顯示卡與顯示器

顯示卡與顯示器信息工程系劉建友第1頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：顯示器的工作原理和主要性能指標(biāo)顯卡的基本結(jié)構(gòu)和主要性能指標(biāo)主流顯示芯片及廠商第六章顯卡與顯示器信息工程系劉建友第2頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器顯示器顯示器又稱為監(jiān)視器，是計(jì)算機(jī)中的一種輸出設(shè)備。其作用是顯示從計(jì)算機(jī)中輸出的內(nèi)容，以便于使用者及時(shí)掌握必要的信息和結(jié)果。信息工程系劉建友第3頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器一、顯示器的分類1、按色彩分單色顯示器、彩色顯示器2、按顯示方式分CGA、EGA、XGA（SXGA）、VGA（包括SVGA、TVGA）3、按像素點(diǎn)距分0.39mm、0.31mm、0.28mm、0.26mm、0.24mm、0.21mm4、按屏幕大小分14英寸、15英寸、17英寸、19英寸、21英寸等5、按掃描方式分隔行掃描、逐行掃描6、按顯示原理分陰極射線管顯示器（CRT）、液晶顯示器（LED）、等離子顯示器（PDP）、有機(jī)發(fā)光顯示器（OLED）信息工程系劉建友第4頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器二、CRT顯示器CRT顯示器是一種使用陰極射線管(CathodeRayTube)的顯示器，陰極射線管主要有五部分組成：電子槍(ElectronGun)，偏轉(zhuǎn)線圈(Defiectioncoils)，蔭罩(Shadowmask)，熒光粉層(Phosphor)及玻璃外殼。它是目前應(yīng)用最廣泛的顯示器之一。CRT純平顯示器具有可視角度大、無壞點(diǎn)、色彩還原度高、色度均勻、可調(diào)節(jié)的多分辨率模式、響應(yīng)時(shí)間極短、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。信息工程系劉建友第5頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器1、CRT顯示器發(fā)展過程1998年以前12英寸黑白、14英寸彩色顯示器為主流；1999年15英寸平面直角為主流；2000年以后17英寸純平為主流，到現(xiàn)在19英寸、21英寸大屏彩顯，CRT經(jīng)歷了由小到大的過程。信息工程系劉建友第6頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器2、CRT顯示器工作原理CRT顯示器(陰極射線顯像管)主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)線圈、蔭罩、熒光粉層、和玻璃外殼五部分組成。①電子槍工作原理在熒光屏上涂滿了按一定方式緊密排列的紅、綠、藍(lán)三種顏色的熒光粉點(diǎn)或熒光粉條，稱為熒光粉單元；相鄰的紅、綠、藍(lán)熒光粉單元各一個(gè)為一組，學(xué)名稱之為像素；每個(gè)像素中都擁有紅、綠、藍(lán)(R、G、B)三原色。電子槍工作時(shí)是由燈絲加熱陰極，陰極發(fā)射電子，然后在加速極電場的作用下，經(jīng)聚焦極聚成很細(xì)的電子束，在陽極高壓（25000V）作用下，獲得巨大的能量，以極高的速度去轟擊熒光粉層。這些電子束轟擊的目標(biāo)就是熒光屏上的三原色。為此，電子槍發(fā)射的電子束不是一束，而是三束，它們分別受電腦顯卡R、G、B三個(gè)基色視頻信號(hào)電壓的控制，去轟擊各自的熒光粉單元。受到高速電子束的激發(fā)，這些熒光粉單元分別發(fā)出強(qiáng)弱不同的紅、綠、藍(lán)三種光。根據(jù)空間混色法(將三個(gè)基色光同時(shí)照射同一表面相鄰很近的三個(gè)點(diǎn)上進(jìn)行混色的方法)產(chǎn)生豐富的色彩，這種方法利用人們眼睛在超過一定距離后分辨力不高的特性，產(chǎn)生與直接混色法相同的效果。用這種方法可以產(chǎn)生不同色彩的像素，而大量的不同色彩的像素可以組成一張漂亮的畫面，而不斷變換的畫面就成為可動(dòng)的圖像。信息工程系劉建友第7頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器2、CRT顯示器工作原理①電子槍工作原理

電子槍工作原理示意圖信息工程系劉建友第8頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器2、CRT顯示器工作原理②畫面的形成其原理是利用人們眼睛的視覺殘留特性和熒光粉的余輝作用，也就是說使只有一支電子槍，只要我們的三支電子束可以足夠快地向所有排列整齊的像素進(jìn)行激發(fā)，我們就可以看到一幅完整的圖像。要形成非常高速的掃描動(dòng)作，我們還需要偏轉(zhuǎn)線圈(Deflectioncoils)的幫助，通過它，我們可以使顯像管內(nèi)的電子束以一定的順序，周期性地轟擊每個(gè)像素，使每個(gè)像素都發(fā)光，而且只要這個(gè)周期足夠短，也就是說對某個(gè)像素而言電子束的轟擊頻率足夠高，我們就會(huì)看到一幅完整的圖像。我們把這種電子束有規(guī)律的周期性運(yùn)動(dòng)叫掃描運(yùn)動(dòng)。顯示器著色分析圖信息工程系劉建友第9頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器2、CRT顯示器工作原理③顯示器的掃描方式

通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，人們的眼睛對紅、綠、藍(lán)三種顏色反應(yīng)最靈敏，而且它們的配色范圍比較廣，用這三種顏色可以隨意配出自然界中的大部分顏色，因此在CRT顯示器中，選用紅、綠、藍(lán)三種顏色作為三原色。怎樣可以把這三原色的光表現(xiàn)出來呢？我們需要一個(gè)機(jī)電裝置來完成這一表現(xiàn)過程。因?yàn)橛写罅颗帕姓R的像素需要激發(fā)，必然要求有規(guī)律的電子槍掃描運(yùn)動(dòng)才顯得高效。通常實(shí)現(xiàn)掃描的方式很多，如直線式掃描，圓形掃描，螺旋掃描等等。其中，直線式掃描又可分為逐行掃描和隔行掃描兩種，在CRT顯示系統(tǒng)中兩種都有采用。逐行掃描是電子束在屏幕上一行緊接一行從左到右的掃描方式，是比較先進(jìn)的一種方式。而隔行掃描中，一張圖像的掃描不是在一個(gè)場周期中完成的，而是由兩個(gè)場周期完成的。在前一個(gè)場周期掃描所有奇數(shù)行，稱為奇數(shù)場掃描，在后一個(gè)場周期掃描所有偶數(shù)行，稱為偶數(shù)場掃描。無論是逐行掃描還是隔行掃描，為了完成對整個(gè)屏幕的掃描，掃描線并不是完全水平的，而是稍微傾斜的，為此電子束既要作水平方向的運(yùn)動(dòng)，又要作垂直方向的運(yùn)動(dòng)。前者形成一行的掃描，稱為行掃描，后者形成一幅畫面的掃描，稱為場掃描。信息工程系劉建友第10頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器2、CRT顯示器工作原理③顯示器的掃描方式有了掃描，就可以形成畫面，然而在掃描的過程中，怎樣可以保證三支電子束準(zhǔn)確擊中每一個(gè)像素呢？這就要借助于蔭罩(Shadowmask)，它的位置大概在熒光屏后面(從熒光屏正面看)約10mm處，厚度約為0.15mm的薄金屬障板，它上面有很多小孔或細(xì)槽，它們和同一組的熒光粉單元即像素相對應(yīng)。三支電子束經(jīng)過小孔或細(xì)槽后只能擊中同一像素中的對應(yīng)熒光粉單元，因此能夠保證彩色的純正和正確的會(huì)聚，所以我們才可以看到清晰的圖像。至于畫面的連續(xù)感，則是由場掃描的速度來決定的，場掃描越快，形成的單一圖像越多，畫面就越流暢。而每秒鐘可以進(jìn)行多少次場掃描通常是衡量畫面質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，我們通常用幀頻或場頻(單位為Hz，赫茲)來表示，幀頻越大，圖像越有連續(xù)感。我們知道，24Hz場頻是保證對圖像活動(dòng)內(nèi)容的連續(xù)感覺，48Hz場頻是保證圖像顯示沒有閃爍的感覺，這兩個(gè)條件同時(shí)滿足，才能顯示效果良好的圖像。其實(shí)，這就跟動(dòng)畫片的形成原理是相似的，一張張的圖片快速閃過人的眼睛，就形成連續(xù)的畫面，就變成動(dòng)畫。信息工程系劉建友第11頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器3、CRT顯示器主要性能指標(biāo)①顯示器的屏幕尺寸顯示器的的屏幕尺寸一般指的是顯像管的對角線長度，是指顯像管的大小，不是它的顯示面積。但對于用戶來說，關(guān)心的還是他的可視面積，就是我們所能夠看到的顯像管的實(shí)際大小尺寸，單位都是指英寸。一般來說，15英寸顯示器，其可視面積一般為13.8英寸，17英寸的顯示器，其可視面積一般為16英寸，19英寸的顯示器，其可視面積一般為18英寸。信息工程系劉建友第12頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器②逐行掃描和隔行掃描逐行掃描是電子束在屏幕上一行緊接一行從左到右的掃描方式，是比較先進(jìn)的一種方式。隔行掃描由兩個(gè)場周期完成的。在前一個(gè)場周期掃描所有奇數(shù)行，稱為奇數(shù)場掃描，在后一個(gè)場周期掃描所有偶數(shù)行，稱為偶數(shù)場掃描。（現(xiàn)已淘汰）信息工程系劉建友第13頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器③刷新頻率刷新率分為垂直刷新率和水平刷新率，一般提到的刷新率通常指垂直刷新率。垂直刷新率表示屏幕的圖象每秒鐘重繪多少次，也就是每秒鐘屏幕刷新的次數(shù)，以Hz（赫茲）為單位。信息工程系劉建友第14頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器④點(diǎn)距和柵距

點(diǎn)距：指屏幕上相鄰兩個(gè)同色像素單元之間的距離，即兩個(gè)紅色（或綠、藍(lán)）像素單元之間的距離。從原理上講，普通顯像管的熒光屏里有一個(gè)網(wǎng)罩，上面有許多細(xì)密的小孔，所以被稱為“蔭罩式顯像管”。電子槍發(fā)出的射線穿過這些小孔，照射到指定的位置并激發(fā)熒光粉，然后就顯示出了一個(gè)點(diǎn)。

柵距：由于SONY推出的特麗瓏顯像管采用了柵狀蔭罩，因此引入了柵距的概念。柵距是指蔭柵式像管平行的光柵之間的距離（單位：mm）。它的代表就是“特麗瓏”和“鉆石瓏”等高檔次顯示器，采用蔭柵式顯像管的它的好處在于其柵距在長時(shí)間里使用也不會(huì)變形，顯示器使用多年也不會(huì)出現(xiàn)畫質(zhì)的下降，而蔭罩式正好相反，其網(wǎng)點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生變形，所以長時(shí)間使用就會(huì)造成亮度小降，顏色轉(zhuǎn)變的問題。另一方面由于蔭柵式可以透過更多的光線，從而可以達(dá)到更高的亮度和對比度，令圖像色彩更加鮮艷逼真自然。憑肉眼看同檔次的孔狀蔭罩和蔭柵式蔭罩兩種類型的顯示器，顯示效果的區(qū)別不算大。但從理論和應(yīng)用上講，孔狀蔭罩顯示器顯示的圖像更精細(xì)準(zhǔn)確，適合CAD/CAM的應(yīng)用；蔭柵式蔭罩顯示器的色彩要明亮一些（屏幕受到電子束激發(fā)的面積略大），更適合于藝術(shù)專業(yè)的應(yīng)用。信息工程系劉建友第15頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器⑤視頻信號(hào)的帶寬是指電子槍在一秒鐘內(nèi)掃描過的像素點(diǎn)總個(gè)數(shù)，即單位時(shí)間內(nèi)所有水平掃描線上顯示出的像素個(gè)數(shù)之總和，單位是MHz。帶寬頻率越高圖像清晰度更好。如果顯示器實(shí)際帶寬不足以支持用戶設(shè)定的分辨率和場頻，則會(huì)使顯示的清晰度受到影響，從而影響顯示效果。顯示器對帶寬的要求可以用分辨率與場頻來計(jì)算：帶寬要求等于“水平像素（分辨率）×垂直分辨率×場頻（刷新頻率）”。信息工程系劉建友第16頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器⑥分辨率是指顯示器所能顯示的像素的多少。由于屏幕上的點(diǎn)、線和面都是由像素組成的，顯示器可顯示的像素越多，畫面就越精細(xì)，同樣的屏幕區(qū)域內(nèi)能顯示的信息也越多，所以分辨率是個(gè)非常重要的性能指標(biāo)之一。以分辨率為1024×768的屏幕來說，即每一條水平線上包含有1024個(gè)像素點(diǎn)，共有768條線，即掃描列數(shù)為1024列，行數(shù)為768行。信息工程系劉建友第17頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器⑦顯像管球面管：它的缺陷非常明顯，在水平和垂直方向上都是彎曲的。邊角失真現(xiàn)象嚴(yán)重，隨著觀察角度的改變，圖像會(huì)發(fā)生傾斜，此外這種屏幕非常容易引起光線的反射，這樣會(huì)降低對比度，對人眼的刺激較大。平面直角顯像管：這種顯像管誕生于1994年，由于采用了擴(kuò)張技術(shù)，因此曲率相對于球面顯像管較小，從而減小了球面屏幕上特別是四角的失真和反光現(xiàn)象，配合屏幕涂層等新技術(shù)的采用，顯示器的質(zhì)量有較大提高。柱面管：柱面顯像管采用柵式蔭罩板，在垂直方向上已不存在任何彎曲，在水平方向上還略有一點(diǎn)弧度。以索尼公司的Trinitron(特麗瓏)和三菱公司的(Diamondtron)鉆石瓏為代表。純平面顯像管：自1998年三星、Sony、LG等公司就先后推出真正平面的顯像管。但直到1999年才成為顯示器發(fā)展的重頭戲。這種顯像管在水平和垂直方向上均實(shí)現(xiàn)了真正的平面，使人眼在觀看時(shí)的聚焦范圍增大，失真反光都被減少到了最低限度，因此看起來更加逼真舒服。信息工程系劉建友第18頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器⑧電磁輻射和功率

電磁輻射是一種復(fù)合的電磁波，以相互垂直的電場和磁場隨時(shí)間的變化而傳遞能量。人體生命活動(dòng)包含一系列的生物電活動(dòng)，這些生物電對環(huán)境的電磁波非常敏感，因此，電磁輻射可以對人體造成影響和損害。電磁輻射對人體的危害，表現(xiàn)為熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)兩大方面。熱效應(yīng)：當(dāng)人體接受電磁輻射時(shí)，體內(nèi)分子會(huì)隨著電磁場的轉(zhuǎn)換快速運(yùn)動(dòng)，使人體升溫，熱效應(yīng)會(huì)引起中樞神經(jīng)和植物精神系統(tǒng)的功能障礙，主要表現(xiàn)為頭暈、失眠、健忘等亞健康表現(xiàn)。非熱效應(yīng)：即吸收輻射不足以引起體溫增高，但也引起生理變化和反應(yīng)。生活和工作在這種環(huán)境中過久，會(huì)出現(xiàn)頭暈、疲乏無力、記憶力衰退、食欲減退等臨床癥狀。

功率：一般17寸CRT顯示器的功率為100W左右。信息工程系劉建友第19頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器三、LCD顯示器LCD液晶顯示器是LiquidCrystalDisplay的簡稱。液晶顯示器以其體積小、厚度薄、重量輕、耗能少、無電磁輻射、畫面無閃爍、避免幾何失真、抗干擾等諸多優(yōu)點(diǎn)得到業(yè)界和用戶一致好評。信息工程系劉建友第20頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器1、LCD顯示器工作原理物質(zhì)有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種型態(tài)。液體分子質(zhì)心的排列雖然不具有任何規(guī)律性，但是如果這些分子是長形的(或扁形的)，它們的分子指向就可能有規(guī)律性。于是我們就可將液態(tài)又細(xì)分為許多型態(tài)。分子方向沒有規(guī)律性的液體我們直接稱為液體，而分子具有方向性的液體則稱之為“液態(tài)晶體”，又簡稱“液晶”。液晶是在1888年，由奧地利植物學(xué)家理查（Reinitzer）發(fā)現(xiàn)的，是一種介于固體與液體之間，具有規(guī)則性分子排列的有機(jī)化合物。一般最常用的液晶型態(tài)為向列型液晶，分子形狀為細(xì)長棒形，長寬約1nm～10nm，在不同電流電場作用下，液晶分子會(huì)做規(guī)則旋轉(zhuǎn)90度排列，產(chǎn)生透光度的差別，如此在電源ON/OFF下產(chǎn)生明暗的區(qū)別，依此原理控制每個(gè)像素，便可構(gòu)成所需圖像。信息工程系劉建友第21頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器1、LCD顯示器工作原理從液晶顯示器的結(jié)構(gòu)來看，無論是筆記本電腦還是桌面系統(tǒng)，采用的LCD顯示屏都是由不同部分組成的分層結(jié)構(gòu)。LCD由兩塊玻璃板構(gòu)成，厚約1mm，其間由包含有液晶材料的5μm均勻間隔隔開。因?yàn)橐壕Р牧媳旧聿⒉话l(fā)光，所以在顯示屏兩邊都設(shè)有作為光源的燈管，而在液晶顯示屏背面有一塊背光板（或稱勻光板）和反光膜，背光板是由熒光物質(zhì)組成的可以發(fā)射光線，其作用主要是提供均勻的背景光源。背光板發(fā)出的光線在穿過第一層偏振過濾層之后進(jìn)入包含成千上萬液晶液滴的液晶層。液晶層中的液滴都被包含在細(xì)小的單元格結(jié)構(gòu)中，一個(gè)或多個(gè)單元格構(gòu)成屏幕上的一個(gè)像素。在玻璃板與液晶材料之間是透明的電極，電極分為行和列，在行與列的交叉點(diǎn)上，通過改變電壓而改變液晶的旋光狀態(tài)，液晶材料的作用類似于一個(gè)個(gè)小的光閥。在液晶材料周邊是控制電路部分和驅(qū)動(dòng)電路部分。當(dāng)LCD中的電極產(chǎn)生電場時(shí)，液晶分子就會(huì)產(chǎn)生扭曲，從而將穿越其中的光線進(jìn)行有規(guī)則的折射，然后經(jīng)過第二層過濾層的過濾在屏幕上顯示出來。信息工程系劉建友第22頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器2、LCD顯示器分類液晶顯示器按照控制方式不同可分為被動(dòng)矩陣式LCD及主動(dòng)矩陣式LCD兩種。有兩種顯示——段碼式顯示和點(diǎn)陣式顯示。被動(dòng)矩陣式LCD被動(dòng)矩陣式LCD在亮度及可視角方面受到較大的限制，反應(yīng)速度也較慢。由于畫面質(zhì)量方面的問題，使得這種顯示設(shè)備不利于發(fā)展為桌面型顯示器，但由于成本低廉的因素，市場上仍有部分的顯示器采用被動(dòng)矩陣式LCD。被動(dòng)矩陣式LCD又分為TN-LCD(扭曲向列LCD)、STN-LCD(超扭曲向列LCD)和DSTN-LCD(雙層超扭曲向列LCD)。主動(dòng)矩陣式LCD目前應(yīng)用比較廣泛的主動(dòng)矩陣式LCD，也稱TFT-LCD(薄膜晶體管LCD)。TFT液晶顯示器是在畫面中的每個(gè)像素內(nèi)建晶體管，可使亮度更明亮、色彩更豐富及更寬廣的可視面積。與CRT顯示器相比，LCD顯示器的平面顯示技術(shù)體現(xiàn)為較少的零件、占據(jù)較少的桌面及耗電量較小，但CRT技術(shù)較為穩(wěn)定成熟。信息工程系劉建友第23頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器3、LCD顯示器主要性能指標(biāo)①屏幕尺寸液晶顯示器所標(biāo)示的尺寸就是實(shí)際可以使用的屏幕范圍一致，因?yàn)樯a(chǎn)廠商是按照實(shí)際可視區(qū)域的大小來測定LCD的尺寸，而非像CRT那樣由顯像管的大小決定，所以一般情況下，15英寸LCD的大小就相當(dāng)于傳統(tǒng)的17英寸彩顯的大小。信息工程系劉建友第24頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器②可視角度液晶顯示器的可視角度左右對稱，而上下則不一定對稱。從一個(gè)非常斜的角度觀看一個(gè)全白的液晶畫面，我們可能會(huì)看到黑色或是色彩失真。一般來說，上下角度要小于或等于左右角度。如果可視角度為左右80度，表示在始于屏幕法線80度的位置時(shí)可以清晰地看見屏幕圖像。但是，由于人的視力范圍不同，如果沒有站在最佳的可視角度內(nèi)，所看到的顏色和亮度將會(huì)有誤差?，F(xiàn)在有些廠商就開發(fā)出各種廣視角技術(shù)，試圖改善液晶顯示器的視角特性，現(xiàn)在能把液晶顯示器的可視角度增加到160度，甚至更多。信息工程系劉建友第25頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器③點(diǎn)距我們常問到液晶顯示器的點(diǎn)距是多大，但是多數(shù)人并不知道這個(gè)數(shù)值是如何得到的，現(xiàn)在讓我們來了解一下它究竟是如何得到的。舉例來說一般14英寸LCD的可視面積為285.7mm×214.3mm，它的最大分辨率為1024×768，那么點(diǎn)距就等于：可視寬度/水平像素(或者可視高度/垂直像素)，即285.7mm/1024=0.279mm(或者是214.3mm/768=0.279mm)。信息工程系劉建友第26頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器④色彩度LCD重要的當(dāng)然是的色彩表現(xiàn)度。LCD面板上是由1024×768個(gè)像素點(diǎn)組成顯像的，每個(gè)獨(dú)立的像素色彩是由紅、綠、藍(lán)(R、G、B)三種基本色來控制。大部分廠商生產(chǎn)出來的液晶顯示器，每個(gè)基本色(R、G、B)達(dá)到6位，即2^6=64種表現(xiàn)度，那么每個(gè)獨(dú)立的像素就有64×64×64=262144種色彩。也有不少廠商使用了所謂的FRC(FrameRateControl)技術(shù)以仿真的方式來表現(xiàn)出全彩的畫面，也就是每個(gè)基本色(R、G、B)能達(dá)到8位，即256種表現(xiàn)度，那么每個(gè)獨(dú)立的像素就有高達(dá)256×256×256=16777216種色彩了。信息工程系劉建友第27頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器⑤對比度對比度是定義最大亮度值(全白)除以最小亮度值(全黑)的比值。CRT顯示器的對比值通常高達(dá)500:1，以致在CRT顯示器上呈現(xiàn)真正全黑的畫面是很容易的。但對LCD來說就不是很容易了，由冷陰極射線管所構(gòu)成的背光源是很難去做快速地開關(guān)動(dòng)作，因此背光源始終處于點(diǎn)亮的狀態(tài)。為了要得到全黑畫面，液晶模塊必須完全把由背光源而來的光完全阻擋，但在物理特性上，這些元件并無法完全達(dá)到這樣的要求，總是會(huì)有一些漏光發(fā)生。一般來說，人眼可以接受的對比值約為250:1。信息工程系劉建友第28頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器⑥亮度值亮度是指畫面的明亮程度，單位是堪德拉每平米(cd/m2)，液晶顯示器的最大亮度，通常由冷陰極射線管(背光源)來決定，亮度值一般都在200～250cd/m2間。液晶顯示器的亮度略低，會(huì)覺得屏幕發(fā)暗。雖然技術(shù)上可以達(dá)到更高亮度，但是這并不代表亮度值越高越好，因?yàn)樘吡炼鹊娘@示器有可能使觀看者眼睛受傷。目前提高顯示屏亮度的方法有兩種，一種是提高LCD面板的光通過率；另一種就是增加背景燈光的亮度，即增加燈管數(shù)量。需要注意的是，較亮的產(chǎn)品不見得就是較好的產(chǎn)品，顯示器畫面過亮常常會(huì)令人感覺不適，一方面容易引起視覺疲勞，同時(shí)也使純黑與純白的對比降低，影響色階和灰階的表現(xiàn)。因此提高顯示器亮度的同時(shí)，也要提高其對比度，否則就會(huì)出現(xiàn)整個(gè)顯示屏發(fā)白的現(xiàn)象。此外亮度的均勻性也非常重要，但在液晶顯示器產(chǎn)品規(guī)格說明書里通常不做標(biāo)注。亮度均勻與否，和背光源與反光鏡的數(shù)量與配置方式息息相關(guān)，品質(zhì)較佳的顯示器，畫面亮度均勻，柔和不刺目，無明顯的暗區(qū)?，F(xiàn)在在LCD亮度的技術(shù)研究方面，目前已經(jīng)達(dá)到800甚至更高，已經(jīng)接近CRT顯示器水準(zhǔn)。此外液晶顯示器的亮度有不同標(biāo)稱方式，例如典型亮度為350，最大亮度可能是400，具體是那種，廠商一般不做說明。因此會(huì)出現(xiàn)在一定范圍內(nèi)不能僅通過參數(shù)區(qū)分顯示器好壞的情況，購買液晶顯示器時(shí)還要綜合考慮對比度等因素，最好實(shí)際觀看顯示效果。信息工程系劉建友第29頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器⑦響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間是指液晶顯示器各像素點(diǎn)對輸入信號(hào)反應(yīng)的速度，此值當(dāng)然是越小越好。如果響應(yīng)時(shí)間太長了，就有可能使液晶顯示器在顯示動(dòng)態(tài)圖像時(shí)，有尾影拖曳的感覺。一般的液晶顯示器的響應(yīng)時(shí)間在20～30ms之間。隨著技術(shù)的不斷提升，國內(nèi)一線顯示器品牌，如華碩、三星、LG等陸續(xù)開始推出5ms以下響應(yīng)時(shí)間的顯示器，這也令液晶顯示器拖影明顯的弊病得到了長足的改善。信息工程系劉建友第30頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器⑧分辨率由于LCD和CRT顯示器的成像原理不同，二者的屏幕分辨率是兩個(gè)不同的概念。無論在高檔還是低檔LCD中，分辨率都存在一點(diǎn)不足。LCD面板是由很多發(fā)光點(diǎn)組成，只能支持它自己的真實(shí)分辨率。比如說15寸LCD真實(shí)分辨率為1024×768，而用戶想要使用800×600的分辨率，可以有兩種顯示方式。一是居中顯示，只有LCD中間的800×600個(gè)點(diǎn)會(huì)顯示圖象，其它面積的發(fā)光點(diǎn)則保持不發(fā)光的狀態(tài)，整個(gè)畫面居中縮小。另一種是仿真顯示，這種方式能使圖像使用到屏幕上每一個(gè)像素，但此時(shí)圖像難免會(huì)出現(xiàn)模糊、失真現(xiàn)象，會(huì)對顯示效果造成不小的影響。信息工程系劉建友第31頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器⑨刷新頻率對于CRT來講，屏幕圖像是在高電壓作用下，游離的電子轟擊熒光粉而來，由于顯像管內(nèi)熒光粉受到電子束擊打后發(fā)光的時(shí)間很短，所以電子束必須不斷擊打熒光粉使其持續(xù)發(fā)光，這樣就會(huì)出現(xiàn)散焦現(xiàn)象。而且電子槍從屏幕的第一行開始，從左至右逐行掃描，掃描完整個(gè)屏幕后再從第一行開始，這樣就不可避免地會(huì)產(chǎn)生閃爍感。所以CRT顯示器屏幕的刷新率要達(dá)到一定的速度人眼才不易感覺出屏幕的閃爍。LCD則是利用背光源，即熒光燈管作光源，由液晶分子控制光線的偏轉(zhuǎn)或通過，由于液晶分子只有兩種狀態(tài)--關(guān)或開，因此對LCD來說不存在刷新率的問題，當(dāng)顯示器打開的時(shí)候，LCD面板中每個(gè)像素都在持續(xù)不斷地發(fā)光，所以LCD不會(huì)有高頻閃爍現(xiàn)象。當(dāng)然，LCD顯示器同樣也有刷新率的概念，只不過與CRT的屏幕刷新率完全是兩碼事，對性能沒有什么明顯影響罷了。信息工程系劉建友第32頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器四、等離子顯示器PDP（PlasmaDisplayPanel，等離子顯示器）是采用了近幾年來高速發(fā)展的等離子平面屏幕技術(shù)的新一代顯示設(shè)備。

成像原理：等離子顯示技術(shù)的成像原理是在顯示屏上排列上千個(gè)密封的小低壓氣體室，通過電流激發(fā)使其發(fā)出肉眼看不見的紫外光，然后紫外光碰擊后面玻璃上的紅、綠、藍(lán)3色熒光體發(fā)出肉眼能看到的可見光，以此成像。

等離子顯示器的優(yōu)越性：厚度薄、分辨率高、占用空間少且可作為家中的壁掛電視使用，代表了未來電腦顯示器的發(fā)展趨勢。

等離子顯示器的特點(diǎn)：高亮度、高對比度；純平面圖像無扭曲；超薄設(shè)計(jì)、超寬視角；具有齊全的輸入接口；環(huán)保無輻射。信息工程系劉建友第33頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器五、LED顯示器LED顯示器（lightemittingdiode，發(fā)光二極管）它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、行情、視頻、錄像信號(hào)等各種信息的顯示屏幕。LED的技術(shù)進(jìn)步是擴(kuò)大市場需求及應(yīng)用的最大推動(dòng)力。最初，LED只是作為微型指示燈，在計(jì)算機(jī)、音響和錄像機(jī)等高檔設(shè)備中應(yīng)用，隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，LED顯示器正在迅速崛起，近年來逐漸擴(kuò)展到證券行情股票機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、PDA以及手機(jī)領(lǐng)域。LED顯示器集微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理于一體，以其色彩鮮艷、動(dòng)態(tài)范圍廣、亮度高、壽命長、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，成為最具優(yōu)勢的新一代顯示媒體，目前，LED顯示器已廣泛應(yīng)用于大型廣場、商業(yè)廣告、體育場館、信息傳播、新聞發(fā)布、證券交易等，可以滿足不同環(huán)境的需要。信息工程系劉建友第34頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器六、CRT顯示器和LED顯示器比較CRT優(yōu)點(diǎn)：清晰逼真的色彩還原、高畫質(zhì)大視角、快速顯示無抖動(dòng)、長壽命結(jié)實(shí)耐用。缺點(diǎn)：體積大，重量大，功耗大，輻射大LED優(yōu)點(diǎn)：體積小、厚度薄、重量輕、耗能少、無電磁輻射、畫面無閃爍、避免幾何失真、抗干擾。缺點(diǎn)：無法避免壞點(diǎn)，可視角度小，對比度低，響應(yīng)時(shí)間長，亮度不夠。信息工程系劉建友第35頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顯示器六、CRT顯示器和LED顯示器比較視角：大多數(shù)純平顯示器的視角都能達(dá)到180度，而LCD則在120－160度左右，一旦視角超出其實(shí)際可視范圍，畫面的顏色就會(huì)減退。亮度值：CRT亮度值達(dá)1000cd/m2，LED亮度值在200-500cd/m2左右。響應(yīng)時(shí)間：LCD的反應(yīng)速度在16-40ms，而CRT只有1ms。對比度：CRT在500：1；LED在250：1左右，且很難全黑。色彩：色彩理論上CRT可顯示的色彩無限，而LCD只能顯示大約26萬種顏色，LCD灰度方面也不如CRT。分辨率：一臺(tái)CRT分辨率都能夠調(diào)整為多種，但它的最大分辨率未必是最合適的分辨率。但對LCD最大分辨率就是最佳分辨率。若所設(shè)定的分辨率小于真實(shí)分辨率會(huì)對顯示效果造成一定影響。刷新率：CRT的刷新率要達(dá)到75HZ以上，才不閃爍；LCD的每個(gè)像素都在持續(xù)發(fā)光，所以LCD不會(huì)有閃爍現(xiàn)象。點(diǎn)距：CRT顯示器的點(diǎn)距多為0.22-0.28毫米，而LCD點(diǎn)距多為0.297-0.32毫米。可視面積：CRT顯示器的尺寸是其顯像管的尺寸，可以用來顯示圖像的部分根本達(dá)不到這個(gè)尺寸，但對于LCD來說，標(biāo)稱的尺寸大小基本上就是可視面積的大小。顯示效果：CRT不同程度地存在著聚焦、匯聚、呼吸效應(yīng)等方面的問題，而LCD則沒有，CRT顯示效果不如LCD。其它問題：CRT有輻射，而LCD幾乎沒有；CRT體積大，重量大，功耗大，LCD體積小，重量輕，功耗低；價(jià)格上LCD比CRT貴。信息工程系劉建友第36頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)顯示卡一、顯卡的作用顯卡全稱顯示接口卡（Videocard，Graphicscard），又稱為顯示適配器（Videoadapter），簡稱為顯卡，是個(gè)人電腦最基本組成部分之一。顯卡的用途是將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所需要的顯示信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)，并向顯示器提供行掃描信號(hào)，控制顯示器的正確顯示，是連接顯示器和個(gè)人電腦主板的重要元件，是“人機(jī)對話”的重要設(shè)備之一。1、信號(hào)轉(zhuǎn)換：數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)為模擬信號(hào)；2、顯示信息的控制；3、對圖形函數(shù)進(jìn)行加速。信息工程系劉建友第37頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)顯示卡二、顯卡的工作原理需要顯示的數(shù)據(jù)離開CPU，必須通過4個(gè)步驟，最后才會(huì)到達(dá)顯示屏，如下圖所示。（1）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)從總線(Bus)進(jìn)入顯卡芯片（2）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)從顯卡芯片進(jìn)入顯存（3）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)從顯存進(jìn)入數(shù)字/模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換器(RAMDAC)（4）模擬信號(hào)從RAMDAC進(jìn)入顯示器信息工程系劉建友第38頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)顯示卡三、顯卡的基本結(jié)構(gòu)

1、GPU（GraphicProcessingUnit，圖形處理器）NVIDIA公司在發(fā)布GeForce256圖形處理芯片時(shí)首先提出的概念。GPU使顯卡減少了對CPU的依賴，并進(jìn)行部分原本CPU的工作，尤其是在3D圖形處理時(shí)。GPU的生產(chǎn)主要由nVidia與ATI兩家廠商生產(chǎn)。信息工程系劉建友第39頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)顯示卡2、顯存顯存是顯示內(nèi)存的簡稱。顧名思義，其主要功能就是暫時(shí)將儲(chǔ)存顯示芯片要處理的數(shù)據(jù)和處理完畢的數(shù)據(jù)。圖形核心的性能愈強(qiáng)，需要的顯存也就越多。以前的顯存主要是SDR的，容量也不大?，F(xiàn)今市面上的顯卡大部分采用的是GDDR3顯存，現(xiàn)在最新的顯卡則采用了性能更為出色的GDDR4或GDDR5顯存。顯存主要由傳統(tǒng)的內(nèi)存制造商提供，比如三星、現(xiàn)代、Kingston等。信息工程系劉建友第40頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)顯示卡3、顯卡BIOS顯卡BIOS主要用于存放顯示芯片與驅(qū)動(dòng)程序之間的控制程序，另外還存有顯示卡的型號(hào)、規(guī)格、生產(chǎn)廠家及出廠時(shí)間等信息。打開計(jì)算機(jī)時(shí)，通過顯示BIOS內(nèi)的一段控制程序，將這些信息反饋到屏幕上。早期顯示BIOS是固化在ROM中的，不可以修改，而多數(shù)顯示卡則采用了大容量的EPROM，即所謂的FlashBIOS，可以通過專用的程序進(jìn)行改寫或升級(jí)。信息工程系劉建友第41頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)顯示卡4、顯卡PCB板就是顯卡的電路板，它把顯卡上的其它部件連接起來。功能類似主板。信息工程系劉建友第42頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)顯示卡四、顯卡的主要性能指標(biāo)1、顯示芯片（芯片廠商、芯片型號(hào)、制造工藝、核心代號(hào)、核心頻率、SP單元、渲染管線、版本級(jí)別）2、顯卡內(nèi)存（顯存類型、顯存容量、顯存位寬、顯存速度、顯存顆粒、最高分辨率、顯存頻率、顯存時(shí)鐘周期、封裝類型）3、技術(shù)支持（像素填充率、頂點(diǎn)著色引擎、3DAPI、RAMDAC頻率）4、顯卡PCB板（PCB層數(shù)、顯卡接口、輸出接口、散熱裝置）信息工程系劉建友第43頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)顯示卡五、顯卡的接口標(biāo)準(zhǔn)1、PCI接口PCI(PeripheralComponentInterconnect)接口由英特爾公司1991年推出的用于定義局部總線的標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)允許在計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝多達(dá)10個(gè)遵從PCI標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展卡。最早提出的PCI總線工作在33MHz頻率之下，傳輸帶寬達(dá)到133MB/s(33MHz*32bit/s)，基本上滿足了當(dāng)時(shí)處理器的發(fā)展需要。隨著對更高性能的要求，1993年又提出了64bit的PCI總線，后來又提出把PCI總線的頻率提升到66MHz。PCI接口的速率最高只有266MB/S，1998年之后便被AGP接口代替。不過仍然有新的PCI接口的顯卡推出，因?yàn)橛行┓?wù)器主板并沒有提供AGP或者PCI-E接口，或者需要組建多屏輸出，選購PCI顯卡仍然是最實(shí)惠的方式。信息工程系劉建友第44頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)顯示卡2、AGP接口AGP(AccelerateGraphicalPort，加速圖像處理端口)接口是Intel公司開發(fā)的一個(gè)視頻接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),是為了解決PCI總線的低帶寬而開發(fā)的接口技術(shù)。它通過將圖形卡與系統(tǒng)主內(nèi)存連接起來，在CPU和圖形處理器之間直接開辟了更快的總線。其發(fā)展經(jīng)歷了AGP1.0(AGP1X/2X)、AGP2.0(AGP4X)、AGP3.0(AGP8X)。最新的AGP8X其理論帶寬為2.1Gbit/秒。到2009年，已經(jīng)被PCI-E接口基本取代（2006年大部分廠家已經(jīng)停止生產(chǎn)）。信息工程系劉建友第45頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)顯示卡3、PCIExpress接口PCIExpress(簡稱PCI-E)是新一代的總線接口，而采用此類接口的顯卡產(chǎn)品，已經(jīng)在2004年正式面世。早在2001年的春季“英特爾開發(fā)者論壇”上，英特爾公司就提出了要用新一代的技術(shù)取代PCI總線和多種芯片的內(nèi)部連接，并稱之為第三代I/O總線技術(shù)。隨后在2001年底，包括Intel、AMD、DELL、IBM在內(nèi)的20多家業(yè)界主導(dǎo)公司開始起草新技術(shù)的規(guī)范，并在2002年完成，對其正式命名為PCIExpress。信息工程系劉建友第46頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)主流顯示芯片顯卡芯片又稱圖型處理器（GPU），它在顯卡中的作用，就如同CPU在電腦中的作用一樣。更直接的比喻就是大腦在人身體里的作用。常見的生產(chǎn)顯示芯片的廠商：Intel、AMD、nVidia、VIA（威盛）、SIS（矽統(tǒng)）、Matrox（邁創(chuàng)）、3DLabs。Intel、VIA（S3）、SIS主要生產(chǎn)集成芯片；ATI、nVidia以獨(dú)立芯片為主，是市場上的主流。Matrox、3DLabs則主要面向?qū)I(yè)圖形市場。信息工程系劉建友第47頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)主流顯示芯片一、nVIDIA顯卡芯片系列1、Geforce2561999年8月，Geforce256問世，NVIDIA舍棄了幫自己打下江山的Riva品牌，新啟用的Geforce強(qiáng)調(diào)力量并沿用至今，并衍生出驅(qū)動(dòng)品牌Forceware及芯片組品牌nForce！2、Geforce2（100/200/400）3、GeForce3（200/500）4、GeForce4（420/440/460/4000/4200/4400/4600/4800）5、GeForceFX（5200/5500/5600/5700/5800/5900/5950）6、GeForce（6100/6150/6200/6400/6500/6600/6800）7、Geforce（7100/7300/7600/7800/7900/7950）8、GeForce（8400/8500/8600/8700/8800）9、GeForce（9400GT/9500GT/9600GSO/9600GT/9800GT/9800GTX+/

9800GX2/GTX260/GTX260+/GTX280/GTX275/GTX285/GTX295/

GTX470/GTX480

信息工程系劉建友第48頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)主流顯示芯片二、ATI顯卡芯片系列ATI(ArrayTechnologyIndustry)是世界著名的顯示芯片生產(chǎn)商，和nVIDIA齊名，中文名叫“冶天”。在1985年至2006年之間是全球重要的顯示芯片公司，總部設(shè)在加拿大安大略省萬錦，直至被美國AMD公司收購后成為該公司的一部份。ATI公司的主要品牌Radeon（鐳龍）系列早期：Radeon（7000/7200/7500/8500/