Τεχνολογίες Ψηφιακής Εικόνας

Παρουσίαση με θέμα: "Τεχνολογίες Ψηφιακής Εικόνας"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Τεχνολογίες Ψηφιακής Εικόνας
ΥΠΟΣΥΣΤΗΜΑ ΕΙΚΟΝΑΣ Κάρτες Γραφικών Οθόνες CRT Οθόνες Υγρών Κρυστάλλων Οθόνες αφής

2 Κάρτες γραφικών Υποσύστημα εικόνας
κάρτα γραφικών οθόνη Στις οθόνες CRT η κάρτα γραφικών μετατρέπει την ψηφιακή πληροφορία σε αναλογική ηλεκτρική τάση

3 Βασικά χαρακτηριστικά
Μνήμη RAM Η video RAM αποτελεί ουσιαστικά μια ενδιάμεση αποθηκευτική μονάδα (buffer) Όσο μεγαλύτερη είναι η video RAM τόσο υψηλότερες αναλύσεις οθόνης και βάθος χρώματος μπορεί να προσφέρει η κάρτα Χαρακτηριστική απαίτηση για τη video RAM είναι να αποκρίνεται γρήγορα στις αιτήσεις ανάγνωσης δεδομένων ώστε να επιτρέπει υψηλούς ρυθμούς ανανέωσης της εικόνας στην οθόνη.

4 Μέγιστη ανάλυση οθόνης & βάθος χρώματος
Μια σύγχρονη κάρτα με μεγάλη μνήμη Video RAM μπορεί να υποστηρίξει μέγιστη ανάλυση UXGA (1600x1200) και πραγματικό χρώμα (24 bit) Θύρα διασύνδεσης με τον Η/Υ Οι σύγχρονες κάρτες χρησιμοποιούν συνήθως τη θύρα AGP (Accelerated Graphics Port).

5 Συνεπεξεργαστής & Επιταχυντής
Συνεπεξεργαστής (coprocessor) και επιταχυντής (accelerator) γραφικών (α) ως συνεπεξεργαστής, βοηθά τον κεντρικό επεξεργαστή στο να εκτελέσουν μαζί τις απαραίτητες εργασίες, (β) ως επιταχυντής γραφικών. δέχεται εντολές από τον κεντρικό επεξεργαστή και τις εκτελεί αυξάνοντας την ταχύτητα εκτέλεσης της συνολικής εργασίας.

6 RAMDAC RAMDAC: «ρυθμός ανανέωσης» (refresh rate) flickering
μετατρέπει την ψηφιακή πληροφορία των εικονοστοιχείων σε αναλογική για την οδήγηση των κυκλωμάτων της οθόνης «ρυθμός ανανέωσης» (refresh rate) πόσες φορές ανά δευτερόλεπτο μπορεί το κύκλωμα RAMDAC να ανανεώνει την πληροφορία της οθόνης. flickering σε ρυθμούς ανανέωσης μικρότερους από 60 Hz ελάχιστοι το διακρίνουν πάνω από τα 72 Hz. 80 – 90 Hz: θεωρείται ως εξαιρετικά ικανοποιητικός για κάθε παρατηρητή.

7 Διαχείριση χρώματος (Α) 3 ή και 4 bytes πληροφορίας για κάθε pixel
θα πρέπει η κάρτα να διαθέτει σημαντική ποσότητα μνήμης Video RAM πχ. για ανάλυση 1600x1200 χρειάζονται περίπου 8 ΜΒ (Β) «πίνακας χρωματικών αναφορών» (Color Look-Up Table ή CLUT) 1 byte ανά pixel: δείκτης προς τις θέσεις αυτού του πίνακα.

8 Οθόνες CRT

9 Αρχή λειτουργίας Η τεχνολογία CRT μετατρέπει ηλεκτρικά σήματα σε εικόνα χρησιμοποιώντας το φαινόμενο του φωσφορισμού, Η ένταση αυτής της φωτεινής ακτινοβολίας είναι δυνατόν να ρυθμιστεί καθορίζοντας την ένταση της δέσμης των ηλεκτρονίων που διεγείρει τον φωσφόρο.

10 Χαρακτηριστικά στοιχεία
Τα χαρακτηριστικά στοιχεία μιας οθόνης CRT είναι: ο μηχανισμός εκπομπής ηλεκτρονίων (γνωστός και ως «κανόνι» ηλεκτρονίων) ο μηχανισμός στόχευσης, και η οθόνη προβολής, καλυμένη με στρώμα φωσφόρου

11 Έγχρωμες οθόνες Μηχανισμός οθόνης CRT:
(Α) Εκπομπή ηλεκτρονίων από την κάθοδο, (Β) Εσωτερικό της συσκευής καλυμένο από ειδικό υλικό για την απομάκρυνση της δευτερογενούς ακτινοβολίας ηλεκτρονίων, (D) Πλαίσιο για τη ρύθμιση της σωστής πρόσπτωσης της δέσμης (Shadow mask), (E) Τρείς δέσμες ηλεκτρονίων μία για κάθε χρώμα RGB, (F) Λεπτομέρεια του shadow mask και της πρόσπτωσης των δεσμών στα σημεία του φωσφόρου στην οθόνη

12 Βασικά Χαρακτηριστικά
Μέγεθος διαγωνίου, πχ. 17 ΄΄ Στην πράξη: η διαγώνιος του ενεργού μέρους της οθόνης είναι πάντοτε μικρότερη από το ονομαστικό μέγεθός του μόνιτορ Dot Pitch (Βήμα κουκκίδας) Θεωρητικά: απόσταση μεταξύ των διαδοχικών τριάδων φωσφόρου Στην πράξη: το βήμα κουκκίδας είναι η απόσταση ανάμεσα στις διαδοχικές οπές του πλέγματος (shadow mask) Τυπικές τιμές: ανάμεσα σε 0.2 και 0.3 χιλιοστά, πχ. .28 mm Διαπλεκόμενη σάρωση (Interlacing) Διαπλεκόμενη είναι η σάρωση σε ένα μόνιτορ όταν η δέσμη των ηλεκτρονίων σαρώνει δύο φορές την οθόνη για να δημιουργήσει μια ολοκληρωμένη εικόνα.

13 Οι οθόνες υγρών κρυστάλλων (LCD)

14 Τι είναι ένας υγρός κρύσταλλος
Υγρός κρύσταλλος: υλικό που βρίσκεται πλησιέστερα στην υγρή παρά στη στερεά φάση. Χρειάζεται μικρή ποσότητα θερμότητας για να μετατραπεί σε κανονικό υγρό Οι υγροί κρύσταλλοι είναι εξαιρετικά ευαίσθητοι στις αλλαγές της θερμοκρασίας και χρησιμοποιούνται πχ. για την κατασκευή θερμομέτρων.

15 κατηγορίες υγρών κρυστάλλων
θερμοτροπικοί (thermotropic) λυοτροπικοί (lyotropic) Οι θερμοτροπικοί αντιδρούν στις αλλαγές της θερμοκρασίας ισοτροπικοί (isotropic) νηματικοί (nematic) Συνεστραμμένοι νηματικοί κρύσταλλοι (Twisted Nematic ή ΤΝ): εμφανίζουν ένα είδος οργανωμένης στρέψης κάθε νέου στρώματος μορίων σε σχέση με το προηγούμενο. ο βαθμός στρέψης της δομής των μορίων τους επηρεάζεται από την εφαρμογή ηλεκτρικής τάσης στα άκρα του κρυστάλλου

16 Τι είναι μια Οθόνη Υγρών Κρυστάλλων
Οθόνες υγρών κρυστάλλων (Liquid Crystal Displays ή LCDs) πρωτοεμφανίστηκαν αρχές της δεκαετίας το ‘70. Αρχή λειτουργίας LCD αποτελείται ουσιαστικά από έναν πίνακα στοιχειωδών κελιών υγρών κρυστάλλων (Liquid Crystall Cell ή LCC). Ένα LCC λειτουργεί ως «διακόπτης» φωτός, δηλ. μπορεί να καθορίζει αν θα περνά από την άλλη πλευρά η φωτεινή δέσμη που προσπίπτει σ’ αυτό. Σε ένα LCD επομένως εκείνο που γίνεται είναι να καθορίζεται το ποσοστό του φωτός που μπορεί να περνάει μέσα από κάθε LCC έτσι ώστε να σχηματίζεται η επιθυμητή εικόνα.

17 Η λειτουργία των LCC Βασίζεται στα εξής σημαντικά χαρακτηριστικά των υγρών κρυστάλλων: (α) Η δομή του υγρού κρυστάλλου επηρεάζει το επίπεδο ταλάντωσης του πολωμένου φωτός (β) Η δομή του υγρού κρυστάλλου αλλάζει με την εφαρμογή ηλεκτρικής τάσης

18 Σχεδίαση Passive Matrix
Τα εικονοστοιχεία (LCC) οργανώνονται σε πίνακα Για να ενεργοποιηθεί κάποιο LCC (δηλ. pixel) πρέπει να σταλεί ηλεκτρικό σήμα στην κατάλληλη γραμμή και στήλη που προσδιορίζουν τη θέση του. Ρυθμίζοντας το ηλεκτρικό σήμα και το χρόνο εφαρμογής του στο κρύσταλλο είναι δυνατόν να επιτευχθούν 256 διακριτές καταστάσεις φωτεινότητας του LCC στη μονοχρωματική απεικόνηση (από το απόλυτο λευκό μέχρι το απόλυτο μαύρο). Οι γρήγορες μεταβολές στην εικόνα δεν μπορούν να παρουσιαστούν σωστά

19 Σχεδίαση Active matrix
Ευρύτερα γνωστή με την ονομασία Thin Film Transistors (TFT). Ο έλεγχος και η εφαρμογή της τάσης σε κάθε εικονοστοιχείο γίνεται από ειδικό κύκλωμα με τρανζίστορ εγκατεστημένο πίσω από το στρώμα του υγρού κρυστάλλου. Το TFT δρα ως διακόπτης για το εικονοστοιχείο.

20 Σύγκριση CRT & LCD οθονών
Αποτελούν σαφώς ωριμότερη τεχνολογία και ακόμη προσφέρονται σε χαμηλότερη τιμή Είναι η καταλληλότερη επιλογή για εξαιρετικά υψηλές αναλύσεις οθόνης Προσφέρουν μεγαλύτερη γωνία θέασης που επιτρέπει την ταυτόχρονη παρατήρηση από πολλούς χρήστες και σε διαφορετικές γωνίες Είναι ακόμη καλύτερες για την παρουσίαση full-motion video καθώς υποστηρίζουν ταχύτερους ρυθμούς ανανέωσης οθόνης.

21 Πλεονεκτήματα των LCD Προσφέρουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής κάτι που σημαίνει τελικά μικρότερο κόστος για την αναμενόμενη διάρκεια ζωής τους. Απαιτούν σαφώς μικρότερο χώρο για την τοποθέτησή τους. Σε χώρους με άπλετο φωτισμό περίγυρου αποτελούν καλύτερη επιλογή. Δεν εμφανίζουν το πρόβλημα του flickering Η απαιτούμενη ισχύς λειτουργίας τους είναι χαμηλότερη (μέχρι και 1/3 λιγότερο από τις CRT) Δεν παράγουν κανενός είδους δευτερεύουσες ακτινοβολίες ύποπτες για παρενέργειες (πχ. ακτινοβολία Χ στις CRT).

22 Οθόνες αφής (Touchscreen)
Υπάρχουν τρεις βασικές κατηγορίες οθονών αφής, ανάλογα με τον τρόπο κατασκευής τους: Αντιστατικές (resistive) Χωρητικές (capacitive) Ακουστικού κύματος (acoustic wave)

23 Αντιστατικές (resistive)
πάνω στην οθόνη: δύο αγώγιμες και διάφανες επιφάνειες διατηρούνται σε εξαιρετικά μικρή απόσταση μεταξύ τους (της τάξης των μ) ένα χαμηλής έντασης ηλεκτρικό ρεύμα διαπερνά τις δύο επιφάνειες Η πίεση με το δάχτυλο ή με ένα άλλο αντικείμενο σε κάποιο σημείο φέρνει τις δύο αγώγιμες επιφάνειες σε επαφή η αλλαγή στην ηλεκτρική τάση επιτρέπει στον οδηγό της οθόνης να καταγράψει τις συντεταγμένες του σημείου όπου ασκήθηκε πίεση

24 Χωρητικές (capacitive)
πάνω στην οθόνη: ένα στρώμα υλικού με χωρητικές ιδιότητες, δηλ. μπορεί να λειτουργήσει ως πυκνωτής και να φορτισθεί ηλεκτρικά. Όταν ο χρήστης ακουμπήσει σε ένα σημείο, ένα μέρος του φορτίου μετακινείται μέσω του δαχτύλου και το στρώμα εκφορτίζεται μερικά. Με βάση αυτή τη μικρή εκφόρτιση ειδικά κυκλώματα, μπορούν να υπολογίσουν το ακριβές σημείο της επαφής

25 Ακουστικού κύματος (acoustic wave)
Πάνω στην οθόνη: ένα ζευγάρι αναμεταδοτών κύματος ακουστικής συχνότητας (πχ. στην περιοχή των υπερήχων) τοποθετείται κατά μήκος κάθε διάστασης της οθόνης. Από τους αναμεταδότες ο ένας εκπέμπει και ο άλλος λαμβάνει το σήμα Αν κάτι διακόψει την μετάδοση του σήματος ακουμπώντας την οθόνη, το σύστημα των αναμεταδοτών είναι σε θέση να το αισθανθεί και να εντοπίσει τις συντεταγμένες του.