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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

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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)

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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

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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)