22 octubre 2010

Tema 1. Evolución de monitores y displays


               El monitor de computadora o pantalla de ordenador, aunque también es común llamarlo «pantalla», es una especie de televisión, donde se muestran los datos al usuario: documentos, imágenes, texto, juegos, películas. Técnicamente, el monitor es un dispositivo de salida que, mediante una interfaz, muestra los resultados del procesamiento de una computadora.

               El monitor es el principal periférico de salida de una computadora. Para intercomunicarse con el ordenador, se conectan a través de una tarjeta gráfica conocida con el nombre de adaptador o tarjeta de vídeo. La imagen que observamos en los monitores está formada por una matriz de puntos de luz. Cada punto de luz reflejado en la pantalla es denominado como un píxel.

               Se llama visualizador, o display en inglés, a un dispositivo de ciertos aparatos electrónicos que permite mostrar información al usuario, creado a partir de la aparición de calculadoras, cajas registradoras e instrumentos de medida electrónicos en los que era necesario hacerlo. Los primeros visualizadores, similares a los de los ascensores, se construían con lámparas que iluminaban las leyendas. Al permitir mostrar distintas informaciones, ya se puede hablar con propiedad de visualizadores.


Tipos de Display (o visualizador)

- Display de segmentos: En un visualizador de 7 segmentos se representan los dígitos 0 a 9 iluminando los segmentos adecuados. También suelen contener el punto o la coma decimal. A veces se representan también algunos caracteres como la "E" (Error), "b" o "L" (Low Battery), etc., pero para representar los caracteres alfabéticos se introdujo el visualizador de 14 segmentos. El visualizador de 14 segmentos tuvo éxito reducido y sólo existe de forma marginal debido a la competencia de la matriz de 5x7 puntos. Se usa en calculadoras, despertadores, relojes... Los visualizadores de segmentos se fabrican en diversas tecnologías: Incandescencia, de cátodo frío, LED, cristal líquido, fluorescente...

Display de 7 segmentos

- Visualizador de matriz: La matriz de 5x7 permite representar letras mayúsculas y minúsculas, signos de puntuación y caracteres especiales con un grado de legibilidad excelente. No es nueva y ya en los años 1940 se podía ver mostrando leyendas publicitarias. Estaban fabricadas con lámparas de incandescencia. Actualmente se fabrican con LED y LCD. A las matrices de 5x7 siguen las líneas de caracteres, principalmente LCD y VFD, presentándose en múltiples formatos, de una a cuatro líneas de ocho a cuarenta caracteres. Matriz gráfica. Consiste en una matriz más grande, que puede representar tanto caracteres como gráficos. Se fabrican en LCD y VFD. Las matrices de LED están constituidas por un mosaico de visualizadores más pequeños (8x8, normalmente). Pueden ser multicolores (Rojo-Naranja-Verde o Rojo-Verde-Azul), encontrando su utilidad en vallas publicitarias, campos de fútbol...

Usain Bolt, el hombre récord

- Visualizador electromecánico: Los problemas de los primeros visualizadores para su uso a la intemperie: falta de luminosidad y fragilidad condujeron al desarrollo de otros tipos de visualizador, en los que se mueve mecánicamente alguna pieza que oculta o muestra un símbolo o leyenda. Pertenecen a este tipo los visualizadores "de cortinilla", que constan de un motor paso a paso que va pasando las "hojas" que contienen distintas leyendas hasta llegar al mensaje deseado. Gozó de gran popularidad en aeropuertos, estaciones de tren y autobuses, etc. Pero la dificultad para cambiar los mensajes significó su fin cuando se pudo disponer de alternativas en otras tecnologías. Otro visualizador mecánico, que se ve como 7 segmentos y como matríz consiste en segmentos o puntos fluorescentes sobre láminas que pueden girar para ponerse perpendiculares mediante la acción de un electroimán. Presenta la ventaja de que son visibles a plena luz solar y sólo consumen en el cambio de estado.

- Visualizador de proyección: Consisten en una matriz de lámparas, de las que se ilumina sólo una cada vez. La luz se dirige a un condensador que la proyecta sobre una película que contiene los símbolos que se quiere representar. Después otro grupo de lentes enfoca la imagen sobre una pantalla translúcida, que se hacen visibles en su cara posterior. Como norma general el número de imágenes está limitado a doce y no se pueden cambiar, salvo que se desmonte la unidad y se cambie la película.

- Visualizador fluorescente de vacío (VFD): Consisten en una ampolla de vidrio que contiene uno o varios filamentos que actúan de cátodo, varios ánodos recubiertos defósforo y una rejilla por carácter. Al polarizar positivamente los ánodos y las rejillas, los electrones emitidos por cátodo alcanzan un ánodo, que se ilumina. Dependiendo del modelo, funcionan con tensiones de alimentación de rejillas y ánodos a partir de 12V.


Display VFD para reloj
Características de los monitores

               Los monitores tienen mucho en común con las TV. En el caso de los monitores CRT están formados por un tubo de rayos catódico también llamados tubo de vacío (dentro del tubo es casi un vacío perfecto). Los de color se obtienen mediante 3 cañones de electrones. Estos bombardean la placa de fósforo en la parte interior de la pantalla y liberan puntitos de luz a color rojo, verde y azul (RGB) llamados Píxel. El Paso llamado en ingles dot pitch es el espacio entre los dos puntos mas cercanos medidos desde su centro. Cuanto menor sea esa distancia mayor es la nitidez.

               La resolución se caracteriza por los píxel representados en horizontal y vertical un ejemplo es la resolución 800X600 osea 800 píxels en horizontal y 600 píxels en vertical. A más resolución más píxels representados.

               La Tasa de refresco es la frecuencia con la que el haz de electrones barre la pantalla. Cuanto mayor sea el valor menos parpadea la pantalla. Una Tasa de refresco, o Frecuencias de 75 Hz equivale a 75 barridos por segundo.

               Las dimensiones de los tubos están representadas en pulgadas. Una pulgada equivale a 2,54 centímetros. Las medidas más usuales en los monitores son 14, 15, 17, 20 y 21 pulgadas.

               Cada vez se están utilizando más las pantallas llamadas panorámicas, en las que la relación Horizontal/Vertical es de 16:9 o 16:10, en vez de la relación normal, que es de 4:3.



Clasificación según estándares de monitores

               Según los estándares de monitores se pueden clasificar en varias categorías. Todos han ido evolucionando con el objetivo de ofrecer mayores prestaciones, definiciones y mejorar la calidad de las imágenes.

- Monitores MDA: Los monitores MDA (por sus siglas en inglés, "Monochrome Display Adapter"), fueron los primeros monitores de ordenador y aparecieron en el año 1981. Junto con la tarjeta CGA de IBM. Los MDA eran conocidos popularmente como los monitores monocromáticos y solo ofrecían texto, no incorporaban modos gráficos. Esta clase de monitores se caracterizaban por tener un único color principalmente verde. Creaba irritación en los ojos de sus usuarios.

Características:
Sin modo gráfico.
Resolución 720x350 píxeles.
Soporte de texto monocromático.
No soporta gráfico ni colores.
La tarjeta gráfica cuenta con una memoria de vídeo de 4 KB.
Soporta subrayado, negrita, cursiva, normal, invisibilidad para textos.

El primer monitor de la historia, el MDA de 1981

- Monitor CGA: Los monitores CGA ("Color Graphics Adapter" o "Adaptador de Gráficos en Color") fueron comercializados a partir del año 1981, cuando se desarrollo la primera tarjeta gráfica conjuntamente con un estándar de IBM. A pesar del lanzamiento de este nuevo monitor los compradores de PC seguían optando por los monitores MDA, ambos fueron lanzados al mercado en el mismo año existiendo competencia entre ellos. CGA fue el primero en contener sistema gráfico a color.

Características:
Resoluciones 160x200, 320x200, 640x200 píxeles.
Soporte de gráfico a color.
Diseñado principalmente para juegos de computadoras.
La tarjeta gráfica contenía 16 KB de memoria de vídeo.

CGA

- Monitor EGA: El monitor EGA ("Enhanced Graphics Adapter"), es un estándar desarrollado por IBM para la visualización de gráficos. Creado en 1984, este nuevo monitor incorporaba una mayor amplitud de colores y resolución. EGA incorporaba mejoras con respecto al anterior CGA. Años después también sería sustituido por un monitor de mayores características.

Características:
Resolución de 640x350 píxeles.
Soporte para 16 colores.
La tarjeta gráfica EGA estándar traía 64 KB de memoria de vídeo.


Monitor EGA


- Monitor VGA: Los monitores VGA ("Video Graphics Array"), fue lanzado en 1987 por IBM. A partir del lanzamiento de estos monitores, los anteriores empezaban a quedar obsoletos. El VGA incorporaba modo 256 con altas resoluciones. Por el desarrollo alcanzado hasta la fecha, incluidas en las tarjetas gráficas, los monitores anteriores no son compatibles a los VGA, estos incorporan señales analógicas.

Características:
Soporte de 720x400 píxeles en modo texto.
Soporte de 640x480 píxeles en modo gráfico con 16 colores.
Soporte de 320x200 píxeles en modo gráfico con 256 colores.
Las tarjetas gráficas VGA estándares incorporaban 256 KB de memoria de vídeo.

- Monitor SVGA: Los monitores SVGA ("Super Video Graphics Array”) o también conocidos por "Súper VGA", eran una mejora sobre el monitor VGA, desarrollado para eliminar incompatibilidades y crear nuevas mejoras de su antecesor. SVGA fue lanzado en 1989, diseñado para brindar mayores resoluciones que el VGA. Este estándar cuenta con varias versiones, los cuales soportan diferentes resoluciones.

Características:
Resolución de 800x600, 1024x768 píxeles y superiores.
Para este nuevo monitor se desarrollaron diferentes modelos de tarjetas gráficas como: ATI, GeForce, NVIDIA, entre otros.

Monitor SVGA


Clasificación según tecnología de monitores

En cuanto al tipo de tecnología los monitores se pueden clasificar en varios aspectos. Estas evoluciones de la tecnología han sido llevadas a cabo en parte por el ahorro de energía, tamaño y por brindar un nuevo producto en el mercado.

- Monitores CRT: Está basado en un Tubo de Rayos Catódicos (en inglés "Cathode Ray Tube"). Es el más conocido, fue desarrollado en 1987 por Karl Ferdinand Braun. Utilizado principalmente en televisores, ordenadores, entre otros. Para lograr la calidad que hoy cuentan, estos pasaron por diferentes modificaciones y que en la actualidad también se realizan.

Funcionamiento:
Dibuja una imagen barriendo una señal eléctrica horizontalmente a lo largo de la pantalla, una línea por vez. La amplitud de dicha señal en el tiempo representa el brillo instantáneo en ese punto de la pantalla. Una amplitud nula, indica que el punto de la pantalla que se marca en ese instante no tendrá representando un píxel negro. Una amplitud máxima determina que ese punto tendrá el máximo brillo.

Ventajas:
Excelente calidad de imagen (definición, contraste, luminosidad).
Económico.
Tecnología robusta.
Resolución de alta calidad.

Desventajas:
Presenta parpadeo por el refrescado de imagen.
Consumo de energía.
Generación de calor.
Generación de radiaciones eléctricas y magnéticas.
Alto peso y tamaño.

Monitor CRT

- Pantallas LCD: A este tipo de tecnología se le conoce por el nombre de pantalla o display LCD, sus siglas en inglés significan "Liquid Crystal Display" o "Pantalla de Cristal Líquido" en español. Este dispositivo fue inventado por Jack Janning. Estas pantallas son incluidas en los ordenadores portátiles, cámaras fotográficas, entre otros.

Funcionamiento:
El funcionamiento de estas pantallas se fundamenta en sustancias que comparten las propiedades de sólidos y líquidos a la vez. Cuando un rayo de luz atraviesa una partícula de estas sustancias tiene necesariamente que seguir el espacio vacío que hay entre sus moléculas como lo haría atravesar un cristal sólido pero a cada una de estas partículas se le puede aplicar una corriente eléctrica que cambie su polarización dejando pasar la luz o no.

Monitor LCD

               Una pantalla LCD esta formada por 2 filtros polarizados colocados perpendicularmente de manera que al aplicar una corriente eléctrica deja pasar o no la luz. Para conseguir el color es necesario aplicar tres filtros más para cada uno de los colores básicos rojo, verde y azul. Para la reproducción de varias tonalidades de color se deben aplicar diferentes niveles de brillo intermedios entre luz y no luz lo cual se consigue con variaciones en el voltaje que se aplica a los filtros.

Ventajas:
Poco peso y tamaño.
Buena calidad de colores.
No contiene parpadeo.
Poco consume de energía.
Poca generación de calor.
No genera radiaciones eléctricas y magnéticas.

Desventajas:
Alto costo.
Angulo limitado de visibilidad.
Brillo limitado.
Bajo tiempo de respuesta de píxeles.
Contiene mercurio.

- Monitor TFT: El TFT-LCD (Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display) es una variante de pantalla de cristal líquido (LCD) que usa tecnología de transistor de película delgada (TFT) para mejorar su calidad de imagen. Las LCD de TFT son un tipo de LCD de matriz activa, aunque esto es generalmente sinónimo de LCD. Son usados en televisores, visualizadores de pantalla plana y proyectores. En informática, los monitores de TFT están desplazando la tecnología de CRT, y están comúnmente disponibles en tamaños de 12 a 30 pulgadas. En el 2006 han entrado en el mercado de las televisiones.

El gran atractivo del monitor TFT es su finura

- Pantallas Plasma: La pantalla de plasma fue desarrollada en la Universidad de Illinois por Donald L. Bitzer y H. Gene Slottow. Originalmente los paneles eran monocromáticos. En 1995 Larry Weber logró crear la pantalla de plasma de color. Este tipo de pantalla entre sus principales ventajas se encuentran una la mayor resolución y ángulo de visibilidad.

Funcionamiento:
El principio de funcionamiento de una pantalla de plasma consiste en iluminar pequeñas luces fluorescentes de colores para conformar una imagen. Las pantallas de plasma funcionan como las lámparas fluorescentes, en que cada píxel es semejante a un pequeño foco coloreado.

Cada uno de los píxeles que integran la pantalla está formado por una pequeña celda estanca que contiene un gas inerte (generalmente neón o xenón). Al aplicar una diferencia de potencial entre los electrodos de la celda, dicho gas pasa al estado de plasma. El gas así cargado emite radiación ultravioleta (UV) que golpea y excita el material fosforescente que recubre el interior de la celda. Cuando el material fosforescente regresa a su estado energético natural, emite luz visible.

Ventajas:
Excelente brillo.
Alta resolución.
Amplio ángulo de visión.
No contiene mercurio.
Tamaño de pantalla elevado.

Desventajas:
Vida útil corta.
Coste de fabricación elevado, superior a los LCD.
Consumo de electricidad elevado.
Poca pureza del color.
Consumo energético y emisión de calor elevada.

Pantalla de Plasma

- Monitores 3D: La ultima novedad en monitores son las pantallas 3d, éstas van principalmente dirigidos a amantes de los juegos y el cine, y que quieran descubrir una nueva forma de jugar y a profesionales que quieren iniciarse en la esteroscopía. Pero las nuevas televisiones no se quedarán ahi sino que pretenden hacerse un hueco en los salones de nuestras casas.

               Los monitores 3d son capaces de dar volumen a las imagenes , profundidad y parecen que los objetos entran y salen de la pantalla. Existen 2 clases de monitores:

- Con gafas polarizadas (MGP17): En el proceso de fabricación del monitor, sobre el LCD se instala un filtro que polariza la luz de los pixels de tal manera que la persona ve, mediante unas gafas polarizadas, con el ojo derecho los pixels que corresponden a una polarización y con el ojo izquierdo ve los pixels correspondientes a la polarización contraria.

               El cerebro superpone las diferentes imágenes de ojo derecho y ojo izquierdo produciéndose la visión estereoscópica, tal y como se hace en la visión natural.

- Autoestereocópico (SVD19): En el proceso de fabricación del monitor, sobre el LCD se instala una barrera (filtro óptico) que oculta determinados pixels de tal manera que la persona ve con el ojo derecho los pixels que corresponden a dicho ojo y con el ojo izquierdo ve los pixels restantes. El cerebro superpone las diferentes imágenes de ojo derecho y ojo izquierdo produciéndose la visión estereoscópica, tal y como se hace en la visión natural.

Pantalla 3D LG con gafas polarizadas



Referencias:




http://www.wikipedia.org

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