Полоса частот видеоусилителя и тактовая частота видеосигнала. Почему мерцает экран монитора

Нестабильное изображение утомляет глаза и вызывает усталость. CRT обновляет кадр на экране много раз в секунду, и чем быстрее это происходит, тем стабильнее изображение.

Изображение на экране монитора формируется лучом электронов, которые, проходя через отверстия теневой маски, засвечивают точки люминофора. Луч перемещается по строке слева направо, затем переходит на следующую строку и т. д. до нижнего края экрана. Скорость перемещения луча (частота строк), а также формирования полного изображения определяется частотными характеристиками монитора.

Для пользователя наиболее важной из них является частота регенерации или кадровая частота - количество полных "пробегов", совершаемых лучом из верхнего угла экрана в нижний за одну секунду; выражается в герцах. Если пару лет назад рекомендуемая кадровая частота составляла 75 Гц, то теперь следует выбирать такой монитор, который поддерживает значение не ниже 85 Гц. Высокая частота регенерации гарантирует, что изображение будет выводится на экран без заметного глазу мерцания, а вредное воздействие длительной работы за монитором на зрение будет сведено к минимуму.

Полоса пропускания видеосигнала монитора является "интегрированным" показателем, приблизительное значение которого можно рассчитать по формуле: W=HxVxF, где H - максимальное разрешение по вертикали, V - максимальное разрешение по горизонтали, F - максимальная кадровая частота, на которой монитор может работать при максимальном разрешении.

Необходимо помнить, что максимальная кадровая частота при повышении разрешения экрана понижается, поэтому следует обращать внимание прежде всего на значения в используемых вами режимах. Это происходит со всеми мониторами, оснащенными CRT, поскольку каждую секунду они могут показывать на экране только ограниченное число пикселей. Кроме того, высокие частотные характеристики монитора могут быть сведены на нет тем, что их не поддерживает установленная в компьютере видеоплата.

Видеоадаптеры

Прежде, чем стать изображением на мониторе, двоичные цифровые данные обрабатываются центральным процессором, затем через шину данных направляются в видеоадаптер, где они обрабатываются и преобразуются в аналоговые данные и уже после этого направляются в монитор и формируют изображение. Сначала данные в цифровом виде из шины попадают в видеопроцессор, где они начинают обрабатываться. После этого обработанные цифровые данные направляются в видеопамять, где создается образ изображения, которое должно быть выведено на дисплее. Затем, все еще в цифровом формате, данные, образующие образ, передаются в RAMDAC, где они конвертируются в аналоговый вид, после чего передаются в монитор, на котором выводится требуемое изображение.

Таким образом, почти на всем пути следования цифровых данных над ними производятся различные операции преобразования, сжатия и хранения. Оптимизируя эти операции, можно добиться повышения производительности всей видеоподсистемы. Лишь последний отрезок пути, от RAMDAC до монитора, когда данные имеют аналоговый вид, нельзя оптимизировать.

Рассмотрим подробнее этапы следования данных от центрального процессора системы до монитора.

1. Скорость обмен данными между CPU и графическим процессором напрямую зависит от частоты, на которой работает шина, через которую передаются данные. Рабочая частота шины зависит от чипсета материнской платы. Для видеоадаптеров оптимальными по скорости являются шина PCI и AGP. При существующих версиях чипсетов шина PCI может иметь рабочие частоты от 25Mhz до 66MHz, иногда до 83Mhz (обычно 33MHz) , а шина AGP работает на частотах 66MHz и 133MHz.

Чем выше рабочая частота шины, тем быстрее данные от центрального процессора системы дойдут до графического процессора видеоадаптера.

2. Ключевой момент, влияющий на производительность видеоподсистемы, вне зависимости от специфических функций различных графических процессоров, это передача цифровых данных, обработанных графическим процессором, в видеопамять, а оттуда в RAMDAC. Самое узкое место любой видеокарты - это видеопамять, которая непрерывно обслуживает два главных устройства видеоадаптера, графический процессор и RAMDAC, которые вечно перегружены работой. В любой момент, когда на экране монитора происходят изменения (иногда они происходят в непрерывном режиме, например движение указателя мыши, мигание курсора в редакторе и т.д.) , графический процессор обращается к видеопамяти. В то же время, RAMDAC должен непрерывно считывать данные из видеопамяти, чтобы изображение не пропадало с экрана монитора. Поэтому, чтобы увеличить производительность видеопамяти, производители применяют различные технические решения. Например, используют различные типы памяти, с улучшенными свойствами и продвинутыми возможностями, например VRAM, WRAM, MDRAM, SGRAM, или увеличивают ширину шины данных, по которой графический процессор или RAMDAC обмениваются информацией с видеопамять, используя 32 разрядную, 64 разрядную или 128 разрядную видеошину.

Чем более высокое разрешение экрана используется и чем больше глубина представления цвета, тем больше данных требуется передать из графического процессора в видеопамять и тем быстрее данные должны считываться RAMDAC для передачи аналогового сигнала в монитор. Нетрудно заметить, что для нормальной работы видеопамять должна быть постоянно доступна для графического процессора и RAMDAC, которые должны постоянно осуществлять чтение и запись.

В нормальных условиях доступ RAMDAC к видеопамяти на максимальной частоте возможен лишь после того, как графический процессор завершит обращение к памяти (операцию чтения или записи) , т.е. RAMDAC вынужден дожидаться, когда наступит его очередь обратиться с запросом к видеопамяти для чтения и наоборот.

Согласно данным социологических исследований, значительная часть жителей цивилизованных стран ежедневно проводит перед монитором до 10 часов. Причем делают это люди и на работе, и дома. Это значит, что качество мониторов должно быть на высоте, что позволит избежать проблем со зрением и предотвратит быструю утомляемость пользователя ПК.

ЭЛТ-варианты

Компьютерный монитор — устройство, предназначенное для визуального отображения графической и текстовой информации. В течение многих десятилетий производились преимущественно варианты с кинескопом (электронно-лучевым прибором, ЭЛТ). Те, у кого сохранился такой старый монитор, знают, что в них используется люминофор. Его зерна светятся под воздействием электронных лучей. Применяются 3 вида люминофора, разделяемые по цветовым признакам на синий, красный и зеленый. Сегодня ЭЛТ-мониторы, отличающиеся большим объемом корпуса, используются редко, а в продаже их давно нельзя встретить.

LCD-модели

Для создания монитора по данной технологии используют люминесцентные лампы. У устройств отображения информации меньший объем корпуса. При этом затраты на питание монитора намного ниже, чем в случае моделей других типов. Кроме того, по сравнению с вариантами на основе ЭЛТ, они обладают способностью воспроизводить картинку более качественно и не допускают искажений.

PDP

Действие плазменных или PDP-мониторов основано на явлении свечения зерен люминофора, когда на них падают ультрафиолетовые лучи, возникающие при электрическом разряде в плазме. На таких устройствах «картинка» получается яркая и насыщенная, а сами они имеют долгий срок службы, достигающий 30 лет и более. Последнее обстоятельство является несомненным преимуществом PDF-моделей перед большинством конкурентов, которые теряют свои свойства уже через 10 лет.

LED-мониторы

Яркость подсветки является одним из наиболее важных факторов, влияющих на усталость глаз. Чтобы уменьшить их утомляемость, требуется понизить ее до минимального комфортного значения. С этой точки зрения наиболее предпочтительными являются устройства, использующие светодиоды, проявляющие высокую эффективность. К преимуществам LED-мониторов относятся высокое качество (четкость) изображения, а также компактность и долговечность. Правда, представленные на рынке бюджетные варианты могут разочаровать, так как ради экономии производители используют в них недорогие широтно-импульсные модуляторы, из-за которых появляется эффект мигания, сводящий на нет все преимущества применения светодиодной подсветки.

OLED-мониторы

Это довольно редкий вид устройств отображения информации, в основе которых лежит технология органических светоизлучающих диодов. Основным преимуществом таких мониторов является возможность создать гибкий Кроме того, в силу особенностей использованных технологий при взгляде на такие дисплеи под любым углом качество картинки не изменяется.

Лазерные мониторы

Такие устройства пока являются новинками. Они отличаются высокой контрастностью и яркостью, а также имеют очень малое время отклика и низкий уровень энергопотребления.

Монитор: основные характеристики

Выбирая устройство для отображения информации, нужно предварительно изучить его технические параметры. К основным характеристикам мониторов относятся:

• Контрастность . Этот параметр показывает разницу между самым светлым и наиболее темным участком поверхности дисплея. Чем больше его величина, тем монитор считается более качественным.
• Яркость . Параметр определяет наибольшую удельную светимость отображающей поверхности, а ее единицей измерения служит 1 нит, равный отношению 1 кд к 1 кв. м.
• Разрешение . Это один из важнейших параметров, на который обращают внимание, выбирая компьютерный монитор. Он определяет число всех пикселей, формируемых отображаемую картинку. Чем выше разрешение, тем четче будет изображение, выводимое на экран монитора.
• Частота горизонтальной развертки. Этот параметр измеряется в герцах и показывает частоту отображения изображение на экран монитора.
• Частота вертикальной развертки. Параметр характеризует наибольшее количество горизонтальных строк, выводимых электронным лучом на экране за ед. времени.

На что обращать внимание при выборе монитора: размер

Как уже было сказано, обычно рекомендуется выбирать модели с высоким разрешением. Однако людям с проблемами зрения, следует воспользоваться следующими рекомендациями: для FullHD (1920х1080) оптимальная диагональ должна быть 23—24 дюйма, при разрешении 1920 на 1200 пикселов — 24 дюйма, для 1680 на 1050 пикс. — 22 дюйма, а для 2560 на 1440 — 27 дюймов. При соблюдении этих пропорций у пользователя не будут уставать глаза и не возникнет проблем с чтением, а также с просмотром мелких иконок и элементов управления интерфейсом.

Что касается соотношения сторон монитора, то самые востребованные и распространенные на данный момент: 4 на 3, 16 на 10 и 16 на 9. Однако квадрат (4:3) активно вытесняется с рынка, так как не позволяет в хорошем качестве просматривать фильмы, которые, как правило, имеют широкий формат, максимально близкий к 16:9. Кроме того, на мониторах такой формы плохой обзор, мешающий получать максимальное удовольствие от видеоигр.

Лучший вариант для профессионалов

Тем, кому монитор нужен не для развлечений, следует выбирать широкоформатные модели с пропорциями 16:10. Они прекрасно подходят для работы с 3D/2D графикой и кодом сразу в нескольких окнах. При этом такие мониторы более привычны для углов обзора человеческого зрения и являются компромиссом между вариантами с пропорциями 4:3 и 16:9.

Многим знакома ситуация, когда в светлое время дня «картинка» на мониторе выглядит блекло. Чтобы не испытывать неудобства и не портить себе зрение, следует выбирать модели с высокой контрастностью. Они лучше отображают черный цвет, полутона и оттенки. Считается, что хороший показатель — это статическая контрастность 1000 к 1 и выше. Она вычисляется отношением максимальной яркости (белого цвета) к минимальной.

Кроме того, некоторые производители указывают в технических характеристиках монитора его динамическую контрастность. Это показатель, от которого зависит способность ламп монитора автоматически подстраиваться под определенные параметры, выводимые в данный момент на экран.

Например, если в фильме или в игре появилась темная сцена, лампы начинают ярче гореть, что увеличивает различимость и контрастность. Однако такая система редко работает корректно, а светлые участки обычно сильно засвечиваются.

Коммуникационные порты

На данный момент в магазинах все еще встречаются мониторы с аналоговым входом D-Sub при разрешении экрана более 1680 на 1050 пикселов. Проблема в том, что этот интерфейс уже устарел. Он не всегда способен обеспечить требуемую скорость передачи информации для разрешений, превышающих 1680 на 1050 пикселов. В результате на дисплее появляются нечеткости и мутные участки.

Чтобы исключить подобную ситуацию, нужно, чтобы на борту монитора был DVI-порт или DisplayPort. Их наличие — это стандарт для современных мониторов. Неплохо также, если есть порт HDMI, который подходит для просмотра HD-видео с приставки либо с внешнего проигрывателя. Если он есть, то его можно совместить с DVI, используя соответствующий переходник для монитора.

Виды матриц

Их несколько:

- TN , которая подходит любителям видеоигр, позволяет осуществлять интернет-серфинг и пользоваться любыми программами. При этом она является не лучшим выбором для просмотра фильмов, так как у нее плохие углы обзора и «слабый» черный.

- IPS-матрица, которая подходит для просмотра фильмов, работы с цветом и фото, игр, интернет-серфинга, использования офисных программ. Иными словами, она является универсальной, поэтому мониторы на ее основе сегодня являются наиболее востребованными. Судя по отзывам, такие устройства больше других нравятся покупателям, у них большие углы обзора и лучшая в мире цветопередача среди остальных моделей.

Среди недостатков следует отметить крупный вес и габариты, значительное энергопотребление, малую скорость отклика пикселей и пр. Кроме того, они стоят достаточно дорого, и у них высокий input-lag.

Наиболее популярные мониторы: отзывы

Среди разнообразия предложений на рынке покупателям трудно сделать правильный выбор. Помочь определиться могут отзывы, которые оставляют на специализированых форумах те, кто использует тот или иной монитор.

Основные характеристики конкретных моделей ставятся пользователями во главу угла, наряду с дизайном и ценой. Если исходить из этих параметров, то лучшим выбором можно считать:

• DELL U2412M. Диагональ монитора в см — 60,96, а в дюймах — 24. Разрешение 1920 на 1200 пикселей. Используется WLED подсветка и матрица TFT E-IPS. В числе прочих характеристик: яркость — 300 кд/кв. м, контрастность — 1000:1, в наличии антибликовое покрытие. Модель является в некотором смысле ветераном на рынке и собрала большое число положительных отзывов, в том числе отмечающих высокое качество сборки. Единственный недостаток — время отклика пикселей, составляющее 8 мс.
• Samsung S24D590PL. Это достаточно недорогое устройство, пользующееся большой популярностью. Технические характеристики монитора: диагональ — 23,6 дюйма и разрешение FullHD 1920 на 1080 пикселей. Использована матрица TFT AD-PLS и Flicker-Free подсветка. Контрастность - 1000 к 1, а яркость - 250 кд/кв. м. У монитора прекрасная цветопередача, нет угловых засветов и предусмотрена стильная и аккуратная подставка. К числу недостатков можно отнести неравномерность подсветки.
• DELL U2414H. Прекрасный небликующий монитор. Основные характеристики: диагональ дисплея - 23.8 дюйма, яркость — 250 кд/кв м, контрастность — 1000 к 1. К недостаткам монитора, судя по отзывам, следует отнести неравномерную подсветку белого поля, которая особенно заметна в районе углов экрана.
• ASUS MX279H. Это довольно большой и дорогой высококлассный монитор. Основные характеристики: разрешение 1920 на 1080 пикселей, диагональ — 27 дюймов, яркость — 250 кд/кв. м, матрица TFT AH-IPS. У монитора великолепное качество картинки и сборки. Кроме того, он подходит для просмотра FullHD фильмов и игр.
• BenQ BL2411PT. Судя по отзывам, это устройство стоит тех денег, которые за него требуется заплатить. Технические характеристики монитора: диагональ экрана составляет 24 дюйма, яркость дисплея — 300 кд/кв. м. Он снабжен TFT IPS-матрицей с разрешением 1920 на 1200 пикселов. Недостатки: отсутствует HDMI-переходник для монитора, неудобное меню.
• DELL P2414H. Этот достаточно для офисного и домашнего использования создан на основе качественной TFT IPS-матрицы. Диагональ экрана — 24 дюйма. Разрешение — FullHD 1920 на 1080 пикселов. Прочие параметры: контрастность 1000 к 1 и яркость 250 кд/кв. м. Основное достоинство — превосходная насыщенность картинки и высокое качество сборки. Покупатели отмечают, что при работе с этим монитором глаза устают намного меньше, чем когда используются другие модели. Однако модель стоит несколько дороже, что является ее основным недостатком.
• AOC i2757Fm. Довольно качественный монитор с диагональю экрана 27 дюймов. Разрешение - FullHD 1920 на 1080 пикселов. Используется TFT AH-IPS матрица. Есть встроенные динамики. Монитор отличается стильным дизайном и мягкой подсветкой.
• ASUS PA238Q. Это неплохой монитор от ASUS, который стоит 350 долларов. Диагональ экрана 23 дюйма, а разрешением FullHD. Среди прочих характеристик следует отметить яркость 250 кд/кв. м и отклик — 6 мс. Монитор востребован благодаря недорогой цене, широким углам обзора, высокому качеству сборки и стильному дизайну.
• ASUS PB278Q. Это достаточно дорогая модель с диагональю 27 дюймов, с разрешением 2560 на 1440 пикселов. Как показывают отзывы, покупатели отдают ей предпочтение из-за качественной картинки, наличия встроенных динамиков и быстрого отклика, позволяющего играть в любые видеогигры. Среди недостатков следует отметить невысокое качество сборки. В частности, по отзывам покупателей, в процессе эксплуатации пластиковая рама «отходит» от экрана, и туда забивается пыль.
• AOC g2460Pqu. Это 24-дюймовая модель оснащена матрицей TFT TN. Разрешение — 1920 на 1080 пикселов. Яркость — 350 кд/кв. м, а контрастность составляет 1000:1 при времени отклика 1 мс. Монитор прекрасно подходит тем, кто не представляет жизни без компьютерных игр. Кроме того, у него широкие углы обзора и равномерная подсветка. Он также считается прекрасным выбором с точки зрения небольшой нагрузки на глаза.

Если вы хотите поменять свой старый монитор, советы, представленные выше, помогут вам определиться с тем, какая модель подойдет вам больше всего.

Память, к которой может адресовываться CPU.

Степень интеграции микросхемы (чипа) показывает, сколько транзисторов может в нем уместиться. Для процессора Pentium (80586) Intel - это при­бли­зительно 3 млн. транзисторов на 3,5 см 2 .

Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он мо­жет при­нять и обработать в своих регистрах за один раз (за один такт). Современные процессоры семейства Intel Pentium являются 32-разрядными

Рабочая тактовая частота определяет скорость, с которой осуществ­ляются операции в процессоре. Сегодня рабочие частоты процессоров до­ходят до более, чем 1 млрд. тактов в секунду (1 ГГц).

CPU находится в прямом контакте с оперативной памятью PC. Данные, которые обрабатывает CPU, должны временно располагаться в RAM и для дальнейшей об­работки снова бывают востребованы из памяти. Для CPU86/88 эта область адре­сации располагается максимум до 1 МБ, процессор 80486 может обес­печить доступ уже к 4 ГБ памяти.

Real Address Mode - режим реальной адресации (или просто реальный режим - Real Mode), полностью совместим с 8086. В этом режиме воз­можна адресация до 1 Мб физической памяти (на самом делœе, как и у 80286, почти на 64 Кбайт больше).

Protected Virtual Address Mode - защищенный режим виртуальной адре­сации (или просто защищенный режим - Protected Mode). В этом режиме про­цессор позволяет адресовать до 4 Гбайт физической памяти, через ко­торые при использовании механизма страничной адресации могут ото­бражаться до 64 Тбайт виртуальной памяти каждой задачи.

Существенным дополнением является Virtual 8086 Mode - режим вирту­ального процессора 8086. Этот режим является особым состоянием задачи за­щищенного режима, в котором процессор функционирует как 8086. На одном процессоре в таком режиме могут параллельно испол­няться несколько задач с изолированными друг от друга ресурсами.

Важным отличием элементов оперативной памяти от прочих запоминающих уст­ройств является время доступа, характеризующееся интервал времени, в тече­ние которого информация записывается в память или извлекается из нее. Время доступа для внешнего носителя данных, такого как жесткий диск, вы­ражается в миллисекундах, а для элемента памяти оно измеряется наносœекундами.

Дисководы (Floppy Disk Drive, FDD) являются старейшими периферийными устройствами PC. В качестве носителя информации в них приме­няются дискеты {Floppy) диаметрами 3,5" и размерами 5,25".

Для записи и чтения информации крайне важно разбиение дискеты на определœенные участки - создать логическую структуру. Это выполняется путем форматирования с помощью специальной команды, к примеру, для DOS - команда Format. Дискета разбивается на дорожки (Tracks) и сектора (Sectors) , на рис. показано это разбиение.

Основным критерием для оценки винчестера является его ёмкость, то есть максимальный объём данных который должна быть записан на носитель

При обращении к большим массивам данных магнитные головки должны пози­ционироваться на диске гораздо чаще, чем при обращении к небольшим массивам и данным, которые последовательно расположены на диске. Так что скорость чтения и записи определяется средним време­нем доступа (Average Seek Time) к различным объектам на диске. Для лучших IDE и SCSI HDD это время меньше 10 мс.

Скорость передачи данных предлагается в качестве второго па­раметра для оценки производительности винчестера. Важно заметить, что для современных моделœей она составляет 10 МБ/с.

Монитор является устройством для визуального отображения информации. Сигналы, которые получает монитор (числа, символы, графическую информацию и сигналы синхронизации), формируются видеокартой. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, монитор и видеокарта представляют из себясвоеобразный тандем, который для оптимальной работы должен быть настроен соответствующим образом.

Видеокарта.

Для большинства применений разрешение стандарта VGA вполне достаточ­но. При этом программы, ориентированные на графику, работают значительно лучше и быстрее (бывают случаи, когда они даже не инсталлируются, еслг ус­тановленное разрешение или видеокарта не соответствуют их возможно­стям), в случае если информационная плотность экрана выше. Для этого крайне важно повы­шать разрешение. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, стандартVGA развился в так назы­ваемый стандарт Super VGA (SVGA). Стандартное разрешение этого режиме состав­ляет 800х600 пикселов.

Отметим закономерность: при объёме видеопамяти 256 Кб и SVGA-раз­реше­нии можно обеспечить только 16 цветов; 512 Кб видеопамяти дают возмож­ность отобразить уже 256 цветовых оттенков при том же разреше­нии. Карты, имеющие 1 Мб памяти, а это сейчас уже стало обычным явле­нием, позволяют при этом же разрешении достичь отображения 32768, 65536 (HiColor) или даже 16,7 млн. (TrueColor) цветовых оттенков.

По современным ме­дико-психологическим оценкам глаз человека не воспринимает мерцания эк­рана, связанные с обновлением изображения, только при частоте вертикаль­ной развертки не менее 70 Гц. При увеличенном разрешении изображение на экране монитора начинает мерцать, что сильно повышает утомляемость и от­рицательно сказывается на зрении.

Основными потребительскими параметрами мониторов являют­ся размер экрана, шаг маски экрана, максимальная частота регенера­ции изображения и класс защиты.

Наиболее удобны и универсальны мониторы с размером экрана по диаго­нали 15 и 17 дюймов. Для работы с графикой используются, мониторы и с большими размерами экрана (19-21 дюйм).

Шаг маски экрана определяет четкость изображения (разреша­ющую спо­собность). Сегодня используется шаг 0,25-0,27 мм. Все мониторы с зерном более 0,28 мм относятся к категории "дешевых" и "грубых". Лучшие мониторы имеют зерно 0,26 мм, а у самого качественного известного нам монитора (и, естественно, самого дорогого) эта величина равна 0,21 мм.

Частота регенерации изображения также определяет четкость и устойчи­вость изображения и должна быть не ниже 75 Гц.

Класс защиты определяет соответствие монитора требованиям техники безопасности. Выполнение наиболее жестких требований к безопасности ра­боты обеспечивает стандарт ТСО-99.

Свойства изображения зависят не только от монитора, но и err свойств и настроек платы, размещенной в системном блоке (видео­адаптера). Монитор и видеоадаптер должны соответствовать друг другу (к примеру, современный видеоадаптер должен иметь память не менее 4 Мбайт).

Скажем несколько слов о торговых обозначениях. В каталогах и объявле­ниях на продажу компьютеров получили распространение особые обозначе­ния его характеристик. Метод обозначения типа ком­пьютера, принятый в большинстве объявлений, рассмотрим на конк­ретном примере:

PIII-600-Intel BX/64/6,4Gb/SVGA 8Mb/CD/SB16/ATX

Здесь PHI - тип процессора - Pentium III;

600 - тактовая частота процессора в МГц;

ВХ - тип материнской платы;

64 - объём оперативной памяти в Мбайт;

6,4Gb - объём жесткого диска - 6,4 Гбайт;

SVGA - тип видеокарты;

8Mb - объём видеопамяти в Мбайт;

CD - обозначает наличие дисковода компакт-дисков;

SB16 - тип звуковой карты (Sound Blaster);

Тактовая частота. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Тактовая частота." 2017, 2018.

Практически все мониторы, выпущенные в прошлом веке, имели в основе своего функционирования электронно-лучевую трубку. С ее помощью, в принципе, и создавалось изображение. Они доставляли пользователям постоянный дискомфорт, причем как моральный, так и физический, ведь их излучение было достаточно вредным для человеческого организма. Позже начали появляться жидкокристаллические мониторы, которые обладали целым рядом преимуществ по сравнению со своими прародителями. Далее технологии развивались, да и продолжают развиваться по сей день, но есть несколько параметров, которые остаются неизменными на протяжении всей истории становления этой техники. Этими параметрами являются разрешение и частота обновления экрана (тактовая частота). Это то, от чего в первую очередь зависит, мерцает экран монитора или нет, что очень важно для комфортной работы обыкновенного пользователя.

В чем измеряется разрешение

Правильно настроенное разрешение экрана позволит убрать рябь на экране монитора. Разрешение представляет собой особую величину, которая определяет то количество мини- частиц экрана - пикселей - на всей площади экрана монитора. Описывают его, как правило, двумя цифрами - горизонталь и вертикаль. Эти цифры могут зависеть от многих факторов, но главными являются диагональ и пропорции экрана. При большой диагонали и маленьком разрешении часто мерцает экран монитора. На это стоит обратить пристальное внимание. Правильная настройка экрана монитора позволит вам избежать многих проблем с вашим здоровьем, особенно со зрением и, как ни странно, с психикой.

Тактовая частота - что это?

Второй параметр, который хотелось бы рассмотреть - это тактовая частота экрана. Это понятие означает скорость обновления картинки на экране. Проще говоря, сколько раз в секунду обновляется монитор. Естественно, что чем эта величина выше, тем лучше. Измеряется она в герцах: чем выше число герц, тем реже мерцает экран монитора. Современные технологии позволяют ставить частоту мерцания вплоть до 200 Гц, но самым популярным значением по-прежнему остается 60-75 Гц.

Новое - это не значит идеальное

Но не все так гладко и у новых разработок и технологий. Так, каждый монитор имеет свою, так называемую установочную, величину разрешения. И чем больше вы будете ставить разрешение по сравнению со значением по умолчанию, тем четче будет картинка, но размер изображения будет все меньше. Это является сомнительным плюсом, даже учитывая то, что мерцает экран монитора гораздо реже. Но и для этого минуса есть решение. В современных операционных системах существует множество специальных утилит, которые позволяют увеличить количество пикселей на дюйм, что, в свою очередь, увеличит разрешение, но сохранит неизменным размер изображения на экране.

Выбор монитора - ответственное дело

Выбирая себе монитор, стоит убедиться в том, что вам подходят все параметры, которые предоставляет тот или иной производитель техники. Это позволит получить качественный товар, который даст вам возможность выполнять свою работу с максимальным уровнем комфорта. Запомните, что лучше один раз заплатить немного больше, чем потом лечить свое зрение (и нервы) длительное время.

Помимо того факта, что ЖК-мониторы для отображения картинки требуют цифровые данные, они отличаются от классических ЭЛТ-дисплеев ещё несколькими особенностями. К примеру, в зависимости от возможностей монитора, на ЭЛТ можно вывести практически любое разрешение, поскольку трубка не имеет чётко заданного числа пикселей.

А ЖК-мониторы из-за принципа своей работы всегда имеют фиксированное ("родное") разрешение, при котором монитор обеспечит оптимальное качество картинки. С DVI это ограничение не имеет ничего общего, так как его основная причина заключается в архитектуре ЖК-монитора.

ЖК-монитор использует массив крохотных пикселей, каждый из которых состоит из трёх диодов, по одному на основной цвет (RGB: красный, зелёный, синий). ЖК-экран, имеющий "родное" разрешение 1600x1200 (UXGA), состоит из 1,92 миллиона пикселей!

Конечно же, ЖК-мониторы способны выводить другие разрешения. Но в таких случаях картинку придётся масштабировать или интерполировать. Если, к примеру, ЖК-монитор имеет "родное" разрешение 1280x1024, то меньшее разрешение 800x600 будет растянуто до 1280x1024. Качество интерполяции зависит от модели монитора. Альтернативой является вывод уменьшенного изображения в "родном" разрешении 800x600, но при этом придётся довольствоваться чёрной рамкой.

На обоих кадрах показана картинка с экрана ЖК-монитора. Слева выведено изображение в "родном разрешении" 1280x1024 (Eizo L885). Справа находится интерполированное изображение в разрешении 800x600. В результате увеличения пикселей картинка выглядит блочной. Таких проблем на ЭЛТ-мониторах не существует.

Для отображения разрешения 1600x1200 (UXGA) с 1,92 миллиона пикселей и частотой вертикальной развёртки 60 Гц монитору требуется высокая пропускная способность. Если посчитать, то необходима частота 115 МГц. Но на частоту влияют и другие факторы, например прохождение области гашения, поэтому требуемая пропускная способность возрастает ещё больше.

Около 25% всей передаваемой информации относится ко времени гашения. Оно нужно для смены позиции электронной пушки на следующую строчку в ЭЛТ-мониторе. В то же время, ЖК-мониторам время гашения практически не требуется.

Для каждого кадра передаётся не только информация об изображении, но и учитываются границы, а также область гашения. ЭЛТ-мониторам необходимо время гашения, чтобы выключить электронную пушку по завершению вывода строчки на экране и перевести её на следующую строчку для продолжения вывода. То же самое происходит в конце картинки, то есть в нижнем правом углу - электронный луч выключается и меняет позицию на верхний левый угол экрана.

Около 25% всех пиксельных данных относятся ко времени гашения. Поскольку ЖК-мониторы электронную пушку не используют, здесь время гашения совершенно ни к чему. Но его пришлось учитывать в стандарте DVI 1.0, поскольку он позволяет подключать не только цифровые ЖК, но и цифровые ЭЛТ-мониторы (где ЦАП встроен в монитор).

Время гашения оказывается очень важным фактором при подключении ЖК-дисплея по DVI-интерфейсу, поскольку каждое разрешение требует определённой пропускной способности от передатчика (видеокарта). Чем выше требуемое разрешение, тем больше должна быть пиксельная частота TMDS-передатчика. Стандарт DVI оговаривает максимальную пиксельную частоту 165 МГц (один канал). Благодаря десятикратному умножению частоты, описанному выше, мы получаем пиковую пропускную способность данных в 1,65 Гбайт/с, которой будет достаточно для разрешения 1600x1200 на 60 Гц. Если требуется большее разрешение, то дисплей следует подключать по двухканальному DVI (Dual Link DVI), тогда два DVI-передатчика будут работать совместно, что даст удвоение пропускной способности. Подробнее этот вариант описан в следующем разделе.

Впрочем, более простым и дешёвым решением будет уменьшение данных гашения. В результате, видеокартам будет предоставлено больше пропускной способности, и даже DVI-передатчик на 165 МГц сможет справиться с более высокими разрешениями. Ещё одним вариантом можно считать уменьшение частоты горизонтального обновления экрана.

В верхней части таблицы показаны разрешения, которые поддерживает один DVI-передатчик на 165 МГц. Уменьшение данных гашения (в середине) или частоты обновления (Гц) позволяет достичь больших разрешений.

На этой иллюстрации показано, какая пиксельная частота требуется для определённого разрешения. Верхняя строчка показывает работу ЖК-монитора с уменьшенными данными гашения. Второй ряд (60Hz CRT GTF Blanking) показывает требуемую пропускную способность ЖК-монитора, если данные гашения нельзя уменьшить.

Ограничение TMDS-передатчика пиксельной частотой 165 МГц сказывается также и на максимально возможном разрешении ЖК-дисплея. Даже при уменьшении данных гашения мы всё равно упираемся в определённый предел. Да и снижение частоты горизонтального обновления может дать не очень хороший результат в некоторых приложениях.

Чтобы решить эту проблему, спецификация DVI оговаривает дополнительный режим работы, названный Dual Link. В данном случае используется сочетание двух TMDS-передатчиков, которые передают данные на один монитор через один разъём. Доступная пропускная способность удваивается до 330 МГц, чего вполне достаточно для вывода практически любого существующего разрешения. Важное замечание: видеокарта с двумя выходами DVI не является картой Dual Link, у которой два TMDS-передатчика работают через один порт DVI!

На иллюстрации показан двухканальный режим работы DVI, когда используется два TMDS-передатчика.

Впрочем, видеокарты с хорошей поддержкой DVI и уменьшенной информацией гашения будет вполне достаточно для вывода информации на один из новых 20" и 23" дисплеев Apple Cinema в "родном" разрешении 1680x1050 или 1920x1200, соответственно. В то же время, для поддержки 30" дисплея с разрешением 2560x1600 от интерфейса Dual Link уже никуда не деться.

Из-за высокого "родного" разрешения 30" дисплей Apple Cinema требует подключения по Dual Link DVI!

Хотя два разъёма DVI уже стали стандартом на high-end 3D-картах для рабочих станций, не все видеокарты потребительского уровня могут этим похвастаться. Благодаря двум разъёмам DVI мы всё же можем использовать интересную альтернативу.

На этом примере два одноканальных порта используются для подключения дисплея на девять мегапикселей (3840x2400). Картинка просто разделена на две части. Но этот режим должны поддерживать и монитор, и видеокарта.

На данный момент можно найти шесть различных разъёмов DVI. Среди них: DVI-D для полностью цифрового подключения в одноканальной и двухканальной версиях; DVI-I для аналогового и цифрового подключения в двух версиях; DVI-A для аналогового подключения и новый разъём VESA DMS-59. Чаще всего производители графических карт оснащают свои продукты двухканальным разъёмом DVI-I, даже если карта имеет один порт. С помощью адаптера порт DVI-I можно превратить в аналоговый выход VGA.

Обзор различных разъёмов DVI.

Раскладка разъёма DVI.

Спецификация DVI 1.0 не оговаривает новый двухканальный разъём DMS-59. Он был представлен рабочей группой VESA в 2003 году и позволяет вывести два выхода DVI на картах малого форм-фактора. Он также призван упростить расположение разъёмов на картах с поддержкой четырёх дисплеев.

Наконец, мы переходим к сути нашей статьи: качество TMDS-передатчиков разных графических карт. Хотя спецификация DVI 1.0 и оговаривает максимальную пиксельную частоту 165 МГц, не все видеокарты дают на ней приемлемый сигнал. Многие позволяют достичь 1600x1200 только на уменьшенных пиксельных частотах и со сниженным временем гашения. Если вы попытаетесь подключить к такой карте устройство HDTV с разрешением 1920x1080 (даже с уменьшенным временем гашения), ваш ждёт неприятный сюрприз.

Все графические процессоры, поставляемые сегодня ATi и nVidia, уже имеют встроенный на чип TMDS-передатчик для DVI. Производители карт на графических процессорах ATi чаще всего используют встроенный передатчик для стандартной комбинации 1xVGA и 1xDVI. Для сравнения, многие карты на графических процессорах nVidia используют внешний TMDS-модуль (к примеру, от Silicon Image), даже несмотря на наличие TMDS-передатчика на самом чипе. Чтобы обеспечить два DVI-выхода, производитель карты всегда устанавливает второй TMDS-чип независимо от того, на каком графическом процессоре базируется карта.

На следующих иллюстрациях показаны обычные дизайны.

Типичная конфигурация: один выход VGA и один DVI. TMDS-передатчик может быть как интегрирован в графический чип, так и вынесен на отдельный чип.

Возможные конфигурации DVI: 1x VGA и 1x Single Link DVI (A), 2x Single Link DVI (B), 1x Single Link и 1x Dual Link DVI, 2x Dual Link DVI (D). Примечание: если на карте установлены два выхода DVI, то это не означает, что они двухканальные! На иллюстрациях E и F показана конфигурация новых портов VESA DMS-59 с высокой плотностью, где обеспечивается четыре или два одноканальных выхода DVI.

Как покажет дальнейшее тестирование в нашей статье, качество выхода DVI на картах ATi или nVidia бывает весьма разным. Даже если отдельный TMDS-чип на карте известен своим качеством, это вовсе не означает, что каждая карта с этим чипом обеспечит высокое качество сигнала DVI. Даже его расположение на графической карте немало влияет на конечный результат.

Совместимость со стандартом DVI

Чтобы протестировать качество DVI современных графических карт на процессорах ATi и nVidia, мы выслали шесть образцов карт в тестовые лаборатории Silicon Image для проверки совместимости со стандартом DVI.

Что интересно, для получения лицензии DVI совсем не обязательно проводить тесты совместимости со стандартом. В результате, на рынок выходят продукты с заявленной поддержкой DVI, которые не соответствуют спецификациям. Одной из причин такого положения дел является сложная и, следовательно, дорогая процедура тестирования.

Отреагировав на эту проблему, компания Silicon Image в декабре 2003 года основала тестовый центр DVI Compliance Test Center (CTC) . Производители устройств с поддержкой DVI могут выслать свои продукты для тестирования на совместимость со стандартом DVI. Собственно, это мы и сделали с нашими шестью графическими картами.

Тесты разделены на три категории: передатчик (обычно видеокарта), кабель и приёмник (монитор). Для оценки совместимости DVI создаются так называемые глазковые диаграммы, представляющие сигнал DVI. Если сигнал не выходит за определённые границы, то тест считается пройденным. В противном случае устройство не совместимо со стандартом DVI.

На иллюстрации показана глазковая диаграмма TMDS-передатчика на частоте 162 МГц (UXGA) с передачей миллиардов битов данных.

Проверка глазковой диаграммы является самым важным тестом для оценки качества сигнала. На диаграмме заметны флуктуации сигнала (дрожь фазы, jitter), искажения амплитуды и эффект "звона". Эти тесты также позволяют наглядно увидеть качество DVI.

Тесты совместимости со стандартом DVI включают в себя следующие проверки.

1. Передатчик: глазковая диаграмма с заданными границами.
2. Кабели: создаются глазковые диаграммы до и после передачи сигнала, затем они сравниваются. И вновь, границы отклонения сигнала жёстко заданы. Но здесь уже допускаются большие расхождения с идеальным сигналом.
3. Приёмник: вновь создаётся глазковая диаграмма, но опять же, допускаются ещё большие расхождения.

Самые большие проблемы при последовательной высокоскоростной передаче связаны с дрожью фазы сигнала. Если такого эффекта нет, то вы всегда можете чётко выделить сигнал на графике. Большинство флуктуаций сигнала создаются тактовым сигналом графического чипа, что приводит к появлению низкочастотной флуктуации частоты в диапазонах от 100 кГц до 10 МГц. На глазковой диаграмме флуктуация сигнала заметна по изменению частоты, данных, данных по отношению к частоте, амплитуды, слишком избыточному или слишком малому подъёму. Кроме того, измерения DVI различаются для разных частот, что необходимо учитывать при проверке глазковой диаграммы. Но благодаря глазковой диаграмме, можно наглядно оценить качество сигнала DVI.

Для измерений анализируется один миллион перекрывающихся участков с помощью осциллографа. Этого достаточно для оценки общей производительности соединения DVI, поскольку сигнал на протяжении длительного периода времени не будет существенно изменяться. Графическое представление данных производится с помощью специального программного обеспечения, которое Silicon Image создала в сотрудничестве с Tektronix. Сигнал, соответствующий спецификации DVI, не должен заступать на границы (синие области), которые автоматически прорисовываются программным обеспечением. Если сигнал попадёт на синюю область, то тест считается не пройденным, а устройство - не соответствующим спецификации DVI. Программа сразу же показывает результат.

Видеокарта не прошла тест совместимости с DVI.

Программное обеспечение сразу же показывает, прошла карта тест, или нет.

Для кабеля, передатчика и приёмника используются разные границы (глазки). Сигнал не должен заступать на эти области.

Чтобы понять, как определяется совместимость с DVI и что необходимо при этом учитывать, нам следует погрузиться в дополнительные детали.

Так как передача DVI полностью цифровая, то возникает вопрос, откуда появляется дрожание фазы сигнала. Здесь можно выдвинуть две причины. Первая - дрожание вызывается самим данными, то есть 24 параллельными битами данных, которые выдаёт графический чип. Однако данные автоматически корректируются в чипе TMDS при необходимости, что гарантирует отсутствие дрожания фазы в данных. Поэтому оставшейся причиной появления дрожания является тактовый сигнал.

На первый взгляд, сигнал данных свободен от помех. Это гарантируется благодаря регистру-защёлке (latch), встроенному в TMDS. Но главной проблемой всё же остаётся тактовый сигнал, который портит поток данных через 10-кратное умножение ФАПЧ.

Так как частота умножается в 10 раз с помощью ФАПЧ, влияние даже небольшого искажения увеличивается. В итоге данные попадают на приёмник уже не в своём первоначальном состоянии.

Сверху показан идеальный тактовый сигнал, ниже - сигнал, где один из фронтов начал передаваться слишком рано. Благодаря ФАПЧ, это напрямую влияет на сигнал данных. В общем, каждое возмущение тактового сигнала приводит к ошибкам при передаче данных.

Когда приёмник семплирует повреждённый сигнал данных с помощью "идеального" тактового сигнала гипотетического ФАПЧ, он получает ошибочные данные (жёлтая полоса).

Как это работает на самом деле: если приёмник будет использовать повреждённый тактовый сигнал передатчика, он всё ещё сможет считать повреждённые данные (красная полоса). Именно поэтому тактовый сигнал тоже передаётся по кабелю DVI! Приёмнику требуется тот же самый (повреждённый) тактовый сигнал.

Стандарт DVI включает в себя устранение дрожания фазы (jitter management). Если оба компонента будут использовать один и тот же повреждённый тактовый сигнал, то информация может считываться из повреждённого сигнала данных без ошибок. Таким образом, совместимые с DVI устройства могут работать даже в условиях наличия низкочастотного дрожания фазы. Ошибку в тактовом сигнале тогда можно обойти.

Как мы уже объясняли выше, DVI работает оптимально, если передатчик и приёмник используют один и тот же тактовый сигнал и их архитектура одинакова. Но так бывает не всегда. Именно поэтому использование DVI может привести к появлению проблем, несмотря на сложные меры предотвращения дрожания фазы.

На иллюстрации показан оптимальный сценарий для передачи DVI. Умножение тактового сигнала в ФАПЧ (PLL) приводит к задержке. И поток данных уже не будет целостным. Но всё выправляется с помощью учёта той же самой задержки в ФАПЧ приёмника, поэтому данные принимаются корректно.

Стандарт DVI 1.0 чётко определяет задержку ФАПЧ. Такая архитектура называется несвязанной (non-coherent). Если ФАПЧ не соответствует данным спецификациям по времени задержки, то могут появиться проблемы. В индустрии сегодня ведутся горячие дискуссии по поводу того, следует ли использовать подобную несвязанную архитектуру. Причём, ряд компаний выступает за полный пересмотр стандарта.

В этом примере используется тактовый сигнал ФАПЧ вместо сигнала графического чипа. Следовательно, сигналы данных и тактовые сигналы согласованы. Однако из-за задержки в ФАПЧ приёмника данные обрабатываются некорректно, и устранение дрожания фазы уже не работает!

Теперь вам должно быть понятно, почему использование длинных кабелей может стать проблемным, даже если не учитывать внешние помехи. Длинный кабель может вносить задержку в тактовый сигнал (напомним, что сигналы данных и тактовые сигналы имеют разные частотные диапазоны), дополнительная задержка может влиять на качество приёма сигнала.