第六章 显卡和显示器

第六章显示卡与显示器6.1概述显示系统是由显示器、显示适配器（显示卡）和显示驱动程序组成的。计算机显示屏幕画面的形成过程大致是：主机通过系统I/O总线将图形数据发送给显示卡，显示一卡将这些数据暂存于显示缓存中并加以处理（如果接的是VGA接口显示器，要进行数/模信号转换），并形成同步控制信号，通过标准VGA/DVI接口输出到显示器。显示器对输入的视频和同步信号进行处理，最终形成屏幕画面，将系统信息展示给用户。6.2显示卡显示卡简称显卡，又称视频卡、图形卡、图形适配器和显示适配器等等,是电脑中负责图像信号处理的专用设备，在显示器上显示的图像都是由显卡生成并传送给显示器，因此显卡的性能好坏直接决定着计算机的显示效果。6.2.1显卡分类1．按显卡独立性分类分为主板集成显示芯片的集成显卡和独立显卡，独立显卡是指显卡成独立的板卡存在，需要插在主板的AGP/PCI-E接口上。独立显卡具备单独的显存，不占用系统内存，而且技术上领先于集成显卡，能够提供更好的运行性能和显示效果；集成显卡是将显示芯片集成在主板芯片组中，在价格方面更具优势，但不具备显存，需要占用系统内存（占用的容量大小可以调节），性能相对较差。2．按显示卡与主板的接口分类显卡插在主板上才能与主板相互交换数据。与主板连接的接口经历了ISA、EISA、VESA、PCI、AGP、PCI－Express。AGP显卡PCI-E显卡3．按显示芯片分类显示芯片是显卡的核心芯片，负责系统内视频数据的处理，它决定了显卡的级别和性能。不同的显示芯片，无论从内部结构设计，还是性能表现上都有着较大的差异。目前主流芯片厂家有三家，nVIDIA、ATI和Matrox。其中nVIDIA、ATI最具实力，如图所示。•nVIDIA显卡芯片ATI显卡芯片4．按显示卡的接口分类根据显示卡的接口标准，PC机的显卡一共经历了四代：MDA（单色显卡）、CGA、EGA、VGA/SVGA（显示绘图阵列）。5．按图形功能分类纯二维（2D）显卡、纯三维（3D）显卡、二维＋三维（2D＋3D）显卡。6.2.1显卡的结构显卡结构如下图所示。每一块显示卡基本上都是由显示主芯片、显示缓存（简称显存）、BIOS、数字模拟转换器（RAMDAC）、显卡的接口以及卡上的电容、电阻等组成。多功能显卡还配备了视频输出以及输入。随着技术的发展，目前大多数显卡都将RAMDAC集成到了主芯片上。1.显示芯片显示芯片，也就是我们常说的GPU(GraphicProcessingUnit即图形处理单元)。它是显卡的“大脑”，负责了绝大部分的计算工作，在整个显卡中，GPU负责处理由电脑发来的数据，最终将产生的结果显示在显示器上。显卡所支持的各种3D特效由GPU的性能决定，GPU也就相当于CPU在电脑中的作用，一块显卡采用何种显示芯片便大致决定了该显卡的档次和基本性能。1）位置：在显卡散热片或散热风扇的下面。2）主要厂商：常见的显示芯片厂商有Intel、ATi、nVIDIA（英伟达）、VIA(S3)、SiS等。其中，Intel、VIA(S3)、SiS主要生产集成芯片，ATi、nVIDIA以生产独立芯片为主。3）显示芯片的性能指标①芯片型号：反映了显卡的性能和档次。②芯片工艺：单位nm③核心频率：显示核心的工作频率④核心位宽：和核心频率一起反映了核心的数据处理能力2.显存显示内存（显存）是显卡的重要组成部分。显存对于显卡就好比内存对于整台电脑,地位非常重要,它负责存储显示芯片需要处理的各种数据(包括未处理的、正在处理的、已经处理完成的）。（1）显存的种类显示内存的种类：SDRAM、DDR、DDRⅡ、DDRⅢ。（2）显存的容量显存越大，可以储存的图像数据就越多，支持的分辨率与颜色数（或者说色深）也就越高。目前主流显存为128M、256M。16bit真彩的1024×768，则需要1024×768×16/8=1.6M，约需2M显存。32bit、1024×768的三维场景，所需的帧缓存为1024×768×3×32/8=9.42M，约需10M显存。(3)显存的速度取决于显存的时钟周期和运行频率。速度越快，单位时间内处理的数据量越大。(4)显存位宽显存与显示芯片之间交换数据的速度。(5)显存厂商目前市场上，显卡上采用得最多的是SAMSUNG(三星)和Hynix(英力士)的显存，其他还有EtronTech(钰创)，Infineon(英飞凌)，Micron(美光)、EliteMT/ESMT(台湾晶豪)等品牌，这些都是比较有实力的厂商，品质方面有保证。决定显卡性能的三要素首先是其所采用的显示芯片，其次是显存带宽(这取决于显存位宽和显存频率)，最后才是显存容量。一款显卡究竟应该配备多大的显存容量才合适，是由其所采用的显示芯片所决定的，也就是说显存容量应该与显示核心的性能相匹配才合理，显示芯片性能越高由于其处理能力越高所配备的显存容量相应也应该越大，而低性能的显示芯片配备大容量显存对其性能是没有任何帮助的。3.显卡输出接口DVIS-VideoVGA(1)VGA：VGA(VideoGraphicsArray视频图形阵列)接口，外形为15针D型结构，作用是将转换好的模拟信号输出到CRT或者LCD显示器中。(2)DVI：DVI(DigitalVisualInterface数字视频接口)接口，可使显卡中的数字信号直接达到LCD显示器，从而使图像更加真实自然。DVI接口可以分为两种：仅支持数字信号的DVI-D接口和同时支持数字与模拟信号的DVI-I接口。(3)S-Video:(S端子，SeparateVideo)，S端子也叫二分量视频接口，一般采用五线接头，可以将电脑屏幕上显示的内容非常清晰地输出到投影仪之类的显示设备上.(4)HDMI(高清晰多媒体接口,High-DefinitionMultimediaInterface)该标准由索尼、日立、松下、飞利浦、东芝、Siliconimage、Thomson(RCA)等7家公司在2002年4月开始发起的。其产生是为了取代传统的DVD碟机、电视及其它视频输出设备的已有接口，统一并简化用户终端接线，并提供更高带宽的数据传输速度和数字化无损传送音视频信号。6.2.2显卡的选购1.明确需求：①一般办公，集成显卡即可②以娱乐为主的用户主要应用是看碟和打游戏，建议选用中等档次的显卡，有一定3D性能的图形加速卡③对于3D性能要求极高又不太在乎价格的用户，选择高档的显示卡④考虑显卡与显示器合理搭配。如，使用LCD的用户最好选择带有DVI等数字输出接口的显示卡（当然前提是LCD支持数字接口），使LCD的显示效果达到最佳，充分发挥LCD数字信号的特点。2.芯片的选择就目前主流显卡的核心芯片来说，nVIDIA与ATI两家产品各有所长，选择哪种要看你实际用途。前者的3D加速性能比ATI略胜一筹；而后者2D/3D画质比nVIDIA的产品更细腻，色彩还原也更艳丽逼真，而在视频回放方面更是得心应手，效果一流。因此，游戏发烧友建议选择nVIDIA芯片，图形设计和多媒体用户建议选择ATI芯片。3.检查做工4.不要着急买最新一代的显卡5.购买品牌产品：知名度高的品牌有三年保。6.3显示器6.3.1显示器的分类根据显像原理，显示器可分为CRT显示器（阴极射线管显示器）、LCD显示器（液晶矩阵平面显示器）和等离子显示器等。CRT优点:可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可调节多分辨率模式、响应时间极短，价格便宜。LCD优点：无辐射、无闪烁、其体积小、能耗低。但LCD可视角小。玩大型游戏、进行对色彩要求高的广告设计时最好用CRT。6.3.2CRT显示器的性能指标1）屏幕尺寸显示器的屏幕尺寸是指荧光屏对角线长度，单位为英寸。一般来说，15寸显示器的显示面积比14寸大25%左右，而17寸则要比15寸大50%。2）点距点距是显像管上同一颜色磷光点之间的距离。点距越小，显示器的清晰度越高，但同时成本也越贵。对于一般家庭和商业应用，0.28mm的点距其实也已经足够了。要提醒大家注意的是：CRT上红、绿、蓝三色磷光点是呈“品”字型排列，一些厂商为了促销，以“水平点距”这个概念代替实际点距进行宣传。所谓“水平点距”是指屏幕上最近的（而不是同一颜色的）两个磷光点之间的距离3）分辨率分辨率就是屏幕图像的精密度，是指显示器所能显示的点数的多少。分辨率越高，同样的屏幕区域内能显示的信息也越多。分辨率越高，屏幕上的图像与文字就越小，因此要根据显示器的屏幕尺寸来设定分辨率。一般而言，14寸的最佳分辨率为640×480，15寸在800×600，17寸为１024×768。对一些显示器所标称的最高分辨率我们不要也不应太执着，对15寸显示器来说，1600×1200的分辨率是没有多大意义的。4）刷新率及带宽。刷新率是指显示器每秒刷新屏幕的次数，单位为Hz。值越低，图像的闪烁、抖动越厉害，严重的话甚至会伤害视力和引起头晕等症状。通常，刷新率在70Hz以上时，人眼才不易察觉到图像的闪烁。但刷新率过高可能会影响到显示器的使用寿命。带宽：显示器每秒处理的数据量大小。带宽=分辨率*刷新率。（分辨率、刷新率都受限于带宽）6.3.3.液晶显示器的性能指标1）尺寸显示器的尺寸是显示屏对角线的长度，其单位是英寸（1英寸=2.539厘米），价格主要决定于尺寸。2）可视角度LCD的其中一个缺点就是可视角度小，理所当然，这一指标便相当重要。所谓“可视角度”是指站在始于屏幕法线的某个角度的位置时仍可清晰看见萤幕图像所构成的最大角度。当然了，可视角是愈大愈好。3）亮度人眼可以分辨约250个亮度级别，液晶显示器亮度普遍高于传统CRT显示器，液晶显示器亮度一般以cd/m2(流明)为单位，亮度越高，显示器对周围环境的抗干扰能力就越强，显示效果显得更明亮。同时，我们应更关注亮度是否均匀，因为这直接影响到显示的效果。4）对比度它是指在规定的照明条件和观察条件下，显示器亮区与暗区的亮度之比。对比度直接体现了显示器能否展现丰富色阶的参数，对比度越高，还原的画面层次感就越好。5）响应时间LCD的响应时间越短，就代表LCD各像素点对输入信号反应的速度越快，它在每秒钟能显示的画面也就越多。在进行一些高速度游戏（如CS）的时候，响应时间过慢的LCD显示器会出现图像拖影现象。目前市场上LCD的响应时间已达到6ms、5ms，甚至达到2ms。而CRT的反应时间只有1ms，不会出现残影、拖尾现象。6）分辨率传统CRT显示器所支持的分辨率有一定弹性，而LCD的像素间距已经固定，所以支持的显示模式不像CRT那么多。整个LCD显示器的屏幕是由一个个的像素点构成的，每一个像素都是由三个液晶单元格构成，（每一个单元格前面都分别有红色，绿色，或蓝色的过滤器。这样，通过不同单元格的光线就可以在屏幕上显示出不同的颜色）。液晶屏一旦制造出来，液晶单元格的数量就确定了,也就是说该显示器的最佳分辨率确定了。7）坏点我们通常说的坏点其实是指“点缺陷”。严格来说，“点缺陷”包括：坏点、亮点、暗点。“点缺陷”如果太多或于居中醒目，很多时候真的让使用者无法容忍。液晶屏的“点缺陷”不光是液晶显示器所独有，有液晶显示屏的地方就有坏点，如手机、PDA、掌上游戏机、DC、DV等等，都可能出现液晶坏点问题。根据国际化标准组织（ISO）的标准，允许有3个坏点，而如果只有两个坏点却出现在5*5像素的范围内，同样是不被允许的，完全可以要求经销商调货。产生坏点的原因在液晶面板中，每个液晶点背后都对应有三个晶体管，并又分别对应着红、绿、蓝滤光片，在每个液晶像素背后还集成一个单独驱动它的微型驱动管，在这几百万个液晶像素中任何一个晶体管出现毛病都会使这个像素成为一个坏点、暗点或亮点。点缺陷分类1）坏点在白屏情况下为纯黑色的点或者在黑屏下为纯白色的点。在切换至红、绿、蓝三色显示模式下此点始终在同一位置上并且始终为纯黑色或纯白色的点。这种情况说明该像素的R、G、B三个子像素点均已损坏，此类点称为坏点。2）暗点在白屏的情况下出现非单纯R、G、B的色点叫做暗点。暗点的出现分为