6' Pantallas CRT y LCD'

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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).
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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.
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• 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.
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• Alineación de los iones dependiendo del campo
  magnético presente.

Alineación perpendicular a la dirección del haz
de luz
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 -gt pixel encendido.
• Los rayos que no atraviesen -gt pixel apagado.

6.1. Fundamentos físicos y estudio de la señal de
vídeo.
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• 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 -gt LCD clásico disposición de
  electrodos en forma de enrejado. La luz se genera
  globalmente y la matriz modifica la luz.
• Matriz ACTIVA -gt 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.
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• Comunicación en la interfaz de vídeo
• CRT -gt sistema de representación de la imagen
  analógico.
• TFT -gt 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 analógica
Señal de vídeo digital
Conversión A/D
6.1. Fundamentos físicos y estudio de la señal de
vídeo.
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• Fundamento del color.
• Formación del color -gt 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.
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6.3. Controlador y memoria de vídeo.

• 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.
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• Registros de la CRTC, 6845 de Motorola.

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

6.3. Controlador y memoria de vídeo.
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• 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.
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6.4. Clasificación de los distintos tipos de
monitorización.

• MDA Monochrome Display Adapter.
• 1980 IBM.
• 80x25 caracteres.
• Carácter de matriz 9x14 puntos -gt mejor
  representación que CGA.
• RAM vídeo -gt 4 KB -gt B0000000 -gt 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.
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• Registro de control

Puerto 388h de lectura/escritura
A 1 siempre
Generación de la señal de vídeo 0 -gt pantalla en
negro 1 -gt la CTRC comienza de nuevo la
representación de la imagen
0 -gt Color de fondo intenso 1 -gt Carácter
intermitente

• Registro de estado Sólo lectura. Muestra el
  estado actual del trabajo

Señal de sincronismo horizontal 0 -gt
desactivado 1 -gt activado
Punto visualizado actualmente 0 -gt desactivado 1
-gt activado
6.4. Clasificación de los distintos tipos de
monitorización.
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• 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.
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• 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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),
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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.
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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.
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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.
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Las tarjetas actuales constan de tres
componentes básicos El coprocesador
gráfico La memoria de vídeo El convertidor
digital-analógico (RAMDAC)
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• 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.

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(No Transcript)
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