7. SYSTEM GRAFICZNY I PODSYSTEM AUDIO KOMPUTERA. System graficzny komputera jest częścią systemu wejścia-wyjścia umożliwiającą interakcję systemu z użytkownikiem. Dzięki niemu możemy oglądać wyniki swojej pracy. W jego skład wchodzą następujące elementy: karta graficzna monitor komputerowy karta telewizyjna (tuner TV) - opcjonalnie KARTA GRAFICZNA Karta graficzna (ang. graphics card) jest urządzeniem, którego zadaniami są renderowanie grafiki oraz wytworzenie odpowiedniego sygnału urządzenia wyświetlającego (wizualizacja danych cyfrowych na ekranie np. monitora). Karta graficzna najczęściej współpracuje z monitorem komputerowym lub projektorem multimedialnym. W obecnych czasach do karty graficznej podłącza się również telewizory LCD. Można spotkać się z określeniem karty graficznej jako VGA (ang. Video Graphics Array) lub akcelerator grafiki. ) 2) 3) Rys.. Przykładowe karty graficzne. - ASUS GeForce 400 MX, 2 - ATI Radeon HD 4770, 3 - ASUS GeForce GTX 780 W komputerach PC karty graficzne montowane są w postaci kart rozszerzeń, zintegrowane są z płytą główną (mostek północny) lub nowoczesnymi procesorami (procesor i karta grafiki w jednym, określane mianem APU). W laptopach karty graficzne są w znakomitej większości zintegrowane z płytą główną, co niestety nie pozwala na ich wymianę (poza pewnymi wyjątkami). Karty zintegrowane z reguły charakteryzują się mniejszą ogólną wydajnością. Podstawowe parametry opisujące wszystkie karty graficzne to nazwa modelu, częstotliwość pracy procesora graficznego, ilość, rodzaj i częstotliwość pracy pamięci, rodzaj gniazda rozszerzeń, typ chłodzenia oraz interfejs wyjściowy dla monitora. W budowie karty graficznej można wyróżnić następujące elementy procesor graficzny GPU (ang. graphics processing unit) - główny element karty graficznej od którego możliwość w ogromnej mierze zależy wydajność całego podsystemu graficznego. Podstawowym zadaniem układu GPU jest wykonywaniem obliczeń związanych z przetwarzaniem grafiki 2D (dwuwymiarowej) oraz 3D (trójwymiarowej) co pozwala na odciążenie procesora. Dzięki temu, CPU może przeznaczyć więcej mocy obliczeniowej na inne zadania. Mateusz Pańkowski
Zadaniem procesora graficznego jest również generowanie obrazu w pamięci. Najnowsze układy GPU nie są już tworzone wyłącznie pod kątem gier komputerowych. Coraz częściej wspomagają przetwarzanie wideo HD, umożliwiają wykonywanie skomplikowanych obliczeń, pozwalają uzyskać realistyczne efekty graficzne 3D. Niektóre współczesne układy graficzne potrafią wykonywać pewne operacje wielokrotnie szybciej niż tradycyjne procesory. Wraz z rozwojem układów graficznych rozwijane jest specjalne oprogramowanie zwane interfejsem programowalnym API (ang. Application Programming Interface) będące swego rodzaju pomostem pomiędzy oprogramowaniem multimedialnym a podsystemem graficznym i muzycznym komputera. Takim przykładem jest DirectX firmy Microsoft. ) 2) Rys. 2. Układy GPU kart graficznych. - NVIDIA GPU, 2 - ATI GPU. Obecnie liczącymi się na rynku producentami procesorów graficznych są: NVIDIA, ATI oraz Intel. pamięć VRAM - podobnie jak normalny procesor, układ GPU do sprawnego działania potrzebuje pamięci operacyjnej. W przypadku kart graficznej pamięć ta nosi nazwę VRAM (ang. video random access memory). Jest ona przestrzenią roboczą procesora graficznego, w której przechowuje on aktualnie przetwarzane dane graficzne. Od wielkości pamięci RAM zależy np. liczba wyświetlanych kolorów w grafice 2D, a w przypadku obrazów 3D - jakość i rozmiar nanoszonej tekstury. Wydajność całego systemu graficznego zależy również od szerokości i szybkości magistrali, która łączy pamięć z układem GPU. Współczesne karty graficzne wykorzystują szyny potrafiące przesłać jednocześnie 52 bitów oraz pracujące z częstotliwościami bliskimi GHz. Rodzaj pamięci stosowanej w najnowszych kartach graficznych to DDR5 SDRAM oznaczona jako GDDR. Rys. 3. Kości pamięci umieszczone na kartach graficznych. rodzaj gniazda rozszerzeń - inaczej zwana magistralą rozszerzeń, pozwala na komunikację układu graficznego z pozostałymi komponentami komputera, np. mikroprocesorem lub pamięcią operacyjną. Przez wiele lat standardem była równoległa magistrala AGP x8 (transfer 2 GB/s), ale od kilku lat skutecznie wyparła ją szeregowa magistrala PCI Express (PCI-E) działająca w kilku trybach (x, 4x, 8x, 6x) umożliwiająca maksymalny transfer do 6 B/s (dla 6x). Przed AGP stosowane również były magistrale PCI, ISA. Rozróżnienie jakie karta graficzna posiada Mateusz Pańkowski 2
złącze jest bardzo proste. W przypadku starych kart PCI, wycięcie znajduje się znacznie dalej od blaszki (w tylnej części). Złącze zaczyna się tuż za śledziem. Dla kart AGP, złącze zaczyna się najdalej od śledzia. Wycięcie również znajduje się w tylnej części. Dodatkowo przy złączu znajduje się specjalna wypustka umożliwiająca blokadę karty w gnieździe. Karty oparte o PCI-E zaczynają się blisko śledzia. Również wycięcie znajduje się najbliżej śledzia. Tylko PCI-E 6x posiada dodatkowy wypustkę do blokady karty. ) 2) 3) 4) Rys. 4. Przykłady kart z różnymi złączami: - karta ze złączem PCI, 2 - karta ze złączem AGP, 3 - karta ze złączem PCI-E x, 4 - karta ze złączem PCI-E 6x. Większość nowoczesnych płyt głównych posiada co najmniej jedno złącze PCI-E x6 przeznaczone do obsługi jednej, wydajnej karty graficznej. Rys. 5. Z lewej: gniazda PCI-E (od góry): 4x, 6x, x, 6x. Z prawej porównanie PCI-E 6x i x, AGP i PCI. Wyjątek stanowią płyty główne obsługujące tryby SLI (NVIDIA) lub CrossFire (ATI), dzięki którym istnieje możliwość generowania jednego obrazu przy pomocy kilku kart graficznych. Technologia SLI (ang. Scalable Link Interface) pozwala na łączenie 2, 3 lub 4 kart graficznych GeForce umieszczonych w gniazdach PCI-E 6x lub 8x i Mateusz Pańkowski 3
znakomicie zwiększając wydajność całego systemu graficznego. Oczywiście karty muszą ten tryb obsługiwać. SLI ma dwie poważne wady: bardzo duże zapotrzebowanie na prąd oraz generowanie dużej ilości ciepła wewnątrz obudowy komputera. Technologia CrossFire (nowa generacja to CrossFireX) jest odpowiedzią firmy ATI na technologię SLI wprowadzoną przez firmę NVIDIA. Umożliwia znaczne przyspieszenie aplikacji 3D. W podwójnej konfiguracji, obraz dzielony jest na pierwszą kartę graficzną (master) oraz na drugą kartę (slave) mniej więcej po połowie (zależy od konfiguracji). Z tej technologii można skorzystać tylko na specjalnie przygotowanych do tego płytach głównych. Większość nowych kart ATI ma wbudowany układ CrossFire. ) 2) Rys. 6. Montaż kart graficznych w trybach: - ATI CrossFire, 2 - NVIDIA SLI BIOS karty graficznej - pamięć ROM przechowująca instrukcję karty oraz tzw. firmware karty graficznej. Umożliwia działanie karty graficznej zanim zostanie wczytany system operacyjny. układ DAC - konwerter cyfrowo-analogowy (ang. digital to analog converter). Karta graficzna generuje sygnał w postaci cyfrowej (liczba binarna zakodowana w postaci stanu niskiego lub wysokiego), natomiast monitory kineskopowe CRT wyświetlają obraz bazując na sygnale analogowym (napięcie elektryczne). Aby oba komponenty mogły ze sobą współpracować, karta graficzna musi być wyposażona w konwerter zamieniający sygnał cyfrowy na postać analogową. W przypadku kart graficznych z cyfrowym wyjściem, układ DAC nie ma zastosowania. 0 0 0 0 DAC Rys. 6. Schemat działania konwertera DAC interfejs wyjściowy dla monitora - umożliwia podłączenie za pomocą okablowania urządzenia typu monitor, telewizor lub projektor multimedialny. Najczęściej spotykane wyjścia to: - D-SUB - stosowane do podłączania monitorów wykorzystujących sygnał analogowy. - DVI - (ang. Digital Visual Interface). Wykorzystywany monitora lub projektora multimedialnego do karty graficznej. Do przesyłu sygnału cyfrowego. Po zastosowaniu odpowiedniej przejściówki DVI->D-SUB można podłączyć również urządzenia analogowe. - TV-Out - znany również jako S-Video. Do podłączenia telewizora kineskopowego do karty graficznej. Mateusz Pańkowski 4
- HDMI - (ang. High Definition Multimedia Interface). Cyfrowy interfejs umożliwiający na jednoczesne przesyłanie obrazu i dźwięku w standardzie HD. Pozwala na podłączanie do karty graficznej wszelkich urządzeń multimedialnych zgodnych ze standardem. - Display Port - wprowadzony w 2008 roku. Niekompatybilny z DVI i HDMI. Do łączenia zestawów komputerowych z monitorami lub cyfrowymi telewizorami, wyświetlaczami czy całymi zestawami kina domowego. Obecnie rzadko stosowany. ) 2) 3) 4) Rys. 7. Interfejsy wyjściowe. - D-SUB, 2 - DVI, 3 - HDMI, 4 - S-Video układ chłodzenia - jako że GPU karty graficznej podczas pracy emituje dużo ciepła, to podobnie jak CPU wymaga chłodzenia. Stosuje się chłodzenie pasywne lub aktywne. Pasywne to sam radiator zamontowany na GPU. Chłodzenie aktywne to połączenie radiatora z zamontowanym na nim wentylatorem. W nowszych kartach graficznych dodatkowo montuje się rurki cieplne (heat pipe) w celu poprawienia wydajności układu chłodzenia. Czasem można spotkać karty z zamontowanymi radiatorami na kościach pamięci RAM. W przypadku gdy zamierzamy podkręcić kartę (tzw. overclocking) musimy zastosować lepszy, wydajniejszy radiator i wentylator. Przykładowa karta graficzna wygląda następująco: Rys. 8. - układ GPU (pod chłodzeniem), 2 - kości pamięci RAM, 3 - złącze PCI-E 6x, 4 - wyjście DVI, 5 - wyjście D-SUB, 6 - wyjście S-Video, 7 - złącze SLI, 8 - chłodzenie (radiator + wentylator), 9 - śledź montażowy (blaszka) Mateusz Pańkowski 5
Karty graficzne różnią się od siebie nie tylko wyglądem, nazwą producenta i nazwą modelu. Każda karta posiada pewne bardzo ważne parametry, które powinny być brane pod uwagę przy wyborze karty graficznej. Najważniejsze parametry to (porównanie dwóch przykładowych kart z chipsetami NVIDIA i ATI): Model Asus ENGTX480 Asus EAH5970 Chipset Nvidia GeForce GTX 480 AMD Radeon HD 5970 Złącze PCI-E 2.0 6x PCI-E 2. 6x Typ / ilość pamięci GDDR5 /.5GB GDDR5 / 2GB Szerokość magistrali pamięci 384-bit 256-bit Częstotliwość pamięci 3696 MHz 4000 MHz Częstotliwość pracy procesora graficznego Częstotliwość pracy układu RAMDAC Liczba procesorów strumieniowych 700 MHz 725 MHz 400 MHz 400 MHz 480 3200 Wyjścia 2x DVI, HDMI 2x DVI, DisplayPort Maksymalna rozdzielczość Zgodność programowa DVI: 2560x600 DirectX OpenGL 3.2 DVI: 2560x600 DirectX Maksymalny pobór mocy do 300W do 375W Rodzaj chłodzenia aktywne aktywne Wsparcie SLI/CrossFireX TAK TAK Aby sprawdzić ile pamięci RAM karty graficznej (grafika 2D) będzie potrzebnej do wyświetlenia np. 24-bitowej palety kolorów (2 24 = 6,7 miliona kolorów) przy rozdzielczości ekranu 024x768 należy wykonać pewne obliczenia: 024x768 = 786432 piksele 768432 x 24 = 8874368 bitów 8874368/8 = 2359296 bajtów = 2,25 MB Mateusz Pańkowski 6
MONITOR KOMPUTEROWY Monitor komputerowy jest urządzeniem wyjścia służące do bezpośredniej komunikacji użytkownika z komputerem. Zadaniem monitora jest wizualizacja wyników pracy komputera. Obraz wyświetlany na monitorze generowany jest przez kartę graficzną w postaci sygnału analogowego lub cyfrowego i przesyłany przez odpowiedni przewód. Wyróżnia się następujące rodzaje monitorów: CRT (kineskopowe) LCD (ciekłokrystaliczne) PDP (plazmowe) LED MONITOR CRT Monitor CRT (ang. Cathode-Ray Tube) - monitor kineskopowy, w którym obraz wyświetlany jest przy wykorzystaniu lampy kineskopowej. Zasada działania jest dokładnie taka sama jak w kineskopach telewizorów. Rys. 9. Monitor CRT (z lampą kineskopową) Działo elektronowe monitora wysyła trzy strumienie elektronów, które odpowiadają trzem kolorom luminoforów: czerwonemu - R (ang. red), zielonemu - G (ang. green) i niebieskiemu - B (ang. blue). Na strumienie te działa układ odchylania poziomego i pionowego (cewki). Zadaniem tego układu jest pokierowanie wiązek, po przejściu przez maskownicę, w odpowiednie miejsce na kineskopie. Elektrony uderzają w luminofor i tworzą piksel (plamkę) o określonym kolorze RGB (R=79, G=96, B=5 - to kolor brązowy) i jasności. Piksele wyświetlane są kolejno, jeden po drugim, w liniach od lewej do prawej strony ekranu. Odbywa się to z częstotliwością 60-85 Hz. 9 5 6 7 8 4 2 3 0 Mateusz Pańkowski 7
Rys. 0. Zasada działania monitora CRT. - luminofor, 2 - plamka, 3 - szkło kineskopu, 4 - działo elektronowe, 5 - siatka sterująca napięciem, 6 - cewki odchylania poziomego, 7 - cewki odchylania pionowego, 8 - maskownica, 9 - wzmacniacz wideo 0 - generator odchylenia pionowego, - generator odchylenia poziomego Wyróżnia się kilka rodzajów monitorów CRT w zależności od zastosowanej maski: perforowana - cechuje się zaokrągleniami ekranu i zniekształceniem obrazu szczelinowa - w /3 i 2/3 ekranu są poziome paski. Jest bardzo wrażliwy na pole elektromagnetyczne kratowa - najlepsze parametry, idealnie płaski ekran, krótka część tylna ) 2) 3) Rys.. Układ luminoforu (maski) monitora CRT. - perforowana, 2 - szczelinowa, 3 - kratowa Monitory CRT, podobnie jak wiele innych urządzeń, charakteryzuje się pewnymi parametrami. Są to: długość przekątnej - wyrażana w calach, np. 7 - rzeczywista przekątna w monitorach CRT jest trochę mniejsza ze względu na to, że część kineskopu zakryta jest obudową. rozdzielczość - liczba pikseli w pionie i poziomie, np. 024x768 (im większa rozdzielczość, tym mniejsze odświeżanie ekranu). odświeżanie - częstotliwość wyświetlania obrazu na ekranie, np. 85 Hz. Minimalne, zalecane odświeżanie to 75 Hz. funkcja rozmagnesowania (ang. degaussing) - rozmagnesowanie maski kineskopu w przypadku jest zbytniego namagnesowania. sterowanie ekranem - może być analogowe (pokrętła) lub cyfrowe (menu OSD). złącze sygnałowe - w monitorach CRT stosowane jest złącze D-SUB. Kartę graficzną, która posiada tylko wyjście DVI można podłączyć przy pomocy przejściówki DVI -> D-SUB. normy emisji promieniowania - określają wysokość promieniowania emitowanego przez monitor. Np. TCO 99, MPRII. ) 2) Rys. 2. Sposób połączenia monitora CRT z karta graficzną. - złącze D-SUB w monitorze CRT, 2 - przewód łączący kartę graficzną z monitorem Mateusz Pańkowski 8
MONITOR LCD W monitorach LCD (ang. Liquid Crystal Display) do wyświetlania obrazu służy wyświetlacz ciekłokrystaliczny. Działanie oparte jest na zjawisku zmiany polaryzacji światła, która zachodzi pod wpływem przyłożonego pola elektromagnetycznego. Wyświetlacz ciekłokrystaliczny składa się z: komórek z zatopionym ciekłym kryształem, elektrod generujących pole elektryczne, dwóch folii (polaryzator i analizator) oraz źródła światła. Rys. 3. Monitor LCD. Źródłem światła w panelach LCD jest lampa fluorescencyjna lub panel diod LED (). Wnikające światło jest najpierw polaryzowane pionowo przez filtr (2). W kolejnej fazie przechodzi ono przez elektrodę (3) ustalającą intensywność światła (jasność) poprzez przyłożenie odpowiedniego napięcia oraz przez warstwę ciekłego kryształu (4). Następnym krokiem jest filtr koloru (5), który składa się z milionów pikseli o trzech składowych: czerwonej, zielonej i niebieskiej. Na samym końcu, światło dociera do polaryzatora poziomego (6), przez który przechodzi i na ekranie powstaje punkt o określonym kolorze (i jasności). Pewną wadą tego rozwiązania jest przełączanie światła z małym opóźnieniem co daje efekt smużenia podczas wyświetlania dynamicznego obrazu. Ten niechciany efekt zlikwidowano dodając specjalny tranzystor wykonany w technologii TFT (ang. Thin Film Transistor). Technologia TFT pozwala na uzyskanie lepszych parametrów obrazu, szczególnie poprawiając kąt widzenia i czytelność obrazu. 2 3 4 5 6 Rys. 4. Zasada działania matrycy LCD (jeden piksel). - światło, 2 - polaryzator pionowy, 3 - elektroda, 4 - ciekły kryształ, 5 - filtr koloru, 6 - polaryzator poziomy Mateusz Pańkowski 9
Matryce LCD występują w kilku rodzajach: TN/TFT (ang. twisted nematic) - rewelacyjny czas reakcji (nawer do 2 ms) i bardzo dobra jakość obrazu. Monitory z ta matrycą TN w technologii TFT przeznaczone są przede wszystkim do prac biurowych. Nie zaleca się ich do obróbki grafiki i wideo. Dobre do grania w gry i oglądania filmów. Wadami są słabsze odwzorowanie kolorów oraz gorsze kąty widzenia niż w przypadków matryc MVA lub PVA. MVA (ang. multidomain vertical alignment) - szeroki kąt widzenia w pionie i poziomie. Świetne odwzorowanie kolorów, lepiej ukrywane są błędne piksele. Wadą jest dłuższy czas reakcji (nawet 8 ms). Monitory z tą matrycą zdobywają coraz większą popularność mimo wyższej ceny. PVA (ang. patternet vertical alignment) - bardzo duży kąt widzenia i świetny kontrast podobnie jak w MVA. Lepsze odwzorowanie czerni. Również nie są zauważalne piksele. IPS (ang. in-plane switching) - bardzo dobrze odwzorowuje kolory (słabiej od PVA/MVA lepiej od TN). Oferuje szeroki kąt widzenia oraz krótki czas reakcji zbliżony do matryc TN. LED - odmiana matrycy, w której do podświetlenia wykorzystuje się diody LED zamiast standardowych świetlówek. Zaletą jest zmniejszony pobór prądu i równomierne podświetlenie całego ekranu. Parametry monitorów LCD są następujące: długość przekątnej - wyrażana w calach, np. 2 - jest to rzeczywista przekątna - w przeciwieństwie do monitorów CRT. rozdzielczość - np. 920x080. format obrazu - np. 4 : 3 standard lub 6 : 9 panorama. typ matrycy - np. TN/TFT lub IPS. rozmiar plamki - np. 0,285 mm. Im mniejszy piksel (plamka) tym ostrzejszy obraz na ekranie. jasność (luminancja) - np. 300 cd/m 2 (kandele na metr kwadratowy) - określa maksymalną światłość jaką emituje ekran wyświetlający czystą biel. Im wyższa wartość, tym większe nasycenie barw i wyraźniejszy obraz. kontrast - np. 000 000 :. Parametr ten określa różnicę pomiędzy jasnością bieli a ciemnością czerni. Bardzo istotna wartość szczególnie dla grafików komputerowych. czas reakcji piksela - np. 2 ms. Określa z jaką szybkością monitor reaguje na zmiany obrazu. Liczony w milisekundach. Im niższa wartość, tym lepsza jakość obrazu. kąty widzenia - np. 70 /70. Parametr ten określa pod jakim kątem widzenia obraz nie zmienia swoich właściwości (brak zmian kolorów i zanikania obrazu). złącza sygnałowe - dostępne złącza do D-SUB, DVI i HDMI. normy - np. Energy Star, RoHS itp. Mateusz Pańkowski 0
) 2) 3) Rys. 5. Złącza sygnałowe monitorów LCD. - D-SUB, 2 - DVI, 3 - HDMI W porównaniu do monitorów CRT, monitory LCD mają więcej cech świadczących za nimi, aniżeli przeciwko. Waga i ilość miejsca zajmowanego przez LCD jest mniejsza. Monitory LCD można zawiesić na ścianie albo obrócić o kąt 90 (tzw. pivot) co dale możliwość redagowania tekstu. Zużycie energii jest mniejsze o prawie 60%, promieniowania brak. Jedyną różnicą na plus dla CRT jest możliwa do ustawienia dowolna rozdzielczość. MONITOR PDP (PLAZMOWY) W tego typu monitorze obraz powstaje w wyświetlaczu plazmowym PDP (ang. plasma display panel). Pomiędzy dwoma szklanymi płytkami z elektrodami znajduje się cienka warstwa gazu w komorach tworzących macierz. Trzy sąsiadujące komory, każda z luminoforem o innej składowej barw (RGB), tworzą jeden piksel. Pomiędzy elektrody zostaje przyłożone napięcie. Powoduje to zjonizowanie gazu (powstaje plazma) i emisję światła padającego na luminofor. 3 4 5 2 6 7 Rys. 6. Zasada działania monitora plazmowego (jeden piksel). - elektrody, 2 - płyta szklana, 3 - komora z luminoforem czerwonym, 4 - komora z luminoforem zielonym, 5 - komora z luminoforem niebieskim, 6 - elektroda, 7 - płyta szklana Panele plazmowe cechują się płaskim, cienkim ekranem o szerokim kącie widzenia (70 ) bez spadku jasności i czystości obrazu. Zaletą jest możliwość budowy ekranów o dużych rozmiarach - od 37 nawet do 03. Obraz o wysokiej jakości i odporności na zniekształcenia spowodowane polem magnetycznym. Monitory plazmowe mają zarówno lepsze odwzorowanie kolorów jak i większą głębię czerni w porównaniu do LCD. Żywotność takiego ekranu to około 27 lat. Mateusz Pańkowski
Rys. 7. Monitor plazmowy PDP. Oczywiście są również wady: waga panelu plazmowego jest większa kruchość i podatność na stłuczenia (trudniejszy transport i instalacja) tendencje do nierównomiernego wypalania luminoforu dłuższe oglądanie męczy wzrok MONITOR OLED Wyświetlacz OLED (ang. Organic Light Emitting Diode, organiczna dioda emitująca światło) oparty jest o diody elektroluminescencyjne LED wytwarzane ze związków organicznych. Konstrukcja jest dość prosta. Warstwa organiczna składająca się z trzech pikseli (diód) w trzech kolorach (czasem czterech - dodatkowo kolor biały) jest nakładana na płytę bazową w procesie podobnym do druku drukarki atramentowej. Ekran OLED wydziela samoistne światło co zapewnia najwyższy współczynnik kontrastu spośród wszystkich technologii wyświetlaczy. Zalety monitorów OLED: wyższa skala barw i jasność niż wyświetlacze LCD nie wymaga podświetlenia (kontrast nawet 000 000 : ) kąty widzenia dochodzą nawet do 80 czas reakcji ok. 0,0 ms wyprodukowanie takiego wyświetlacza szkodzi mniej środowisku możliwość produkcji zwijanych wyświetlaczy Wady: ograniczona żywotność materiałów organicznych w przypadku rozszczelnienia matrycy wilgoć może zniszczyć materiał organiczny rozwój ograniczony patentami firmy Kodak Company Mateusz Pańkowski 2
KARTA TELEWIZYJNA Karta telewizyjna (ang. tuner card, tuner telewizyjny) jest kartą rozszerzeń, dzięki której na ekranie monitora można oglądać program telewizyjny. Niektóre tunery umożliwiają podłączenie wideo lub kamery. Czasem można spotkać karty wyposażone w tuner radiowy, dekoder telegazety oraz pilot. Kartę telewizyjną montuje się w płycie głównej najczęściej w złączy PCI. 6 3 2 4 4 5 Rys. 8. Karta telewizyjna. - gniazdo antenowe, 2 - gniazdo Composite Video, 3 - gniazdo podczerwieni, 4 - gniazdo S-Video, 5 - złącze PCI, 6 - pilot do karty (wyposażenie opcjonalne) Istnieje kilka rodzajów tunerów TV: tuner cyfrowy naziemny DVB-T (ang. digital video broadcasting-terrestial) - umożliwia odbiór naziemnej telewizji cyfrowej tuner cyfrowy kablowy DVB-C (ang. digital video broadcasting-cable) - do odbioru telewizji cyfrowej z lokalnej telewizji kablowej tuner cyfrowy satelitarny DVB-S (ang. digital video broadcasting-satellite) - umożliwia odbiór cyfrowej telewizji satelitarnej tuner hybrydowy - pozwala na odbiór standardowego, analogowego sygnału telewizyjnego (PAL lub NTSC). Udostępnia również naziemną telewizję cyfrową. tuner analogowy - podstawowy rodzaj tunera służący do odbioru radia oraz analogowej telewizji naziemnej (w Polsce już nieprzydatny ze względu na przełączenie wszystkich nadajników na telewizję cyfrową) Mateusz Pańkowski 3
Podsystem audio daje możliwość komunikacji dźwiękowej pomiędzy komputerem a użytkownikiem (komputer odtwarza i nagrywa dźwięki). W skład podsystemu wchodzą: karta dźwiękowa (muzyczna) głośniki lub słuchawki mikrofon opcjonalnie inne urządzenia - np. magnetofon, gramofon lub urządzenia w standardzie MIDI KARTA DŹWIĘKOWA Najważniejszym elementem podsystemu audio jest karta dźwiękowa umożliwiająca rejestrację, przetwarzanie i odtwarzanie dźwięku. Sygnał dźwiękowy jest sygnałem analogowym i w tej postaci na dysku zapisać się go nie da. Należy przetworzyć go na postać cyfrową, zrozumiałą dla komputera. Do tego wykorzystywany jest przetwornik analogowo-cyfrowy A/C. Mierzy on wartość sygnału analogowego w określonym czasie - operacja ta nazywa się próbkowaniem (pobieraniem próbki sygnału). Ta wartość następnie zamieniana jest na liczbę, która na wyjściu pojawia się w postaci dwójkowej (binarnej). U t U 2 0 0 8 6 6 6 4 6 4 Rys. 9. Zamiana sygnału analogowego (góra) na cyfrowy (dół). Pomiary dokonywane są w stałych odstępach czasu, czyli ze stałą częstotliwością (tzw. częstotliwością próbkowania). Im częściej próbki są pobierane, tym dokładniej odwzorowany jest sygnał analogowy. Dwukrotnie większa częstotliwość próbkowania od największej częstotliwości sygnału analogowego nie powoduje znaczących strat informacji. Jest to jeden z najważniejszych parametrów karty dźwiękowej. ISA PCI USB A/C DSP -6-0 -2-0 -4-4 RAM ROM Wave Table -8-0 -8-4 -4-6 -4 t Mikser Wejście liniowe Wejście mikrofonowe Wyjście liniowe C/A Synteza Wave Table Wzmacniacz Głośniki/słuchawki Syntezator FM Rys. 9. Schemat blokowy karty dźwiękowej. Mateusz Pańkowski 4
Karta dźwiękowa zbudowana jest z następujących elementów: procesor dźwięku DSP - służy do cyfrowego przetwarzania sygnału. Specjalny procesor sygnałowy, umożliwiający kształtowanie dźwięku. Pozwala uzyskać różne efekty dźwiękowe (np. echo, pogłos), miksować sygnał oraz tworzyć dźwięk przestrzenny. syntezator - stosuje się go do generowania dźwięku za pomocą modulacji i łączenia fal oraz szumu. przetworniki A/C i C/A - zamieniają sygnał odpowiednio z analogowego na cyfrowy (A/C) i odwrotnie (C/A). Umożliwiają rejestrację dźwięku w postaci cyfrowej i jego odtwarzanie w postaci analogowej przez głośniki. mikser dźwięku - służy do łączenia sygnałów dźwięku z różnych źródeł, generatorów dźwięku, przetworników C/A, wejść zewnętrznych. wzmacniacz wyjściowy - wzmacnia sygnał analogowy, stosuje się do podłączania słuchawek lub głośników. interfejs do komputera - w starych kartach było to ISA, obecnie stosuje się PCI lub PCIe. interfejs MIDI - do podłączania do komputera cyfrowych instrumentów muzycznych. gniazda - do podłączania głośników lub słuchawek, mikrofonu. Gniazdo wejściowe (Line In). 5 6 7 8 3 4 9 2 Rys. 20. Budowa karty dźwiękowej. - procesor DSP, 2 - złącze PCI, 3 - wyjście CD, 4 - wejście AUX, 5 - wejście mikrofonu, 6 - wejście liniowe, 7 - wyjście na głośniki przednie, 8 - wyjście na głośnik centralny, 9 - MIDI Kolor gniazda Funkcja niebieski wejście liniowe różowy wejście mikrofonu zielony wyjście na głośniki przednie lub słuchawki czarny wyjście na głośniki tylne pomarańczowy wyjście na głośnik centralny i subwoofer szary wyjście na głośniki boczne (system 7.) Mateusz Pańkowski 5
Karty dźwiękowe obecnie najczęściej zintegrowane są z płytą główną komputera. Dla bardziej wymagających użytkowników dostępne są karty dźwiękowe zewnętrzne lub jako karty rozszerzeń. Mateusz Pańkowski 6