UTK – III SERIA ĆWICZEŃ – Nr 01 – Badanie karty graficznej – Str. 1
Ć
WICZENIE 3_1 – TEORIA
Monitor kineskopowy
Parametry monitora
Cz
ę
stotliwo
ść
od
ś
wie
Ŝ
ania pionowego (f
V
) – okre
ś
la w [Hz] jak szybko 1 ekran mo
Ŝ
e zosta
ć
narysowany
ponownie, np. 75 Hz oznacza,
Ŝ
e ekran jest odrysowywany 75 razy w ci
ą
gu sekundy. Gdy parametr ten jest za
niski, wida
ć
migotanie obrazu. Zjawisko to jest niepo
Ŝą
dane poniewa
Ŝ
powoduje zm
ę
czenie oka.
Cz
ę
stotliwo
ść
odchylania poziomego (f
H
) – okre
ś
la w [kHz] jak szybko wi
ą
zka elektronowa porusza si
ę
wzdłu
Ŝ
ekranu od lewej do prawej strony.
Przeplot – obraz na ekranie jest kre
ś
lony od góry na dół. Kre
ś
lenie z przeplotem polega na tym,
Ŝ
e najpierw jest
kre
ś
lony pierwszy półobraz (linie nieparzyste) nast
ę
pnie nast
ę
puje od
ś
wie
Ŝ
anie, a potem drugi półobraz (linie
parzyste).
Rozdzielczo
ść
– okre
ś
lana w [piksel x piksel] to całkowita liczba punktów
ś
wietlnych na ekranie, podawana jako
iloczyn liczby pikseli w 1 linii (n
V
)
i liczby linii (n
H
) np. rozdzielczo
ść
1024 x 768 oznacza,
Ŝ
e ekran monitora składa si
ę
z pikseli uło
Ŝ
onych w 1024
pikseli w 768 liniach.
Ogl
ą
dana przestrze
ń
– okre
ś
la wymiary ekranu:
1. przek
ą
tna ekranu podawana w calach (1 cal równy jest w przybli
Ŝ
eniu 2,45 cm),
2. aspekt ratio, czyli stosunek szeroko
ś
ci ekranu do wysoko
ś
ci ekranu. W wi
ę
kszo
ś
ci monitorów aspect ratio =
4:3.
UTK – III SERIA ĆWICZEŃ – Nr 01 – Badanie karty graficznej – Str. 2
W celu otrzymania na ekranie stabilnego obrazu, ka
Ŝ
de rozpocz
ę
cie kre
ś
lenia zarówno całego nowego
obrazu, jaki ka
Ŝ
dej linii wchodz
ą
cej w jego skład, musi rozpoczyna
ć
si
ę
w takim samym,
ś
ci
ś
le okre
ś
lonym
momencie. Dlatego tez do monitora dostarczane s
ą
specjalne sygnały mówi
ą
ce o tym, kiedy ma si
ę
rozpocz
ąć
kolejny ruch plamki w poziomie lub pionie.
Sygnały te nazywane s
ą
odpowiednio sygnałem synchronizacji odchylenia poziomego SYNCHRO H (H od
ang. Horizontal) i sygnałem synchronizacji odchylenia pionowego - SYNCHRO V (V ang. Vertical).
Trzecim sygnałem potrzebnym do uzyskania obrazu jest oczywi
ś
cie sygnał jasno
ś
ci
ś
wiecenia plamki,
oznaczany cz
ę
sto jako sygnał VIDEO.
UTK – III SERIA ĆWICZEŃ – Nr 01 – Badanie karty graficznej – Str. 3
Wzory i standardy:
Cz
ę
stotliwo
ść
odchylania poziomego (f
H
) mo
Ŝ
na wyliczy
ć
ze wzoru
V
H
H
f
n
f
•
=
(n
H
) – liczba linii w poziomie (rozdzielczo
ść
pozioma)
(f
V
) – cz
ę
stotliwo
ść
od
ś
wie
Ŝ
ania pionowego
Zakładaj
ą
c przykładowo prac
ę
monitora z rozdzielczo
ś
ci
ą
640
×
480 i cz
ę
stotliwo
ś
ci
ą
od
ś
wie
Ŝ
ania 60 Hz,
otrzymujemy cz
ę
stotliwo
ść
odchylania poziomego równ
ą
28,8 kHz (480 x 60 = 28 800 Hz).
Gniazdo D-Sub
Specyfikacja gniazda 15 PIN D-SUB FEMALE
Pin
Name
Description
1
RGND
Red Ground
UTK – III SERIA ĆWICZEŃ – Nr 01 – Badanie karty graficznej – Str. 4
2
R
Red
3
CSYNC
Composite sync
4
SENSE0
Monitor Sense 0
5
G
Green
6
GGND
Green Ground
7
SENSE1
Monitor Sense 1
8
n/c
No connection
9
B
Blue
10
SENSE2
Monitor sense 2
11
SGND
Sync Ground
12
VSYNC
Vertical Sync
13
BGND
Blue Ground
14 HSYNCGND Horizontal Sync Ground
15
HSYNC
Horizontal Sync
UTK – III SERIA ĆWICZEŃ – Nr 01 – Badanie karty graficznej – Str. 5
Pasmo przenoszenia wzmacniacza wizji
Jak obliczy
ć
liczb
ę
pikseli dostarczanych do kineskopu w ci
ą
gu
1 sekundy (czyli tzw. pasmo przenoszenia wzmacniacza wizji) ?
Pasmo przenoszenia wzmacniacza wizji (N) mo
Ŝ
na wyliczy
ć
ze wzoru
V
H
V
f
n
n
N
•
•
=
(N) – liczba wy
ś
wietlanych pikseli (cz
ę
stotliwo
ść
sygnału VIDEO)
(n
v
) – liczba pikseli w jednej linii (rozdzielczo
ść
pionowa)
(n
H
) – liczba linii w poziomie (rozdzielczo
ść
pozioma)
(f
V
) – cz
ę
stotliwo
ść
od
ś
wie
Ŝ
ania pionowego
Dla monitora pracuj
ą
cego z rozdzielczo
ś
ci
ą
640
×
480 i cz
ę
stotliwo
ś
ci
ą
od
ś
wie
Ŝ
ania 60 Hz, otrzymujemy pasmo
przenoszenia równe 18,432 MHz (640 x 480 x 60 = 18 432 000 Hz).
Schemat blokowy prostej karty graficznej
Omówienie pracy karty graficznej w trybie znakowym 80x25, zakłada,
Ŝ
e ekran składa si
ę
z 80 kolumn i 25
wierszy.
Schemat blokowy karty graficznej (w tym przypadku nazywany „buforem ramki”) przedstawiono na rysunku 1.
UTK – III SERIA ĆWICZEŃ – Nr 01 – Badanie karty graficznej – Str. 6
Interfejs magistrali po
ś
redniczy w wymianie informacji z CPU do karty. Pami
ęć
wideo zawiera tre
ść
obrazu
i współpracuje z dekoderem atrybutów oraz generatorem znaków. Generatory wyj
ś
ciowe wytwarzaj
ą
sygnały o
poziomach wymaganych przez monitor.
D
o
m
o
n
it
o
ra
O
d
s
y
st
em
u
SYNCHRO V
I
R
G
B
Rysunek 1 . Schemat blokowy prostej karty graficznej przedstawiony na powyŜszym rysunku nazywamy buforem
ramki
SYNCHRO V
UTK – III SERIA ĆWICZEŃ – Nr 01 – Badanie karty graficznej – Str. 7
Przyjmujemy nast
ę
puj
ą
ce zało
Ŝ
enia rozdzielczo
ść
znakowa 80x25:
N1 = 25 (ilo
ść
wierszy na ekranie)
N2 = 80 (ilo
ść
znaków w wierszu na ekranie)
oraz:
m x n – rozdzielczo
ść
matrycy znaku, gdzie m = 9 , n = 12
m – liczba pikseli w jednej linii
n – liczba linii monitora
UTK – III SERIA ĆWICZEŃ – Nr 01 – Badanie karty graficznej – Str. 8
Działanie układu jest nast
ę
puj
ą
ce:
Impulsy taktuj
ą
ce powoduj
ą
przesyłanie kolejnych bitów z rejestru przesuwaj
ą
cego do zespołu liczników L1, L2,
L3, L4. Licznik L1 licz
ą
cy modulo m, sygnalizuje zako
ń
czenie rysowania fragmentu linii nale
Ŝą
cej do danego
znaku (m pikseli na jeden znak) i przej
ś
cie do rysowania nast
ę
pnego znaku.
CLK
Rysunek 2 . Praca karty graficznej w trybie tekstowym
SYNCHRO H
SYNCHRO H
SYNCHRO V
Pamięć Wideo
nr znaku w wierszu
Kod znaku 41h
nr wiersza
Bajt z matrycy znaków
Jasno
ść
ś
wiecenia piksela
nr wyświetlanej linii
UTK – III SERIA ĆWICZEŃ – Nr 01 – Badanie karty graficznej – Str. 9
Impulsy wyj
ś
ciowe L1 zliczane s
ą
przez licznik L2. Zawarto
ść
licznika L2 (N2) to numer aktualnie wy
ś
wietlanego
znaku w bie
Ŝą
cym wierszu. Przepełnienie licznika L2 nast
ę
puje po zliczeniu N2 impulsów sygnalizuje zmian
ę
linii, w tym celu generuje impuls synchronizacji poziomej SYNCHRO H.
Licznik L3 zwi
ę
ksza swoj
ą
zawarto
ść
po narysowaniu kolejnej linii. Zliczenie n linii przez licznik oznacza
zako
ń
czenie wy
ś
wietlania bie
Ŝą
cego wiersza ekranowego i przej
ś
cie do rysowania linii nale
Ŝą
cych do
nast
ę
pnego wiersza. Przepełnienie licznika L3 spowoduje zwi
ę
kszenie warto
ś
ci licznika L4, który zlicza wiersze.
Przepełnienie licznika zliczaj
ą
cego wiersze L4 (N1) powoduje wygenerowanie sygnału synchronizacji pionowej
SYCHRO V.
Warto
ś
ci rejestrów L2 i L4 okre
ś
laj
ą
adres komórki pami
ę
ci VIDEO w której znajduje si
ę
kod ASCII znaku, który
nale
Ŝ
y wy
ś
wietli
ć
, kod ten przekazywany jest do matrycy znaków. Matryca znaków zawiera układy graficzne
składaj
ą
ce si
ę
z pikseli, które tworz
ą
wygl
ą
d znaku. Z rejestru L3 przekazywany jest do matrycy, numer linii
znaku. Powoduje to wybranie okre
ś
lonego bajtu z pami
ę
ci matrycy i załadowanie do rejestru przesuwaj
ą
cego.
Zawarto
ść
rejestru przesuwaj
ą
cego bit po bicie, zgodnie z taktem zegara przesyłana jest na zewn
ą
trz. Wyj
ś
cie
z tego rejestru steruje jasno
ś
ci
ą
ś
wiecenia plamki (sygnał VIDEO):
bit
Plamka
Kolor
0
czarna
tła
1
biała
znaku
UTK – III SERIA ĆWICZEŃ – Nr 01 – Badanie karty graficznej – Str. 10
Jak uzyskuje si
ę
kolory znaków?
Kolor uzyskuje si
ę
za pomoc
ą
czterech sygnałów: I – intensywno
ść
, R – czerwony, G – zielony, B – niebieski.
Informacja potrzebna do wy
ś
wietlenia znaku w trybie kolorowym przedstawiona jest na rysunku 3. Ka
Ŝ
dy znak
w pami
ę
ci VIDEO przechowywany jest w postaci 16 bitów. Młodszy bajt zawiera kod ASCII znaku, a starszy
atrybuty kolorów : znaku (bity 8 – 11) i tła (bity 12 – 15).
IRGB – składowe kolorów, okre
ś
laj
ą
ce intensywno
ść
, oraz trzy kolory podstawowe, mamy wi
ę
c 16 ró
Ŝ
nych
kolorów wynikowych dla znaku.
BIRGB – składowe kolorów, okre
ś
laj
ą
ce „migotanie”, oraz trzy kolory podstawowe, mamy wi
ę
c 8 ró
Ŝ
nych
kolorów wynikowych dla tła znaku oraz mo
Ŝ
liwo
ść
„mrugania tła”.
Rysunek 4 pokazuje generowanie sygnałów IRGB dla trybu znakowego w kolorze.
Rysunek 3 . Sposób kodowania znaku i kolorów w pamięci VIDEO
UTK – III SERIA ĆWICZEŃ – Nr 01 – Badanie karty graficznej – Str. 11
15
12
11
0
Atrybuty
tła
Atrybuty
znaku
Bajt z
matrycy
znaków
Migotanie tła
BI = 1
Rozjaśnienie tła
BI=0
S = 0 wyświetlany
piksel tła
S = 1 wyświetlany
piksel znaku
BI=0
Rysunek 4 . Generowanie sygnałów IRGB w trybie znakowym w kolorze.