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第七节 显示器

显示器的分类

按显示原理可分为:阴极射线管显示器CRT(显像管显示器)、液晶显示器LCD和等离子体显示器PDP三种。

按显示的颜色分为:单色显示器(单显)和彩色显示器(彩显)两大类。

按显示的内容分为:字符显示器、图形显示器和图像显示器。

视频显示系统的组成

视频显示系统包括两部分:视频显示接口(显示控制卡,简称显卡)和监视器。

彩色CRT的组成

  • 视频放大驱动器

根据由显示适配器传送过来的视频信息增强视频的亮度、色度、同步信号,驱动阴极激发电子枪产生电子束。

  • 电子枪

由灯丝、阴极、控制栅组成,一般有三个电子枪,分别用于发射红R、绿G、蓝B三种颜色的电子束。

  • 同步扫描电路

分为水平(行)扫描电路和垂直(帧)扫描电路,控制光点在荧火屏上的位置。

彩色CRT的组成

  • 偏转线圈

用于电子枪发射器的定位,它能够产生一个强磁场,通过改变强度来移动电子枪。

  • 荧光屏

电子束轰击荧光屏上的荧光粉(磷粉)产生绚丽的色彩。

  • 荫罩板

其作用是防止一个荧光点加热时传导到附近的点,分离显示器的色彩。

彩色CRT的工作原理

CRT的工作原理是由灯丝、阴极、控制栅组成电子枪,通电后灯丝发热,阴极被激发,发射出电子束,电子束受到带有高电压的内部金属层的加速,经过透镜聚焦形成极细的电子束,打在荧光屏上,使荧光粉发光。电子束在偏转线圈产生的磁场作用下,可以控制其射向荧光屏的指定位置,电子束打在荧光屏上后会形成一个发光点,若干个发光点就可以组成图象。RGB三色荧光点被不同强度的电子束击中,就会产生各种色彩,通过控制电子束的强弱和通断及光栅扫描,由于人眼视觉暂留原理则可以看见各种绚丽多彩的画面。

  • CRT工作原理:光栅扫描成像原理
  • 颜色产生原理:三基色叠加原理
  • 光栅扫描原理:人眼视觉暂留原理

光栅扫描

电子束有规律的扫描运动称为光栅扫描。

光栅扫描过程由水平扫描(水平正扫和水平回扫)和垂直扫描(垂直正扫和垂直回扫)构成。

光栅扫描方式分为逐行扫描和隔行扫描

逐行扫描帧频与场频相同

隔行扫描分为奇数场和偶数场两场扫描

隔行扫描场频是帧频的两倍

CRT只需接受3种信号(视频信号IRGB、垂直同步信号VSYNC和水平同步信号HSYNC)就能在荧光屏的任意位置上控制电子束的亮度和色彩。

分辨率

显示器上的图形和图像是由许多光点(像素)组成的,光点越细、越密,点距 越小生成的图像质量越高。

所谓点距指屏幕上相邻两个同色磷光体之间的距离,即两个红色(或绿、蓝)像素点之间的距离。

目前点距主要有0.39,0.31,0.28,0.26,0.24,0.22mm等几种规格,最小的可达0.20mm。

分辨率指的是屏幕上像素点的总和,分辨率越高,同一屏幕内能够容纳的信息就越多。

分辨率是显示器清晰度的重要指标。

灰度级

灰度级是指每个光点的亮暗级别,在彩色显示器中表现为每个像素呈现颜色的种类。灰度级越多,图像的亮暗层次表现越细腻。若用16位二进制表示一个像素的灰度级,则最多可表示216=65536级灰度或65536种颜色。

刷新频率

刷新是指为了使图像稳定地出现在屏幕上,需要不断地扫描,这一过程叫刷新。

每秒刷新全帧的次数,称为刷新频率。根据人眼视觉暂留原理,刷新频率大于30次/s(30Hz),眼睛就不会感到闪烁。

刷新存储器VRAM

为了满足刷新图像的要求,必须把一帧图像的全部像素信息保存起来,存储一帧图像全部像素数据的存储器,称为刷新存储器,也叫视频存储器(VRAM)。

刷新存储器的容量=垂直点数×水平点数×每点二进制位数。

视频显示一般原理

在显示器上显示图像,实际上是在光栅扫描的过程中,将图像信号分解成按时间分布的视频信号去控制电子束在各条光栅位置上的亮度和色彩。为使图像稳定且不消失,必须确保视频信号发送规律在时间上与水平和垂直同步扫描电流保持一致,同时,要把一帧图像存放在显示器缓存中,以帧频的速率用缓存的内容刷新屏幕。

字符显示原理

字符显示时,VRAM存放一帧待显示的字符代码(ASCII码)。由VRAM中取出的一个字符代码,作为字符发生器ROM的地址,即可从ROM获取相应的字符点阵信息。这些信息按当前扫描的位置被送到移位寄存器,然后串行输出视频信号。

说明:字符发生器的作用是存放ASCII字符对应的点阵信息。其存放地址一般可通过字符的ASCII值与行计数器获得。

图形显示原理

图形显示时,VRAM存放一帧待显示的图形信息。从VRAM中取出一个图形字节,不需要访问字符发生器ROM而直接送入移位寄存器,然后串行输出视频信号。

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