หลักการทำงานจอมอนิเตอร์

เทคนิคของการทวีคูณความถี่

         ระบบัลติซิงค์หรือซิงค์มาสเตอร์เป็นการนำเอาเทคโนโลยีของการทวีคูณความถี่ (The Multiple Frequency Technology)มอนิเตอร์ประเภทนี้เป็นมอนิเตอร์ที่สามารถปรับความถี่ได้อย่างอัตโนมัติเมื่อนำไปต่อเข้ากับการ์ดของระบบภาพในระบบ
ของการสแกนความถี่แบบต่าง ๆ ตามค่าเรโซลูชั่นที่เครื่องคอมพิวเตอร์ต้องการ มอนิเตอร์ในรูปของมัลติซิงค์ (Multi Sync) หรือซิงค์มาสเตอร์ (SyncMaster)จึงออกแบบให้มีระบบของการทวีคูณความถี่ให้ทำงานรองรับกับคำสั่งของสัญญาณภาพที่มาจากการ์ดของเครื่องคอมพิวเตอร
์แบบพีซีหรือเครื่องคอมพิวเตอรในจระกูลแมคอินทอช(Macintosh)หากพิจารณาไปที่ภาพซึ่งมีรายละเอียดสูงซึ่งเราเรียกว่าภาพที่มีเรโซลูชั่นสูง
(Higher Resolution) ในระบบที่ไม่ใช่อินเตอร์เรชจะอยู่ที่ 1,024 x 768 ซึ่งระบบนี้จะให้ภาพที่ออกมาใสสะอาด ซึ่งเราสามารถที่จะเห็นข้อมูล
ส่วนนี้ได้จากจอมอนิเตอร์ในกราฟิกที่เป็นมาตรฐานอย่างนี้ระบบมัลติซิงค์จะต้องสามารถตอบสนองระบบต่างๆได้ดังต่อไปนี้ต้องตอบสนองระบบ
VGA 60H _Z ค่าเรโซลูชั่น 640 x 480 ได้ต้องสามารถตอบสนองระบบ ETGO VGA ความถี่ 72 และ 75H_Z ที่มีค่าเรโซลูชั่นไม่น้อยกว่า 640 x 480 ได้ สามารถตอบสนองระบบ Super- VGA ความถี่ 56H_Z หรือ 60H_Z ที่มีค่าเรโซลูชั่น 800 x 600 ได้

1. ต้องสามารถตอบสนองระบบ ERGO VGA ความถี่ 72H_Z ได้
2. ต้องสามารถตอบสนอง Extended VGA ความถี่ 60H_z และ 70H_Z ที่มีค่าเรโซลูชั่น 1,024 x 768 ได้
3. ต้องตอบสนองระบบ 8514A, ระบบ XGA, ระบบ XGA2 หรือมากกว่านี้ที่ทำให้เรโซลูชั่น 1,024 x 768 ที่ทำงานด้วย
4. ความถี่ 60 และ 70H_Z ได้
5. ต้องสามารถตอบสนองค่าเรโซลูชั่นของแมคอินทอช หรือ Macintosh Quadar ซึ่งมีค่าเรโซลูชั่น 640 x 480 (ความถี่ 66.7H_Z )
6. และ 832 x 624 (ความถี่ 75H_Z )ได้

 

ลักษณะของการส่งข้อมูลในรูปแบบของสายในวงจรมอนิเตอร์

              จากรูปที่ 1 เป็นวิธีการทั่วไปของการเชื่อมโยงระบบข้อมูลที่จะส่งจากเครื่องคอมพิวเตอร์ไปยังมอนิเตอร์ โดยการส่งข้อมูลภาพนั้น
จะต้องส่งข้อมูลผ่านตัวคอนเน็กเตอร์ที่เป็นดีซับ (D-Sub) ซึ่งขาใช้งานทั้งหมด 15 ขา ดังปรากฏในรูปที่ 1

รูปที่1. การพ่วงข้อมูลจากคอมพิวเตอร์เข้าสู่จอมอนิเตอร์ใช้สายพ่วงผ่านสายแคเบิ้ลของดีซับ

แสงสีและการมองเห็น

       การมองเห็นสิ่งต่าง ๆ ที่แวดล้อมอยู่รอบ ๆ ตัวเราได้นั้น เนื่องจากมีแสงพุ่งออกมาจากสิ่งนั้นมาเข้าตาเราหากว่าสิ่งนั้นไม่มีแสงในตัวเอง
ต้องอาศัยแสงจากแหล่งกำเนอ เช่น แสงอาทิตย์ ไปกระทบสิ่งนั้นแล้ว แล้วสะทอนมาเข้าตาจึงเกิดการมองเห็นได้ สำหรับสิ่งที่มีแสงในตัวเอง
เช่น จอภาพจะสร้างแสงขึ้นมาเองแล้วส่องเข้าตาโดยตรง ภาพที่ต่มองเห็นเป็นรูปแบบของแสงซึ่งมีคุณสมบัติเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟ้ฟ้าที่มความ
ยาวคลื่นที่อยู่ในช่วง 380 ถึง 780 นาโนเมตร

การผสมสีแสง

                แสงที่มองเห็นเป็นสิ่งต่าง ๆนั้น มีความถี่หรือความยาวคลื่นไม่เท่ากัน การที่ตาเรามองเห็นสีสันก็คือเรามองเห็นแสงวามถี่ต่าง ๆ กัน แสงจึงเป็นพื้นฐานของเรื่องสีในโทรทัศน์สีการสร้างภาพสีและการกำเนิดสัญญาณภาพสีอาศัยการผสมสีแสง โดยมีแม่สีแสงที่มีอยู่สามสีคือ
สีแดง สีเขียว สีน้ำเงิน เรานิยมเขียนย่อ ๆ ดังนี้คือ สีแดง red) เขียนว่า R สีเขียว (green) เขียนว่า G และสีน้ำเงิน (blue) เขียนว่า B การผสมสีแสงจากแม่สีทั้งสามจะเกิดการรวมตัวกันได้เป็นความถี่ที่เกิดจากผลรวมระหว่างแสงของแม่สีทั้งสองซึ่งมีความถี่ผิดไปจากเดิม ดังนั้นเมื่อแสงความถี่นี้พุ่งเข้าตาจึงทำให้ประสาทตาเกิดความรู้สึกมองเห็นเป็นสีอื่น การสร้างสีองค์ประกอบจากการผสมแม่สีจะได้ดังนี้

แดง + เขียว = เหลือง

เขียว + น้ำเงิน = ฟ้าซีด หรือเรียกว่าไซอัน

แดง + น้ำเงิน = ม่วงอมแดง หรือที่เรียกว่ามาเจนต้า

แดง + เขียว + น้ำเงิน = ขาว

เราสามารถสร้างสีต่าง ๆ ได้มากมายโดยการผสมสีแม่สีทั้งสามคือ แดง เขียว น้ำเงิน โดยการปรับความเข้มหรือส่วนผสมแม่สี

 

คุณสมบัติของสี

แสงสีมีคุณสมบัติสามประการคือ

1. สีสันหรือว่าฮิว (hue) หมายถึงสิ่งที่ตาเรามองเห็นเช่น เมื่อเรามองเห็นวัตถุสีแดงเราก็จะรู้สึกว่า วัตถุนั้นมีสีสันหรือฮิวเป็น
2. สีแดง กล่าวอีกนัยหนึ่งได้ว่าฮิวกำหนดโดยความถี่ของแสงจากวัตถุที่ให้ความรู้สึกแก่ตาเรา
3. ความเข้มสี (saturation) สีที่เรามองเห็นนั้นจะมีความเข้มสีมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับส่วนผสมของแสงสีขาวเช่น สีแดงอ่อน
4. หรือสีชมพูก็คือสีที่มีส่วนประกอบของสีขาวอยู่
5. ความสว่าง (brightness)เป็นการวัดความสว่างของแสงที่ตาเรารู้สึกต่อสี เช่นตาเราจะรู้สึกว่าสีเหลืองสว่างกว่าสีแดงและสีน้ำเงิน

สรุปว่าแสงที่มีพลังงานเท่ากัน แต่ว่ามีความถี่ไม่เท่ากัน (คนละสี) ตาเราจะรู้สึกว่ามีความสว่างไม่เท่ากันแสดงว่าความสว่างขึ้น
อยู่ที่พลังงานของแสง (photo energy) ส่วนสีสันขึ้นอยู่กับความถี่ของแสง สำหรับความเข้มของสีขึ้นอยู่กับว่าแสงนั้นมีส่วนผสม
ของสีขาวอยู่มากหรือน้อยเพียงใด

 

การสร้างภาพสีของจอมอนิเตอร์

               การสร้างภาพสีของจอมอนิเตอร์เกิดขึ้นได้โดยการใช้หลอดภาพสีที่มีโครงสร้างภายนอกเหมือนกับของหลอดภาพขาวดำ แต่ด้านใน
ของจอภาพจะฉาบเอาไว้ด้วยสารฟอสเฟอร์ 3 ชนิดที่มีคุณสมบัติเปล่งแสงสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงินออกมาเมื่อถูกลำอิเล็กตรอนวิ่งมาชน ลักษณะการฉาบสารฟอสเฟอร์จะใช้วิธีการฉาบเป็นจุดหรือเป็นเส้นที่เล็กมากเรียงสลับกันไปจนเต็มตลอดหน้าจอ เนื่องจากสารฟอสเฟอร์มี 3 ชนิด ดังนั้นจึงต้องใช้อิเล็กตรอนกันถึงสามอันเพื่อแยกยิงลำอิเล็กตรอนแต่ละลำให้ไปชนสารฟอสเฟอร์แต่ละสี โดยจะตั้งอิเล็กตรอนกันแต่ละอัน
ให้ยิงไปชนแต่ละสีหนึ่งสีใดโดยเฉพาะ เช่นอิเล็กตรอนกันที่ยิงลำอิเล็กตรอนกันไปชนเฉพาะสารฟอสเฟอร์สีแดงจะทำการสร้างแต่สีแดงเท่า
นั้นให้ปรากฏออกมาหน้าจอภาพทุกครั้งที่อิเล็กตรอนกันอันนี้ทำงานจึงเรียกว่าอิเล็กตรอนกันสีแดง ส่วนอิเล็กตรอนกันที่เหลืออีก 2 อัน ซึ่งตั้งเล็ง
ยิงลำอิเล็กตรอนไปชนสารฟอสเฟอร์สีเขียวและสีน้ำเงิน เพื่อสร้างสีเขียวและสีน้ำเงินให้เกิดที่หน้าจอเราเรียกว่า อิเล็กตรอนกันสีเขียว และ
อิเล็ตรอนกันสีน้ำเงินหลอดภาพของจอมอนิเตอร์ ก็จะสร้างแสงให้เกิดขึ้นที่หน้าจอโดยมีวงจรไบอัสจ่ายแรงดันให้กับชิ้นส่วนต่าง ๆ ที่อยู่ใน
อิเล็กตรอนกันทั้ง 3 เพื่อให้ยิงลำอิเล็กตรอนไปชนจอโดยปรับระดับไบอัสเพื่อทำให้ปริมาณอิเล็กตรอนทั้ง 3 ที่ยิงไปชนจอพร้อม ๆ กนนั้น
สร้างแสงขาวให้ปรากฏขึ้นที่หน้าจอ โดยมีความสว่าง 50% ขณะที่ยังไม่มีสัญญาณป้อนเข้ามายังอิเล็กตรอนกัน ลำอิเล็กตรอนทั้งสามจะ
ถูกเบี่ยงเบนโดยสนามแม่เหล็กจากขดลวดชุดเบี่ยงเบนทางแนวนอนและแนวตั้ง เพื่อให้เกิดการกราดสร้างแสงขึ้นเต็มจอ สัญญาณที่ส่งมา
ที่อิเล็กตรอนกันทั้งสามต้องมีสามสัญญาณเช่นกัน คือ สัญญาณสีแดงส่งป้อนให้อิเล็กตรอนกันแสง เพื่อให้เกิดการสร้างแสงสีแดง และ
สัญญาณสีเขียวกีบสีน้ำเงินส่งป้อนให้กับอิเล็กตรอนกันสีเขียวกับอิเล็กตรอนกันสีน้ำเงิน

 

รูปที่ 2. การป้อนสัญญาณขับจอมอนิเตอร์

            เพื่อสร้างแสงสีเขียวและสีน้ำเงิน สัญญาณทั้ง 3 จะป้อนเข้าไปเพื่อทำให้อิเล็กตรอนกันแต่ละอันเปลี่ยนแปลงปริมาณของลำอิเล็กตรอน
ที่ยิงไปชนจอ เป็นการสร้างสีต่าง ๆ ให้เกิดบนจอตามต้องการ เช่นเมื่อส่วนของสัญญาณที่ส่งมาเป็นสีแดงอิเล็กตรอนกันสีแดงจะได้รับสัญญาณ
เพื่อเพิ่มปริมาณอิเล็กตรอนที่ยิงไปชนสารฟอสเฟอร์สีแดงมากขึ้นจึงเกิดการเปล่งแสงเป็นสีแดง โดยอิเล็กตรอนกัน 2 อันที่เหลือจะถูกทำให้เกิด
คัทออฟถ้าส่วนของภาพเป็นสีไซอันก็จะมีสัญญาณสีเขียวและสีน้ำเงินป้อนให้อิเล็กตรอนกันสีเขียวและสีน้ำเงินเพื่อทำให้เพิ่มปริมาณลำอิเล็กตรอน
ที่ยิงไปชนสารฟอสเฟอร์ที่หน้าจอทำให้เกิดการเปล่งแสงสีเขียวและสีน้ำเงินออกมาพร้อม ๆ กันซึ่งทำให้เกิดผลรวมเป็นสีไซอันโดยอิเล็กตรอน
กันสีแดงจะทำให้คัทออฟในจังหวะนั้นสำหรับการสร้างภาพขาวดำนั้นหลอดภาพจะได้รับสัญญาณพร้อมกันทั้ง 3 สัญญาณ ทำให้อิเล็กตรอนกัน
ทั้งสามเปลี่ยนแปลงลำอิเล็กตรอนที่ยิงไปชนจออย่างเป็นสัดส่วนต่อกันจึงเกิดการสร้างส่วนของภาพที่เป็น สีขาว เทาอ่อน เทาแก่ตามลำดับ และดำ
ที่หน้าจอเราเรียกสัญญาณขาวดำว่า สัญญาณลูมิแนนซ์ (luminance) หรือเรียกย่อ ๆ ว่าสัญญาณวาย (Y) คือสัญญาณความสว่าง วิธีการสร้างสัญญาณ
Y ก็คือการนำสัญญาณ R, G, B มารวมกันทางไฟฟ้าตามสัดส่วนรู้สึกสว่างเทียบกับแสงสีขาว (15) ดังสมการต่อไปนี้Y = 0.3R + 0.59GB + 0.11B
สำหรับสีขาว มีส่วนผสมแม่สีคือ R =1, B = 1 , G = 1 แทนในสมการจะได้

Y = 0.3 + 0.59 + 0.11

Y = 1 ได้สีขาวสว่าง 100%

สำหรับสีแดง มีส่วนผสมของแม่สีคือ R = 1, G = 0 , B = 0 แทนในสมการจะได้

Y = 0.3 ได้สีแดงความสว่าง 30%

สำหรับสีเขียว มีส่วนผสมแม่สีคือ R = 0, G = 1, B = 0 แทนในสมการจะได้

Y = 0.59 ได้สีเขียวความสว่าง 59%

สำหรับสีน้ำเงิน มีส่วนผสมแม่สีคือ R = 0, G = 0, B = 1 แทนในสมการจะได้

Y = 0.11 ได้สีน้ำเงินความสว่าง 11%

       เราสามารถสร้างสัญญาณ Y ได้จากสัญญาณ R, G, B โดยใช้ตัวต้านทานลดระดับแรงดันของสัญญาณทั้ง 3 ให้ได้ขนาดความแรงของสัญญาณ
เป็นสัดส่วนตามสมการที่กล่าวมาแล้วคือ

Y = 0.3R + 0.59G + 0.11B แล้วนำสัญญาณที่ได้มารวมกันดังรูป

รูปที่ 3. การสร้างสัญญาณลูมิแนนซ์

การสแกน

        การสแกนคือการนำเอาสัญญาณภาพที่อยู่ใรรูปของของสัญญาณไฟฟ้านำมาเรียงกันให้เกิดเป็นภาพโดยการกวาดเป็นเส้นภาพท
ี่หน้าจอโดยตัวที่มีหน้าที่สำคัญคือหลอดภาพ หลอดภาพมีโครงสร้างคล้ายกับกับหลอดสุญญากาศทั่ว ๆ ไปที่ปล่อยอิเล็กตรอนมาจาก
คาโถด แล้วมีการดึงลำอิเล็กตรอนให้วิ่งเป็นลำกระทบเข้ากับหน้าจอหรือ อะโหนด การสแกนมี 2วิธีคือ การสแกนแบบเดินหน้า
(progressive scnning) กับการสแกนแบบสลับเส้น (interlaced scanning) (18) การที่จะทำให้การสแกนมีความต่อเนื่องขององค์ประกอบภาพ
ต้องคำนึงถึงหลัก 3 ประการ คือ

1. ลำอิเล็กตรอนที่กวาดไปทางแนวนอน (horizontal scanning) ในแต่ละครั้งจะต้องครอบคลุมองค์ประกอบภาพทั้งหมดของ
   เส้นนั้น
2. ในแต่ละเส้นของการสแกนลำอิเล็กตรอน ลำแสงต้องกวาดกลับด้วยความเร็วสูงไปยังด้านซ้ายเพื่อเริ่มการสแกนในลำดับต่อ
   ไป เวลาของการสบัดกลับเราเรียกว่ารีเทรซ (retrace) หรือฟลายแบ็ค (flyback) ในกรณีดังกล่าวจะต้องไม่มีข้อมูลภาพใด ๆ เพราะ
   หลอดภาพจะเกิดการแบลงค์เอาท์ (blank out) ในขณะนั้น
3. ในขณะที่เส้นสแกนสบัดกลับมาเพื่อเริ่มต้นทางซ้านใหม่ตำแหน่งทางแนวตั้งต้องต่ำกว่าตำแหน่งเดิมเพื่อทำให้การสแกนเส้น
   ต่อไปไม่ทับกันทั้งนี้โดยการควบคุมทางแนวตั้ง (vertical scanning)

 รูปที่ 4. การสแกนทางแนวนอน

การสแกนที่ใช้ในจอมอนิเตอร์ต้องใช้การเรียงภาพ 30 ถึง 60 ภาพต่อวินาทีจึงจะเกิดเป็นภาพที่ต่อเนื่องแต่ก็ยังมีการกระพริบ (fricker) เนื่องจากว่าการสแกนเริ่มจากขอบบนลงมาด้านล่างแสงทางด้านบนเริ่มมืดลงกว่าด้านล่างจึงมองเห็นว่ามันกระพริบ และเวลาที่ลำแสงการสแกนวกกลับไปด้านบนด้านล่างก็เกิดปัญหาเช่นเดียวกันความรู้สึกต่อกรณีนี้ก็คือ เกิดแสงกระพริบหรือวูบวาบขึ้นซึ่งจะเกิดขึ้น
ในการสแกนแบบเดินหน้า (progressive scanning) ซึ่งเป็นการสแกนพื้นฐาน เพื่อแก้ปัญหาการกระพริบจึงต้องใช้การสแกนสลับเส้นหรือการสแกน
แบบสอดแทรก (interlaced scanning)โดยครั้งแรกจะสแกนที่ฟิลด์คี่ (odd line trace) และครั้งต่อไปจะสแกนแบบฟิลด์คู่ (even line trace) เป็นการสแกน
แบบเส้นเว้นเส้น หมายความว่าการที่จะได้ภาพ1 ภาพหรือ 1 เฟรมต้องใช้การสแกนแนวตั้ง 2 ครั้งหรือ 2 ฟิลด์ (field) มาตรฐานของจอ VGA จะใช้เส้นสแกน320เส้นทางแนวนอนและ240เส้นทางแนวตั้งเริ่มต้นการสแกนสมมุติว่าจากเส้นสแกนคี่ทางแนวนอนโดยเริ่มจากทางซ้ายแล้วกวาด
ไปทางขวานับเป็นเส้น
สแกนที่ 1 แล้วจึงสแกนเส้นที่ 3, 5, 7, 9 และต่อๆไปจนได้เส้นสแกนครบ 320 เส้นดังแสดงรูปด้านล่าง (ในส่วนที่เป็นเส้นทึบ)

รูปที่ 5. การสแกนทางแนวตั้ง

                 ที่จุดสิ้นสุดการสแกนเส้นคี่ทางแนวนอนนี้จะเป็นจุดเริ่มต้นการสแกนทางแนวตั้งของฟิลด์คี่ซึ่งเราเรียกว่าการสแกนทางแนวตั้งว่า เวอร์ติคอลรีเทรซ
(vertical retace) หรือสัญญาณฟลายแบ็ค (flyback) เพื่อดึงกลับไปยังด้านบนของจอภาพในตำแหน่งนี้เพื่อให้เริ่มต้นการสแกนเส้นคู่ต่อไปที่กล่าว
มาทั้งหมดคือการสแกนในหนึ่งฟิลด์ แสดงในรูปที่ 2.6 (ในส่วนที่เป็นเส้นทึบ) เวลาของการรีเทรซ (retrace timse) ทั้งทางแนวนอนและแนวตั้งเป็น
เวลาสั้น ๆ ถึงอย่างไรก็ตามเราไม่ต้องการให้เส้นสแกนของช่วงที่เป็นการสบัดกลับเข้ามารบกวนให้เกิดภาพในส่วนนี้จึงต้องทำการลบเส้นสบัดกลับ
เวลาของการรีเทรซจะใช้เวลาประมาณ 10 – 16 เปอร์เซ็นต์ของเวลาทั้งหมดในการสแกน การสแกนของเส้นคู่ก็เป็นในทำนองเดียวกันต่างกันที่จุดเริ่ม
ต้นเท่านนั้น โดยจะเริ่มที่จุดสุดท้ายของขั้นตอนก่อนหน้านี้ และก็จะสลับกันเป็นเช่นนี้เรื่อยไป

หน้าแรก

หน้าถัดไป