《常用输出设备》PPT课件.ppt
2.5 常用输出设备,2.5 主要内容,显示器打印机,2.5.1 显示器与显卡,显示器概述,作用 将数字信号转化为光信号,使文字、图形、图像在屏幕上显示出来。组成1.显示器(Monitor)常见类型:阴极射线管显示器(简称:CRT)液晶显示器(简称:LCD、LED)2.显示控制器(显卡)显示控制器在PC机中多半做成扩充卡的形式,所以也叫做显示卡、图形卡或者视频卡。包含接口电路、控制逻辑及显示存储器,通常也是一个独立产品。,显示器,以阴极射线管显示器(CRT)、液晶显示器(LCD)为核心,加上必要的视频信号放大电路及同步扫描电路,是一个独立的设备,就是我们日常所说的“显示器”。,CRT,LCD,色彩基本知识,色彩通过光被人所感知,光是一种按波长辐射的电磁波。光的三基色(三原色):红、绿、蓝三色。三原色不能由其它色光混合而成。色光混合:三原色以不同的比例相混合,可成为各种色光。自然界中任何一种色光都可由R、G、B三基色按不同的比例(光量)相加混合而成。当三基色分量都为0(最弱)时混合为黑色光;当三基色分量都为k(最强)时混合为白色光。,显示卡与显示器的工作过程,CPU将需要显示的图文内容从内存传送到显示卡,显卡上的绘图处理器在显示存储器中生成被显示内容的映像,然后由数模转换器将数字映像转换为红、绿、蓝三路模拟信号,当电子束轰击显像管荧光屏背面的磷光点时,屏幕上便显示出彩色的图像和文字,红、绿、蓝三路模拟信号通过电缆线送到CRT,红、绿、蓝三路信号控制电子枪发射出相应的3个电子束轰击显像管的荧光屏,阴极射线管显示器(CRT),显像管后部的电子枪发出3个电子束,经过偏转磁场,轰击到荧光屏上,产生1个像素(点),每个像素由红、绿、蓝三基色组成,通过对三基色亮度的控制合成出不同的颜色,偏转磁场使电子束从左到右,从上至下,逐行逐点轰击荧光屏,从而形成一帧图像,彩色CRT 成像原理,CRT显示器工作原理,CRT包含一个封装在玻璃体内的真空管,管的一端有一个电子枪,可以发射出我们在屏幕上所看到的红、绿、蓝三色电子束,从而组合成任意颜色,另一端是涂磷的荧光屏。当电子枪被加热之后,就会发射高速电子流轰击管的另一端。在传输路经上,聚焦控制和偏转线圈控制电子束打到荧光屏的特殊点上。磷光物质受到撞击后会发光,这些光就是在人们看电视或计算机屏幕时所显示的,CRT显示器,CRT显示原理,由视频信号放大驱动电路输出的电流驱动阴极(电子枪),电子枪被加热后,就会发射高速的电子束。由红、绿、蓝 3 个基色的阴极(电子枪)发射出 3 色电子束经栅极、加速极(第一阳极)、高压极(第二阳极)及聚焦极(第三阳极)的作用会聚成很细但能量很大的电子束,高速射向荧光屏、荧光屏上的荧光粉经电子的轰击而发光。荧光屏上的每一个彩色点(即像素)是由红、绿、蓝(R、G、B)3 原色组合而成,电子枪发出的 3 束电子会聚于荫罩板的小孔或狭缝(即栅孔)中,穿过荫罩板对齐方向按不同强度比例点亮荧光粉从而合成产生各种颜色。行扫振荡器和帧扫振荡器在外部信号的同步控制下加到偏转线圈上,使电子束受电磁场的作用从上到下、从左到右有规律地扫描,就形成了光栅。外部信号(R/B/G/亮度)经放大后加到CRT的栅极上,控制 3 个电子束的通过强度,也就控制了不同的彩色的荧光粉的发光强度,形成了丰富的多彩画面,彩色CRT 成像原理*,彩色显像管分类荫罩式荫栅式沟槽式荫罩板的作用 荫罩板是一块镶嵌在CRT前端的金属盘,与磷层相邻;它有数千个小孔,用于聚焦电子枪发出来的电子束,以便一次只照亮一个正确的磷光点。分隔电子束,使之更加易于控制,从而达到更高的精度,改善显示效果。,彩色CRT 成像原理*,荫罩式显像管显示原理 荧光屏上每个像素点由三个磷光点成三角形排列组成。三个磷光点能分别产生RGB三种颜色。荧光屏里端有一个布满了细密小孔的荫罩,电子枪发出的代表RGB的三束阴离子射线几乎同一时间穿过荫罩上的一个小孔,打到荧光屏指定位置轰击RGB三个磷光点,显示屏上就会出现一个彩色点。,荫罩网,显示器,曲面与平面显象管,曲面显象管:屏幕中央凸出的显象管平面显象管:水平方向上有点弯曲,而在垂直方向是平面的显象管用平面显象管构成的显示器的失真和反光被减少到最低限度,视觉效果好,从任何角度看画面均无扭曲现象发生,显示效果极佳。,液晶(LCD)显示器,液晶液晶是介于固态和液态之间的一种物质,是具有规则性分子排列的有机化合物。液晶在加热时呈现透明状的液体状态,冷却时则出现结晶颗粒的混浊固体状态。因此既具有液体的流动性,又具有固态晶体排列的有向性。液晶是一种弹性连续体,在电场的作用下它能快速地展曲、扭曲或者弯曲。“液晶”.在电场、磁场、温度、应力等外部条件的影响下,其分子容易发生再排列,使液晶的各种光学性质随之发生变化,在不同电流电场作用下,液晶分子会做规则旋转90度排列,产生透光度的差别,,LCD 成像原理,单色LCD显示原理 借助液晶的特性对通过液晶单元的光线进行调制而显示图像。每个像素由一个液晶单元控制是否发光。每个液晶单元由两个透明电极控制。电极不通电(无电场)时液晶分子成扭曲状排列,光被液晶层旋光后能通过液晶单元,屏幕上该像素显示为白色。电极通电(有电场)时液晶分子沿电场方向竖起,原来的扭曲排列变为垂直平行排列,光不能通过液晶单元,屏幕上该像素显示为黑色。电场不特别强时,液晶分子处于半竖立状态,旋光作用也处于半完全状态,则会有部分光透过,呈现中间灰度。,LCD 成像原理,彩色LCD显示原理:彩色显示时则需要用三个液晶单元构成一个像素,在出射位置给每个液晶单元贴上R、G、B彩色滤光片,就可以获得彩色效果。,液晶显示器的结构,LCD 成像原理,在不加电场的情况下,入射光经过偏光板后通过液晶层,偏光被分子扭转排列的液晶层旋转90度。在离开液晶层时,其偏光方向恰与另一偏光板的方向一致,所以光线能顺利通过,使整个电极面呈光亮,LCD 成像原理,当加入电场的情况时,每个液晶分子的光轴转向与电场方向一致。液晶层也因此失去了旋光的能力,结果来自入射偏光片的偏光,其方向与另一偏光片的偏光方向成垂直的关系,并无法通过,这样电极面就呈现黑暗的状态。,LCD 主要性能指标(1),对比度比度是指屏幕的纯白色亮度与纯黑色亮度的比值,对比度越高,图像愈清晰。就可以很容易地显示生动、丰富的色彩。而对比度高达300:1时,则可支持各色阶的颜色;对一般用户而言,对比度能够达到350:1就够了亮度亮度是以每平方米烛光(cd/m2-NIT)为测量单位,一般LCD显示器都有显示200cd/m2的亮度能力,更高的甚至达300cd/m2以上。而亮度的标示就是背光光源所能产生的最大亮度,亮度越高,适应的使用环境也就越广泛。这里需要注意的是,较亮的产品不见得就是较好的产品,亮度是否均匀才是关键。所有高亮的面板都会有一个致命伤,屏会漏光。漏光是指在全黑的屏幕下,液晶不是黑的,而是发白发灰所以好的液晶不要一味的强调亮度,而是要多强调对比度,,LCD 主要性能指标(2),LCD的响应时间响应时间指的是液晶显示器的各像素点对输入信号反应的速度,即像素由暗转亮或由亮转暗的速度,其单位是毫秒(ms),响应时间是越小越好,如果响应时间过长,在显示动态影像(特别是在看看DVD、玩游戏)时,就会产生较严重的拖尾现象。目前大多数LCD显示器的响应速度都在25ms左右,如明基、三星等一些高端产品反应速度以达到16ms甚至现在出现了12ms的液晶。要是想让图像画面达到不闪的程度,则就最好要达到每秒60帧的速度(16ms)。可视角度 可视角度也是LCD显示器非常重要的一个参数。它是指用户可以从不同的方向清晰地观察屏幕上所有内容的角度。现在不少液晶显示器都具备160度的可视角度了 坏点的个数一般来说,A级LCD面板的亮点数会限制在3个以下,在选购的过程的时候建议大家购买的时候仔细鉴别。,LCD的类型与保养,如何保养LCD?千万不要让水进入LCD 不用就关机使用屏幕保护程序,不要长时间显示同一画面不要用尖利的东西撞击 屏幕,液晶显示器的类型:,TN型的显像原理,是将液晶材料置于两片贴附光轴垂直偏光板的透明导电玻璃间,液晶分子会依附向膜的细沟槽方向,按序旋转排列。如果电场未形成,光线就会顺利的从偏光板射入,液晶分子将其行进方向旋转,然后从另一边射出。如果在两片导电玻璃通电之后,玻璃间就会造成电场,进而影响其间液晶分子的排列,使分子棒进行扭转,光线便无法穿透,进而遮住光源。这样得到光暗对比的现象,就叫做扭转式向列场效应,简称TNFE(twisted nematic field effect)。电子领域中所用的液晶显示器,几乎都是用扭转式向列场效应原理制成的。,LCD 成像原理,显示器主要性能指标,显示屏尺寸:以对角线长度度量,如,15 吋,17吋,19吋,21吋屏幕横向与纵向的比例普通屏:43宽屏:1610,或 169显示分辨率 整屏可显示像素的最大数目,分辨率越高,图像越清晰 表示:水平像素个数垂直像素个数 例:19201200,12801024,1024768,800600,640480在显卡的控制下,屏幕分辨率是可变的,有多种不同的显示分辨率(显示模式)可供选择画面刷新速率画面每秒钟更新的次数。刷新速率越高,图像稳定性越好,显示器主要性能指标,可显示颜色数目一个像素点可显示多少种颜色,由表示这个像素的二进位位数确定。彩色显示器的彩色是由三基色R、G、B合成而来,描述R、G、B亮度值的二进位位数之和(像素的深度)确定了可显示的颜色数目2n辐射和环保:显示器要达到TCO认证的电磁辐射标准,保证人体安全、防止信息泻漏和节约能源.点距像素点之间的距离,点越小,屏幕上的图像越细腻,分辩率越高,图象越清晰。,像素点,荫罩式显像管荧光屏上三色磷光点的排列,像素点:大多数显像管的R、B、G荧光点都成“品”字形分布,三原色荧光点连接起来就可以得到一个等边三角形这就是一个像素点。,点距,荫罩式显像管的重要性能指标点距0.28mm的含义,点距:是不同像素两个颜色相同的磷光体间的距离。点越小,屏幕上的图像越细腻,分辩率越高,图象越清晰。,逐行扫描与隔行扫描:,在逐行扫描模式下,电子束从上到下一行接一行的扫描屏幕,在一个阶段扫描中完成整屏操作。在隔行扫描摸式下,电子束也是从上到下扫描,但是扫描全部屏幕分两段完成,先扫描奇次行,再扫描偶次行在高分辨率摸式下,隔行扫描的图像比逐行扫描的闪烁和抖动得更厉害。,显示器主要性能指标,点距 像素点之间的距离像素的颜色数目 一个像素可以显示出的颜色数量,由表示一个像素颜色编码的二进制数的位数决定.例如,4位二进制数可以表示16种颜色.辐射和环保,显示器,刷新屏幕,扫描过程中,在屏幕上应该显示图象的地方,电子束撞击磷光物质。电子束的强度也会变化以产生不同亮度。因为磷光很快就会消失,所以电子束必须持续地扫描屏幕以保持图象就是重绘屏幕,或者称为刷新屏幕。它与图像内容的变化没有任何关系,即便屏幕上显示的是静止图像,电子枪也照常更新。现在的大多数CRT显示器已达到85Hz左右的理想刷新率(也称为垂直扫描频率)。刷新率太低会引起屏幕闪烁,引起眼部疲劳。刷新率越高图像的稳定性越好,对眼睛越好。显示器期望的刷新率必须与显卡提供的刷新率匹配,否则用户将看不见图象,也会损坏显示器,2.显示控制器(显卡),显示卡作用:控制和生成文字和图形在显示器屏幕上的输出。负责将CPU需要输出的图形和文字转换成显示器可接受的点阵格式,然后送至显示器,并在屏幕上产生用户可见的图象。,显示卡,(显示控制器,显示适配卡)组成 显示控制电路 负责对显示卡的操作进行控制(例如对显示器进行控制,扫描、同步、刷新)。显示存储器(VRAM)存储屏幕上所有像素的颜色信息(GPU生成的图像数据)。屏幕每次刷新时将其读出并转换成模拟信号,送到显示屏幕去显示接口电路 负责显示卡与CPU和内存的数据传输。-绘图处理器(图形加速芯片)有一组可高速执行的适用于图形处理指令,如数据块传递、基本图形绘制、区域填色、图案填充、图形缩放、颜色转换等,加快图形操作速度。负责在显存中生成需要显示的图像,显示卡、监视器与CPU、内存的关系,用于存储屏幕上每个像素的颜色信息等(容量为64MB、128MB甚至更高),视频输出接口,负责对显示卡的操作进行控制,一种专用的高速绘图处理器,负责在显存中生成需要显示的图像,显示卡与主存之间传送数据的方式,通过AGP端口 AGP端口:加速图形端口,也是一种接口规范。将主存和显示存储器直接连接,数据宽度32位或64位,时钟频率133 MHz,最高传输速率 533 MB/s 或1 GB/s。可以在普通电脑上以更快的速度显示3D图形。现在越来越多的显卡采用性能更高的PCI-E接口通过PCI总线 PCI总线:数据宽度32位或64位,时钟频率33 MHz,最高传输速率达133 MB/s(32位数据宽度)或266 MB/s(64位数据宽度)。,显卡的性能指标,绘图处理器(图形引擎)类型显存容量128MB2GB,大多采用DDR2,GDDR3 或 GDDR4存储器组成 主机接口AGP 4x,8x(AGP 2.0规格中,有4x的工作模式,数据传输率为1064MB/s,AGP 8x总带宽大约在2.1GB/s。)PCI-E x16(4GB/s)显示器接口:VGA接口(D-Sub接口):模拟接口DVI接口:数字接口HDMI 全高清多媒体接口(以无压缩方式传送1920 x 1200的数字视频信号和5.1声道音频信号),HDMI接口,如何选购显卡?,集成显卡还是独立显卡?哪一种绘图处理器(GPU)?多大容量的显示存储器?哪一种接口的显卡(AGP、PCI-E)?决定的因素是:用途、价格、原则:够用就好!,显卡的发展,由于3D游戏大量出现和硬件价格迅速下降,现在显示卡一般都采用具有3D功能的绘图处理器(GPU)芯片,使得游戏能取得更为逼真的效果目前流行的GPU芯片:nVIDIA公司:GeForce FX5200、GeForce FX5700、GeForce FX5900、GeForce FX6800、GeForce 8800GTAMD公司的ATI系列:Radeon 9600、Radeon 9700、Radeon 9800、Radeon X800系列等功能:带有专用的几何图形加速器采用硬件来完成诸如3D造型、Z缓冲、纹理映射、明暗处理、透明色处理、反锯齿、透视校正等绘制操作和特殊效果处理,显示卡主要性能指标,支持的显示标准,显示器工作模式,字符模式先把要显示字符的代码(ASCII码)送入主存储器中的显示缓冲区,再由该缓冲区送往字符发生器(存储在ROM中),将字符代码转换成字符的点阵图形码,最后通过视频控制电路送屏幕显示。所需显示缓冲区较小,控制电路简单,显示速度快。图形模式直接将字符或图像的点阵码(非字符代码)送往显示缓冲区,再由缓冲区通过视频控制电路送屏幕显示。显示汉字时显示器一般工作在图形模式。该显示方式要求显示缓冲区很大,但可以直接对屏幕上的“点”进行操作。,2.5.1 结束,彩色CRT 成像原理,CRT显示器工作原理,偏转磁场,由视频信号放大驱动电路输出的电流驱动阴极(电子枪),电子枪被加热后,就会发射高速的电子束。,由红、绿、蓝 3 个基色的阴极(电子枪)发射出 3 色电子束经栅极、加速极(第一阳极)、高压极(第二阳极)及聚焦极(第三阳极)的作用会聚成很细但能量很大的电子束,高速射向荧光屏、荧光屏上的荧光粉经电子的轰击而发光。,荧光屏上的每一个彩色点(即像素)是由红、绿、蓝(R、G、B)3 原色组合而成,电子枪发出的 3 束电子会聚于荫罩板的小孔或狭缝(即栅孔)中,穿过荫罩板对齐方向按不同强度比例点亮荧光粉从而合成产生各种颜色。,行扫振荡器和帧扫振荡器在外部信号的同步控制下加到偏转线圈上,使电子束受电磁场的作用从上到下、从左到右有规律地扫描,就形成了光栅。外部信号(R/B/G/亮度)经放大后加到CRT的栅极上,控制 3 个电子束的通过强度,也就控制了不同的彩色的荧光粉的发光强度,形成了丰富的多彩画面,2.5.2 打印机,打印机概述,打印机作用 输出设备,能把程序、数据、字符、图形打印在纸上。打印机类型针式打印机 激光打印机喷墨打印机,1.针式打印机,类型:击打式打印机。优点 耗材成本低,能多层套打,适合于票据打印缺点 打印质量不高,工作噪声很大应用银行、证券、邮电、商业等领域 用于打印存折和票据 等 工作原理打印头负责打印,需要安装色带,工作原理图,激光打印机,类型:属于非击打式打印机原理:激光技术与复印技术的结合,优点:分辨率较高,打印质量好速度高,噪声低价格适中缺点:彩色输出价格还比较高接口:过去是并行口,目前流行使用USB接口应用:办公室和家庭应用,进纸卷轴,出纸卷轴,碳粉夹,激光器,感光鼓,控制电路,激光打印机的组成,2.5 常用输出设备2.5.2 打印机,激光打印机的组成,控制系统、激光扫描系统和电子照相系统控制系统:包括激光扫描控制和电子照相系统控制,缓冲存储器和接口控制。完成接受和处理主机的各种命令和数据及向主机报告打印状态。激光扫描系统(激光器、旋转反射镜、聚焦透镜)它的作用是使激光器产生的激光经调制后,变成载有字符和图形信息的激光束,该激光束经扫描偏转装置在感光鼓上扫描,计算机输出的字符和图形就以不同密度的电荷分布记录在感光鼓表面,以静电形式形成“静电潜像”电子照相系统(感光鼓)使带有“静电潜像”的感光鼓接触带有不相同极性电荷的干墨粉,鼓面原被激光照射的部分,将吸附墨粉,便显影出图像。该图像转印到纸上,经红外线热辐射定影,使分子渗透到纸纤维中固定,激光打印机工作原理,调制激光束,计算机输出的“0”和“1”信号加调制驱动电路,D/A转换,电光转换,不断旋转的反射镜把经过调制的激光束反射到感光鼓(硒鼓)上,硒鼓表面被激光照射产生电荷而吸附炭粉,从而生成输出图像的潜像,将墨粉印在纸上,纸被加热加压后,墨粉将固定在纸面上,调制电压,激光打印机工作原理,将墨粉印在纸上,纸被加热加压后,墨粉将固定在纸面上,硒鼓表面被激光照射产生电荷而吸附炭粉,从而生成输出图像的潜像,不断旋转的反射镜把经过调制的激光束反射到感光鼓(硒鼓)上,打印内容,激光打印机工作原理,工作流程硒鼓旋转,齿轮送纸旋转反射镜反射经过调制的激光束鼓表面被激光照射产生电荷而吸附炭粉炭粉印在纸上纸被加热加压,喷墨打印机,类型:非击打式打印机,大多为彩色打印优点:可以打印近似全彩色图像,经济,效果好,低噪音,使用低电压,环保缺点:墨水成本高,消耗快应用:家庭及办公,喷墨打印机,特点 非击打式打印机。大都为彩色喷墨打印机,带有两个墨盒,一个是黑色墨盒,一个是彩色墨盒。彩色墨盒有三色(红、蓝、绿)、四色、五色、六色等。(青、黄、洋红,效果会更好),喷墨打印机,采用混色法可以印刷出数十万种不同灰度等级的色调,印刷结果相当逼真,可输出近似全彩色彩色图像,经济,打印效果好,低噪音,使用低电压,环保,但墨水成本高,消耗快。类型按照所采用的喷墨技术将喷墨打印机分为 压电喷墨式打印机 热喷墨式打印机,压电喷墨式打印机工作原理,将许多小的压电陶瓷放置到喷墨打印机的打印头喷嘴附近,利用压电陶瓷在电压作用下会发生形变的原理,适时给它加压使其挤压墨盒,使喷嘴中的墨汁喷出,在输出介质表面形成图案。一般都将打印喷头和墨盒做成分离的结构,更换墨水时不必更换打印头。它对墨滴的控制力强,容易实现高精度的打印。缺点是喷头堵塞时更换喷头成本非常昂贵。,热喷墨式打印机工作原理,是让墨水通过细喷嘴,在强电场的作用下,将喷头管道中的一部分墨汁气化,形成一个气泡,气泡将喷嘴处的墨水顶出喷嘴,以每秒近万次的高频喷射到输出介质表面,形成图案或字符这种喷墨打印机有时又被称为气泡打印机,用这种技术制作的喷头工艺比较成熟,成本也较低廉。,喷墨打印机的关键技术是喷头。要使墨水从喷嘴中以每秒近万次的频率喷射到纸上,这对喷嘴的制造材料和工艺要求很高。理想的墨水应不损伤喷头.。,热喷墨式打印机工作原理,1.通过喷墨打印头(喷墨室的硅基底)上的电加热元件(热电阻),在3微秒内急速加热到300摄氏度,使喷嘴底部的液态油墨汽化并形成气泡,2.加热信号消失后,加热陶瓷表面开始降温,但残留余热仍促使气泡在8微秒内迅速膨胀到最大,由此产生的压力压迫一定量的墨滴克服表面张力快速挤压出喷嘴。3.随着温度继续下降,气泡开始呈收缩状态。喷嘴前端的墨滴因挤压而喷出,后端因墨水的收缩使墨滴开始分离,气泡消失后墨水滴与喷嘴内的墨水就完全分开,从而完成一个喷墨的过程。,激光打印机工作原理,激光打印机工作的整个过程可以说是充电曝光、显像、转印、定影、清除及除像等七大步骤的循环,充电:通过电晕组件或充电辊给转动的感光鼓表面 充上一层均匀的负电荷,曝光:位图图像数据转换为激光扫描器的激光束信息 激光束 通过反射棱镜 扫描感光鼓表面,激光可以消除静电,因此感光鼓上那些经过激光照射的点就不再带有静电,感光鼓表面就形成了以正电荷表示的与打印图像完全相同的图像信息,即感光鼓表面就出现了由不同正电荷分布构成的潜影,显像:碳粉盒装有固态的细微墨粉,墨粉带有负电荷,当带有正电荷潜影的感光鼓表面经过碳粉盒时,墨粉的颗粒会被吸附到表面的正电荷区域。这样,由吸附墨粉构成的打印影像就出现了,转印:打印纸在与感光鼓接触前被一充电单元充满负电荷,当打印纸走过感光鼓时,由于正负电荷相互吸引,感光鼓的碳粉图像就转印到打印纸上。,定影:携带碳粉图像的纸进入定影组件,定影组件由一个加热辊和一个压力辊组成。在热和压力的作用下,碳粉粒子被熔进纸纤维中,形成我们所看到的打印稿,清除及除像:由于鼓表面的碳粉并不会100%地被转移到纸上,残余在感光鼓上的粉要清洁刮刀清除下来,并收集到废粉仓内。同时经过转印后鼓表面仍带有静电荷,要通过充电辊使其静电消除,以进行下一周充电。,打印精度(dpi:每英寸像素点数)一般产品为400 dpi、600 dpi、800 dpi,高的甚至达到1000dpi,打印速度(ppm:每分钟打印页数),例如,12 ppm 色彩数目(黑白、彩色)与主机接口(并行口,USB)打印成本激光打印机:一个硒鼓能打印的页数,例如,10000页,20000页。加一次墨粉能打印的页数,一般2500 3000页 喷墨打印机:换一次墨盒能打印的页数,例如,100页,打印机性能指标,2.5.2 结束,