Sprzęt dla potrzeb grafiki komputerowej

Transkrypt

1 Sprzęt dla potrzeb grafiki komputerowej Elementy typowego systemu graficznego Drukarka CPU Procesor graficzny Monitor Urządzenia wejściowe Skaner

2 Sprzęt dla potrzeb grafiki komputerowej Metody tworzenia kopii trwałych Jakość urządzeń wyświetlających - rozdzielczość i wielkość plamki. Adresowalność - liczba plamek jakie może utworzyć urządzenia na odcinku 1 cala. Odległość między plamkami - odwrotność adresowalności. Rozdzielczość - liczba rozróżnialnych linii na cal. 1 cal

3 Sprzęt dla potrzeb grafiki komputerowej Drukarki matrycowe (igłowe) Głowice drukujące z igłami. Urządzenia rastrowe. Plamka tworzona jest przez uderzenie igły poprzez jednobarwną taśmę. Konwersja obrazów wektorowych. Kopie barwne trzy głowice jedna głowica

4 Sprzęt dla potrzeb grafiki komputerowej Drukarki laserowe Lasera. Dodatnio naładowany bęben pokryty selenem. Promień lasera rozładowuje bęben pozostawiając obszary do wypełnienia czarnym tonerem. Kopie barwne Proces powtarzany jest 3 razy dla każdej barwy podstawowej CMY. Drukarki laserowe wyposażone są we własny procesor do rasteryzacji obrazu. Ilość informacji o obrazie przesyłanym do druku w formacie bitowym jest rzędu MB. Aby zminimalizować transfer stosuje się języki opisu dokumentu PCL, PostScript, PDF. (drukarka laserowa - shemat).

5 Lustro Laser Drukarka laserowa Wałek zapisu Toner Rolka ładująca Utrwalanie wydruku Nakładanie tonera

6 Sprzęt dla potrzeb grafiki komputerowej Drukarki atramentowe Głowica z atramentem CMYK. matryca. Rezystor podgrzewający Komora dysza

7 Sprzęt dla potrzeb grafiki komputerowej Drukarka atramentowa Kropla jest wielkości 8-10 pikolitrów. Średnica mikrometrów. Najmniejszy punkt widoczny przez ludzkie oko jest rozmiaru 30 mikrometrów. Czarna 35 pikolitrów. Ładunek Dysk piezoelektryczny Kropla Unoszenie

8 Sprzęt dla potrzeb grafiki komputerowej Drukarki termiczne Podgrzewające ostrza (typowo 200/cal). Barwny woskowy papier. Pigment jest przenoszony z papieru woskowego na czysty. BARWY Rolka CMYK. Czas produkcji kopii trwałej, 1 min. Drukarki termiczne sublimacyjne ( naparowywanie pigmentu CMYK). 256 intensywności każdej z barw podstawowych CMYK. (drukarka termiczna - shemat).

9 Sprzęt dla potrzeb grafiki komputerowej Ploter piórowy pióro. wektory. ODMIANY płaski bębnowy (ploter - shemat).

10 Sprzęt dla potrzeb grafiki komputerowej Aparat fotograficzny (naświetlarka) Zdjęcie obrazu wyświetlanego na ekranie monitora. B&W fotografowany przez filtry barwne.

11 Urządzenia wyświetlające Działo elektronowe Wewnętrzne pole magnetyczne Strumień elektronów Maska Szyba Tuba szklana Rama Luminofor

12 Urządzenia wyświetlające Monitory CRT (Cathode Ray Tube 1897) Strumień elektronów wyrzucany jest w kierunku ekranu pokrytego luminoforem. Wiązka jest formowana przez układ ogniskowania. Elektrony uderzają dokładnie w jeden piksel luminoforu powodując emisję światła widzialnego. Światło to zanika wykładniczo w funkcji czasu i jest potrzeba odświeżania tego punktu (70 raz/s) do V Teoria kwantowa. Fluorescencja luminoforu, utrata związana z uderzaniem elektronów. Fosforescencja, powrót pobudzonych elektronów. Poświata, od usunięcia pobudzenia do chwili gdy fosforescencja spadnie do 10% początkowej emisji światła. Częstotliwość odświeżania, ilość pobudzeń na sekundę. Szybkość przeglądania poziomego, liczba linii/s, które mogą wyświetlić układy sterujące monitora.

13 Urządzenia wyświetlające Monitory CRT Siatka sterująca strumieniem elektronów (napięcie ujemne). Pasmo monitra, szybkość z jaką wyrzutnia elektronów może być załączana i wyłączana. n-linii n/2 - włączenie i wyłączenie 1000x1000@60Hz = 1/(1000*1000*60)=16ns Rzeczywiście 11ns 22ns = 45 MHz. Luminofor R,G,B->związki chemiczne(y 2 O 2 S:Eu, ZnCdS:Ag, ZnS:Ag)

14 Urządzenia wyświetlające Monitory kolorowe CRT Maska, cienka metalowa płyta z wieloma otworami blisko ekranu. Jest tak wykonana aby każdy ze strumieni elektronów uderzył tylko w jedną plamkę R,G lub B. Perforowana Szczelinowa Kratowa

15 Urządzenia wyświetlające Wyświetlacz ciekłokrystaliczny Ciekły kryształ (Nematyki,Smektyki) Łańcuchy molekularne,zmieniają swoje uporządkowanie pod wpływem przyłożonego napięcia. Polaryzacja światła Rodzaje wyświetlaczy DSTN, matryca pasywna TFT, matryca aktywna Defekty LCD Zapalony pixel na czarnym tle Wygaszony pixel na białym tle

16 Filtr polaryzator Tylne światło Ciekły kryształ Transparentne elektrody Pojemnik Filtr kolorowy Matryca DSTN

17 Matryca aktywna TFT (Thin Film Transistor) Cienka matryca z tranzystorów kontrolujących pojedynczy pixel Ekranu LCD. TFT Czas odpowiedzi od 25 do 10 ms DSTN Czas odpowiedzi 300 ms Dual SuperTwist Nematic

18 Urządzenia wyświetlające Rzutniki Projektory LCD wyświetlają obraz w oparciu o matryce ciekłokrystaliczne, przez które przechodzi strumień światła z żarówki. Obecnie stosuje sie w tego typu urządzeniach wyłącznie matryce aktywne, przy czym może to być jedna matryca TFT bądź trzy matryce polisilikonowe. Najistotniejszą różnic1 pomiędzy projektorami jedno- i trzy- matrycowymi jest mniejsza jasność i kontrast projektorów jednomatrycowych. Także panele używane w projektorach jednomatrycowych są większe co powoduje zwiększenie objętości samego projektora. Jest to jeden z głównych powodów, dla których projektory jednomatrycowe są tańsze od pozostałych.

19 Urządzenia wyświetlające Rzutniki Projektory CRT - odtwarzają obraz przy pomocy lamp projekcyjnych Cathode Ray Tube. Każda z tych lamp wyświetla obraz w jednym z trzech kolorów podstawowych: czerwonym, zielonym i niebieskim. Na ekranie, połączone strumienie światła tworzą kolorowy obraz o bardzo wysokim kontraście. Wadą tych projektorów jest ich duża waga (kilkadziesiąt kilogramów), oraz bardzo duże trudności w dostrajaniu, które może być wykonane wyłącznie przez doświadczonego fachowca.

20 Urządzenia wyświetlające Rzutniki Projektory DLP/DMD - Digital Light Processing/Digital Micromirror Device. Technologia stworzona i opatentowana przez firme Texas Instruments. Zainstalowany w projektorze procesor (DLP) przetwarza przesłany z komputera bądź odtwarzacza video obraz na sygnał cyfrowy. Następnie sygnał ten steruje ruchem około mikroluster (DMD), przy czym każde z nich porusza się niezależnie od pozostałych, odbijających światło żarówki. Kolor uzyskiwany jest dzięki przepuszczeniu światła przez czerwono- zielono-niebieski filtr kołowy lub/i przez pryzmaty. Projektory DLP produkowane są w wariantach jedno, dwu lub trzyprocesorowych. W zależności od tego ile urządzenie posiada procesorów, jednemu pikselowi obrazu dedykowane są jeden, dwa lub trzy mikrolustra. Im większa ilość procesorów DLP tym lepsze są właściwości

21 Urządzenia wyświetlające Rzutniki Projektory Light Valve - z zaworem świetlnym. W urządzeniach tych połączono technologie matrycy ciekłokrystalicznej z lampą CRT. Wyświetlany obraz jest bardzo wysokiej jakości. Jedyną wadą tego typu projektorów jest ich bardzo wysoka cena.

22 Urządzenia wyświetlające Inne wyświetlacze PDP (wyświetlacze plazmowe). Rzutniki.(Lustra,ciekły kryształ). PDP (wyświetlacze plazmowe). Plasma Display Panel -zastosowania wielkoformatowe. Układ składający się z dużej liczby jarzeniówek. Sterowanie impulsem prądowym LEP (Light Emitting Polymers). OLED (Diody organiczne). FED(Field Emission Display). Małe bańki zamiast jednej lampy. Katoda Spindta. ThinCRT

23 Skanery obrazów Skanery Układ ogniskujący Źródło światła Filtry RGB CCD CCD CCD R G B

24 Skanery obrazów Skanery Płaskie. CCD(Charge Coupled Device) - element wykorzystujący sprzężenie ładunkowe. Pod wpływem światła rozładowuje się. Element skanowany spoczywa na skanerze. Światło posuwające się na saniach jest odbijane od skanowanego obiektu a następnie kierowane do układu soczewkowego załamującego odpowiednią długość fali do konkretnego odbiornika CCD. Obecnie stosowane są skanery 1 przebiegowe. Bębnowe. Element skanowany jest osadzony na bębnie. Ręczne. Skanerem przesuwamy nad powierzchnią skanowaną. Czytniki kodu kreskowego.

25 Urządzenia wejściowe Lokalizatory Tabliczka Myszka Kula śledząca Drążek sterowniczy Touch Pad Ekran dotykowy

26 Urządzenia wejściowe Klawiatury Klawiatura alfanumeryczna Kamery Operują na interface USB. Dane w postaci obrazów. Aparaty cyfrowe OCR Rozpoznawanie mowy.

27 Magazyn obrazów Nośniki magnetyczne FD Dyskietki. Max do 1.44 MB. Powoli nadchodzi ich koniec. HDD (Hard Disk Drive) Dysk twardy Podstawowy nośnik informacji w komputerze klasy PC. Obecnie do 100 GB. ZIP/IMATION MB

28 Magazyn obrazów Nośniki optyczne CD-R,CD-RW. Compact Disk. Płyty optyczne zapisywane laserem(red), pojemność do 700 MB DVD-R,DVD+R,DVD-RAM,DVD-RW,DVD+RW Digital Versatile Disk (Cyfrowy dysk ogólnego przeznaczenia). Obsługa wielu warstw i stron. Obecnie do 20 GB.

29 Magazyn obrazów Inne nośnik Pamięci stałe flash. Aparaty cyfrowe. Kasety DV Kamery cyfrowe.

30 System prosty Rastrowe systemy wyświetlania CPU Urządzenia zewnętrzne SZYNA SYSTEMOWA Pamięć systemowa Pamięć obrazu Sterowniki wyświetlania MONITOR

31 Rastrowe systemy wyświetlania System zewnętrznym procesorem wyświetlania CPU Urządzenia zewnętrzne SZYNA SYSTEMOWA Procesor wyświetlania Pamięć systemowa Pamięć procesora wyświetlania Pamięć obrazu Sterowniki wyświetlania MONITOR

32 Rastrowe systemy wyświetlania System wbudowanym procesorem wyświetlania CPU Procesor wyświetlania Urządzenia zewnętrzne SZYNA SYSTEMOWA Pamięć systemowa Pamięć obrazu Sterowniki wyświetlania MONITOR

33 Generowanie obrazu RAMDAC(Random Access Memory Digital/Analog Converter) Pamięć karty graficznej -> (wiersz po wierszu czytany przez RAMDAC)->(łączy poszczególne bajty, tak uzyskane wartości przekształca na analogowe poziomy napięcia)->(generuje sygnały synchronizacji, pionowy(vsync)-określa początek i koniec obrazu, poziomy(hsync)-określa początek i koniec wiersza)->kabel- >Monitor. RAMDAC składa się z czterech części pamięci SRAM oraz trzech przetworników DACs - jednego dla każdego koloru składowego: czerwonego, niebieskiego, zielonego. RAMDAC po odczytaniu zawartości z pamięci wideo i zamienieniu jej na sygnał analogowy przesyła ją dalej kablem do monitora.

34 Generowanie obrazu (układ graficzny) Płyta główna AGP,PCI Dane cyfrowe Procesor graficzny Dane cyfrowe Pamięć obrazu Dane cyfrowe RAMDAC Dane analogowe Dane w postaci cyfrowej przesyłane są z CPU poprzez magistrale do procesora graficznego. W procesorze graficznym następuje dalsza obróbka obrazu a następnie trafia on do pamięci obrazu. Z tego miejsca dane cyfrowe linia po linii przetwarzane są przez układ RAMDAC na odpowiednie impulsy analogowe pozwalające na wyświetlenie obrazu. MONITOR

35 Elementy układu graficznego Procesory - (wsparcie dla operacji graficznych, MMX, 3D Now) Magistrala - (PCI, AGP). Pamięci - (SDRAM, RDRAM, DDR SDRAM, VRAM, RAMBUS). SIMM (single in-line memory module), 72 styki, 32-bitowe szyny; DIMM (dual in-line memory module), po obu stronach płytki 168 styki, 64-bitowe szyny. Pojemności: 64Mbit = 8MB, 128Mbit=16MB i 256Mbit = 32 MB. Płyty mieszczą MB RAM. Czasy dostępu: Nowsze pamięci asynchroniczne ns. Pamięci synchroniczne, dostrojone do częstości magistrali, od 7-12 ns, ale pierwszy dostęp jest ok. 5 razy wolniejszy.

36 Elementy układu graficznego Rodzaje pamięci: DRAM - dynamiczna (odświeżana) pamięć DRAM; SDRAM (synchronous dynamic RAM), synchroniczne pamięci DRAM; magistrale do 100 MHz, szybsze (do GB/s). SDRAM II, DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous RAM) - nowszy standard pamięci DRAM, transmisja do 2.4 GB/s z pamięci do procesora. Rambus, drdram (direct Rambus DRAM), szybkie )1 kanał do 1.6 GB/s), drogie, są w niektórych komputerach FPM RAM (fast page-mode RAM), od 60 ns EDO RAM (extended-data-output RAM), 10-40% szybsze od standardowego DRAM, magistrale do 66 MHz BEDO RAM (burst extended-data-out RAM), w trybie burst nawet 10 ns

37 Elementy układu graficznego SRAM - statyczna pamięć RAM, do 12 ns, droga; Async SRAM (asynchronous SRAM), asynchroniczna pamięć, Sync SRAM (synchronous burst SRAM), do 8.5 ns, bardzo droga ECC SRAM, pamięć L2 np. w procesorach Xeon; ECC = Error Checking and Correcting. PB SRAM (pipeline burst SRAM), magistrale powyżej 75 MHz VRAM, video RAM, ma dwa porty, jeden do odświeżania, drugi do zmiany zawartości pamięci; WRAM (Windows RAM), też dwuportowa, do 25% szybsza od VRAM SGRAM (synchronous graphics RAM), do grafiki, jeden port ale dwie A.Dawid strony - Wykład graficzne z Grafiki aktywne Komputerowej, jednocześnie Uniwersytet Śląski

38 Elementy układu graficznego Na rynku pojawiły się karty graficzne komunikujące się z komputerem za pośrednictwem magistrali AGP (Accelerated Graphics Port). Magistrala ta została opracowana i wprowadzona na płyty główne dla procesorów Pentium II przez firmę Intel. Magistrala PCI, oferująca maksymalną przepustowość 132 MB/s przestała być wystarczająca. AGP jest jego następcą, udostępniającym maksymalną przepustowość do 528 MB/s, a więc czterokrotnie większą. Taką przepustowość uzyskano między innymi dzięki zwiększeniu częstotliwości taktowania szyny do 66 MHz, co umożliwia transfer informacji z prędkością 266 MB/s (AGP 1x). Magistrala AGP może pracować zarówno przy narastającym jak i opadającym zboczu sygnału taktującego - mamy wtedy do czynienia z magistralą AGP 2x. Przepustowość magistrali AGP 2x wynosi 528 MB/s. Dodatkową zaletą korzystania z magistrali AGP jest przechowywanie tekstur w pamięci RAM, z czym wiąże się szybki dostęp procesora do informacji.

39 Elementy układu graficznego

40 Elementy układu graficznego ; ; Przejscie do trybu graficznego ; mov AH,00H mov AL,13H int 10H ; ; Wypelnianie calej pamieci ram karty VGA mod 13H ; mov AX,screen_ram mov ES,AX xor di,di mov cx,320*200/2 mov al, BYTE PTR color mov ah,al rep stosw ; ; Zapis jednego pixla