1.5. Дисплей VGA

Персональні комп'ютери використовують для відображення тексту та графічних зображенькілька різних типівдисплеїв. Нижче наведено класифікацію дисплеїв залежно від використовуваного інтерфейсу з комп'ютером.

• Композитний екран. Має одну аналогову вхідну лінію. Дисплей може бути як кольоровим, і монохромним. Відеосигнал надходить у дисплей у стандарті NTSC (National Television System Committee). Цей стандартвикористовується також у телебаченні. Композитний дисплей застосовується разом із відеоадаптером CGA.
• Цифровий екран. Має від однієї до шести вхідних ліній. На цифровому дисплеї може відображатися до 2n різних кольорів, де n дорівнює кількості вхідних ліній. Цей типдисплеїв може використовуватися разом з EGA та CGA.
• Аналоговий дисплей RGB. Має три аналогові вхідні лінії (керуючі червоним, зеленим та синім кольорами). Рівень напруги кожної лінії відповідає за інтенсивність відповідного кольору на екрані. Кількість кольорів, які можуть відображати аналоговий дисплей, обмежена фактично лише можливостями відеоадаптера. Аналоговий дисплей використовується спільно з VGA, Super VGA і XGA.

Параметри найпоширеніших дисплеїв, що застосовуються на комп'ютерах, сумісних з IBM PC/XT/AT, наведені в таблиці:

Дисплей	Сумісний з дисплеєм відеоадаптер	Кількість кольорів	Дозвіл у текстовому режимі	Дозвіл у графічному режимі
Монохромний (MD)	MDA, Hercules, EGA	2	80х25	640х350 720х350 720х348
Кольоровий (CD)	CGA, EGA	16	40x25 80x25	320x200 640x200
Поліпшений кольоровий (ECD)	CGA, EGA	16 із 64	80х25	320х200 640х200 640х350
Багаточастотний цифровий	CGA, EGA	16 із 64	40x25 80х25	320x200 640х200 640х350
Багаточастотний аналоговий	VGA	256	80x25	640x480 800х600
Кольоровий VGA	VGA	256	40х25 80х25	320х400 640х400
Монохромний VGA	VGA	256	40х25 80х25	320х350 640х350 720х350 720х400 720х480

Таблиця 2.1 Типи дисплеїв

1.1. Монохромний дисплей

Спочатку комп'ютер IBM PC випускався з монохромним дисплеєм фірми IBM (MD) та монохромним відеоадаптером (MDA). Хоча MDA не надає можливості використання графіки та різних кольорів, але за рахунок високої роздільної здатності – 720х350 (що навіть вище, ніж забезпечує EGA – 640х350) MDA широко використовується для додатків, що працюють з текстами. Наступним кроком у вдосконаленні відеосистем стало створення фірмою Hercules Technology, INC. нового відеоадаптера Hercules (Геркулес), що використовується спільно з монохромним дисплеєм фірми IBM (MD). Цей адаптер сумісний із MDA та надає користувачеві можливість використання графіки.

Монохромний дисплей фірми IBM та сумісні з ним використовують частоту кадрів, що дорівнює 50Гц.

1.2. Кольоровий дисплей

Кольоровий дисплей фірми IBM (CD - Color Display) використовується спільно з кольоровим графічним адаптером (CGA) та забезпечує чотири кольори для графіки та вісім кольорів для тексту. Сам кольоровий дисплей може відображати шістнадцять різних кольорів. Роздільна здатність кольорового дисплея менша, ніж у монохромного - 640х200 і розмір символів становить 8 пікселів (піксел - мінімальний елемент зображення) за висотою та 8 пікселів за шириною. В результаті помітно, що символи складаються з окремих пікселів. З появою покращеного кольорового дисплея, що має велику роздільну здатність, цей недолік був усунений.

Кольоровий екран має частоту зміни кадрів, рівну 60Гц.

1.3. Поліпшений кольоровий дисплей

Покращений кольоровий дисплей створений для використання разом із відеоадаптером EGA. Він має велику роздільну здатність - 640х350 і може відображати Велика кількістькольорів (будь-які 16 з 64), ніж звичайний кольоровий дисплей. Символи мають розмір 8 пікселів по ширині та 14 пікселів за висотою.

1.4. Багаточастотний кольоровий дисплей

Цей дисплей має можливість працювати з різною частотою кадрів, що дозволяє підтримувати режими з різною роздільною здатністю. Зазвичай ці дисплеї мають роздільну здатність 640х350 (що відповідає EGA) і вище - 640х400, 640x480, 800x600, 1024x768. Останні два режими реалізуються лише відеоадаптерами Super VGA та XGA.

Багаточастотний кольоровий дисплей може відтворювати більше кольорів, ніж покращений кольоровий дисплей. При роботі в цифровому режимі він має ті ж 64 кольори, що і ECD, а при роботі в аналоговому режимі може відображати практично необмежену кількість кольорів. Більшість багаточастотних дисплеїв можна використовувати разом із VGA. Перші моделі багаточастотного екрану компанії NEC відеоадаптер VGA не підтримували.

1.5. Дисплей VGA

Для відеоадаптера VGA фірмою IBM був розроблений аналоговий RGB дисплей з високою роздільною здатністю, а також монохромний аналоговий дисплей з високою роздільною здатністю. На монохромному дисплеї різні кольори відображаються різними градаціями сірого кольору. Ці два дисплеї (монохромний та кольоровий) є взаємозамінними - програми, написані для одного з дисплеїв, можуть працювати з іншим дисплеєм.

Перший чорно-білий телевізор із РК-дисплеєм з'явився в 1976 р. (фірма Sharp) і мав екран 160×120 пікселів. Ідея використання подібних екранів у аматорських конструкціях довгий час натрапляла на банальну проблему – надто дорого для домашніх розробок. В останні роки ситуація докорінно змінилася, і монохромні графічні РК-дисплеї GLCD (Graphic Liquid Crystal Display) стали не набагато дорожчими за алфавітно-цифрові побратими.

Переваги графічних індикаторів перед символьними очевидні, адже вони дозволяють виводити на екран двовимірну растрову картинку з зображенням, що реально впізнається. Швидкодії сучасних MK достатньо, щоб відтворювати на РК-дисплеї навіть потокове відео. Чим не аналог першого чорно-білого телевізора у кишеньковому мікроконтролерному варіанті?

З безлічі параметрів, якими вибирають GLCD, важливим є тип внутрішнього графічного контролера. Від нього залежить система команд, фізичний інтерфейс та програмний алгоритм.

Відомо близько десятка різновидів БІС контролерів різних фірм-виробників. У порівнянні з «алфавітно-цифровими» РК-модулями в GLCD є нововведення - контролерів може бути кілька і вони доповнюються драйвером сегментів. Утворюється пара, яку можна розглядати як «чіпсет», за аналогією до материнськими платамиперсональних комп'ютерів

У поширених GLCD, сумісних із системою команд контролера KS0108 (фірма Samsung), чіпсет позначається через дріб KS0107/KS0108 або KS0107B/KS0108B. Досвідчені розробники знають, що назва KS0107 відноситься до драйвера сегментів, а KS0108 - до керуючого контролера. Іноді в документах вказують лише тип контролера KS0108, вважаючи, що наявність мікросхеми драйвера на друкованій платіРК-дисплея само собою зрозуміло.

Рис. 2.43 показано структурну схему GLCD стандарту KS0107/KS0108 з розкладкою 128×64 пікселя. Основою служить матриця РК-елементів, скомпонована по ширині 128 стовпців і по висоті 64 рядки. Щоб засвітити кожну з 8192 пікселів екрана, потрібно 192 транзисторних ключа, які знаходяться в одному драйвері KS0107 і в двох контролерах KS0108. Кожен контролер має внутрішню ОЗУ ємністю 4 Кбіт, а також логіку сполучення з зовнішніми пристроями. У свою чергу драйвер формує сітку синхросигналів для всієї системи від RC-генератора, що задає (подробиці в ).

Мал. 2.43. Структурна схема GLCD з організацією 128×64 пікселів.

Чому в GLCD дві мікросхеми контролера, а чи не одна? Можна припустити, що з метою уніфікації, оскільки кожна з них відповідає за свій квадрант 64х64 пікселів. Пропорційно збільшуючи кількість квадрантів, можна отримати будь-які розміри екрана від 64х64 до 640х480 пікселів.

Графічні РК-дисплеї мають, як обов'язковий атрибут, вбудоване світлодіодне підсвічування екрану. Її колір визначає тло картинки. Наприклад, чорні літери на жовтому фоні. Прошитого генератора алфавіту в дисплеї немає. Програміст повинен сам сформувати букви, цифри, символи, знаки. Алфавіт може бути будь-яким із відомих у світі, і перебільшення тут немає.

Уніфікація в цоколівці та назвах контактів, на жаль, відсутня навіть y GLCD з тим самим контролером. Це мінус, який змушує уважно вивчати даташити. У Табл. 2.6 для прикладу зібрана колекція позначень сигналів, що зустрічаються в GLCD, сумісних із KS0107/KS0108. Особливу увагу слід звертати на повну назву дисплея. Наприклад, Winstar WG12864A має контролер KS0108, WinstarWG12864D - контролер T6963C, в якому зовсім інша система команд. Зустрічаються GLCD зі зниженим харчуванням +2.4…+3.6 У. Буває, що підсвічування живиться від +5 У, а індикатор від +3 У т.д.

Таблиця 2.6. Розшифровка сигналів GLCD стандарту KS0107/KS0108

Електричні схеми підключення GLCD до MK схожі одна на одну, навіть за різних «чіпсетів» усередині (Рис. 2.44, а…ж), проте програмне забезпеченнябуде докорінно відрізнятися. Для управління яскравістю підсвічування можна за аналогією використовувати розглянуту схемотехніку з Мал. 2.42, a ... p.

а) типова схема підключення модуля GLCD, сумісного із системою команд KS0108. Шинаданих «DB0»…«DB7» двонаправлена. Резистор Л2 визначає яскравість підсвічування. Резистором R1 регулюється контрастність від повністю світлого до темного екрану. Негативна напруга на контакті «УЕЕ» -5…-8 виробляється всередині GLCD;

б) тип контролера такий самий, як на Рис. 2.44 а, але цоколівка і назва висновків GLCD інші. Для регулювання контрастності достатньо одного постійного резистора R1. Його опір вказується у датасіті. Яскравість підсвічування не регулюється;

в) на висновки CSl, CS2 графічного дисплея HG1 (128×64) подаються протифазні сигнали, тобто. у кожний момент часу звернення провадиться лише до одного з двох квадрантів пікселів (64×64). Інвертор на транзисторі VT1 скорочує кількість ліній MK; Про

Про Мал. 2.44. Схеми підключення графічних РК-модулів до MK (закінчення):

г) модуль GLCD HG1 має внутрішній контролер T6963 фірми Toshiba. Негативна напруга регулювання контрастності подається ззовні і підлаштовується резистором R2. Резистор R1 визначає яскравість підсвічування. Діод VD1 захищає дисплей від подачі на вхід "Vo" позитивної напруги більше, ніж +0.7;

д) модуль GLCD HG1 має внутрішній контролер SED1330 фірми Seiko Epson Corp. Для регулювання контрастності потрібне зовнішнє двополярне живлення +5;

е) схема заміщення джерела негативної напруги GLCD. Контрастність регулюється змінним резистором R4. Температурна стабільність підтримується терморезистором RK1. Резистор R3 лінеаризує температурну характеристику, його опір підбирається експериментально;

ж) сигнал початкового скидання для виведення "RES" графічного РК-модуля HG1 не обов'язково подавати від MK. Його можна сформувати зовнішнім ланцюжком R1, С/. Гідність – економія ліній портів MK.

Монохромні моніториістотно дешевше за кольорові, мають більш чітке зображення і більшу роздільну здатність, дозволяють відобразити десятки відтінків «сірого кольору, менш шкідливі для здоров'я людини. Тому багато професійних програмістів віддають перевагу саме їм.

Серед монохромних найчастіше використовуються:

● монохромні монітори прямого керування, що забезпечують високу роздільну здатність при відображенні текстових та псевдографічних символів, але не призначені для формування графічних зображень, побудованих з окремих пікселів; працюють разом із монохромними видеоконтроллерами;

● композитні монохромні монітори забезпечують якісне відображення та символьної та графічної інформаціїпри спільній роботі з кольоровим графічним адаптером (але видають, звичайно, однотонне, найчастіше зелене або бурштинове, зображення).

Найбільшу роздільну здатність з гарною передачею напівтонів із моніторів, що застосовуються в даний час, мають монохромні композитні монітори з чорно-білим зображенням типу «paper white» (які часто використовуються в настільних видавничих системах); їх роздільна здатність при спільній роботі з хорошим відеоадаптером перевищує 1600 х 1200 пікселів.

Кольорові монітори

У кольоровому CRT-моніторі використовуються три електронні гармати, на відміну однієї гармати, застосовуваної в монохромних моніторах. Кожна гармата відповідає за один із трьох основних кольорів: червоний (Red),зелений (Green)і синій (Blue), шляхом змішування яких створюються всі інші кольори та відтінки кольорів, аж до 16 мільйонів різних відтінків, передбачених стандартом TrueColor. Люмінофор кольорової трубки містить дрібні групи точок, у кожній з яких є три види елементів (звідси і назва групи з люмінофорних елементів - тріади),що світяться цими основними кольорами, а потік електронів від кожної електронної гармати прямує на відповідні групи точок. Такі монітори іноді називають RGB-моніторами, за першими буквами назви основних кольорів, що формують спектр.

Електронний промінь, призначений для червоних люмінофорних елементів, не повинен впливати на люмінофор зеленого чи синього кольору. Щоб досягти такого

дії, використовується спеціальна маска, структура якої залежить від типу кінескопів різних виробників, що забезпечує дискретність зображення.

ЕПТ можна розбити на два класи:

●з дельтаподібним розташуванням електронних гармат;

● з планарним розташуванням електронних гармат.

Часто ЕПТ (трубки) з планарним розташуванням електронних гармат називають також ЕПТ з саме зведенням променів, так як вплив магнітного поляземлі на трипланарно розташовані промені практично однаково, і при зміні положення трубки щодо цього поля не потрібно проводити додаткові регулювання. У цих трубках застосовуються маски двох типів: 0 «Shadow Mask» (тіньова маска);

● “Slot Mask” (щілинна маска).

Тіньова маска – це найпоширеніший тип масок для CRT-моніторів. Тіньова маска є металевою сіткою перед екраном скляної трубки з люмінофорним шаром. Отвори в металевій сітцізабезпечують точне попадання променя лише на необхідні люмінофорні елементи і лише певних областях. Мінімальна відстань між люмінофорними елементами однакового кольору називається кроком крапки (dot pitch). Тіньова маска застосовується у багатьох сучасних моніторах, зокрема Hitachi, Panasonic, Samsung, Daewoo, LG, Nokia, ViewSonic.

Щілинна маска складається з паралельних металевих провідників перед екраном скляної трубки з люмінофорним шаром. Щілини між провідниками забезпечують точне попадання променя на необхідні смуги екрана. Люмінофорні елементи розташовані у вертикальних еліптичних осередках, а маска зроблена з вертикальних ліній. Вертикальні смуги фактично розділені на еліптичні осередки, які містять групи з люмінофорних елементів трьох основних кольорів. Мінімальна відстань між двома осередками називається щілинним кроком (slot pitch). Щілинна маска використовується, окрім моніторів фірми NEC (розробника даної технології), у моніторах Panasonic з плоским екраном PureFlat та LG з плоским екраном Flatron.

Фірма Sony розробила плоскі трубки з апертурними гратами (Aperture Grill), які відомі як трубки Trinitron. Апертурні грати є металевими гратами з вертикальних ліній. Замість еліптичних осередків екран містить серію ниток, що складаються з люмінофорних елементів трьох основних кольорів, збудованих у вигляді вертикальних смуг. Така система забезпечує високу контрастність зображення та гарну насиченість кольорів, що разом забезпечує висока якістьмоніторів із трубками на основі цієї технології. Маска, що використовується в трубках фірм Sony, а також СТХ, Mitsubishi, ViewSonic, є тонкою фольгою, на якій прорізані тонкі вертикальні лінії. Вона тримається на одній (у великих моніторах- на декількох) горизонтальній дроті-струні, тінь від якої видно, на екрані. Ця тяганина застосовується для гасіння коливань і називається демпфуючою (стабілізуючою) ниткою (damper wire).

Мінімальна відстань між двома одноколірними нитками на екрані називається кроком смуги (strip pitch). Введені вище поняття: крок точки, щілинний крок, крок смуги можна пов'язати з більш поширеним загальним терміном розмір зерна, розглянутим нижче.

В якості кольорових моніторіввикористовуються також композитні кольорові монітори, що забезпечують і колір, і графіку, але здосить низькою роздільною здатністю.

RGB-монітори є більш якісними, що мають високу роздільну здатність і графіки і деталізацію кольору, в них для кожного з основних колірних сигналів відведений свій провід (у композитних - всі три колірні сигнали проходять по одному дроту).

RGB-монітори працюють разом із кольоровим графічним контролером. Три типи відеомоніторів: CD (Color Display), ECD (Enhanced CD) і PGS (Professional Graphics System), визначали стандарт кольорових моніторів широкого застосування, але в даний час заслуговують на увагу тільки останні з них.