Aula 09 - Dispositivos de visualização (displays)

Professor : MARCOS ELOI BASILIO

Conceitos básicos de dispositivos de visualização• Os dispositivos de display são praticamente obrigatórios na

montagem de um microcomputador.• Raras exceções podem ocorrer para servidores, ou micros dedicados

a• tarefa de controle (industrial, prédio), gerenciados remotamente. • Os principais dispositivos são:• Monitor de cristal líquido (LCD)• Monitores de vídeo (CRT)• Projetores

• Existe uma nomenclatura específica para dispositivos de visualização, para que possam ser comparadas as tecnologias e entender• as diversas configurações possíveis.• Seguem as principais definições:• Pixel ("picture element" ou elemento de imagem) - menor partícula

de informação de uma imagem, normalmente correspondente a um pequeno quadrado na tela (mas não limitado a quadrados, podendo corresponder a pontos circulares ou ainda pontos difusos• devido a utilização de filtros).

• Tela - a interface propriamente dita do dispositivo de visualização. Num monitor de vídeo ou de cristal líquido, corresponde• à tela de vidro onde a imagem é visualizada. Num projetor, corresponde ao

anteparo onde a imagem é projetada.• Resolução da imagem – corresponde ao número total de pixels de uma tela em

relação à área da tela. Num monitor padrão VGA existem 640x480 pixels, que corresponde a 307.200 pixels. Para efeito de comparação uma TV NTSC (similar ao PAL/M em termos de resolução), a resolução é equivalente a 145.200 pixels. Uma HDTV tem resolução em torno de 2 mega pixels. Notar que a mesma quantidade de pixel num monitor grande evidencia os quadradinhos (pontos), caracterizando uma imagem• de pior qualidade para o usuário.• Por outro lado, uma distância maior da tela reduz este efeito. Portanto, deve ser

avaliada a distância do usuário à tela e a dimensão deste para determinar a resolução, em pixels, requerida• pelo sistema.• ▪ Tamanho do monitor - a medida padrão de uma tela é dada pelo comprimento

da diagonal desta, e geralmente fornecida em polegadas (1 polegada = 2,54 centímetros).

• Medida do tamanho de uma tela ▪ Dot pitch (passo entre pontos) – corresponde à distância entre dois pixels.• Quanto maior a resolução (pixels por área), menor o dot pitch.

• Dot pitch• ▪ Curvatura da tela - a curvatura pode ser esférica, adotada pelos

monitores• de vídeo CRT, pela facilidade de se obter uma tela com menos

distorções• de imagem. Estes monitores evoluíram para as chamadas telas

planas, mas que na tecnologia CRT corresponde à tela esférica com raio muito grande, dando a sensação de tela plana. Já os monitores de cristal líquido são sempre telas planas. As telas planas proporcionam um maior conforto visual, menor sensibilidade• a reflexos de luz e aproveitamento um pouco maior da área útil do• monitor.

• Proporção(aspect ratio) - diz respeito à proporção entre largura e altura de uma tela. Hoje as telas dos monitores costumam ser 4x3 ou 16x9 (embora• existam alguns monitores com outras proporções variando um pouco em

relação a estes). 4x3 é o padrão "histórico", no qual o VGA é baseado (no caso de pixels quadrados). Já o 16x9 também é chamado de wide• screen (tela larga). Já o 16x9 é utilizado pelo XGA (wide XGA) e novos

padrões.• ▪ Cores suportadas - significa o número de cores suportadas pelo

dispositivo de• display. Muitas vezes são referenciados os números de bits por pixel.

Exemplos:• 32 cores = 4bits; 65536 cores = 16 bits.• Padrões de vídeo gráfico – existem vários padrões que definem

basicamente• resolução e número de cores suportado. Os principais padrões em uso

atualmente são (referência mais completa pode ser obtida em http://• en.wikipedia.org/wiki/Computer_ display_standard):

• VGA - suporta vários modos de vídeo, mas normalmente se refere a 640x480, 4 bits para cores, proporção 4:3.• ▪ SVGA - evolução do VGA, com suporte a 800x600, 4 bits para cores,

proporção 4:3. • XGA - evolução do VGA, com suporte a 1024x768, 8/16 bits para

cores, proporção 4:3• WXGA - evolução do XGA, com suporte a 1440x900, widescreen

(proporção 16:10 ou 16:9), 32 bits para cores• ▪ SXGA - evolução do XGA, com suporte a 1280x900, 32bits para

cores, proporção 5:4 (proporção padrão para grande número de monitores de LCD 17" e 19")

• UXGA - standard Truecolor, 1600x1200, 32 bits para cores, proporção 16:10• ▪ QXGA - 2048x1536, proporção 4:3, 32 bits para cores• ▪ Portas de entrada - portas de entrada de sinal de vídeo. As

principais são:• DVI - padrão definido pelo consórcio DDWG (Digital Display Working

Group) para envio de dados de vídeo digital não comprimidos para um display, maximizando a qualidade visual para displays• LCD e projetores digitais:

• Conector do padrão DVI• ▪ VGA - padrão surgido com o IBM PS/2 e consolidado como o padrão

básico para os PCs:

Conector do padrão VGA▪ S-Vídeo (Separated Video) - provê sinal de vídeo analógico, em dois sinais separados(brilho e cor)

• Conector do padrão S-Video• ▪ HDMI (High Definition Multimidia Interface) - interface de áudio e

vídeo com conector compacto para transmissão de dados não comprimidos

Conector do padrão HDMI▪ Vídeo componente - sinal de vídeo dividido em 3 sinais independentes.

• Conector do padrão vídeo componente• ▪ DisplayPort - interface de padrão de vídeo digital patrocinado pela

VESA (Vídeo Electronics Standard Association).

• Conector do padrão DisplayPort• Monitor de cristal líquido (LCD)• A tecnologia do cristal líquido foi desenvolvida nos laboratórios da

RCA por volta de 1960. Antes de chegar aos micros portáteis, já era usada em visores de muitas calculadoras eletrônicas de bolso.

• Monitor LCD Princípio de funcionamento• De maneira simplificada, cada pixel de um LCD consiste de uma

camada de moléculas alinhadas entre dois eletrodos transparentes• (de óxido de indium/estanho) e dois filtros polarizadores,

normalmente um perpendicular em relação ao outro, e uma• superfície reflexiva ao fundo (ou fonte luminosa.

• Diagrama de um pixel num LCD• As moléculas do cristal líquido ficam orientadas de forma que a parte

da luz incidente no display seja refletida de volta (ou a luz fornecida pela fonte ao fundo atravessa os filtros e a camada de cristal• líquido) sem caracterizar opacidade, ou seja, sem identificar o pixel.

Ao se aplicar voltagem nos eletrodos, as moléculas se alinham de forma a resultar numa opacidade progressiva, até o total bloqueio do• reflexo de luz (ou da passagem da luz da fonte de fundo).• No caso do monitor colorido, cada pixel é dividido em 3 subpixels,

vermelho, verde e azul, com filtro colorido da respectiva cor• para cada subpixel.• Matriz ativa e passiva

• Para fazer com que a energia elétrica chegue a cada pixel, a tela nos monitores de cristal líquido é formada por uma grade de condutores verticais. Nas telas de matriz passiva, os pixels são posicionados nas• intersecções destas linhas, recebendo, diretamente daí, a corrente

elétrica. Nas telas de matriz ativa, também chamadas de TFT (thin film transistor) é acrescentado um transistor em cada uma das intersecções, funcionando como um relé.• Quando recebe uma pequena corrente, este transistor "puxa" uma

corrente maior para controlar a luminosidade do pixel. • O resultado são cores mais vivas e nítidas na tela.

• Para melhorar a qualidade de imagem, vários fabricantes incluíram uma segunda passada de corrente elétrica pelas células de monitores de matriz passiva, como quem reforça o traço de uma escrita à• mão, denominando este novo tipo de dual scan.• Características adicionais de um display LCD• Além das características genéricas para todas as telas, tais como

resolução, dot pitch, tamanho e outras, existem algumas• características específicas de um LCD:• Tempo de resposta - tempo necessário para um bit mudar a cor ou

brilho de um pixel• ▪ Taxa de refresh - número de vezes por segundo que o monitor

"desenha“ a imagem. Uma baixa taxa resulta em sensação de piscar da tela. Taxa de 120Hz é hoje encontrada nos melhores displays de LCD.

• Ângulo de visualização - qual o ângulo que um usuário enxerga a imagem na tela.• ▪ Brilho - quanta luz é emitida pelo display• Monitores de vídeo (CRT) • Este é o periférico de saída mais utilizado desde o início dos

microcomputadores, sendo, nos últimos anos, sendo substituídos• pelos monitores de cristal líquido. Seu funcionamento é praticamente

igual ao de um televisor. Ao se observar a TV de bem• próximo, percebe-se que a imagem não é "lisa", contínua, e sim

formada por "pontinhos“ (pixels). Dá para ver também que• estes "pontinhos" estão uniformemente espalhados pela tela. Cada

um deles tem sua própria cor, que pode mudar de acordo com os sinais da emissora de TV.

• Visto a certa distância, não se percebe os pixels, mas sim uma imagem composta pelos milhares deles presentes.• A sigla CRT significa Cathode Ray Tube - Tubo de raios catódicos.• A imagem da TV • Quantos "pontinhos" (pixels) precisam ter em uma tela de TV para

que a imagem pareça "lisa", nítida, quando vista do sofá?• Um televisor PAL-M (analógico) possui 525 linhas verticais, das quais

cerca de 330 são de fato aproveitadas. Uma linha contém cerca de 440 pontinhos. Isso resulta aproximadamente 145.200 pixels distribuídos uniformemente numa tela de TV.

• Monitores de vídeo para computadores• Vídeo é o dispositivo gerador da imagem.• Monitor é o aparelho como um todo, incluindo alimentação elétrica,

controles, as peças externas, etc.• Monitores de vídeo para computadores funcionam de forma

semelhante aos aparelhos de TV. A imagem também é formada• pelos pixels (pontinhos). A diferença está nos diferentes padrões de

entrada de imagem e na resolução da tela, que não segue o padrão de pixels utilizado para PAL-M.

• Tubos de raios catódicos (CRT)• Dentro de um monitor CRT há um tubo de raios catódicos com três

canhões de feixes de elétrons.

• Monitor CRT• Um tubo de raios catódicos é mais ou menos como um garrafão,

daqueles de vinho, só que com a base retangular (que é a tela visível) e um contorno um pouco diferente.• Os tais canhões de feixes de elétrons estão posicionados "na boca",

apontados para dentro deste "garrafão" (no esquema acima, a tela está no "fundo" do garrafão).• Estes feixes passam por orifícios de uma placa plana de metal,

denominada máscara de sombra. A função desta máscara• é manter os feixes de elétrons alinhados, ou seja, mirando

corretamente em cada pixel.• Cada pixel é formado por 3 minipixels de cor vermelho, azul e verde,

num material a base de fósforo

• . Quando o feixe de elétrons é enviado pelo canhão do CRT, o• material emite luz (na cor desejada). Cada cor básica tem um canhão

(total de 3 canhões). • Métodos de varredura de vídeo• O material a base de fósforo tem persistência, mas se apaga

naturalmente, que requer que haja novo "bombardeio" de• elétrons para se manter um pixel numa determinada cor. Para que

haja uma persistência da imagem e das cores, é necessário• um "reacendimento" do pixel. Issose dá através de varredura de

vídeo (movimento do feixe de elétrons enviado pelos canhões em toda a tela).• A varredura pode ser:

• Entrelaçada - primeiro são atualizadas as informações de imagem das linhas ímpares seguidas das pares (e assim por diante). Permite que o CRT tenha um custo menor, uma vez que o "piscar“ (flicker), apesar de presente, é minimizado por ter uma linha recém atualizada• a cada linha anteriormente atualizada.• Não entrelaçada - são atualizadas sequencialmente• todas as linhas a cada varredura. Requer circuitos mais• rápidos (e caros) resultando, porém, em melhor qualidade (menor

"piscar"/ flicker).• Existem duas definições referentes à frequência• de varredura:• ▪

• Frequência vertical - quantas telas por segundo são varridas pelos canhões, não importando se todas as linhas, ou apenas os pares ou as ímpares são varridas.• Frequência horizontal - quantas linhas• por segundo são varridas pelo canhão.• ▪ Monitores de frequência variável• A evolução dos padrões gráficos criou dois grandes problemas para os

fabricantes de placas de vídeo:• os diferentes tipos de sinais de cores (digitais e analógicos) de cada

padrão; e ▪ as diferentes frequências (verticais e• horizontais) de operação.

• A solução adotada foi desenvolver monitores que trabalham com mais de uma combinação de frequências vertical e horizontal• e também com comutadores para alternar a geração de imagens por

sinais digitais ou analógicos, dependendo do padrão escolhido.• Geralmente, estes tipos de monitor trabalham com faixas de

frequência, ou seja, as frequências máximas vertical e horizontal• limitam a resolução máxima da tela.• Projetores de vídeo• O projetor de vídeo é um periférico de saída que projeta a imagem

através de um sistema de lentes para um anteparo.

• É utilizado em salas de treinamento, salas de reunião. Hoje existem equipamentos pequenos utilizados até em escritório menores para obter uma tela maior que um display convencional. Ainda pode ser• utilizado em "home theater" ou em eventos ao vivo.• Na tecnologia atual, são suportados SVGA(800x600), XGA(1024x768),

1280x720 e 1920x1080, mas espera-se resoluções cada vez maiores em futuro próximo.• O funcionamento de um projetor é baseado num gerador de imagem

LCD, forte fonte de luz (que costuma ter custo em torno de 1/3 do valor do equipamento, ou até maior que isso) e um jogo de lentes• à frente para ajustar o tamanho e foco da imagem projetada.

• Além da entrada do micro, um Projetor normalmente tem entradas de vídeo para conexão a DVDs ou outras fontes. A seleção do canal de entrada é feita em comandos do próprio projetor

• Atividades• 1. Qual é a diferença entre pixel, dot pitch e resolução de uma tela?• 2. Qual o significado da medida em polegadas de um monitor?• 3. Qual é a diferença entre dois monitores de 17", um com aspect

ratio (proporção) de 4x3 ou 16x9?• 4. Qual é a diferença de um display LCD de matriz ativa e de matriz

passiva?• 5. O que significa o CRT? • 6.Quantos canhões tem um monitor de vídeo CRT colorido?• 7. O que é varredura de tela? • 8.Qual é a diferença entre varredura entrelaçada e não-entrelaçada?