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Subsistema de video y audio
Adquisición y Configuración de Computadores Personales
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Objetivos
• Identificar las tecnologías utilizadas en los subsistemas de vídeo y audio para PC
• Seleccionar tarjetas de vídeo y audio, y monitores atendiendo a distintos criterios
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Monitores
Definición de Monitor:
Dispositivo que muestra al usuario, de manera visual, información relativa a la salida del ordenador.
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Monitores
Otras definición de Monitores :
• The part of your computer system that looks like a TV; the part with the
screen
• Device which displays computer output. From its use to "monitor"
progress of a program
• The visual readout device of a computer system. A monitor can be in
several forms:, a cathode ray tube (CRT), a liquid crystal display (LCD),
or a flat-panel, full-color display
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CRT (Cathode Ray Tube)
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CRT (Cathode Ray Tube)
• Refresco de pantalla
– Horizontal + Vertical
• Modo entrelazado
– Se refresca 1 línea de cada 2
– Se alternan entre barridos
sucesivos
• Modo progresivo
– Se refrescan todas las líneas de
la pantalla (barrido vertical a 85
Hz o mayor)
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CRT (Cathode Ray Tube)
• Pantallas curvas (horizontal y verticalmente)
– Precio reducido
– Menor ángulo de visión
– Mayor distorsión de imagen y deslumbramiento
• Pantallas curvas (sólo horizontalmente)
– FST (Flat Square tube)
• Pantallas CRTs planas– Mayor coste
– Menor distorsión y deslumbramiento
– Mayor calidad de imagenCRT convencional vs CRT Sony Trinitron FD
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LCD (Liquid Crystal Display)
• Sustancia líquida que tiene las características físicas de un cristal (Friedrich Reinitzer 1888)– La corriente eléctrica cambia su orientación y, por
tanto, la de la luz que las atraviesa
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LCD (Liquid Crystal Display)
A. Cristal
B. Filtro para polarizar la luz
C. Electrodo
D. Cristal líquido
E. Cristal + Electrodo
F. Filtro para polarizar la luz
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LCD (Liquid Crystal Display)
• Matriz de transistores TFT(Thin Film Transistor)– Cada píxel posee un transistor
y un condensador– La carga determina el nivel de contraste del píxel
• Resolución 1024x768 ≅ 2.400.000 transistores – Mayores costes de producción– Mayores tasas de píxeles muertos (transistores
ON/OFF)
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Tipos de conectores
• Analógico– VGA (Video Graphics Array)
• IBM 1987
• Digital– DVI (Digital Visual Interface)
• Digital Display Working Group (DDWG) 1999
DVI-Integrated DVI-Digital
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Criterios de selección
• Tamaño de la superficie visible• Resolución• Dot pitch (CRTs)• Brillo y Contraste (LCDs)• Gestión de la alimentación y certificados de
seguridad• Frecuencias de refresco• Ajuste de pantalla• Otros: tamaño, dimensiones, etc.
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Tamaño de la superficie visible
• Medida de la diagonal de la pantalla
Tamaño CRT: 17”
Área visible: 16”
Tamaño TFT: 17”
Área visible: 17”
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Resolución
• Número de píxeles en pantalla– Mayor detalle en las imágenes
– Imágenes más pequeñas
• CRTs soportan distintas resoluciones
• LCDs soportan una sola resolución
18”21”1600x1200UXGA (Ultra XGA)
17”19”1280x1024SXGA (Super XGA)
17”
15”
CRT
15”1024x768XGA (eXtended Graphics Array)
15”800x600SVGA (Super VGA)
LCD
Monitor recomendadoResoluciónEstándar
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Dot Pitch (CRT)
• Tamaño de apertura en la rejilla del CRT– (Distancia entre dos píxeles del mismo color)
– Actualmente dot pitch ≅ 0.25 mm
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Brillo y contraste (LCD)
• Medida del brillo: nit (candelas por m2)
• Brillo: 200-400 nt (cuanto más, mejor)
• Contraste: 150:1 a 50000:1
• Valor tipo: – Brillo > 250 nt
– Contraste > 1000:1
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Modos de ahorro de energía y emisiones electromagnéticas
• Ahorro de energía– Environmental Protection Agency’s Energy Star (< 30w en
standby)– United States EPA’s Energy Star (< 15w en standby)– Energy 2000 (< 5w en standby)– Los LCDs actuales están por deebajo de 1w en standby
• Emisiones electromagnéticas– Emisiones de muy baja (VLF) y ultra baja frecuencia (ULF)
interactúan con la actividad eléctrica de las células– Estándar TCO (Tjänstemännens CentralOrganisation)– Hay que trabajar al menos a 28” (72 cms) del monitor– Los LCDs actuales ya no producen este tipo de emisiones
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Errores de geometría (CRT)
LCD no poseen errores de geometría
• Aparecen cuando se conecta al PC utilizando un adaptador VGA (analógico)– Pixel jitter/swim
• Utilizar conexiones digitales• DVI-D, DVI-I
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Adaptadores de vídeo
• Un monitor LCD (con matriz activa) conviene porque …– La pantalla no brilla tanto ni parpadea (cansa menos los
ojos)– Menos voluminoso (ocupa menos espacio en el escritorio)– Más ligero – No se calienta y consume menos energía– Mayor área visible (15” LCD ≅ 17” CRT)– No distorsiona las imágenes en los bordes ni las esquinas
• Un monitor CRT conviene porque …– En general, muestran el vídeo de forma más fluida– Imágenes más nítidas y poseen mayor definición
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Adaptadores de vídeo
Definición de Adaptador de vídeo :
Dispositivo encargado de transformar la información relativa a una imagen en señales de control del monitor para su visualización.
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Adaptadores de vídeo
Otras definición de Adaptador de vídeo:
• An electronic device that converts information in memory to video output to a
display
• An adapter board or interface card that fits into a slot on the motherboard and
controls the video signal sent to the monitor
• A graphics card or video card is a component of a computer which is designed to
convert a logical representation of an image stored in memory to a signal that can
be used as input for a display medium, most often a monitor utilising a variety of
display standards. Typically, it also provides functionality to manipulate the logical
image in memory
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Chipsets de vídeo integrados
• El Northbridge realiza funciones básicas y de aceleración 3D
• Memoria principal como memoria de vídeo– UMA (Unified Memory Architecture)
• Más económicos• El procesamiento de volúmenes y texturas
requeridos por muchos juegos 3D actuales requiere del uso de tarjetas de vídeo dedicadas
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Chipsets de vídeo integrados
• Intel– Intel Extreme Graphics 2
– Intel Graphics Media Accelerator 950
– Intel Graphics Media Accelerator 3000
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Chipsets de vídeo integrados
• SiS– Mirage 3 Graphic Engine
• VIA– UniChrom/Chrome9 IGP
• nVidia– GeForce 6 GPUs
• ATI– CrossFire Xpress 3200– AMD 580X CrossFire
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Tarjetas de expansión
Ventilador sobre la GPU RADEON X1950 con DAC integrado
Conector de alimentacióndel ventiladorConector
PCI Express x16
Salida TV(S-video)
Salida DVI-I
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El procesador de vídeo (GPU)
• nVidia– Líder en venta de chipsets de vídeo
– SÓLO vende chipsets
• ATI (AMD)– Segundo vendedor de chipsets de vídeo
– Fabrica tarjetas de vídeo
• Es posible encontrar tarjetas con el mismo chipset que ofrezcan diferentes capacidades
3D Chipset Spec: http://users.erols.com/chare/video.htm
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Memoria de vídeo
• Tarjetas con la misma GPU y diferentes prestaciones– Diferentes tipos de memoria
– Diferentes tiempos de acceso
– Diferente capacidad de memoria
12 – 221100-1400MHzTarjetas PCI Express de gama altaExtremadamente
rápidaGDDR 4GDDR4
500-1000MHz
275-500MHz
250-400MHz
Rango defrecuencias
4 – 13
3 – 7
2.5 – 6
Latencia de lectura
Tarjetas AGP/PCI Expressde gama alta
Extremadamenterápida
GDDR 3GDDR3
Tarjetas AGP de gama altaExtremadamente
rápidaGDDR 2GDDR2
Tarjetas AGP de gama altaMuy rápidaGraphics Double-Data
Rate SDRAM 1GDDR1
Tarjetas PCI/AGP de gama alta(reemplazada por GDDR)
Muy rápidaSynchronous
Graphics DRAMSGRAM
UsoVelocidad
relativaDefinición
Tipo de memoria
Samsung, Graphics Memory: http://www.samsung.com/Products/Semiconductor/GraphicsMemory/index.htm
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Memoria de vídeo
• Resolución Píxeles
• Profundidad del color Número bits/píxel
• RAM requerida– Resolución: 1024x768 píxeles
– 16.7 M de colores (24 bits/píxel)
– RAM = 1024*768*24/8 = 2.359.296 bytes
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Múltiples GPUs
• nVidia SLI (Scalable Link Interface)– http://www.slizone.com
• ATI CrossFire– http://ati.amd.com/technology/crossfire/index.html
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Rango medio y alto rendimiento
• Rango medio– Aplicaciones 2D, aceleración 3D básica,
jugadores casuales– Tarjetas de expansión AGP y PCI Express
• Alto rendimiento– Aceleración 3D HW, jugadores
entusiastas, última moda– Tarjetas de expansión PCI Express y
duales
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Tarjetas de audio
Definición de sonido:
Sensación producida en el órgano del oído por el movimiento vibratorio de los cuerpos, transmitido por un medio elástico, como el aire.
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Tarjetas de audio
Otras definición del sonido:
• A form of energy caused by vibration
• Sound is a series of mechanical compressions and rarefactions or longitudinal waves that successively pass one into another and propagate through materials(medium) that are at least a little compressible (solid, liquid or gas but not vacuum). In sound waves parts of matter (molecules or groups of molecules) move in a direction of the spreading of the disturbance (as opposite to transversal waves). The cause of sound waves is called the source of waves
• Energy that transmitted by pressure waves in air or other materials and is the objective cause of the sensation of hearing. Longitudinal vibrations in a medium in the frequency range 20 Hz to 20 kHz
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Transductores de sonido
• Dispositivos que transforman el efecto de una causa física, como la presión, la temperatura, la dilatación, la humedad, etc., en otro tipo de señal, normalmente eléctrica
• Señal eléctrica Sonido– Altavoces
• Sonido señal eléctrica– Micrófonos
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Digitalización del sonido
• El micrófono transforma los movimientos que genera la presión del aire sobre una membrana en una señal eléctrica
• El convertidor AD de la tarjeta de sonido transforma la señal eléctrica en una secuencia de unos y ceros
Entrada analógica
Salida digital(00110001010)
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Digitalización del sonido
• Resolución: Número de bits utilizados para codificar la amplitud de una onda sonora– CD - 16 bits
• Tasa de muestreo: Velocidad a la que se mide el valor de amplitud de la señal– CD - 44.1 KHz
• Bit rate: Número de bits por unidad de tiempo necesarios para almacenar una señal sonora (Kbps)
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Altavoces de bobina móvil
• La presión del aire varía al moverse la membrana del altavoz, siendo las diferencias de presión lo que capta el oído humano
Tweeter: altas frecuencias
Midrange: frecuencias medias
Woofer:bajasfrecuencias
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Canales de reproducción
Reproductor de CDu otra fuente
de señal estéreo
Pre-amplificador yunidad de control
Filtro pasa alto
Filtro pasa banda
Filtro pasa bajo
Filtro pasa alto
Filtro pasa banda
Filtro pasa bajo
L
R
Amplificadorde potencia
Amplificadorde potencia
Amplificadorde potencia
Amplificadorde potencia
Amplificadorde potencia
Amplificadorde potencia
L
R
LeftTweeter
RightTweeter
LeftMidrange
RightMidrange
LeftWoofer
RightWoofer
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Reproducción del sonido
• Síntesis– Manipulación de una onda hasta obtener un
sonido similar al deseado
• Síntesis por WaveTable– Grabación (digitalización) y posterior reproducción
indicando qué instrumento tocar y con qué nota
– Los sonidos digitalizados se almacenan en memoria
• ROM, más barata pero capacidad limitada
• RAM, mayor flexibilidad y menores limitaciones
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Chipsets de audio integrado
• Intel High Definition Audio– http://www.intel.com/design/chipsets/hdaudio.htm
• AC’97 (Intel)– AC-Link control (Southbridge) trabaja con la CPU
y un DSP AC’97 para crear audio
Crystal CS4299786Flex-8145Kontron
Realtek (ALC-650)GA-61EMGiga-Byte
Analog Devices AD1885 (SoundMax)D815EPFVIntel
Chip Codec AC’97Placa baseVendedor
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Tarjeta de sonido
• DSP (Digital Signal Processor)• DAC (Digital to Analog Converter)• ADC (Analog to Digital Converter)• ROM que almacena su programa y
los sonidos que puede reproducir• MIDI (Musical Instrument Digital
Interface)• Conectores de entrada y salida de
sonido• Puerto de juego
41Contenidos sujetos a una Licencia Creative Commons 2.5: Reconocimiento – No comercial – Sin Obra Derivada
Fabricantes de chips de audio
• Creative Labs
• Philips
• Cirrus Logic/Crystal Semiconductors
• ESS Technology
• C-Media Electronics
• ForteMedia Inc.
• Realtek
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Conectores básicos
• Conector de salida de audio estéreo (verde)
• Conector de entrada de audio estéreo (azul)
• Conector de altavoz/auricular
• Conector de entrada de micrófono o mono (rosa)
• Puerto de juego (dorado)
• Conector MIDI (dorado)
43Contenidos sujetos a una Licencia Creative Commons 2.5: Reconocimiento – No comercial – Sin Obra Derivada
Conectores avanzados:Sound Blaster Audigy2 Platinum
Salida digital
Entrada de línea
Entrada de micrófono
Salida de línea1 (frontal)
Salida de línea2 (trasera) Salida de línea
3 (central/subwoofer) Puertos SB1395
Entrada/salidaSPDIF coaxial
Salida deauriculares
Entrada/salidaóptica
Entradade línea
Entrada/salidaMIDI
Entrada Auxizquierda/derecha
Creative X-Fi: A New World of Sound: http://www.tomshardware.com/2005/08/18/creative_x/
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Sonido avanzado sin cambiar de tarjeta de sonido: Sound Blaster Extigy
Entrada/salidaóptica
AuricularesControl volumen
maestro
Entrada/salidalínea (micrófono)
Control volumenmicrófono
Mezcla estéreo aDolby Digital 5.1
SalidaSubwoofer
Salida altavozfrontal
EntradaSPDIF
Conexión USBpara ordenador
Salida altavoztrasero
Salidadigital
Entrada/salidaMIDI
Conector paraadaptador AC
45Contenidos sujetos a una Licencia Creative Commons 2.5: Reconocimiento – No comercial – Sin Obra Derivada
Resumen
• Vídeo– Ofimática, gráficos 2D
Chipset integrado en la placa (económico)
– Aceleración y gráficos 3D Tarjeta de expansión
• AGP
• PCI Express (mayor ancho de banda)
• Sonido– El PC sustituye las mini-cadenas
Cadena HIFI = PC con una buena tarjeta de sonido + amplificador + buenos altavoces
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Créditos
Autores:Juan Carlos Ruiz García
David de Andrés Martínez
Luis José Saiz Adalid
José Joaquín Herrero Belda
Última revisión de:José Joaquín Herrero Belda (2009)
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