第6章 显卡和显示器.ppt

主要知识点 3课时一 显示器的分类 了解 二 CRT显示器的工作原理及组成 掌握 三 CRT显示器的技术指标 掌握 四 LCD显示器的参数 掌握 五 显卡的构成 掌握 六 显卡的种类 掌握 七 显卡的性能参数 掌握 第7章显卡和显示器 显示器可按下列方式分类 一显示器的分类 各类显示器的简介 平板显示器 FPD 分为发光型和受光型两大类 发光型FPD按工作原理的不同可以分为 等离子体显示器 PDP 电致发光显示器 包括ELD和LED 场发射显示器 FED 真空荧光显示器 VFD 等 其中 PDP是近年来人们最为看好的一种FPD产品 PDP是利用稀有气体 惰性气体 放电产生的真空紫外线激励荧光粉而发光的显示技术 目前 各大公司基本上是采用表面放电式的AC PDP 等离子体显示技术具有易于制作大屏幕显示设备和便于数字化驱动两个显著特点 另外还具有真彩显示 视角大 对比度较高 以及器件结构及制作工艺易于批量生产等特点 这些特点使得人们预计PDP在大屏幕的显示器市场将占有比较重要的地位 受光型FPD按工作原理的不同可分为 液晶显示器 LCD 电致变色显示器 ECD 电泳显示器 EPID 铁电陶瓷显示器 PLZT 等 目前在受光型FDP中 LCD已成为主流产品 CRT显示器实物图 1 CRT显示器的工作原理CRT显像管的工作原理是由灯丝 阴极 控制栅组成电子枪 通电后灯丝发热 阴极被激发 发射出电子流 电子流受到带有高电压的内部金属层的加速 经过透镜聚焦形成极细的电子束 打在荧光屏上 使荧光粉发光 电子束在偏转线圈产生的磁场作用下 可以控制其射向荧光屏的指定位置 电子束打在荧光屏上后会形成一个发光点 若干个发光点就可以组成图象 RGB三色荧光点被不同强度的电子束击中 就会产生各种色彩 通过控制电子束的强弱和通断 则可以形成各种绚丽多彩的画面 一般荫罩式显像管的内部有一层类似筛子的网罩 电子束通过网眼打在呈三角形排列的荧光点上 三把电子枪分别对应RGB三色 所以叫做 三枪三束 显像管 荫栅式显像管 例如特丽珑与钻石珑 的原理也是一样 只不过此类显像管的网罩是将许多光栅纵向固定在框里形成的 二CRT显示器的工作原理及组成 CRT显示器显示示意图 2 图形显示方式的显示器其直接将要显示的图形或字符的点阵送到显示缓冲区 再由显示控制电路发送到屏幕显示 常见的刷新率为640 480 800 600 1024 768 最高1600 1200 3 字符显示的显示器其把要显示的内容送到主存储器中的显示缓冲区中 再由该缓冲区送往字符发生器 将要显示的字符转换为字符的点阵形势 最后通过视频控制电路送到屏幕显示 最大分辨率为80 25 4 球面屏幕技术比较成熟 随着视角的改变图像会发生歪斜 容易引起外部光线的反射 降低了对比度 价格低 目前 只有14英寸显示器使用 5 平面直角屏幕其采用了扩张技术 使传统的球面管在水平和垂直方向向外扩张 曲率比球面小 接近于平面 而且四个角是直角 6 柱面屏幕显像管是典型柱面屏幕显像管 这类显像管的特点是从水平方向看呈曲线状 而在垂直方向则为平面 它采用条形荫罩板和带状荧屏技术 透光性好 因此亮度高 色彩鲜明 适合对色彩表现要求高的场合 7 纯平纯平显示器是指显像管的外表面无论在水平方向上 还是垂直方向上都没有任何弧度存在 屏幕的外表面从边缘到中央都水平如镜 使用这种显像管的显示器就叫做纯平显示器 由于不存在边缘的弯曲 所以它可以有效地避免因光线折射所产生的画面扭曲和变形 此外 平整的表面可以使光线定向反射 再加上显示器采用的各种防眩光 防反射 防辐射涂层 从而大大降低了用户长时间凝视屏幕的眩目感和疲劳感 纯平显像管还具有更宽的视角 普通的显示器视角约160度左右 而纯平显管理论上可以达到180度 三CRT显示器的技术指标 1 屏幕尺寸尺寸是衡量显示器屏幕大小的技术指标 尺寸是用显像管的对角线的距离来表示 单位是英寸 1Inch 2 54cm 目前常见的有 14英寸 15英寸 17英寸 21英寸等 2 点距是指屏幕上相邻两个同色点对角线的距离 点距越小 显示器显示图形越清晰 点距越小意味着单位显示区内可以显示更多的像点 点距的单位是mm 用显示区域的长和高分别除以点距即可得到其极限显示像点数 3 分辨率分辨率是指屏幕上能容纳的像素的个数 分辨率越高 屏幕上显示的像素个数也就越多 图像也就越细腻 能够显示的内容也就越多 分辨率受到点距和屏幕尺寸的限制 分辨率不仅与显示器的尺寸有关 还与显卡性能有关 4 刷新频率刷新频率是指每秒钟刷新屏幕的次数 刷新频率分为垂直刷新率和水平刷新率 5 带宽指显示器一秒钟能显示的像素点的多少 以MHZ为单位 表明显示器电路可处理的频率范围 带宽的表达式为 水平分辨率 垂直分辨率 刷新频率 1 5 额外开销 6 像素像素是指显示器上所能显示的最小单元 在彩色显示器中 每个像素都是由三个色彩构成的 由于每个色彩的亮度可在0 255变化 从而构成了1600万种颜色 即真彩色 7 灰度和色彩深度灰度是指显示器能改变的亮度的级别数 色彩深度是指计算机中表示色彩的二进制位数 一般有1位 4位 8位 16位和32位 1位只能表示2种色彩 8位只能表示256种 16位能表示65536种色彩 高彩色 32位可达1600万种色彩 真彩色 8 CRT涂层电子束撞击荧光屏和外界光源照射均会使显示器屏幕产生静电 反光 闪烁等现象 不仅干扰图像清晰度 还可能直接危害使用者的视力健康 因此通常的CRT均附着表面涂层以降低不良影响 四液晶显示器的分类 1 DSTN LCDDSTN LCD显示屏上每个像素的亮度与对比度是不能单独控制的 因此DSTN LCD又被称为伪彩显 DSTN LCD主要用于早期的笔记本电脑 目前在计算机领域多采用TFT LCD 2 TFT LCDTFT LCD屏幕上的每一个像素由集成在像素点后面的薄膜晶体管控制 使每个像素可以被单独控制 从而显示出更真实的效果 目前笔记本电脑使用的显示屏和个人计算机使用的液晶显示器都采用的是TFT LCD 五液晶显示器的参数 1 点距受技术方面的限制 液晶显示器的点距比CRT显示器略大 普遍为0 927mm 高端的液晶显示器点距可达0 264mm 2 分辨率一般情况下 最高分辨率即为其最佳分辨率 无特殊情况最好使其工作在最佳分辨率下 否则可能出现显示错误的情况 如文字显示不清楚等 现主流17英寸液晶显示器的分辨率可达1280 1024 3 刷新频率液晶显示器采用背部连续光源 因此液晶显示器刷新频率即使在65Hz以下 人眼也不会感觉到显示器的闪烁 15英寸液晶显示器一般在1024 768的最佳分辨率下 其刷新频率可达到75Hz 4 亮度与对比度亮度与对比度是液晶显示器较重要的技术指标之一 现在的液晶显示器亮度多达350CD m2 有的液晶显示器亮度甚至达到了500CD m2 在对比度方面 液晶显示器的对比度越高 显示的效果也越佳 如15英寸液晶显示器的对比度可达400 1 5 响应时间液晶显示器的响应时间以ms 毫秒 为单位 指的是一个亮点转换为暗点的速度 响应时间较长时 用户会看到显示屏有拖尾的现象 目前15英寸液晶显示器的响应时间多为8ms或2ms 已完全消除拖尾现象 7 坏点由于液晶显示器的显示面板采用的是一个个的发光点 因此难免会出现坏点现象 所谓的坏点是指某一点的颜色不会再发生任何变化 六显卡概述 1 显卡的作用在程序运行中 根据CPU所提供的数据和指令 对程序运行的过程和结果进行相应的处理并转换成显示器能够接收的文字和图像信号后 通过显示器输出 从而使计算机使用者可以直接对计算机进行操作和控制 可单独进行图处理和加速图形处理 提高计算机的整体性能和减轻CPU的负担 ATIHD4890对NVIDIAGTX275 工作原理 数据 data 从总线 bus 进入GPU GraphicsProcessingUnit 图形处理器 将CPU送来的数据送到GPU 图形处理器 里面进行处理 从videochipset 显卡芯片组 进入videoRAM 显存 将芯片处理完的数据送到显存 从显存进入DigitalAnalogConverter RAMDAC 随机读写存储模 数转换器 将显示显存读取出数据再送到RAMDAC进行数据转换的工作 数码信号转模拟信号 从DAC进入显示器 Monitor 将转换完的模拟信号送到显示屏 显示效能是系统效能的一部份 其效能的高低由以上四步所决定 它与显示卡的效能 videoperformance 不太一样 如要严格区分 显示卡的效能应该受中间两步所决定 因为这两步的资料传输都是在显示卡的内部 第一步是由CPU 运算器和控制器一起组成了计算机的核心 成为微处理器或中央处理器 即CPU 进入到显示卡里面 最后一步是由显示卡直接送资料到显示屏上 基本结构 1 GPU 类似于主板的CPU 全称是GraphicProcessingUnit 中文翻译为 图形处理器 NVIDIA公司在发布GeForce256图形处理芯片时首先提出的概念 GPU使显卡减少了对CPU的依赖 并进行部分原本CPU的工作 尤其是在3D图形处理时 GPU所采用的核心技术有硬件T L 几何转换和光照处理 立方环境材质贴图和顶点混合 纹理压缩和凹凸映射贴图 双重纹理四像素256位渲染引擎等 而硬件T L技术可以说是GPU的标志 GPU的生产主要由nVidia与ATI两家厂商生产 2 显存 类似于主板的内存 显示内存的简称 顾名思义 其主要功能就是暂时将储存显示芯片要处理的数据和处理完毕的数据 图形核心的性能愈强 需要的显存也就越多 以前的显存主要是SDR的 容量也不大 市面上的显卡大部分采用的是GDDR3显存 现在最新的显卡则采用了性能更为出色的GDDR4或GDDR5显存 显存主要由传统的内存制造商提供 比如三星 现代 Kingston等 3 显卡bios 类似于主板的bios 显卡BIOS主要用于存放显示芯片与驱动程序之间的控制程序 另外还存有显示卡的型号 规格 生产厂家及出厂时间等信息 打开计算机时 通过显示BIOS内的一段控制程序 将这些信息反馈到屏幕上 早期显示BIOS是固化在ROM中的 不可以修改 而多数显示卡则采用了大容量的EPROM 即所谓的FlashBIOS 可以通过专用的程序进行改写或升级 4 显卡PCB板 类似于主板的PCB板 就是显卡的电路板 它把显卡上的其它部件连接起来 功能类似主板 八显卡的接口 目前所使用的总线大体上是趋于并行式的联接界面 包括了AGP接口 并行联接界面最大的一个问题即是 信号的传递需要依赖于时钟频率与电压 无论发送端还是接收端 即使在已完成发送或接收信号的工作 但依然需要花费时间在等待下一个传输周期的到来 而传输周期一般以总线频率为主 接口的种类 九显卡的种类 3D技术 它是3Dmax OpenGL AutoCAD Driect3D的接口 可实现视频会议 电视解压 PC转TV或DVD功能 十3D图型加速技术 1 T BufferT Buffer技术解决了许多存在于计算机3D图形中由边缘锯齿引起的问题 边缘锯齿是由于源图像的采样率过低引起屏幕上的图像显示错误 T Buffer在空间 时间和焦距上解决了边缘锯齿问题 2 全屏抗锯齿游戏引擎使用Direct3D或OpenGL创建一个3D环境 这些3DAPI都使用三角形作为基本块 每个三角形在3D空间中有一个坐标 通过特殊的驱动程序可计算坐标的转换和光线处理 3 环境凹凸贴图技术环境凹凸贴图技术通过对物体表面凹凸不平的映射 再加以实时光源来表现真实细腻的图像 微软DirectX6 1以上版本已包含该技术 4 T L它能在不增加物体多边形的前提下 进一步提高物体表面的边缘圆滑程度 使图像更真实 准确和生动 此外光源的作用也得到了重视 5 W Buffer技术可在三维效果中对更细致的物体进行处理 从而达到非常好的效果 十一显卡的性能参数 1 真彩色为每个色素分配3个字节的DAC 24位 那么 每个像素可显示的颜色数可达1680万种 称为 真彩色 又称为 32位色 现在有的显示卡已经达到3