Grafikkarten. Medien- Technik. Makroaufnahme Monitor mit Ordner-Icon. Löcher, die meistens leuchten. Hier einmal nicht...

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Hetty Gehrig
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1 Grafikkarten Löcher, die meistens leuchten Makroaufnahme Monitor mit Ordner-Icon Hier einmal nicht...

2 Braunsche Röhre Ferdinand Braun

VGA Video-Graphics-Array Analoger Monitoranschluss RGB Vesa DCC liefert Plug&Play-Information Pin1: Rot Pin2: Grün Pin3: Blau Pin4: ID2 oder VESA-DCC Reserved Pin5: NC oder VESA Masse Pin6: Rot Masse

3 VGA Video-Graphics-Array Analoger Monitoranschluss RGB Vesa DCC liefert Plug&Play-Information Pin1: Rot Pin2: Grün Pin3: Blau Pin4: ID2 oder VESA-DCC Reserved Pin5: NC oder VESA Masse Pin6: Rot Masse Pin7: Grün Masse Pin8: Blau Masse Pin9: Kodierung oder VESA-DCC Ausgang Pin10: Horizontal - Vertikal Syncronisation Masse Pin11: ID0 Pin12: ID1 oder VESA-DCC SDA (Serail Data Line) Pin13: Horizontal Syncronisation Pin14: Vertikal Syncronisation Pin15: NC oder VESA-DCC SCL (Serial Data Clock Line)

4 LCD-Displays Flüssigkristall-Anordnung: Phasen Smektische Phase: Anordnung in Schichten Nematische Phase: Moleküle zeigen in eine Richtung Cholesterinische Phase: Schichten jeweils gedreht Natriumchlorid Kochsalz

5 LCD lcd-clock.swf Clock.swf A Spiegel B Glasscheibe, hinten: Pol-Filter C durchsichtige Elektrode (Masse) D LCD-Schicht E Glasscheibe, hinten Elektrode F Pol-Filter, 90 gedreht gegen B

6 LCD Tft2.exe Clock.swf Twisted nematic LCD Ruhezustand Twisted nematic LCD eingeschaltet Pol(arisations)- Filter sunglass-polarization.swf

7 LCD-Farbdisplay Subpixel-Rendering

TN+Film LCD-TFT IPS In Plane Switching Vertikale Ausrichtung Wenn keine Spannung angelegt wird, drehen sich die Flüssigkeitskristalle horizontal, da sich ein unteres LC- Molekül auf die darunter

Durch diese Stellung der Moleküle wird das eintreffende polarisierte Licht um 90 gedreht und durchläuft so den oberen Polarisator, wodurch der Pixel erleuchtet wird.

Legt man nun aber eine Spannung an, drehen sich die Moleküle allesamt horizontal in die gleiche Richtung, wobei Licht durchgelassen wird und so das Bild weiß erscheint.

8 TN+Film LCD-TFT IPS In Plane Switching Vertikale Ausrichtung Wenn keine Spannung angelegt wird, drehen sich die Flüssigkeitskristalle horizontal, da sich ein unteres LC- Molekül auf die darunter liegende Kopplungsschicht und ein oberes Flüssigkeitsmolekül sich auf die um 90 versetzte, obere Kopplungsschicht ausrichtet (dargestellt im linken Bildabschnitt). Durch diese Stellung der Moleküle wird das eintreffende polarisierte Licht um 90 gedreht und durchläuft so den oberen Polarisator, wodurch der Pixel erleuchtet wird. So Ist keine Spannung angelegt, richten sich die Flüssigkeitsmoleküle, wie im linken Bildteil skizziert, vertikal aus. Hierdurch wird das Bild schwarz und behält seinen sehr hohen Kontrast. Legt man nun aber eine Spannung an, drehen sich die Moleküle allesamt horizontal in die gleiche Richtung, wobei Licht durchgelassen wird und so das Bild weiß erscheint. Durch eine spezifische Eigenschaft von LC-Molekülen ist der Schaltvorgang zwischen Weiß und Schwarz kürzer als der zwischen Ist keine Spannung angelegt, richten sich die Flüssigkeitsmoleküle, wie im linken Bildteil skizziert, vertikal aus. Hierdurch wird das Bild schwarz und behält seinen sehr hohen Kontrast. Legt man nun aber eine Spannung an, drehen sich die Moleküle allesamt horizontal in die gleiche Richtung, wobei Licht durchgelassen wird und so das Bild weiß erscheint. Durch eine spezifische Eigenschaft von LC-Molekülen ist der Schaltvorgang zwischen Weiß und Schwarz kürzer als der zwischen

9 Plasma-Bildschirme Grundprinzip: Gasentladung Neon/Xeon Groß, Flach, hell

10 Plasma-Bildschirme Anzeige-Elektrode durchsichtig Adress-Elektrode

11 Plasma-Bildschirme Anzeige-Elektrode durchsichtig Adress-Elektrode

12 DVI-D digitale, bitserielle Übertragung DVI-A abwärtskompatibles analoges RGB

13 DVI-D digitale, bitserielle Übertragung Das Schaubild verdeutlicht den Weg der parallelen Farbdaten vom Grafikchip in den TMDS Transmitter, wo sie in ein serielles Signal kodiert werden und per Kabel im TMDS Receiver des Displays landen. Dort werden sie wieder zu parallelen Daten zurückverwandelt - ohne Verluste.

TMDS (Transition Minimized Differential Signaling) Der TMDS Transmitter im Detail: Der Grafikchip gibt die Daten in paralleler 24-Bit-Form (8 Bit pro Farbe) an den Transmitter weiter, der

14 TMDS (Transition Minimized Differential Signaling) Der TMDS Transmitter im Detail: Der Grafikchip gibt die Daten in paralleler 24-Bit-Form (8 Bit pro Farbe) an den Transmitter weiter, der die Daten in serielle Signale wandelt und zwei zusätzliche Bits hinzufügt. Da die Daten 10x schneller als der Takt übertragen werden, muss dass Taktsignal mittels eines PLLs vervielfacht werden.

Das Beispiel zeigt eine Serie von 8-Bit- Datenwörtern (Der Vereinfachung wegen ohne das 9. und 10. Bit). Darunter ein Datenwort im Einzelnen, zunächst mit dem 9.

Die untere Darstellung zeigt, dass die Aufladungsprobleme im Kabel durch DC-Balancing effektiv verhindert werden.

15 Das Beispiel zeigt eine Serie von 8-Bit- Datenwörtern (Der Vereinfachung wegen ohne das 9. und 10. Bit). Darunter ein Datenwort im Einzelnen, zunächst mit dem 9. Bit (auf 0, da keine TM-Kodierung benötigt wird) und darunter mit gesetztem DC-Bit und entsprechend invertiertem Datenwort. Die untere Darstellung zeigt, dass die Aufladungsprobleme im Kabel durch DC-Balancing effektiv verhindert werden. Das obere Bild Zeigt den worst Case eines seriellen Datenstroms mit 8 Bits (8 Bit entspricht einem Datenwort). 7 Übergänge zwischen 0 und 1 kommen zustande. Darunter die minimierte Version, mit zusätzlichem 9. Encoding- Bit. Die Folge: nur noch 3 Übergänge.

16 Die Daten werden pro Kanal auf jeweils zwei Leitungen gesendet. Einmal normal und einmal invertiert. Der Receiver zieht die Werte am Ende voneinander ab. So lassen sich Signalstörungen ausgleichen.

17 DVI-D digitale, bitserielle Übertragung

HDMI High Definition Multimedia Interface abwärtskompatibel zu DVI www.hdmi.

18 HDMI High Definition Multimedia Interface abwärtskompatibel zu DVI Heimkino (home theatre) bis 2048 * 1536 Auflösung, 7+1 Tonkanäle, Fernbedienungsfähig HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection) Kopierschutz bis zum Bildschirm (Intel)

19 DVI-Stecker 01 = TDMS-Daten 2-02 = TDMS-Daten = Abschirmung TDMS-Daten 2,4 04 = TDMS-Daten 4-05 = TDMS-Daten = DDC Takt 07 = DDC Daten 08 = Analog: V-Sync 09 = TDMS-Daten 1-10 = TDMS-Daten = Abschirmung TDMS-Daten 1, 3 12 = TDMS-Daten 3-13 = TDMS-Daten = +5 Volt 15 = Masse für +5 Volt 16 = Hotplug-Detect 17 = TDMS-Daten 0-18 = TDMS-Daten = Abschirmung TDMS-Daten 0,5 20 = TDMS-Daten 5-21 = TDMS-Daten = Abschirmung TDMS-Takt 23 = TDMS-Takt + 24 = TDMS-Takt - C1 = Analog: Rot C2 = Analog: Grün C3 = Analog: Blau C4 = Analog: H-Sync C5 = Analog: Masse

Grafikkarten Standard-VGA 256 Palettenfarben Jede Palettenfarbe 3*6 Bit RGB 64*64*64 = 262144 mögliche Farben 64 Graustufen 640*480 = 307.

20 Grafikkarten Standard-VGA 256 Palettenfarben Jede Palettenfarbe 3*6 Bit RGB 64*64*64 = mögliche Farben 64 Graustufen 640*480 = Speicherbedarf: Palettenspeicher Byte Weitere Palettenformate XGA (IBM 1991) Farben gleichzeitig aus 16,7 Mio. (256 Graustufen) S3 (1991, S3) aus 16,7 Mio. Farben (256 Graustufen) 255

21 Paletten 35 Benutzte Farben Standard-Palette 256 Farben 24 bit RGB Standardpalette 6-6-6

22 Paletten Berechnung optimierter Paletten durch Farb-Reduktions- Algorithmen Optimierte Palette Standard-Palette 256 Farben 256 Farben 24 bit RGB Optimierte Palette

23 Dithering Paletten Optimierte Palette Standard-Palette 16 Farben 256 +Dithering Farben 24 bit RGB Optimierte Palette

24 Grafikkarten HiColor 15bit TrueColor 3*5 Bit-Tiefe 32*32*32=32768 Farben 32 Graustufen 3*8 Bit Tiefe 16 Mio. Farben 256 Graustufen MSB LSB HiColor 16 Bit 64K Farben

25 Speicherbedarf und Videobandbreite XGA (VGA) Hi Color True Color 1024*768 = 768 kb 1280*1024 = 1,28 MB 1024*768*2 = 1,536 MB 1280*1024*2 = 2,56 MB 1024*768*3=2,3 MB 1280*1024*3=3,84 MB Warum gibt es Grafikkarten mit 32 MB Speicher? Videobandbreite 60 Hz*1024*768/2 23,6 MHz 85 Hz*1280* MHz Horizontale Frequenz 60 * 768 Hz = 46 khz 85 *1024 Hz = 87 khz Vertikale Frequenz 60 Hz 85 Hz

26 Vorlesung Medientechnik SS 2005 Dr. Manfred Jackel Studiengang Computervisualistik Universität Koblenz-Landau Campus Koblenz Postfach Koblenz Manfred Jackel WWW: mtech.uni-koblenz.de Literatur zu diesem Kapitel Hyperlinks zu diesem Kapitel Grafik-Quellen

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