matryca TFT steruje stanem komórek. 18/24

19 Wyświetlacz OLED Zalety: Duże kąty widzenia Wysoka jasność i kontrast Dobrze barw Możliwość zastosowania giętkich wyświetlacze Prosta budowa Niski koszt odwzorowanie Główne wady: Duży pobór prądu dla jasnych obrazów Ograniczenia patentowe 19/24

20 Projektor DLP Cyfrowe przetwarzanie światła (ang. Digital Light Processing) Światło emitowane przez silne, wymienne źródło światła, jest odbijane przez matrycę luster w kierunku obiektywu. Każdemu pikselowi odpowiada jedno, ruchome lustro. Zależnie od położenia lustra, światło jest albo kierowane w stronę obiektywu (jasny piksel), albo na radiator (ciemny). Światło może uprzednio przejść przez obracający się filtr barwny, kolejno barwiący światło na kolory R, G, B. Po przejściu przez obiektyw światło jest rzucane na ekran, tworząc na nim finalny obraz. 20/24

21 GPU - Graphics processing unit Procesor graficzny odpowiada za stworzenie zawartości obrazu, przechowywanie go, oraz wysłanie jej do wyświetlacza w celu wyświetlenia. Jest to możliwe dzięki architekturze użytej w GPU. Pozwala ona wykonywać o wiele więcej równoległych obliczeń niż procesor. Obraz jest przechowywany w buforze ramki (framebuffer) w pamięci karty graficznej. 21/24

22 Podwójne buforowanie Rysowanie obrazu nie jest natychmiastowe. W trakcie procesu generowania obrazu mogą pojawiać się na niej kolejne elementy. Aby zapobiec wyświetlaniu niedokończonego obrazu stosuje się podwójne buforowanie (double buffering). Bufor przedni (ang. front buffer) - zawiera obraz wyświetlany Bufor tylny (ang. back buffer) - zawiera obraz generowany W momencie zakończenia tworzenia obrazu, następuje zamiana buforów miejscami (ang. swap buffer). 22/24

23 Synchronizacja pionową Szybkość działania procesora graficznego nie jest synchronizowany z częstotliwością wyświetlania wyświetlacza. Aby upewnić się, że obraz kolejnej klatki zostanie dostarczony do wyświetlacza, gdy ten będzie gotowy do jej wyświetlenia, stosuje się synchronizację pionową (ang. vertical synchronisation / VSync). W przeciwnym przypadku, gdy generujemy więcej klatek niż częstotliwość wyświetlacza, zdarzyć się może że obraz będzie się składał z kilku klatek (tzw. tearing). 23/24

24 Wykład 3 Dziękuję za uwagę :) mgr inż. 24/24