Устройства графического вывода
При изменении изображения емкость элементов матрицы скорее вредна – быстрая перезарядка элемента требует больших токов, поэтому многие ЖКД, в том числе и дисплеи старых переносных компьютеров, обладают высокой инерционностью изображения. В современных высококачественных дисплеях каждый пиксел экрана снабжается собственной усилительной схемой, способной быстро перезарядить электроды. Такие экраны называются активной матрицей. Широкое распространение получили активные матрицы с усилителями, реализованными на основе TFT (Thin Film Transistor– тонкопленочный транзистор), нанесенных на обкладки экрана.
Несмотря на коренное различие физических способов формирования изображения в электронно-лучевых трубках и жидкокристаллических панелях, функции контроллера этих устройств весьма похожи и сводятся к передаче значений яркости элементов изображения с частотой, соответствующей частоте развертки дисплея. Контроллер, предназначенный для работы с ЭЛТ, должен уметь также делать в потоке данных паузы, соответствующие строчным и кадровым гасящим импульсам и должен быть несколько сложнее. Однако общая структура графически контроллеров для дисплеев различных типов удивительно похожа.
Типичный графический контроллер (рис. 9.28) состоит из:
- видеобуфера (frame buffer – буфер кадра) – блока памяти, элементы которого соответствуют пикселам дисплея;
- генератора тактовой частоты;
- собственно контроллера – устройства, которое передает содержимое видеобуфера, а также, если это необходимо, гасящие импульсы и синхросигналы аналоговым схемам управления дисплеем.
- ЦАП (цифро-аналогового преобразователя), который преобразует значения пикселов в аналоговый сигнал, и, если это необходимо, усилителей видеосигнала.
Структура видеобуфера определяется цветовой глубиной дисплея. У черно-белых дисплеев обычно один бит соответствует одному пикселу, а один бант видеобуфера – восьми последовательным пикселам изображения. У черно-белых с градацией яркости ("черно-бело-серых") и цветных дисплеев видеобуфер должен иметь по несколько битов на пиксел.
Рис. 9.28. Схема графического контроллера
Это достигается двумя способами. Первый состоит в организации битовых плоскостей, когда в видеобуфере последовательно хранятся сначала младшие биты значений пикселов, затем – вторые и т. д. (рис. 9.29). При этом восемь последовательных пикселов описываются несколькими байтами, размещенными в разных частях видеобуфера. Эта, немного странная на первый взгляд, логика кодирования изображения удобна тем, что облегчает перенос программного обеспечения, предназначенного для работы с черно-белыми дисплеями, на цветные дисплеи.
Второй подход, чаще применяемый при больших цветовых глубинах, состоит в кодировании одного пиксела одним или несколькими последовательными байтами видеобуфера. Графические контроллеры современных персональных компьютеров имеют цветовую глубину 24 или 32 бита, что соответствует трем или четырем байтам на пиксел. Этого хватает, чтобы (с учетом Диапазона яркости современных дисплеев) представить любой цвет, который человеческий глаз способен отличить на дисплее от другого.