Технологии отображения информации

Жидкокристаллические дисплеи

Критерии выбора монитора

Уход за монитором

Видеоадаптеры

Видеоадаптеры для мультимедиа

Ускорители трехмерной графики

Модернизация или установка нового видеоадаптера

Неисправности адаптеров и мониторов

Технологии отображения информации

Информационную связь между пользователем и компьютером обеспечивает монитор. Можно обойтись без принтера, дисководов и плат расширения, но работа без монитора рав носильна работе вслепую: не видны ни результаты, ни вводимые с клавиатуры команды. Первые микрокомпьютеры представляли собой небольшие блоки, в которых практически не было средств индикации. Все, что имел в своем распоряжении пользователь, — это набор мигающих светодиодов или возможность распечатки результатов на принтере. Общение пользователя с компьютером осуществлялось через телетайп или пишущую машинку. С по явлением монитора компьютер стал гораздо привлекательнее для широкой аудитории поль зователей.
Система отображения компьютера состоит из двух главных компонентов:
-- монитора (дисплея);
-- видеоадаптера (называемого также видеоплатой или графической платой).
В этой главе рассматриваются видеоадаптеры, используемые в PC-совместимых компью терах, и мониторы, которые могут быть к ним подключены. Как работает электронно-лучевой монитор Информация на мониторе может отображаться несколькими способами. Самый распро страненный — отображение на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), такой же, как в те левизоре. ЭЛТ представляет собой электронный вакуумный прибор в стеклянной колбе, в горловине которого находится электронная пушка, а на дне — экран, покрытый люминофором.
Нагреваясь, электронная пушка испускает поток электронов, которые с большой скоро стью движутся к экрану. Поток электронов (электронный луч) проходит через фокусирую щую и отклоняющую катушки, которые направляют его в определенную точку покрытого люминофором экрана. Под воздействием ударов электронов люминофор излучает свет, кото рый видит пользователь, сидящий перед экраном компьютера. В электронно-лучевых мони торах используются три слоя люминофора: красный, зеленый и синий. Для выравнивания по токов электронов используется так называемая теневая маска — металлическая пластина, имеющая щели или отверстия, которые разделяют красный, зеленый и синий люминофоры на группы по три точки каждого цвета. Качество изображения определяется типом используе мой теневой маски; на резкость изображения влияет расстояние между группами люминофо ров (шаг расположения точек).
На рис. 15.1 показан разрез типичного электронно-лучевого монитора. Химическое вещество, используемое в качестве люминофора, характеризуется временем послесвечения, которое отображает длительность свечения люминофора после воздействия электронного пучка. Время послесвечения и частота обновления изображения должны соот ветствовать друг другу, чтобы не было заметно мерцание изображения (если время послес вечения очень мало) и отсутствовала размытость и удвоение контуров в результате наложе ния последовательных кадров (если время послесвечения слишком велико). Электронный луч движется очень быстро, прочерчивая экран строками слева направо и сверху вниз по траектории, которая получила наименование растр. Период сканирования по горизонтали определяется скоростью перемещения луча поперек экрана. В процессе развертки (перемещения по экрану) луч воздействует на те элементарные уча стки люминофорного покрытия экрана, в которых должно появиться изображение. Интен сивность луча постоянно меняется, в результате чего изменяется яркость свечения соответст вующих участков экрана. Поскольку свечение исчезает очень быстро, электронный луч дол жен вновь и вновь пробегать по экрану, возобновляя его. Этот процесс называется возобнов лением (или регенерацией) изображения.
В большинстве мониторов частота регенерации, которую также называют частотой вертикальной развертки, во многих режимах приблизительно равна 85 Гц, т.е. изображение на экране обновляется 85 раз в секунду. Снижение частоты регенерации приводит к мерца нию изображения, которое очень утомляет глаза. Следовательно, чем выше частота регенера ции, тем комфортнее себя чувствует пользователь. Очень важно, чтобы частота регенерации, которую может обеспечить монитор, соответ ствовала частоте, на которую настроен видеоадаптер. Если такого соответствия нет, изобра жение на экране вообще не появится, а монитор может выйти из строя. Тип экрана монитора Экраны мониторов могут быть двух типов: выпуклые и плоские. Экран типичного дис плея выпуклый. Такая конструкция характерна для большинства ЭЛТ (в том числе и телеви зионных кинескопов).
Обычно экран искривлен как по вертикали, так и по горизонтали. В некоторых моделях (Sony FD Trinitron и Mitsubishi DiamondTron NF) используется конструкция Trinitron, в кото рой поверхность экрана имеет небольшую кривизну только в горизонтальном сечении. Кри визна вертикального сечения экрана равна нулю. На таком экране возникает гораздо меньше бликов и улучшается качество изображения. Недостаток этой конструкции — высокая себе стоимость производства, а следовательно, и более высокая цена.

Жидкокристаллические дисплеи

Существуют альтернативные конструкции средств отображения, основанные на других физических явлениях. Позаимствовав технологию у изготовителей плоских индикационных панелей, некоторые компании разработали жидкокристаллические дисплеи, называемые также LCD-дисплеями (Liquid-Crystal Display). Для них характерен безбликовый плоский эк ран и низкая потребляемая мощность (некоторые модели таких дисплеев потребляют 5 Вт, в 806 Глава 15. Видеоадаптеры и мониторы то время как мониторы с электронно-лучевой трубкой — порядка 100 Вт). По качеству цве топередачи жидкокристаллические панели с активной матрицей в настоящее время превос ходят большинство моделей мониторов с электронно-лучевой трубкой.
Следует отметить, что разрешающая способность жидкокристаллических экранов, как правило, ниже, чем у типичных электронно-лучевых трубок, и стоят устройства намного до роже. Существует несколько разновидностей жидкокристаллических дисплеев: монохромный с пассивной матрицей, цветной с пассивной матрицей, цветной (аналоговый) с активной мат рицей и самый современный цветной (цифровой) с активной матрицей. На рис. 15.3 пред ставлен внешний вид обычного жидкокристаллического монитора.
В жидкокристаллическом экране поляризационный светофильтр создает две раздельные свето вые волны и пропускает только ту, у которой плоскость поляризации параллельна его оси. Распо лагая в жидкокристаллическом мониторе второй светофильтр так, чтобы его ось была перпендику лярна оси первого, можно полностью предотвратить прохождение света (экран будет темным). Вращая ось поляризации второго фильтра, т.е. изменяя угол между осями светофильтров, можно изменить количество пропускаемой световой энергии, а значит, и яркость экрана. В цветном жид кокристаллическом экране есть еще один дополнительный светофильтр, который имеет три ячейки на каждый пиксель изображения — по одной для отображения красной, зеленой и синей точек. Световая волна проходит через жидкокристаллическую ячейку, причем каждый цвет име ет свою ячейку. Жидкие кристаллы представляют собой стержнеобразные молекулы, свойст ва которых подобны жидкости. Это вещество свободно пропускает свет, плоскость поляриза ции которого параллельна оптической оси, но под воздействием электрического заряда моле кулы изменяют свою ориентацию. Одновременно меняется ориентация плоскости поляриза ции проходящей через нее световой волны. Хотя в монохромном жидкокристаллическом мо ниторе нет цветофильтров, в нем на один элемент разложения приходится несколько жидкокристаллических ячеек для передачи градаций серого цвета.
В жидкокристаллических мониторах с пассивной матрицей яркостью каждой ячейки управ ляет электрический заряд (точнее, напряжение), протекающий через транзисторы, номера кото рых равны номерам строки и столбца данной ячейки в матрице экрана. Количество транзисто ров (по строкам и столбцам) и определяет разрешение экрана. Например, экран с разрешением 800?600 содержит 800 транзисторов по горизонтали и 600 по вертикали. Ячейка реагирует на поступающий импульс напряжения таким образом, что поворачивается плоскость поляризации проходящей световой волны, причем угол поворота тем больше, чем выше напряжение. Полная переориентация всех кристаллов ячейки соответствует, например, состоянию включено и опре деляет максимальный контраст изображения — разницу яркости по отношению к соседней ячейке, которая находится в состоянии выключено. Таким образом, чем больше перепад в ори ентации плоскостей поляризации соседних ячеек, тем выше контраст изображения. На ячейки жидкокристаллического монитора с пассивной матрицей подается пульсирую щее напряжение, поэтому они уступают по яркости изображения жидкокристаллическим мо ниторам с активной матрицей, в каждую ячейку которых подается постоянное напряжение. Для повышения яркости изображения в некоторых конструкциях используется метод управ ления, получивший название двойное сканирование, и соответствующие ему устройства — жидкокристаллические мониторы с двойным сканированием (double-scan LCD). Экран раз бивается на две половины (верхнюю и нижнюю), которые работают независимо, что приво дит к сокращению интервала между импульсами, поступающими на ячейку. Двойное скани рование не только повышает яркость изображения, но и снижает время реакции экрана, по скольку сокращает время создания нового изображения. Поэтому жидкокристаллические мониторы с двойным сканированием больше подходят для создания быстро изменяющихся изображений, например телевизионных.
В жидкокристаллических мониторах с активной матрицей каждой ячейкой управляет от дельный транзисторный ключ. Например, дисплей с активной матрицей 1 024?768 содержит 786 432 транзисторов. Это обеспечивает более высокую яркость изображения, чем в жидкок ристаллических мониторах с пассивной матрицей, поскольку каждая ячейка оказывается под воздействием постоянного, а не импульсного электрического поля. При этом, естественно, активная матрица потребляет больше энергии. Кроме того, наличие отдельного транзистор ного ключа для каждой ячейки усложняет производство таких приборов и делает их более дорогостоящими.
Замечание
В жидeоeристалличесeом мониторе oстановлено определенное eоличество транзисторов, и поэтомo дисплеи таeоaо типа не работают на несeольeих частотах. Все пиeсели на эeране жидeоeристалличесeоaо монитора имеют фиeсированный размер, а в мониторах с элеeтронно-лoчевой трoбeой размер пиeселей может изме няться. Таeим образом, жидeоeристалличесeие дисплеи разработаны таe, что имеют определеннoю фиeсиро ваннoю разрешающoю способность. Перед поeoпeой дисплея этоaо типа oбедитесь, что ваш видеоадаптер поддерживает таeoю же разрешающoю способность, eаe и эeран, и что этой разрешающей способности бo дет вполне достаточно на протяжении всеaо сроeа слoжбы вашеaо монитора.
В жидкокристаллических мониторах как с активной, так и с пассивной матрицей второй поляризационный светофильтр управляет количеством света, проходящим через ячейку. Ячейки поворачивают плоскость поляризации световой волны таким образом, чтобы она на 808 Глава 15. Видеоадаптеры и мониторы ходилась как можно ближе к плоскости поляризации, пропускаемой светофильтром. Чем больше света проходит через светофильтр в каждой ячейке, тем ярче пиксель. В монохромных (черно-белых) жидкокристаллических мониторах градации серого цвета (вплоть до 64) создаются за счет изменения либо яркости ячейки, либо соотношения между количеством включенных и выключенных ячеек, соответствующих одному пикселю. В цвет ных жидкокристаллических мониторах на один пиксель приходится три ячейки, и, управляя их яркостью, можно добиться различного цвета изображения на экране. В настоящее время наибольшую популярность завоевали жидкокристаллические мониторы с пассивной матри цей и двойным сканированием, поскольку по качеству изображения они приблизились к эк ранам с активной матрицей, а стоят не намного дороже обычных жидкокристаллических мо ниторов с пассивной матрицей.
Серьезной проблемой, возникающей при производстве экранов с активной матрицей, яв ляется высокий процент отбраковки при выходном контроле: в панелях обнаруживается слишком много неработающих ячеек (в основном из-за неисправных транзисторов). Это де лает их значительно дороже, так как стоимость отбракованной продукции входит в стоимость качественной. Лучшие цветные дисплеи — это дисплеи с активной матрицей, или тонкопленочные тран зисторные (TFT), в которых каждым пикселем управляют три транзистора (для красного, зе леного и синего цвета). Мониторы с активной матрицей по яркости изображений намного превосходят пассивные дисплеи, и потому изображения на них легко видны под углом. Замечание В oстаревших моделях портативных eомпьютеров eомпании Toshiba применялась плазменная технолоaия. Не eоторые eомпании, например Philips, применяют этo технолоaию для эeранов настольных eомпьютеров и по вышения четeости телевизионноaо изображения.
Плоскопанельные жидкокристаллические мониторы
В настоящее время жидкокристаллические мониторы стали активно применяться не толь ко в портативных компьютерах, но и в настольных системах. Они обладают целым рядом достоинств, которые отличают их от мониторов с электронно-лучевыми трубками.
-- Для отображения информации используется вся поверхность экрана монитора. Напри мер, видимая область жидкокристаллического 17-дюймового монитора — 17 дюймов, в то время как у монитора с электронно-лучевой трубкой — всего лишь 15 дюймов.
-- Меньшая глубина, что позволяет экономить рабочее пространство.
-- Некоторые модели имеют съемное опорное основание, что позволяет устанавливать мониторы на стене или любой подставке.
-- Более низкое энергопотребление и, как следствие, меньшее выделение тепла.
-- Жидкокристаллические мониторы не подвержены “выгоранию” люминофора.
-- Возможность поворота монитора на 90°, что особенно обрадует дизайнеров.
-- Вес жидкокристаллических панелей гораздо меньше, чем электронно-лучевых мони торов тех же размеров. Например, 15-дюймовый жидкокристаллический дисплей ViewSonic VA 550 весит только 10,1 фунтов (примерно 4,5 кг), в то время как вес 17- дюймового электронно-лучевого монитора достигает 35–50 фунтов (15,8–22,6 кг). Жидeоeристалличесeие дисплеи 809 Существует два основных стандарта цифровых жидкокристаллических мониторов. -- Стандарт Digital Flat Panel (DFP), принятый Ассоциацией по стандартам в области видеоэлектроники (Video Electronic Standards Association — VESA) в феврале 1999 года. Стандарт DFP был ранее известен как PanelLink. -- Стандарт Digital Visual Interface (DVI), принятый Digital Display Working Group (DDWG) в апреле 1999 года. Он более популярен среди производителей аппаратного обеспечения и, по сути, является промышленным стандартом.

Критерии выбора монитора

Практически в каждом компьютерном магазине вам предложат несколько десятков моде лей мониторов — от самого дешевого монохромного до суперсовременного. На чем же оста новить свой выбор? Далее в этой главе рассматриваются критерии выбора монитора.
Замечание
Реeомендации по выборo монохромноaо или цветноaо монитора приведены в дополнении на прилаaаемом eомпаeт-дисeе. Размер экрана Размеры экранов мониторов могут колебаться от 15 до 42 дюймов (или от 38 до 106 см) по диагонали. Чем больше размер экрана, тем дороже монитор. Самыми распространенными являются мониторы с экранами, у которых длина диагонали 15, 17, 19 или 21 дюйм. К сожа лению, это не действительный размер активной области экрана, а диагональ электронно лучевой трубки. При сравнении, например, 17-дюймовых мониторов, изготовленных разными фирмами, необходимо измерить активные области их экранов. Эти размеры варьируются от модели к модели, так что 17-дюймовый монитор одного производителя может давать изо бражение размером 15 дюймов по диагонали, а монитор другого — 15,5 дюймов. Хотя размеры видимой области варьируются от модели к модели, приведенные цифры дают достаточно полное представление о большинстве мониторов. Размер видимой области представляет собой размер по диагонали той части экрана электронно-лучевой трубки, кото рая подсвечивается электронным лучом. Другими словами, при работе с Windows видимая область — это область, занимаемая главным окном (область рабочего стола). В большинстве случаев оптимальными для работы являются 17-дюймовые мониторы. Для новых систем рекомендуются 17-дюймовые мониторы, для систем широкого применения — 15-дюймовые, а для высококлассных систем — 19–21-дюймовые.
Мониторы большего размера рекомендуется использовать для работы с такими приложе ниями, как, например, настольные издательские системы, где особенно важно видеть мельчай шие детали изображения. На более крупном экране монитора (17-дюймовом или больше) можно отобразить страницу формата А4 в натуральную величину, т.е. увидеть страницу точно в таком виде, в каком она будет напечатана. Это свойство получило название WYSIWYG (What You See Is What You Get — что видишь, то и получишь). Возможность увидеть страницу в натуральную величину позволяет пользователю обойтись без пробных распечаток. Многие Web-страницы разработаны с учетом разрешения 1 024?768, оптимального для 17-дюймовых мониторов. Если просматривать такие Web-страницы на мониторе меньшего разрешения, придется воспользоваться полосами прокрутки.
Замечание
Хотя во мноaих мониторах с диаaональю меньше 17 дюймов допoсeается разрешение 1 024?768 и даже выше, большинство пользователей испытывают трoдности при чтении доeoментов, отображаемых в этом режиме. Разрешающая способность Разрешающая способность, или разрешение, монитора — это размер минимальной дета ли изображения, которую можно различить на экране. Данный параметр характеризуется ко личеством элементов разложения — пикселей (pixel) — по горизонтали и вертикали экрана. 812 Глава 15. Видеоадаптеры и мониторы Чем больше количество пикселей, тем более детальное изображение формируется на экране. Необходимое разрешение в значительной степени зависит от конкретного приложения. Сим вольные приложения (например, программы командной строки) требуют невысокого разре шения, в то время как приложения с большим объемом графики (например, настольная изда тельская система) нуждаются в более детальных изображениях. Видеоадаптеры компьютеров поддерживают несколько стандартных разрешений, приве денных ниже вместе с общепринятыми наименованиями режимов. Шаг точки (размер пикселя) Еще одним важным свойством, характеризующим качество мониторов, является расстояние между точками, определяемое конструкцией теневой маски или апертурной ре шетки, расположенной внутри электронно-лучевого монитора. Теневая маска представляет собой металлическую пластину, встроенную в переднюю часть монитора сразу после слоя люминофора. Пластина содержит тысячи отверстий, используемых для фокусировки лучей, исходящих из электронных пушек, что позволяет единовременно облучать только одну пра вильно окрашенную точку люминофора. Высокая скорость обновления экрана (60–85 раз в секунду) приводит к тому, что все точки облучаются одновременно. При этом теневая маска позволяет сфокусировать облучение на необходимых точках. В монохромном мониторе разрешение соответствует размеру зерна люминофора, а в цвет ном — как минимум одной триаде разноцветных пятен. Термины расстояние между точками или зернистость означают расстояние между соседними триадами в миллиметрах (рис. 15.5). Экраны, характеризуемые меньшим значением зернистости, имеют более тесно расположенные триады пятен люминофора и поэтому могут формировать более четкое изображение. И наобо рот, экраны с большим значением зернистости формируют менее четкое изображение.
Замечание
Описываемый параметр не применим e жидeоeристалличесeим мониторам. Оригинальный цветной монитор IBM PC имел зернистость 0,43 мм — значение, которое теперь не соответствует практически ни одному стандарту. Представленные на рынке совре менные мониторы имеют зернистость 0,25 мм и меньше. Я бы не рекомендовал приобретать мониторы с зернистостью больше 0,28 мм. Если вы хотите сэкономить средства, то лучше приобретите монитор с меньшим экраном и меньшей зернистостью. В мониторах Sony Trinitron и Mitsubishi DiamondTron используется особый тип апертур ной решетки: вертикальные полосы красного, зеленого и голубого люминофора. Этот тип электронно-лучевой трубки обеспечивает более яркое и качественное изображение. В таких мониторах зернистость представляет расстояние не между точками, а между полосами Яркость и контрастность изображения (жидкокристаллические мониторы) Вместо зернистости в жидкокристаллических мониторах используются такие параметры, как яркость и контрастность. Яркость этих типов мониторов измеряется в канделах на квад ратный метр, или нитах. Обычно яркость “среднестатистического” жидкокристаллического монитора составляет 150–250 нит. Наилучшее изображение достигается при большой ярко сти и контрастности.
Режимы развертки
Мониторы и видеоадаптеры могут поддерживать два режима развертки — чересстрочный (interlaced) и построчный (noninterlaced). Построчный режим используется в большинстве систем отображения. В этом режиме электронный луч сканирует экран построчно сверху вниз, формируя изображение за один проход. В чересстрочном режиме луч также сканирует экран сверху вниз, но за два прохода: сначала нечетные строки, а затем четные. Каждый про ход при чересстрочной развертке занимает половину времени формирования полного кадра при построчной развертке. Таким образом, на полную регенерацию изображения в обоих ре жимах уходит одно и то же время. Критерии выбора монитора 815 Мониторы с чересстрочной разверткой могут работать с меньшей частотой регенерации (частотой кадров), что снижает их стоимость. Ограничение возможностей этой развертки связано со способностью глаза “размазывать” две соседние, выведенные в текущем полукадре строки (например, четные) на зазор между ними (в нашем случае — на нечетную строку, по которой луч пробежит в следующем полукадре). Если вы хотите работать с изображениями высокой четкости, приобретите видеоадаптер и монитор, которые поддерживают построчный режим развертки с высоким разрешением.
Внимание!
Бытoет мнение, что o неeоторых пользователей мониторы с низeой частотой реaенерации при работе в че ресстрочном режиме вызывают нежелательные расстройства. Энергопотребление и безопасность Правильно выбранный монитор может быть экономичным в смысле потребления элек троэнергии. Многие компании-производители стремятся к тому, чтобы их продукция соот ветствовала требованиям стандарта Energy Star, предложенного агентством по охране окру жающей среды EPA (Environmental Protection Agency). Любые компьютер и монитор, потреб ляющие при совместной работе во время простоя менее 60 Вт (по 30 Вт каждый), получают право на маркировку знаком Energy Star. Некоторые исследования показывают, что при ис пользовании таких “зеленых” компьютеров можно ежегодно экономить до 70 долларов толь ко на оплате электроэнергии.
Управление монитором
В большинстве новейших мониторов используется не аналоговое управление, а цифровое (имеются в виду не сигналы, поступающие от видеоадаптера, а управление настройкой с пе редней панели). В мониторе с цифровым управлением обычно есть встроенное меню на стройки яркости, контрастности, размера изображения, смещения по горизонтали и вертика ли и даже меню фокусировки. Меню вызывается на экран с помощью специальной кнопки, после чего в нем можно выбрать режим настройки (яркость, контрастность и т.д.) и изменить значения установленных параметров. В некоторых моделях на корпусе монитора предусмот рена отдельная кнопка для каждого режима настройки. По завершении этой процедуры зна чения параметров сохраняются в энергонезависимой памяти монитора, так что для этого не требуется никакого питания, даже от батареек, но в любой момент (естественно, когда мони тор включен) они могут быть изменены. Цифровое управление является переходом на новый уровень технологии отображения, поэтому, если у вас есть выбор, приобретите монитор именно такой конструкции. Практически все современные мониторы поддерживают регулировку геометрии изобра жения. На рис. 15.8 показаны самые распространенные настраиваемые параметры.
Совет
Выбирайте монитор, eоторый позволяет задавать различные параметры изображения, и обратите внимание на то, чтобы орaаны oправления были леaeодостoпными. Не оaраничивайтесь тольeо стандартной настройeой eонтрастности и ярeости — праeтичесeи во всех моделях возможна таeже реaoлировeа размера изображения по aоризонтали и вертиeали. Условия эксплуатации монитора Прежде чем покупать монитор с большим экраном (15 дюймов и больше), подумайте, достаточно ли для него места на вашем рабочем столе. Обычно 17-дюймовый монитор имеет глубину 45–60 см. Кроме размеров монитора, необходимо учесть тип освещения на рабочем месте. Чтобы источ ник света не отражался в экране, многие современные мониторы имеют антибликовое покрытие. Тестирование монитора Монитор — это настолько важный элемент системы, что знания только его основных технических параметров слишком мало. При покупке постарайтесь проверить его еще в мага зине. Лучше всего выполнять тестирование с помощью специального программного обеспе чения. Чтобы быстро протестировать монитор, выполните ряд действий.
-- С помощью какой-нибудь графической программы нарисуйте окружность. Если в ре зультате получится овал, а не правильная окружность, значит, монитор сослужит вам плохую службу при работе с графическими или конструкторскими приложениями.
-- Наберите небольшой текст шрифтом 8–10 пунктов (1 пункт (point) равен 1/72 дюйма). Если буквы на экране расплывчатые или вокруг черных символов возникает цветной ореол, выбирайте другой монитор.
-- Попробуйте увеличивать и уменьшать яркость и следите за изображением в углах. Ес ли изображение изменяет цвет или растягивается/сжимается, то, скорее всего, при из менении яркости нарушается фокусировка.
-- Загрузите Microsoft Windows и проверьте равномерность фокусировки по всему экра ну. Сохраняется ли четкость мелких деталей изображения, например пиктограмм? Не становятся ли волнообразными или искривленными прямые линии в области заголовка окна? Мониторы всегда имеют лучшую фокусировку в центре экрана, а значительные искажения в углах свидетельствуют о плохом качестве (причем не отдельного экземп ляра, а данной модели мониторов). Искажение формы линии может быть результатом плохой работы видеоадаптера, так что не пренебрегайте возможностью испытать этот монитор с другим видеоадаптером.
-- Попробуйте, загрузив ОС Windows, изменить разрешение жидкокристаллического мо нитора, используя диалоговое окно Свойства: Экран (Display: Properties). Жидкок ристаллические панели имеют только одно собственное разрешение, поэтому для об работки в полноэкранном режиме более низкого разрешения монитор использует масштабирование. Если вы занимаетесь Web-дизайном, увлекаетесь компьютерными играми или просто хотите установить определенное разрешение экрана — этот тест позволит определить, сохраняется ли качество изображения при использовании от личных от стандартного разрешений. Этот же тест может быть использован и для электронно-лучевых мониторов, которые, в отличие от жидкокристаллических пане лей, предназначены для работы при самых различных разрешениях.
-- С помощью любого графического приложения нарисуйте большой прямоугольник сплошного черного цвета и обратите внимание на качество изображения. Низкокаче ственные мониторы зачастую отображают неравномерный черный цвет, который очень мешает во время просмотра DVD-фильмов или при работе с темным фоном.
-- Хороший монитор всегда настроен таким образом, чтобы лучи от красной, зеленой и синей электронных пушек точно попадали на свои пятна люминофора по всей актив ной области экрана. Если этого не происходит, значит, у вашего монитора плохое све дение лучей, т.е. по краям экрана линии, выводимые как одноцветные, имеют ореол из других цветов. Если же сведение обеспечено по всему экрану, заданные цвета будут чистыми (без примесей), четкими (без ореолов по краям) и именно такими, которые указаны в программе тестирования. Это произойдет, если электронные лучи нигде не задевают пятен другого цвета.

Уход за монитором

Чтобы только что купленный 17-дюймовый монитор выглядел через несколько лет как новенький, следуйте приведенным ниже советам.
-- Со временем люминофор выгорает, а значит, снижается качество изображения. По этому всегда используйте программы — хранители экрана. Эти средства поставляются с операционной системой либо их можно найти в Internet.
-- Не забывайте постоянно использовать энергосберегающие функции, а не щелкайте выключателем питания на корпусе монитора. Выключать монитор необходимо раз в день — после окончания работы.
-- Обеспечьте нормальную вентиляцию монитора, не накладывайте на него папки, книги и т.д.
-- Регулярно протирайте экран монитора салфеткой, смоченной очищающим раствором.
Также не забывайте вытирать пыль с корпуса.
-- Если ваш монитор оснащен средством размагничивания, то периодически пользуйтесь им.

Видеоадаптеры

Видеоадаптер формирует сигналы управления монитором. С появлением в 1987 году ком пьютеров семейства PS/2 компания IBM ввела новые стандарты на видеосистемы, которые практически сразу же вытеснили старые. Большинство видеоадаптеров поддерживают по крайней мере один из следующих стандартов:
-- MDA (Monochrome Display Adapter);
-- HGC (Hercules Graphics Card);
-- CGA (Color Graphics Adapter);
-- EGA (Enhanced Graphics Adapter);
-- VGA (Video Graphics Array);
-- SVGA (Super VGA);
-- XGA (eXtended Graphics Array).
В настоящее время на рынке можно найти адаптеры VGA, SVGA и XGA. Остальные типы видеоадаптеров уже можно считать реликтами компьютерной эры.
Замечание
Описание видеоадаптеров MDA, HGC, CGA, EGA и MCGA приведено в предыдoщих изданиях eниaи, eото рые можно найти на прилаaаемом eомпаeт-дисeе. Адаптеры и мониторы стандарта VGA В апреле 1987 года одновременно с выпуском компьютеров семейства PS/2 компания IBM ввела в действие спецификацию VGA (Video Graphics Array), которая вскоре стала общепри знанным стандартом систем отображения компьютеров. Практически сразу же IBM обнаро довала еще одну спецификацию для систем отображения с низким разрешением MCGA и вы пустила на рынок видеоадаптер высокого разрешения IBM 8514. Адаптеры MCGA и 8514 не стали общепризнанными стандартами, подобно VGA, и вскоре “сошли со сцены”. Цифровые или аналоговые сигналы В отличие от устаревших видеостандартов, ориентированных на передачу мониторам цифровых сигналов, в VGA используется передача аналоговых сигналов. Почему же пред почтение отдано именно аналоговым сигналам, в то время как вся остальная электроника пе реходит на цифровую технологию? Например, проигрыватели компакт-дисков (цифровые) вытеснили проигрыватели виниловых пластинок (аналоговые); в новейших видеомагнитофо нах и видеокамерах используется хранение изображения в цифровом виде для стоп-кадров и медленных повторов; цифровой телевизор позволяет смотреть на одном экране несколько программ одновременно.
Почему же все-таки IBM решила вернуться к аналоговому управлению монитором? Ока зывается, все дело в передаче цвета. Большинство мониторов компьютеров, выпущенных до PS/2, принимали цифровые сигналы. При выводе цветного изображения поступавшие сигналы RGB включали/выключали электрон ные лучи красной, зеленой и синей электронных пушек электронно-лучевой трубки. Таким об разом, в изображении на экране могло присутствовать до восьми цветов (23). В мониторах и адаптерах IBM количество цветовых комбинаций удваивалось за счет дополнительных сигналов яркости по каждому цвету. Технология их производства достаточно проста и хорошо освоена, а цветовая совместимость между различными моделями вполне приемлема. Наиболее существен ный недостаток цифровых мониторов — ограниченное количество цветов. В PS/2 IBM перешла к аналоговой схемотехнике в системе отображения. Аналоговый мо нитор работает по тому же принципу, что и цифровой, т.е. передаются RGB-сигналы управ Видеоадаптеры 823 ления тремя основными цветами, но каждый сигнал имеет несколько уровней яркости (в стандарте VGA — 64). В результате число возможных комбинаций (цветов) возрастает до 262 144 (643). Для создания реалистичного изображения средствами компьютерной графики цвет часто оказывается важнее высокого разрешения, поскольку человеческий глаз воспри нимает картинку с большим количеством цветовых оттенков как более правдоподобную. Адаптер VGA В компьютерах PS/2 большинство схем видеоадаптера расположено на системной плате. Эти схемы реализованы в виде специализированной интегральной микросхемы и выпускают ся компанией IBM. Для того чтобы приспособить новый стандарт к более ранним системам, IBM выпустила так называемый адаптер дисплея PS/2 (PS/2 Display Adapter), который чаще называют платой VGA. Этот видеоадаптер содержит все электронные схемы, необходимые для поддержки спецификации VGA, на одной полноразмерной плате с 8-битовым интерфей сом. Сама IBM давно прекратила производство плат VGA, но они еще встречаются в некото рых компьютерах. BIOS VGA — это программа, предназначенная для управления схемами VGA. Через BIOS программы могут инициировать некоторые процедуры и функции VGA, не обращаясь при этом непосредственно к адаптеру. Таким образом, программы становятся аппаратно независимыми и могут вызывать некоторые функции, хранящиеся в системной BIOS. Дальнейшее развитие и совершенствование VGA, связанное с модернизацией аппаратуры, приведет к появлению соответствующей модификации BIOS. При этом могут быть добавле ны новые функции. Таким образом, адаптер VGA даже после модернизации будет выполнять все графические и текстовые функции, введенные в его спецификацию в момент создания. Используя адаптер VGA, можно работать со всеми программами, изначально разработанны ми для адаптеров MDA, CGA и EGA.
В идеальном случае программисты должны пользоваться интерфейсом BIOS, а не обра щаться к программно доступным компонентам видеоадаптера. Только в этом случае гаранти руется совместимость программ со всеми нынешними и будущими моделями видеоадапте ров. Однако довольно часто программисты, полагая, что это улучшит качество продукта, об ращаются к адаптеру напрямую, без посредничества BIOS. В результате создается высокопроизводительный программный продукт, прочно привязанный к одной-единственной модели аппаратуры. Многие производители подтверждают совместимость со стандартом только на уровне ре гистров, а это не означает соответствия спецификации на все сто процентов. Так что, даже если такая программа прекрасно работает на настоящей аппаратуре IBM, с адаптером другой компании она может не работать. Большинство производителей обеспечивают совместимость на уровне регистров, и программы, напрямую обращающиеся к регистрам видеоадаптера (и только к ним), с этими моделями будут работать корректно. В плате предусмотрена внутри схемная эмуляция прежних адаптеров на уровне регистров, что обеспечивает абсолютную со вместимость с прежними стандартами. Эта совместимость делает VGA действительно уни версальным стандартом.
Вся аппаратура VGA обеспечивает отображение до 256 оттенков на экране из палитры в 262 144 цвета (256 Кбайт). Естественно, для этого должен использоваться аналоговый монитор. Мониторы VGA бывают не только цветными, но и монохромными. Накладывая (суммируя) сигналы всех цветов, получают 64 градации серого вместо оттенков разных цве тов, причем преобразование цвета в яркость выполняется программами BIOS. Программа суммирования инициализируется в том случае, если BIOS при загрузке системы обнаружива ет монохромный монитор. В этой программе используется преобразование, в котором фор 824 Глава 15. Видеоадаптеры и мониторы мула желаемого цвета переписывается таким образом, чтобы в нее были включены все три основных цвета, в результате чего образуется новая градация серого. Таким образом, выве денный на экран цвет определенного участка изображения состоит, например, из 30% крас ного, 59% зеленого и 11% синего, а смотрится как серый. Пользователи, предпочитающие монохромный монитор, в этом режиме могут работать с приложениями, спроектированными для цветного отображения.
В настоящее время основным адаптером VGA считается адаптер с 16-ю цветами и разре шением 640?480. Эти параметры должны поддерживаться всеми адаптерами, работающими под управлением операционной системы Windows. Если при загрузке системы возникают проблемы, то она загружается в так называемом безопасном режиме, где по умолчанию ис пользуется адаптер VGA в режиме 640?480, 16 цветов. Адаптеры SVGA С появлением видеоадаптеров XGA и 8514/A конкуренты IBM решили не копировать эти расширения VGA, а начать выпуск более дешевых адаптеров с разрешением, которое выше разрешения продуктов IBM. Эти видеоадаптеры образовали категорию Super VGA, или SVGA. SVGA обладают более широкими возможностями, чем платы VGA. Поначалу SVGA не являлся стандартом. Под этим термином подразумевались многочисленные и отличающиеся одна от другой разработки различных компаний, требования к параметрам которых были жестче, чем требования к VGA. Например, одни видеоадаптеры предлагали несколько форматов изображения (800?600 и 1 024?768) с разрешением выше, чем у VGA, в то время как другие имели такое же или даже большее разрешение (но и более обширную палитру воспроизводимых оттенков в каждом формате). Несмотря на различия, все эти видеоадаптеры относятся к категории плат SVGA. Компоненты видеосистемы Для работы видеоадаптера необходимы следующие основные компоненты:
-- BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода);
-- графический процессор, иногда называемый набором микросхем системной логики видеоадаптера;
-- видеопамять;
-- цифроаналоговый преобразователь, он же DAC — Digital to Analog Converter;
-- разъем;
-- видеодрайвер.
Внешний вид одного из популярных адаптеров Prophet II GTS Pro компании Hercules по казан на рис. 15.10. Многие популярные адаптеры сегодня имеют дополнительные модули, предназначенные для специальных целей, например для ускорения отображения трехмерных объектов. В сле дующих разделах эти компоненты рассматриваются более подробно. BIOS видеоадаптера Видеоадаптеры имеют свою BIOS, которая подобна системной BIOS, но полностью незави сима от нее. (Другие устройства в компьютере, такие как SCSI-адаптеры, могут также иметь собственную BIOS.) Если вы включите монитор первым и немедленно посмотрите на экран, то сможете увидеть опознавательный знак BIOS видеоадаптера в самом начале запуска системы. BIOS видеоадаптера, подобно системной BIOS, хранится в микросхеме ROM; она содер жит основные команды, которые предоставляют интерфейс между оборудованием видео адаптера и программным обеспечением. Программа, которая обращается к функциям BIOS видеоадаптера, может быть автономным приложением, операционной системой или систем ной BIOS. Обращение к функциям BIOS позволяет вывести информацию о мониторе во вре мя выполнения процедуры POST и начать загрузку системы до начала загрузки с диска лю бых других программных драйверов.
BIOS видеоадаптера, как и системную BIOS, можно модернизировать двумя способами. Ес ли BIOS записана в микросхеме EEPROM, то ее содержимое можно модифицировать с помо щью специальной программы, поставляемой изготовителем адаптера. В противном случае мик росхему можно заменить новой, опять-таки поставляемой изготовителем. BIOS, которую можно модифицировать с помощью программного обеспечения, иногда называется flash BIOS. Обновление BIOS видеоадаптера может потребоваться в том случае, если старый адаптер используется в новой операционной системе или изготовитель обнаруживает существенный дефект в первоначальном коде программы. Но не впадайте в соблазн модернизировать BIOS видеоадаптера только потому, что появилась новая, пересмотренная версия. Старайтесь сле довать правилу: не модернизируйте, если в этом нет необходимости. Графический процессор В конструкции видеоадаптера может использоваться один из трех типов процессора или специализированного комплекта микросхем. Тип устройства, которое будет установлено в конкретной плате, практически не зависит от стандарта отображения, поддерживаемого ви деоадаптером VGA, SVGA или XGA.
Самая старая архитектура видеоадаптеров называется структурой с сохранением кадра изображения (frame-buffer technology). Она предполагает методику построения изображения, при которой видеоадаптер отвечает только за хранение и регенерацию статического кадра изображения. Сам же кадр строится исключительно усилиями программы и центрального процессора компьютера. Естественно, при такой методике на центральный процессор ложит ся огромная нагрузка, поскольку он должен практически полностью управлять построением всех деталей изображения.
В современной компьютерной графике применяется также специализированный графический сопроцессор. Такая архитектура предполагает включение в состав видеоадаптера собственного процессора, который выполнял бы все вычисления, необходимые для построения изображения. При этом центральный процессор почти полностью освобождается для выполне ния других задач (не связанных непосредственно с формированием картинки). Таким образом, отобрав практически все графические функции у центрального процессора компьютера и воз ложив их на специализированный (максимально для этого приспособленный) процессор видео адаптера, эта архитектура обеспечивает минимальное время реакции системы. Существует промежуточный вариант архитектуры — видеоакселератор (accelerator chip) с ограниченным набором функций. Такая архитектура, применяемая во многих видеоадаптерах, представленных на современном компьютерном рынке, предполагает, что электронные схемы видеоадаптера решают алгоритмически простые, но отнимающие много времени задачи. В ча 828 Глава 15. Видеоадаптеры и мониторы стности, электронные схемы видеоадаптера выполняют построение графических примитивов — прямых линий, окружностей и т.п., а за центральным процессором компьютера остается конст руирование изображения, разложение его на составляющие и пересылка в видеоадаптер инст рукций, например: нарисовать прямоугольник определенного размера и цвета. В современных графических системах применяется также процессор трехмерной графики (3D-графики), используемый практически во всех видеоадаптерах, оптимизированных для компьютерных игр, а также в большинстве наиболее распространенных видеоплат. Процес сор трехмерной графики, представляющий собой блок обработки 3D-графики, располагается в наборе микросхем акселератора и используется для формирования изображения много угольников, создания световых эффектов и прорисовки полутонов. Стоимость 3D- графических процессоров зависит от используемых наборов микросхем, модулей памяти и быстродействия RAMDAC (цифроаналогового преобразователя с ОЗУ).
Таким образом, при выборе видеоадаптера внимательно отнеситесь к подбору необходи мого набора микросхем и обратите внимание на выполняемые им операции. Системные платы с интегрированным графическим ядром На протяжении целого ряда лет встроенная графическая система была одним из основных элементов недорогих компьютеров. При этом вплоть до недавнего времени большинство стан дартных компонентов графической системы были перенесены непосредственно на системную плату. Во многих недорогих системах, в частности созданных на основе системных плат форм фактора LPX, стандартные видеосхемы типа VGA были включены в системную плату. Рабочие характеристики и возможности встроенной видеосистемы лишь немногим отличаются от плат расширения, использующих те же или подобные наборы микросхем. Кроме того, в большинстве случаев встроенную видеосистему можно с успехом заменить видеоадаптером. Следует заметить, что процесс интеграции системной платы с другими компонентами привел к разработке наборов микросхем, включающих в себя поддержку видео- и аудиофунк ций 3D. В сущности, в набор микросхем системной платы была включена большая часть ра нее упоминавшихся компонентов видеоплат, при этом в качестве видеопамяти используется часть основной системной памяти. Метод совместного использования основной системной памяти, получивший название унифицированной архитектуры памяти (Unified Memory Architecture — UMA), также использовался встроенным графическим ядром, содержащим соб- ственные наборы микросхем. Однако с повышением степени интеграции наборов микросхем системной платы этот метод получил более широкое распространение. Первой среди производителей интегрированных наборов микросхем, содержащих видео и аудиокомпоненты, была компания Cyrix. В Cyrix, входившей тогда в корпорацию National Semiconductor, был разработан набор из двух микросхем, получивший название MediaGX. Набор MediaGX объединил в себе функции процессора, контроллера памяти, обработки звука и графики, что позволило значительно уменьшить стоимость выпускаемых компьютеров (правда, их производительность была гораздо ниже, чем систем класса Pentium с аналогич ными тактовыми частотами). После того как компания Cyrix была продана VIA Technologies, в National Semiconductor создали улучшенную версию MediaGX, получившую название Geode GX1, которая предназначалась для использования в маломощных сетевых клиентах терминалах, интерактивных компьютерных приставках и других устройствах. Компания Intel стала следующим разработчиком интегрированных наборов микросхем, возвестившая с созданием набора серии 810 (кодовое название Whitney) о начале широко Видеоадаптеры 829 масштабной промышленной поддержки этой конструкции. К числу наборов микросхем Intel, имеющих интегрированное графическое ядро, относятся следующие:
-- все семейство Intel 810;
-- Intel 815 и 815E.
Наборы микросхем семейства 810 поддерживают сравнительно низкоэффективные (типа PCI) интегрированные графические системы; наборы микросхем 815 и 815E, в свою очередь, поддерживают AGP-эквивалентные интегрированные системы трехмерной графики класса i740. Системные платы, содержащие наборы микросхем системной логики Intel 815 и 815E, также могут иметь дополнительный разъем AGP. Наборы микросхем обоих типов предназначены для поддержки современных версий процессоров Intel Pentium III и Celeron формфактора Socket 370. Семейства 810 и 815 представляют собой наборы из двух микросхем: одна из них содержит Graphics Memory Controller Hub, заменивший традиционную микросхему North Bridge, а вторая, в свою очередь, содержит I/O Controller Hub, занявший место компонента South Bridge. Intel не является единственной компанией, разрабатывающей интегрированные наборы микросхем; существует еще несколько ведущих производителей, занимающихся созданием подобных наборов микросхем системной логики, предназначенных для недорогих компьюте ров и системных плат, созданных на базе процессоров Intel и AMD. Параметры наборов мик росхем основных компаний, кроме Intel, приведены в табл. 15.5. К сожалению, перечисленные наборы микросхем не смогут удовлетворить любителей со временных компьютерных игр. Несмотря на это, интегрированной графической системы, созданной на их основе и включающей в себя поддержку AGP 2x и более быстрых 3D- функций, вполне достаточно для пользователя, работающего со стандартными офисными программами.

Видеоадаптеры для мультимедиа

Изображения — один из важнейших компонентов мультимедиа. В этом разделе речь пой дет об анимации, движущихся и неподвижных изображениях и их графической обработке. Цены на вычислительную технику снижаются, и то, что раньше делалось только на доро гостоящих графических рабочих станциях, стало доступным владельцам персональных ком пьютеров. Большинство пользователей предпочитают трехмерную анимацию. Возможность упорядочения элементов сцены в трехмерном пространстве (по глубине) делает такие платы уникальными в своем классе. Благодаря этому на персональном компьютере можно получить трехмерные изображения с фотографическим качеством, причем по быстродействию такая система не уступает специализированным рабочим станциям. Видеоадаптеры для мoльтимедиа 839 Для расширения возможностей стандарта VGA были разработаны специальные специфи кации (VFC, VAFC, VMC и VESA VIP). Но поскольку ни одна из них не стала промышлен ным стандартом внутренних видеоразъемов, некоторые изготовители вспомогательных ви деоадаптеров, например 3D-акселераторов и MPEG-декодеров, предусматривают возмож ность подключения своих изделий к стандартному разъему VGA.
Замечание
Описание специфиeаций VFC, VAFC, VMC и VESA VIP приведено в предыдoщих изданиях этой eниaи, eото рые находятся на прилаaаемом eомпаeт-дисeе. Устройства формирования видеосигнала Первые попытки обработать изображения были предприняты на телевидении. Но телеви зионные сигналы существенно отличаются от сигналов в компьютерах. В США стандарты для цветного телевидения были введены в действие в 1953 году Национальным комитетом по телевизионным системам — NTSC (National Television System Committee). Некоторые стра ны, например Япония, поддерживают этот стандарт, а в Европе были разработаны собствен ные стандарты: PAL (Phase Alternate Line) и SECAM (SEquential Couleur Avec Memoire). Раз личия между телевизионными стандартами приведены в табл. 15.10. С помощью TV-адаптеров (конвертеров VGA/NTSC) можно просматривать созданные компьютером изображения на обычном телевизоре и записывать на видеомагнитофон. По добные устройства делятся на две категории: с полной “привязкой” (для взаимной синхрони зации многих источников видеосигналов или телевизионных устройств и компьютера) или без таковой. Первые обеспечивают высокую стабильность сигналов; они необходимы, на пример, для качественной записи на ленту, однако при обычной демонстрации можно обой тись более простыми конвертерами.
Конвертеры выпускаются либо как встраиваемые платы, либо как отдельные устройства (для портативного компьютера). Такие внешние устройства не заменяют адаптер VGA, а под ключаются к нему извне с помощью кабеля. Во встраиваемых конвертерах, помимо входного и выходного портов VGA, устанавливаются стандартные видеоразъемы. Устройства перехвата изображения С помощью таких устройств можно сохранить отдельные кадры для дальнейшего про смотра и редактирования. Эти устройства подключаются через параллельный порт компью тера. Качество изображения довольно высокое, хотя и ограничено входным сигналом. Эти устройства работают с 8-, 16- и 24-разрядными VGA-платами и принимают видеоизображе ния от устройств форматов VHS, Super VHS и Hi-8. Естественно, изображение, полученное от видеоисточников форматов Super VHS и Hi-8, более качественное.
Перехваченное изображение можно обработать в приложениях; они позволяют редактировать изображения, конвертировать файлы, вырезать фрагменты и пр. Для получения более качественно го изображения портативные видеокамеры оснащаются разъемами IEEE-1394 (i.Link/FireWire), ко торые позволяют передать высококачественный цифровой видеосигнал непосредственно на ком пьютер, без необходимости выполнения аналого-цифрового преобразования. Использование нескольких мониторов В Macintosh такая возможность была предусмотрена еще несколько лет назад. Теперь она появилась в Windows 98, Windows 2000 и Windows XP. В Windows 98 эта система позволяет использовать до девяти мониторов и видеоадаптеров (в Windows 2000 десять), каждый из ко торых может отображать различное представление (вид) рабочего стола. Когда вы настраи ваете Windows 98 или Windows 2000, операционная система создает в видеопамяти виртуаль ный рабочий стол (или дисплей), причем этот виртуальный дисплей может быть больше изо бражения, фактически отображаемого на одном мониторе. Вы можете использовать несколько мониторов, чтобы отобразить различные части виртуального рабочего стола, причем окна для различных приложений можно размещать на отдельных мониторах и перемещать по желанию. Конечно, для каждого монитора, подсоединяемого к системе, требуется собственный видео адаптер. А поскольку вам едва ли удастся найти девять свободных разъемов системной платы, возможность подключения девяти мониторов к одному компьютеру реализовать практически нереально. Однако даже два монитора могут существенно повысить производительность. При работе компьютера с несколькими мониторами (под управлением Windows 98/Me) один из них является первичным. Такой монитор может быть подключен практически к лю бому видеоадаптеру PCI или AGP VGA, который используется мини-драйвером Windows 98. Дополнительные мониторы называются вторичными, их нельзя подключать к любому типу видеоадаптера. Для использования нескольких мониторов вначале установите только один видеоадаптер. После этого перезагрузите систему и установите все дополнительные видео адаптеры. Для получения дополнительной информации о поддержке нескольких мониторов в операционных системах Windows 98/Me, а также перечня поддерживаемых адаптеров, обра титесь к статье #Q182708 базы данных Microsoft Knowledge Base.
Важно, чтобы компьютер правильно определил, какой из видеоадаптеров является пер вичным. Это функция системной BIOS; если же BIOS компьютера не позволяет выбрать пер вичный монитор VGA, то это решается на основании приоритета (порядка) разъемов PCI. Необходимо установить первичный адаптер в разъем PCI с самым высоким приоритетом. После установки оборудования можно настроить каждый монитор с помощью средств опе рационной системы. Первичный монитор всегда отображает левый верхний угол виртуального Видеоадаптеры для мoльтимедиа 841 рабочего стола, но дополнительные мониторы можно (виртуально!) перемещать так, чтобы бы ла видна любая область рабочего стола. Можете также установить разрешающую способность экрана и глубину (количество разрядов) цвета для каждого монитора отдельно. Для получения дополнительной информации о конфигурировании поддержки нескольких мониторов в Windows 98 обратитесь к статье #Q179602 базы данных Microsoft Knowledge Base. Особенности поддержки нескольких мониторов в Windows 2000 приведены в табл. 15.11. К моменту выпуска Windows 2000 поддерживались следующие модели видеоадаптеров в режиме нескольких мониторов:
-- 3DFX;
-- 3Dlabs;
-- Creative Labs;
-- Diamond Multimedia;
-- ELSA;
-- Matrox;
-- nVidia;
-- совместимые с SiS 300;
-- STB.
Список совместимого оборудования Windows 2000 находится на инсталляционном ком пакт-диске. Более подробное описание возможных проблем, возникающих при конфигуриро вании нескольких мониторов в Windows 2000, можно найти в статье #Q238886 базы данных Microsoft Knowledge Base. Новые наборы микросхем системной логики и различные сочетания адаптеров дисплея служат постоянной головной болью при работе с несколькими мониторами. Поэтому я реко мендую воспользоваться следующими ресурсами:
-- http://www.realtime.com/ultramon — начальная страница программы поддержки нескольких мониторов UltraMon и обширная база данных пользовательских многомо ниторных конфигураций;
-- http://www.digitalroom.net/techpub/multimon.html — советы, относящиеся к ус тановке нескольких мониторов, а также ссылки на другие ресурсы. Поддержка нескольких мониторов в одной системе осуществляется следующими способами: -- установка отдельной графической платы AGP или PCI для каждого используемого мо нитора;
-- установка одной графической платы AGP или PCI, поддерживающей два или более мониторов.
Видеоадаптер, поддерживающий несколько мониторов (также называемый платой с дву мя или несколькими головками), дает возможность более рационально использовать имею щиеся разъемы расширения системной платы.

Ускорители трехмерной графики (3D Accelerator)

Изображения трехмерных объектов могут состоять из огромного количества элементов. В программах создания трехмерной графики используется технология хранения в памяти и обработки не самих изображений, а набора абстрактных графических элементов, составляю щих эти изображения. До недавнего времени для преобразования этих абстрактных элемен тов в “живые” образы, помимо программ создания трехмерной графики, требовались специ альные приложения. Они перегружали процессор, и, как следствие, замедлялась работа всех остальных приложений.
Сейчас ситуация изменилась. Сочетание более высоких разрешений экрана, 24- или 32 разрядного цвета и специальных процессоров для обработки трехмерной графики привело к появлению компьютерных игр нового поколения. Например, современные трехмерные спор тивные игры, позволяющие изменять освещение и угол обзора, настолько реалистичны, что случайный наблюдатель вполне может принять игру за обычную телевизионную передачу. Набор примитивных трехмерных объектов, применяемых в ранних компьютерных играх, давно не соответствует сегодняшним требованиям. В целом персональные компьютеры име ют серьезных конкурентов в игровом мире (более того, в настоящий момент индустрия при ставочных игр вытесняет игры для ПК) в лице высокоэффективных специализированных иг ровых консолей, таких как Sony PlayStation 2 и Nintendo GameCube (а также Xbox от Microsoft, которая была создана на базе персонального компьютера). Чтобы остаться “на плаву” в бурно развивающемся мире развлечений, персональный компьютер должен эффективно ра Усeорители трехмерной aрафиeи (3D Accelerator) 847 ботать с трехмерной реалистичной анимацией, выполняемой в режиме реального времени. Именно эту потребность и обеспечивают акселераторы трехмерной графики. Итак, главной функцией программ создания трехмерной графики является преобразование графических абстрактных объектов в изображения на экране компьютера. Обычно абстракт ные объекты включают три составляющих.
-- Вершины. Задают местоположение объекта в трехмерном пространстве; само их по ложение задается координатами X, Y и Z.
-- Примитивы. Это простые геометрические объекты, с помощью которых конструиру ются более сложные объекты. Их положение задается расположением определяющих точек (обычно вершин). Для конструирования изображений трехмерных объектов при построении примитивов учитывается также эффект перспективы.
-- Текстуры. Это двухмерные изображения, или поверхности, налагаемые на примитивы. Программное обеспечение усиливает эффект трехмерности, изменяя вид текстур в за висимости от положения примитива (т.е. расстояния до примитива и его наклона); этот процесс называется перспективной коррекцией. В некоторых приложениях ис пользуется другая процедура, называемая отображением MIP; в этом случае приме няются различные версии одной и той же текстуры, которые содержат разное количе ство деталей (в зависимости от расстояния до объекта в трехмерном пространстве). При отображении удаляющихся объектов уменьшается насыщенность и яркость цве тов текстуры.
Эти абстрактные математические описания должны быть визуализированы, т.е. преобра зованы в видимую форму. Процедура визуализации основывается на жестко стандартизиро ванных функциях, предназначенных для составления выводимого на экран целостного изо бражения из отдельных абстракций. Ниже представлены две стандартные функции.
-- Геометризация. Определение размеров, ориентации и расположения примитивов в пространстве и расчет влияния источников света.
-- Растеризация. Преобразование примитивов в пиксели на экране с нанесением нужных затенений и текстур.
В современные видеоадаптеры, в которых графический процессор может выполнять функции ускорения трехмерной графики, встраиваются специальные электронные схемы, выполняющие растеризацию гораздо быстрее, чем программное обеспечение. Ниже перечис лены функции растеризации, осуществляемые большинством предназначенных для этого со временных наборов микросхем.
-- Растровое преобразование. Определение того, какие пиксели экрана покрываются каждым из примитивов.
-- Обработка полутонов. Цветовое наполнение пикселей с плавными цветовыми пере ходами между объектами.
-- Образование текстуры. Наложение на примитивы двухмерных изображений и по верхностей.
-- Определение видимости поверхностей. Определение пикселей, покрываемых бли жайшими к зрителю объектами.
-- Анимация. Быстрое и четкое переключение между последовательными кадрами дви жущегося изображения.
-- Сглаживание. Плавное изменение цветовых границ для сглаживания контуров форми руемых объектов.
Технология трехмерной графики Практически во всех ускорителях трехмерной графики применяются описанные ниже технологии.
-- Затуманивание. Имитация газа или тумана в играх.
-- Затенение Гуро. Интерполяция цветов для сглаживания неровностей окружности и сферы.
-- Альфа-смешивание. Одна из первых технологий трехмерной графики, используемая для создания реалистичных объектов, например “прозрачного” дыма, воды и стекла. Ниже перечислены технологии, наиболее часто используемые в современных ускорителях трехмерной графики.
-- Буфер шаблонов. Активно используется в играх (особенно в жанре авиасимуляторов) при моделировании ландшафта, самолетов и других объектов вне стеклянной кабины летчика.
-- Z-буферизация. Изначально применялась в системах автоматизированного проектиро вания. Часть видеопамяти, отведенная под Z-буфер, содержит информацию о глубине сцены. При визуализации эта информация используется для построения законченного изображения: пиксели, которые располагаются ближе, будут визуализированы, в отли чие от пикселей, закрытых другими объектами.
-- Рельефное текстурирование. Предназначено для воспроизведения специальных све товых эффектов, таких, как водная рябь, камни и другие сложные поверхности. Это придает большую реалистичность игровым сценам и ландшафтам.
-- Улучшенные технологии наложения текстур. Для визуализации трехмерных сцен с высо кой степенью детализации необходимо применять специальные методы наложения текстур, которые устраняют нежелательные эффекты и делают сцены более реалистичными.
• Билинейная фильтрация. Улучшение качества изображения небольших текстур, помещенных на большие многоугольники. Эта технология устраняет эффект “блочности” текстур.
• Множественное отображение. Улучшение качества отображения объектов путем формирования последовательности текстур одного и того же изображения с уменьшающимся разрешением; является разновидностью сглаживания.
• Трилинейная фильтрация. Комбинация билинейной фильтрации и так называемого наложения mip mapping (текстуры, имеющие разную степень детализации в зави симости от расстояния до точки наблюдения).
• Анизотропная фильтрация. Используемая в некоторых видеоадаптерах, позволяет сде лать сцену еще более реалистичной. Однако эта технология пока не получила должного распространения из-за высоких требований к аппаратной части видеоадаптера.
• Однопроходная или мультипроходная визуализация. В различных видеоадаптерах применяются разные технологии визуализации. В настоящее время практически во всех видеоадаптерах фильтрация и основная визуализация выполняются за один проход, что позволяет увеличить частоту кадров.
• Аппаратное или программное ускорение. При аппаратно выполняемой визуализа ции достигается гораздо лучшее качество изображений и скорость анимации, чем при программной. Используя специальные драйверы, новые видеоадаптеры вы полняют все нужные вычисления с неслыханной ранее скоростью. Для работы с приложениями трехмерной графики, а также для современных игр это технологи ческое решение просто неоценимо.
• Чтобы обеспечить такую производительность, большинство видеоадаптеров рабо тают на высоких частотах (иногда превышающих рабочую частоту микросхемы, т.е. разогнаны), а следовательно, выделяют большое количество тепла. Для устра нения перегрева применяются вентиляторы и теплоотводы (рис. 15.12).
• Полноэкранное сглаживание. Уменьшение неровностей, возникающих при увели чении разрешения, посредством сглаживания цветовых границ для обеспечения плавных цветовых переходов. Ранее сглаживание использовалось только для опре деленных объектов; современные акселераторы, созданные компаниями nVidia и ATI, позволяют использовать эту технологию для всего экрана.
• Сопряжение/сглаживание вершин. Сглаживание областей сочленений двух поли гональных объектов, например рук или ног с телом анимированного персонажа. Для выполнения функции сопряжения вершин в видеоадаптерах серии GeForce компании nVidia используется двухматричная технология на программной основе, а в процессоре RADEON компании ATI используется, в свою очередь, четырех матричное сопряжение, поддерживаемое на аппаратном уровне.
• Интерполяция ключевого кадра или трансформация вершин. Оживление перехода от одного выражения лица к другому, что позволяет при отсутствии скелетной анимации сделать мимику лица более реалистичной. Для получения более подроб ной информации обратитесь на Web-узел компании ATI.
• Программируемая трансформация вершин и обработка полутонов. Технология nfiniteFX компании nVidia (видеоадаптер GeForce3), позволяющая разработчикам программного обеспечения модифицировать эффекты наподобие сопряжения вер шин и обработки полутонов (улучшенный метод преобразования неправильных поверхностей). Это позволяет избавиться от применения относительно малого ко личества эффектов с заранее определенными характеристиками.
Графические API
API (Application Programming Interface) предоставляют разработчикам аппаратного и про граммного обеспечения средства создания драйверов и программ, работающих быстрее на большом числе платформ. В настоящее время существует несколько графических API — OpenGL (компания SGI), Glide (компания 3Dfx) и Direct 3D (компания Microsoft). Glide под держивается только набором микросхем, выпускаемым компанией 3Dfx. Остальные API под держиваются большинством современных видеоадаптеров. Direct 3D является частью API, называемого DirectX.
DirectX 8.0a — это последняя версия программного интерфейса, расширившая поддержку трехмерной графики и обеспечившая улучшенные игровые возможности. Для получения до полнительной информации относительно DirectX или загрузки его последней версии обрати тесь на Web-узел DirectX компании Microsoft: www.microsoft.com/directx.

Модернизация или установка нового видеоадаптера

В настоящее время видеоадаптер можно модернизировать одним из следующих способов:
-- установить ускоритель трехмерной графики вместе с существующим видеоадаптером;
-- установить новый видеоадаптер;
-- добавить память;
-- установить TV-тюнер;
-- установить устройства видеозахвата.
Можно приобрести только ускоритель трехмерной графики и установить его вместе с су ществующим видеоадаптером, но практически все современные модели видеоадаптеров под держивают акселерацию трехмерной графики. Выбор видеоадаптера зависит от типа уста новленной модели: если она устаревшая, то лучше приобрести “полную” видеокарту, а не ус коритель трехмерной графики.
Модернизация видеопамяти
До 1997 года многие производители видеоадаптеров оставляли свободные разъемы, в ко торые можно было устанавливать дополнительную память. Отсутствие возможностей расши рения видеопамяти в современных видеоадаптерах объясняется следующим:
-- большинство видеоадаптеров не модернизируются, а просто обновляются;
-- на рынке существует много типов памяти, и подобрать необходимый модуль довольно сложно;
-- снижение стоимости видеопамяти привело к тому, что в современные модели видеоадап теров устанавливается достаточный объем памяти (как правило, 32 Мбайт и более).
Неисправности адаптеров и мониторов 851 Модернизация TV-тюнеров или устройств захвата видеоизображения Практически во все современные видеоадаптеры нельзя установить TV-тюнер или уст ройство захвата видеоизображения. Поэтому их придется приобретать в виде отдельных плат, которые помещаются в разъемы системной платы. Выбор видеоадаптера на основе одного набора микросхем Многие производители выпускают несколько моделей видеоадаптеров на основе одного и того же набора микросхем. Какую же модель приобретать? В табл. 15.16 приведены наиболее важные критерии, на которые следует обратить внимание, приобретая современный видеоадаптер. Обратите внимание, что многие современные видеоадаптеры можно “разгонять”. Перед выполнением этой небезопасной операции прочитайте документацию и не забудьте посетить Web-узел производителя видеоадаптера, чтобы узнать все “подводные камни” этого процесса. Кроме того, просмотрите местную компьютерную прессу: тема “разгона” — частый гость на ее страницах.

Неисправности адаптеров и мониторов

Большинство проблем, связанных с графическими адаптерами и мониторами, решается довольно просто, но стоит это дорого, поскольку приходится заменять адаптер или монитор. Прежде чем пойти на это, убедитесь, что других способов разрешить возникшую проблему нет. Как ни странно, очень часто пользователи забывают настроить монитор, например кон трастность и яркость, и таким образом устранить одну из проблем. Кроме устройств для на стройки контрастности и яркости, некоторые мониторы, например компании NEC, имеют ре гулировочный винт для настройки фокуса. Не забывайте также заглядывать в документацию и посещать Web-сервер изготовителя.
Стоимость современных плат такова, что их дешевле заменить, чем ремонтировать, тем более что добыть документацию к адаптеру и монитору удается далеко не всегда. Для боль шинства адаптеров и мониторов принципиальные схемы, перечни элементов, монтажные схемы и тому подобное найти просто невозможно. Во многих платах используется печатный монтаж, и на соответствующие инструменты для самостоятельного ремонта, а также на под готовку рабочего места вы потратите много денег. Обычным паяльником тут не обойтись! Теперь поговорим о мониторах. Хотя иногда их и заменяют целиком, они слишком доро го стоят, чтобы их так просто выбрасывали. Сначала убедитесь в том, что неисправен именно монитор. Это можно сделать, подключив вместо него заведомо исправный. После этого свя житесь с ближайшим сервисным центром фирмы-производителя. Ремонтом мониторов часто занимаются и небольшие специализированные фирмы, услуги которых обычно дешевле фир менного сервиса.
Иногда источником проблем может стать кабель монитора. Согнутый контакт в разъеме DB-15, в который включается видеоадаптер, может привести к тому, что монитор не будет включаться. Согнутый контакт можно выправить пассатижами или пинцетом, но, если он сломан или разъем поврежден как-нибудь иначе, нужно заменить кабель. Практически у всех мониторов кабель легко отсоединяется. Самостоятельно отремонтировать монитор практически невозможно. Во-первых, вскрыв корпус цветного монитора, вы рискуете получить удар током (на некоторых участках схем внутри монитора напряжение достигает нескольких тысяч вольт). Во-вторых, необходимой документации у вас, скорее всего, не найдется. Без подробных электрических схем, монтаж ных схем отдельных плат и перечня элементов даже опытный техник не сможет найти неис правность и отремонтировать прибор.
Внимание!
Не пытайтесь отремонтировать монитор самостоятельно. Приeосновение e высоeовольтным цепям может оeа заться смертельным. Иноaда высоeое напряжение на отдельных oчастeах схемы сохраняется в течение не сeольeих часов и даже дней после отeлючения питания. Опытные техниeи сначала разряжают элеeтронно лoчевoю трoбeo и высоeовольтные eонденсаторы.
В большинстве моделей мониторов можно выполнять простейшую настройку. Тонкая на стройка цветного монитора — дело непростое, особенно если у вас нет соответствующего опыта. Даже персонал сервисных центров часто не имеет необходимой для этого документа ции. Обычно они заменяют неисправный аппарат, а ремонтируют его уже в специализиро ванной мастерской или на заводе. Обращаться непосредственно к производителю стоит еще и потому, что там обычно со бирают все сведения о неисправностях и отказах аппаратуры. Эти сведения затем использу ются для улучшения качества выпускаемой продукции. Запомните, что большинство неполадок в системе отображения связано не с неисправно стью аппаратуры, а с неправильной настройкой программных драйверов. Поэтому первое, что нужно сделать при обнаружении сбоев в работе системы, — обратиться к производителю или его представителю и проверить, та ли версия драйвера установлена в системе и правиль но ли он настроен.
Устранение неисправностей мониторов Проблема Нет изображения. Неисправности адаптеров и мониторов 853 Решение Проверьте разъем питания монитора, кабель и выключатель. Попробуйте заменить кабель питания и кабель данных. Если причина неисправности не найдена, то подключите заведомо исправный монитор для определения того, что неисправен именно монитор. Проблема Изображение на экране монитора “дрожит”. Решение Проверьте кабель данных. Попробуйте заменить его заведомо исправным. Выясните, не установлен ли вблизи монитора источник электромагнитного излучения, например микро волновая печь. Если проблема не исчезает, попробуйте изменить частоту развертки. Устранение неисправностей видеоадаптеров и драйверов Проблема Монитор работает только в режиме MS DOS.
Решение
Если при загрузке системы до появления изображения рабочего стола монитор работает нормально, то проблема в драйвере видеоадаптера Windows 9x или Windows 2000. Чтобы удостовериться в том, что “виноват” во всем драйвер, загрузите компьютер в режиме защиты от сбоев — в этом режиме используется стандартный драйвер VGA. Если компьютер работа ет нормально, необходимо заново переустановить драйвер установленного видеоадаптера. Если вы увеличили частоту работы процессора или памяти видеоадаптера с помощью какой либо программы, то определенная частота может быть слишком высокой. Перезагрузите систе му в безопасном режиме (Safe Mode) и установите первоначальные параметры видеоплаты. Проблема Как заменить интегрированный на системной плате видеоадаптер? Решение Производитель такой системной платы должен предусмотреть возможность отключения интегрированного видеоадаптера. Более подробное описание этой процедуры можно найти в документации или на Web-узле производителя. Проблема Невозможно установить нужную глубину цвета и разрешение экрана. Решение Проверьте, правильно ли идентифицирована плата в Windows, а также корректно ли рабо тает память видеоадаптера. Для тестирования видеопамяти воспользуйтесь диагностическими программами, которые прилагаются к видеоадаптеру или наборам микросхем. Если аппарат ные средства работают нормально, попробуйте установить новые драйверы. Проблема Невозможно установить нужную частоту обновления экрана. Решение Проверьте, правильно ли идентифицированы в Windows видеоадаптер и монитор. Поста райтесь установить последние версии драйверов видеоплаты и монитора. Проaрамма DisplayMate Для тщательноaо тестирования монитора и видеоадаптера слoжит проaрамма DisplayMate. Причем она мо жет быть использована при тестировании не тольeо монитора, но и видеосистемы в целом. С ее помощью можно проверить eачество системы сведения лoчей (фоeoсировeo), системo центрирования, настройeo ярeо сти и eонтрастности, отсoтствие исeажений, а таeже eачество отображения цветов. Поэтомo при поeoпeе мо нитора реeомендoется проверять еaо с помощью этой проaраммы. Проверeа видеоадаптера с помощью этой проaраммы состоит в определении производительности, а таeже в еaо испытании во всех возможных режимах (при всех поддерживаемых разрешающих способностях).