6. Pantallas (CRT y LCD).

1. 6. Pantallas (CRT y LCD). • Fundamentos físicos. • Estructura y funcionamiento de un monitor CRT. • Estructura y funcionamiento de un monitor LCD. • Fundamento del color. • Estudio de la señal de vídeo. • Controlador y memoria de vídeo. • Clasificación de los distintos tipos de monitorización: SVGA, CGA. 6. Pantallas (CRT y LCD).

2. 6.1. Fundamentos físicos y (6.2) estudio de la señal de vídeo. • Estructura y funcionamiento de un monitor CRT. • Un haz de electrones recorre toda la pantalla. La pantalla tiene una rejilla de puntos de fósforo. Si el monitor es de color se necesitan 3 haces de electrones y 3 partículas de fósforo por punto a representar (rojo, verde, azul) • Una partícula de fósforo, cuando es impactada por el haz de electrones es ionizada. En consecuencia brilla. Este brillo es finito en tiempo. Esto implica la necesidad de un refresco para obtener una sensación de punto estático (imagen fija). P.e.: Refresco horizontal de 48 KHz, refresco vertical de 100 Hz. 6.1. Fundamentos físicos y estudio de la señal de vídeo.

3. Una línea de pantalla la pinta la controladora CRT (CRTC), emitiendo una señal llamada Display Enable que activa el haz de electrones. Una vez finalizada la construcción de la línea, desactiva la señal y pasa a la siguiente línea mediante una señal de sincronismo horizontal, volviéndose activar la señal Display Enable. • Cuando se termina la última línea se desactiva Display Enable y se envía una señal de sincronismo vertical, activando de nuevo Display Enable para la 1º línea. • Estructura y funcionamiento de un monitor LCD. • Aparición en 1991. • Se basa en la propiedad de ciertos materiales de permanecer en estado isotrópico (híbrido, sólido/líquido). Material transparente (cristal líquido). 6.1. Fundamentos físicos y estudio de la señal de vídeo.

4. Alineación de los iones dependiendo del campo magnético presente. Haz de luz Alineación perpendicular a la dirección del haz de luz Alineación paralela a la dirección del haz de luz Alineación diagonal a la dirección del haz de luz • Varias capas de material de cristal líquido varias orientaciones (2 filtros). • La orientación de las partículas se efectúa mediante impulsos eléctricos. • Los rayos que atraviesen -> pixel encendido. • Los rayos que no atraviesen -> pixel apagado. 6.1. Fundamentos físicos y estudio de la señal de vídeo.

5. Clasificación de pantallas dependiendo de si la fuente de luz la emite la propia pantalla o la refleja de una fuente exterior: • Iluminación transmisiva: fuente propia (pantallas LCD). • Iluminación reflexiva: fuente externa (pantallas de relojes de pulsera, calculadoras, etc) • Formación de imagen mediante una matriz de células LCD, con control independiente en cada una de ellas. • Tipos de matrices: • Matriz PASIVA -> LCD clásico: disposición de electrodos en forma de enrejado. La luz se genera globalmente y la matriz modifica la luz. • Matriz ACTIVA -> TFT (Thin Film Transistor): matriz de transistores fotoemisores FET. Cada célula tiene luz propia. La matriz genera la luz. Por ello tiene mejor respuesta temporal y mayor resolución y contraste. 6.1. Fundamentos físicos y estudio de la señal de vídeo.

6. TFT • Comunicación en la interfaz de vídeo: • CRT -> sistema de representación de la imagen analógico. • TFT -> sistema de representación de la imagen digital. • Sin embargo, para compatibilidad con fabricantes de tarjetas de vídeo la comunicación en la interfaz de vídeo (VGA D-SUB15) se mantiene analógica. • Algunas tarjetas de vídeo disponen de salida analógica y digital. CPU Tarjeta de vídeo Señal de vídeo digital Señal de vídeo analógica Conversión A/D 6.1. Fundamentos físicos y estudio de la señal de vídeo.

7. Fundamento del color. • Formación del color -> Varios filtros de color: R, G, B. Por cada punto existen 3 células con intensidades distintas para identificar un color u otro (diferente orientación). 6.1. Fundamentos físicos y estudio de la señal de vídeo.

8. 6.3. Controlador y memoria de vídeo. RAM de video RAM de video RAM de video ROM de carácter RAM de video ROM de carácter • Cuando la CPU quiere mostrar algo en pantalla lo escribe en la memoria de video. Hasta que aparece en pantalla tarda entre 0.2 y 0.016 seg. Información de atributos Decodificador de atributos Interfaz de bus Generador de señal Código de carácter Generador decarácter Registro de desplazamiento CRTC • La controladora de CRT (CTRC) inicial fue: Motorola 6845. • CRTC tiene la misión de generar señales de temporización horizontales y verticales. Controla el tamaño y la forma del cursor en modo texto. 6.3. Controlador y memoria de vídeo.

9. Registros de la CRTC, 6845 de Motorola. 6.3. Controlador y memoria de vídeo.

10. Registros de la CRTC, 6845 de Motorola. 6.3. Controlador y memoria de vídeo.

11. Mapeo de la RAM de vídeo en el espacio de direcciones del PC: Memoria de E/S. • Procesadores en las tarjetas gráficas: • Controlador de imágenes. • Coprocesadores aceleradores o de funciones fijas. • Coprocesadores programables. • Tipo de conexión a la placa: ISA, MCA, PCI, AGP. 6.3. Controlador y memoria de vídeo.

12. 7 5 3 1 6 4 2 0 6.4. Clasificación de los distintos tipos de monitorización. • MDA: Monochrome Display Adapter. • 1980 IBM. • 80x25 caracteres. • Carácter de matriz: 9x14 puntos -> mejor representación que CGA. • RAM vídeo -> 4 KB -> B000:0000 -> 1 página por pantalla. • Byte de atributos: Color del carácter Intensidad del color de fondo Parpadeo Color de fondo 6.4. Clasificación de los distintos tipos de monitorización.

13. 1 5 3 7 3 1 5 7 6 4 4 0 0 6 2 2 • Registro de control: Puerto 388h de lectura/escritura A ‘1’ siempre • Generación de la señal de vídeo: • 0 -> pantalla en negro • 1 -> la CTRC comienza de nuevo la representación de la imagen 0 -> Color de fondo intenso 1 -> Carácter intermitente • Registro de estado: Sólo lectura. Muestra el estado actual del trabajo • Señal de sincronismo horizontal: • 0 -> desactivado • 1 -> activado • Punto visualizado actualmente: • 0 -> desactivado • 1 -> activado 6.4. Clasificación de los distintos tipos de monitorización.

14. CGA: Color Graphhics Adapater. • 1981 IBM. • 320x200 puntos, con 4 colores • Coste elevado. • Conexión a TV. • 3 registros aparte de los de la controladora: • Selección del modo (gráfico o texto). • Selección del estado. • Selección del color. • HGC: Hercules Graphics Card. • 1982, Hercules Computer Technology. • Soporte BIOS, registro de configuración. 6.4. Clasificación de los distintos tipos de monitorización.

15. EGA: Enhanced Graphics Adapter. • 1985, IBM. • Compatible con MDA y CGA. • Primera tarjeta capaz de representar gráficos monocromos tanto en un monitor monocromo como en un monitor de color. • Aumento de la resolución y de la RAM de vídeo. • VGA: Video Graphics Array. • 1987, IBM. • Bus MCA (PS-2), ISA, etc. • Compatible con resoluciones anteriores. • Lleva un chip VLSI encargado especialmente en tareas gráficas. • Versiones posteriores: SVGA. 6.4. Clasificación de los distintos tipos de monitorización.

16. Parámetros de un monitor. • Paso (dot pitch): Distancia entre los centros de dos puntos consecutivos de la pantalla. Cuanto menor sea esta distancia, mejor será la calidad de la imagen aumentando su nitidez. • Resolución: Número de píxeles representados en sentido horizontal y vertical. • Tasa de refresco: Frecuencia con la que se barre la pantalla. • Dimensión del tubo: Longitud de la diagonal de la parte frontal del tubo de imagen. Se suele medir en pulgadas. Los monitores típicos son de 14, 15, 17, 19 o 21 pulgadas.

17. •Estas pantallas se basan en una propiedad del fósforo: emite luz cuando es bombardeado por electrones. Las colisiones fuertes producen una emisión muy luminosa, y las colisiones débiles una emisión mucho más oscura. • Las pantallas se recubren con fósforo en su cara interna y se dividen en una serie de líneas horizontales, cada una de ellas con un número finito de puntos de luz. El haz de electrones inicia el bombardeo en la parte superior de la pantalla y a continuación la recorre de izquierda a derecha dibujando una línea horizontal.

18. • Al llegar al borde derecho de la pantalla, el haz vuelve a su posición inicial pero una línea más abajo (retroceso horizontal), y vuelve a recorrer toda la pantalla. Se repite este proceso hasta llegar a la última línea y se vuelve a empezar por el principio (retroceso vertical). • El haz de electrones se genera en el interior de un tubo de vacío, en un cátodo que se calienta hasta unos 800ºC. Después del cátodo tenemos una rejilla de control que actúa sobre la intensidad del haz generado. Es la intensidad de la colisión del haz de electrones en cada punto de la pantalla la que controla la luminosidad que se provoca.

19. • Horizontal sync: Traza el haz hacia el borde izquierdo de la pantalla. • Horizontal oscillator: Señal de diente de sierra que barre el haz horizontalmente a través de la pantalla. • Vertical sync: Produce el haz que traza verticalmente la pantalla. • Vertical oscillator: Señal de diente de sierra aplicada para mover el haz verticalmente. • Video signal: Determina la intensidad del haz que golpeará la pantalla • El circuito que realiza el interfaz entre el microprocesador y el monitor CRT es el Controlador CRT. Las tres señales básicas que deben facilitarse al monitor CRT son: – video information, – horizontal sync, – vertical sync.

20. • En el caso de monitores monocromos tenemos un único haz de electrones. • Los monitores de color utilizan tres tubos de rayos catódicos, uno por cada color primario (las siglas RGB vienen de estos tres colores: Red, Green, Blue). • El controlador de color CRT produce las tres señales RGB.

21. • La implementación más simple utiliza un bit para cada una de estas señales y permite producir un total de 8 colores diferentes. • La técnica de 8 colores es fácilmente extensible a 16 por añadir un cuarto bit para iluminación. De ahí en adelante la suma de un nuevo bit aumenta el número de colores. • Además, se necesitan fósforos de diferente color que se agrupen en bloques de tres en la superficie de la pantalla. Cada uno de estos bloques se denomina ‘dot’ o pixel.

22. • Los tres haces deben apuntar a su correspondiente punto dentro de un dot y su intensidad está controlada por una señal diferente en cada caso. Los colores se forman regulando la intensidad de los haces sobre los colores primarios. • Es necesario asegurar que el haz de cada color incide únicamente sobre el fósforo adecuado. Para ello se tilizan láminas de metal que se denominan máscaras de sombras o mallas de apertura (según se basen en orificios o en tiras verticales).

23. Tamaño y resolución • Resoluciones típicas: – CGA: 320 X 200 – EGA: 640 x 350 – VGA: 640 x 480 – SVGA: 800 x 600, 1024 x 768, 1280 x 1024 etc.

24. Ventajas de monitores CRT. • Baja coste debido al volumen de producción. • Buenas velocidades de actualización y retención de imagen. • Hay opción en color (generalizada) • Soporta modos texto y gráficos. • Gran calidad de las imágenes que pueden producir (número de colores, resolución y velocidad de refresco),

25. Desventajas de monitores CRT. • Alto consumo de energía. • Gran tamaño y peso (los típicos son al menos tan profundos como anchos-cabezones) • Generan gran calor (refrigeración, ambiente cargado e incómodo) • El tubo de rayos catódicos que llevan internamente es relativamente frágil. • El interfaz del microprocesador es complejo.

26. – Pantallas de cristal líquido (LCD): Los cristales líquidos son sustancias casi transparentes que combinan las propiedades de los líquidos y de los sólidos. Permiten construir pantallas de tamaño reducido, muy planas, y no necesitan fuentes de alto voltaje para funcionar. – Pantallas de transistores de película fina: Son pantallas de cristal líquido pero utilizan otra tecnología, la TFT (Thin Film Transistor). Estas pantallas pueden ser mucho más delgadas y luminosas que las LCD y ahora son las más utilizadas en los portátiles.

27. – Pantallas de plasma: Se basan en la utilización de un gas de plasma compuesto por una mezcla de neón, xenón y argón. Tienen menos restringido el ángulo de visión que las pantallas anteriores y además no presentan parpadeo. Su desventaja principal es que consumen mucha energía.

28. • Las tarjetas actuales constan de tres componentes básicos: – El coprocesador gráfico – La memoria de vídeo – El convertidor digital-analógico (RAMDAC)

29. • Resumiendo, el proceso que se sigue para representar una imagen en el monitor es el siguiente: • El procesador envía por el bus (antes PCI, pero actualmente siempre es AGP) una serie de instrucciones y datos al coprocesador gráfico. • 2. El coprocesador realiza los cálculos necesarios con esta información y almacena en la memoria de vídeo los valores que se deben representar en la pantalla para obtener el gráfico en cuestión. • 3. El conversor RAMDAC lee estos valores de memoria y a partir de ellos genera las señales analógicas (señales de vídeo y de sincronismo) necesarias para controlar la pantalla y representar o refrescar una determinada imagen.