การทำงานของ จอภาพ

จอภาพ

จอภาพ (Monitor) เป็นอุปกรณ์แสดงข้อมูลผลลัพธ์ (Output) มีรูปร่างลักษณะคล้ายเครื่องรับโทรทัศน์ สามารถแสดง ผลได้ทั้งตัวหนังสือ ภาพนิ่ง และภาพเคลื่อนไหว

จอภาพโดยทั่วไปมีทั้งที่เป็นสีเดียว (Monochrome) อาจจะเป็นสีเทา สีส้ม หรือสีขาว บนสีดำ และจอภาพแบบหลายสี (Colour) สามารถแสดงสีได้ตั้งแต่ 16,256, 65,536 และ 16,177,216 สี ปัจจุบันนิยมใช้จอภาพสีมากกว่าจอสีเดียว

 ขนาดความกว้างของจอภาพมีหลายขนาด ที่นิยมใช้กันโดยทั่วไปคือ ขนาด 14 และ 15 นิ้ว แล้วถ้าใช้งานสิ่งพิมพ์หรือ ออกแบบกราฟิก อาจใช้จอใหญ่มากขึ้น ขนาด 17 หรือ 21 นิ้ว ซึ่งก็จะมีความละเอียดในการแสดงผลมากน้อยไม่เท่า กัน โดยความละเอียดของภาพจะมีหน่วยเป็น พิกเซล (Pixel) ในแนวตั้งและแนวนอน เช่น 640x480, 800x600, 1,024x768, 1,280x1,024 เป็นต้น ยิ่งมีขนาดของพิกเซลมาก ขนาดของภาพจะมีความละเอียดสูงมากขึ้น ทำให้มี เนื้อที่ใช้งานบนจอมากขึ้น

ลักษณะของจอภาพ มีดังนี้

1. จอภาพแบบ VGA (Video Graphics Array) มีความละเอียดของพิกเซล 640x480 จุด เหมาะสำหรับการใช้ งานตามบ้านทั่ว ๆ ไป มีขนาดของจอภาพ 14 หรือ 15 นิ้ว

2. จอภาพแบบ SVGA (Super Video Graphics Array) จะมีความละเอียดของพิกเซล 800x600 จุด เหมาะ สำหรับใช้ในงานธุรกิจ หรือตามสำนักงานทั่ว ๆ ไป ขนาดที่นิยมคือ 14 หรือ 15 นิ้ว ส่วนจอที่มีความละเอียดของ พิกเซล 1,280x1,024 จุด เหมาะสำหรับใช้ในงานออกแบบกราฟิกต่าง ๆ

จอภาพในปัจจุบันจะเน้นเรื่องความปลอดภัยต่อผู้ใช้จากการแผ่รังสี เพราะหากเป็นจอรุ่นเก่า รังสีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ที่แผ่ออกมาจากจออาจเป็นอันตรายต่อสายตาได้ ผู้ใช้จีงควรหาแผ่นกรองแสงมาติดไว้ที่จอภาพก็จะช่วยได้และปัจจุบัน จอภาพที่ใช้จะมีคุณสมบัติประหยัดพลังงาน ถึงเราจะเปิดทิ้งไว้เป็นเวลานานโดยไม่ได้ใช้งานก็จะไม่สิ้นเปลืองพลังงาน มาก นอกจากนี้ในโปรแกรมวินโดวส์ยังมีสกรีนเซฟเวอร์ช่วยในการถนอมจอภาพด้วย

Monotor Technology

จอภาพทำงานโดยการแสดงภาพ ซึ่งอาจเป็นภาพกราฟิกหรือตัวอักษร ซึ่งเกิดจากการประมวลผลของการ์ดวีจีเอ (VGA Card) จอภาพแบ่งเป็น 2 ประเภท คือจอภาพสีเดียวหรือจอภาพโมโนโครม ( Monochrome) และจอสี ( Color Monitor) ปัจจุบันจอภาพสีเดียวนั้นไม่เป็นที่นิยมใช้กับคอมพิวเตอร์ หากจะมีใช้ก็เฉพาะงานเฉพาะอย่างเท่านั้น ส่วนที่นิยมใช้ก็คือจอสี โดยแบ่งได้อีกเป็น 3 ประเภท คือจอสีวีจีเอ (VGA = Video Graphics Array) และจอสี Super VGA (SVGA = Super Video Graphics Array ) และจอ LCD (Liquid Crystal Display) ซึ่งประเภทหลังนี้มีราคาแพงมาก จอภาพที่ได้รับความนิยมในปัจจุบันคือจอ SVGA เนื่องจากมีราคาไม่แพงมากนัก และเหมาะกับ Application ที่ออกแบบให้มีความสามารถแสดงภาพกราฟิก นอกจากนี้ Application ประเภทมัลติมีเดียหรือเกมส์ต่างๆ ต่างก็ต้องการจอภาพที่มีความละเอียดสูง (High Resolution) สามารถแสดงสีได้หลายๆสี

จอภาพมีหลักการทำงานแบบเดียวกับจอโทรทัศน์โดยจะมีกระแสไฟฟ้าแรงสูง ( High Voltage) คอยกระตุ้นให้อิเล็กตรอนภายในหลอดภาพแตกตัว อิเล็กตรอนดังกล่าวจะทำให้เกิดลำแสงอิเล็กตรอนไปกระตุ้นผลึกฟอสฟอรัสที่ฉาบอยู่บนหลอดภาพ เมื่อฟอสฟอรัสถูกกระตุ้นจากอิเล็กตรอนจะเกิดการเรืองแสงและปรากฏเป็นจุดสีต่างๆ (RGB Color) ซึ่งรวมเป็นภาพบนจอภาพนั่นเอง

ความเป็นมาของการ์ดวีจีเอ

การ์ดวีจีเอหรือชื่ออย่างเป็นทางการคือ VGA Adapter Card ทำหน้าที่ควบคุมการแสดงผลของจอภาพ โดยข้อมูลที่จะแสดงจะถูกส่งจากซีพียูมายังการ์ดวีจีเอ เพื่อประมวล ในขั้นตอนการประมวลผลข้อมูลจากดิจิตอลเป็นอนาล๊อก แล้วส่งไปยังวงจรควบคุมสี (RGB Circuit) ของจอภาพ เพื่อให้ปรากฎเป็นภาพบนหน้าจอ

สถาปัตกรรมของการ์ดวีจีเอ

แรกทีเดียว การ์ดวีจีเอใช้อินเทอร์เฟซ (Interface) แบบ VESA Local BUS สามารถประมวลผลแบบ 16 บิต ต่อมา เมื่อการพัฒนาคอมพิวเตอร์เป็นไปในระดับสูงขึ้น Intel แนะนำ PCI Interface สู่ตลาด ภาคอินเตอร์เฟซของการ์ดวีจีเอจึงเปลี่ยนมาเป็น PCI เพราะมี Bandwidth สูงกว่า สามารถประมวลผลและส่งข้อมูลได้เร็วกว่า คือประมวลผลได้ 32 บิต และตัวการ์ดเอง ชิปประมวลผลทำงานภายในโดยการประมวลผลที่ 64 บิต ต่อมาในปี 2540 อินเทลได้พัฒนาพอร์ต AGP (Accelerator Graphic Port) ขึ้นมาสำหรับการ์ดแสดงผลโดยเฉพาะ เนื่องจากเห็นว่าพอร์ตแบบ PCI นั้นเป็นพอร์ตเอนกประสงค์ เหมาะสำหรับอุปกรณ์ต่อพ่วงประเภทอื่นมากกว่าที่จะเหมาะสำหรับการ์ดแสดงผล ตามสถาปัตยกรรมของ AGP ภาคอินเตอร์เฟซของการ์ดจะติดต่อกับเมนบอร์ดแบบ 64 บิต

หากดูบนการ์ดจีเอ จะพบส่วนประกอบที่สำคัญๆ คือ ชิปประมวลผลกราฟิก ซึ่งเป็นหัวใจหลักของการ์ด ทำหน้าที่ประมวลผลข้อมูลที่รับจากซีพียู เมื่อการประมวลผลเสร็จสิ้นจะส่งข้อมูลไปให้กับจอภาพ โดยผ่านวงจร RGB (Red Green Blue Circuit) เพื่อประมวลเป็นภาพต่อไป สำหรับชิปเซ็ตของวีจีเอนั้นมีผู้ผลิตหลายยี่ห้อ และได้รับการพัฒนาต่อมาเรื่อยๆ จากชิปเซ็ตธรรมดา เป็นชิปเซ็ตสำหรับแสดงภาพ 2 มิติและล่าสุดสำหรับ 3 มิติ ความเร็วของการประมวลผล กลไกและอัลกอริทึมของการประมวลผลทำให้การ์ดวีจีเอที่ใช้ชิปคนละตัวมีประสิทธิภาพแตกต่างกัน

ศัพท์ที่ควรทราบเกี่ยวกับจอภาพ 

Dot Pitch(Phosphor Pitch )

Dot Pitch (Phosphor Pitch) คือความห่างระหว่างจุดของฟอสฟอรัสซึ่งฉาบอยู่บนหลอดภาพ ถ้าจุดแต่ละจุดห่างกันน้อยก็จะทำให้ภาพละเอียดมากขนาดระหว่างจุดของฟอสฟอรัสนั้นมีหลายขนาด เช่น 0.25, 0.26, 0.28, 0.29, 0.31ฯลฯ มีหน่วยเป็นมิลลิเมตร ตัวเลขดังกล่าวนี้ยิ่งน้อยยิ่งดี เพราะแสดงว่าความห่างระหว่างผลึกฟอสฟอรัสยิ่งน้อยจะยิ่งแสดงภาพได้ละเอียดมากขึ้น เมื่อนำขนาดของความห่างและความละเอียดของการแสดงภาพมากำหนดประเภทของจอภาพจะได้ประเภทของจอภาพดังต่อไปนี้

จอสีวีจีเอ ขนาด 14 นิ้ว ( 640 x 480 ) สามารถแสดงรูปขนาด 11.2 x 8.4 นิ้ว จะมีขนาดพิกเซลประมาณ 0.018 นิ้วหรือ 0.44 มิลลิเมตร ( ต้องไม่มากกว่านี้ )

จอสีซุปเปอร์วีจีเอ ขนาด 14 นิ้ว (1024 x 768 ) จะมีขนาดของพิกเซล 0.28 มิลลิเมตร (ต้องไม่มากกว่านี้)

Interlaced & Non-Interlaced

Interlaced คือการแสดง(สร้าง)ภาพแบบสลับเส้น ตัวอย่างเช่นในโทรทัศน์ที่ใช้อยู่ในปัจจุบันจะใช้การแสดงภาพแบบ 625 เส้น และสลับการ Scan ภาพจากหน้าจอที่เห็นจะเกิดจากการ Scan ให้เกิดภาพ 2 รอบ โดยที่รอบแรกจะ Scan เส้นคู่ คือ 2,4, 6... จนครบ 624 รอบที่สองจะ Scan เส้นคี่คือ 1,3,5... .จนครบ 625

Non-Interlaced คือ Scan ภาพแบบต่อเนื่อง เรียงจากเส้นที่ 1 จนจบจอภาพ จอภาพแบบนี้จะเหมาะกับคอมพิวเตอร์มากกว่าแบบแรกเพราะการต่อของจุดจะต่อเนื่องและลดการสั่นไหวของภาพ

สรุปก็คือ จอภาพแบบ Non-Interlaced คือจอภาพที่ไม่มีการกระโดดข้ามในเวลาที่ปืนยิงอิเล็คตรอน ยิงจุดออกมา โดยจะยิงออกมาจากบนลงล่างทีละเส้นต่อๆกันไป ส่วนจอภาพแบบ Interlaced การยิงออกมามีการกระโดดแถวเว้นแถวเพื่อลดต้นทุนการผลิต แต่ยังให้ภาพออกมาในระดับที่ใกล้เคียงแบบ Non Interlaced

Low-Radiation

Low-Radiation คือมีการกระจายรังสีต่ำ ตามมาตรฐาน MPR-II ของ SSI (Swedish National Institute of Radiation Protection) จอภาพที่มีการกระจายรังสีจะช่วยถนอมสายตา เนื่องจากการทำงานบนคอมพิวเตอร์นาน ๆ การทดสอบว่าจอภาพมีการกระจายรังสีต่ำหรือไม่นั้นทดสอบได้โดยเปิดสวิตช์จอภาพแล้วลองเอามือหรือช่วงแขนไว้ใกล้จอภาพให้มากที่สุด ถ้ารู้สึกถึงไฟฟ้าสถิตย์ แสดงว่าเป็นจอภาพแบบธรรมดา (หรือจะทดลองกับจอโทรทัศน์ก่อนก็ได้เพื่อจำความรู้สึก ยกเว้นว่าโทรทัศน์ก็เป็นแบบ Low Radiation ถ้าเป็นจอภาพ Low-Radiation จะแทบไม่รู้สึกเกี่ยวกับไฟฟ้าสถิตย์เลย

Resolution

Resolution คือความละเอียดของการแสดงภาพหรือสแกนภาพออกมาได้ความละเอียดมากเท่าไร ความสามารถในการแสดงภาพได้ละเอียดมากขนาดไหนนั้นขึ้นอยู่กับประเภทของจอภาพ VGA จะแสดงภาพได้ละเอียดน้อยกว่า SVGA ยิ่งกำหนดความละเอียดในการแสดงสีมากเท่าไร ภาพจะละเอียดมากขึ้น แต่ตัวอักษรบนจอภาพจะเล็กลง โดยจะบอกเป็นค่าสองค่า อย่างเช่น 1024 x 768 ซึ่งเมื่อคำนวณออกมาแล้วก็ คือจำนวนจุดที่จอภาพสามารถผลิตออกมาได้ ในกรณีนี้ เลขตัวแรกคือ Vertical คือจำนวนเส้นในแนวตั้งเท่ากับ 1024 เส้น เลขตัวต่อมาคือ Horizontal คือจำนวนเส้นในแนวนอนเท่ากับ 768 เส้น เมื่อเอาตัวเลข 2 ตัว มาคูณกัน ผลลัพธ์คือจำนวนจุดบนจอภาพซึ่งคือ ความละเอียด (Resolution)

จอภาพ Monitor เป็นอุปกรณ์แสดงผลที่มีชื่อเรียกมากมาย เช่น Monitor, CRT (Cathode Ray Tube) สามารถแบ่งได้หลายรูปแบบ เช่น แบ่งเป็นจอแบบตัวอักษร (Text) กับจอแบบกราฟิก (Graphic) โดยจอภาพแบบตัวอักษรจะมีหน่วยวัดเป็นจำนวนตัวอักษรต่อบรรทัด เช่น 80 ตัวอักษร 25 บรรทัด สำหรับจอภาพแบบกราฟิก จะมีหน่วยวัดเป็นจุด (Pixel) เช่น 640 pixel x 480 pixel

ลักษณะภายนอกของจอภาพก็คล้ายๆ กับจอโทรทัศน์นั่นเอง สิ่งที่แสดงออกทางจอภาพมีทั้งข้อความ ภาพนิ่ง และภาพเคลื่อนไหว โดยรับข้อมูลจากการ์ดแสดงผล (Video Card, Video Adapter) ซึ่งเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ที่เสียบบนเมนบอร์ด ทำหน้าที่นำข้อมูลจากหน่วยประมวลผล มาแปลงเป็นสัญญาณภาพ แล้วส่งให้จอภาพแสดงผล

ปัจจุบันมีการพัฒนาจอภาพออกมาหลากหลายลักษณะ โดยเน้นที่จำนวนสี ความละเอียด ความคมชัด การประหยัดพลังงาน โดยสามารถแบ่งประเภทจอภาพ ที่ใช้ในปัจจุบันได้กลุ่มใหญ่ๆ ดังนี้

1.                จอภาพสีเดียว (Monochrome Monitor) 
จอภาพที่รับสัญญาณจากการ์ดควบคุม ในลักษณะของสัญญาณดิจิตอล คือ 0 กับ 1 โดยการกวาดลำอิเล็กตรอนไปตกหน้าจอ แล้วเกิดเป็นจุดเรืองแสง จะให้สัญญาณว่าจุดไหนสว่าง จุดไหนดับ จอภาพสีเดียวเวลานี้ไม่มีผู้นิยมแล้ว

2.                จอภาพหลายสี (Color Monitor) 
จอภาพที่รับสัญญาณดิจิตอล 4 สัญญาณ คือ สัญญาณของสีแดง, เขียว, น้ำเงิน และสัญญาณความสว่าง ทำให้สามารถแสดงสีได้ 16 สี ถึง 16 ล้านสี

3.                จอภาพแบบแบน (LCD; Liquid Crystal Display) 
จอภาพผลึกเหลวใช้งานกับคอมพิวเตอร์ประเภทพกพาเป็นส่วนใหญ่ เป็นแบ่งได้เป็น

1.                Active matrix จอภาพสีสดใสมองเห็นจากหลายมุม เนื่องจากให้ความสว่าง และสีสันในอัตราที่สูง มีชื่อเรียกอีกชื่อว่า TFT – Thin Film Transistor และเนื่องจากคุณสมบัติดังกล่าว ทำให้ราคาของจอประเภทนี้สูงด้วย

2.                Passive matrix color จอภาพสีค่อนข้างแห้ง เนื่องจากมีความสว่างน้อย และสีสันไม่มากนัก ทำให้ไม่สามารถมองจากมุมมองอื่นได้ นอกจากมองจากมุมตรง เรียกอีกชื่อได้ว่า DSTN – Double Super Twisted Nematic

        การทำงานของจอภาพ เริ่มจากการกระตุ้นอุปกรณ์หลอดภาพให้ร้อน เกิดเป็นอิเล็กตรอนขึ้น และถูกยิงด้วยปืนอิเล็กตรอน ให้ไปยังจุดที่ต้องการแสดงผลบนจอภาพ ซึ่งที่จอภาพจะมีการเคลือบสารฟอสฟอรัสเรืองแสง เมื่ออิเล็กตรอนเหล่านี้วิ่งไปชน ก็จะทำให้เกิดแสงสว่าง ซึ่งจะประกอบกันเป็นรูปภาพ ในการยิงลำแสดงอิเล็กตรอน มันจะเคลื่อนที่ไปตามแนวขวาง จากนั้นเมื่อกวาดภาพ มาถึงสุดขอบด้านหนึ่ง ปืนลำแสงก็จะหยุดยิง และ ปรับปืนอิเล็กตรอนลงมา 1 line และ เคลื่อนที่ไปยังขอบอีกด้านหนึ่ง และทำการยิ่งใหม่ ลักษณะการยิงจึงเป็นแบบฟันเลื่อย

        ปัจจุบันกระแสจอแบน ได้เข้ามาแซงจอธรรมดา โดยเฉพาะประเด็นขนาดรูปทรง ที่โดดเด่น ประหยัดพื้นที่ในการวาง รวมทั้งจุดเด่นของจอภาพแบน ก็คือประหยัดพลังงาน โดยจอภาพขนาด 15 - 17 นิ้ว ใช้พลังงานเพียง 20 - 30 วัตต์ และจะลดลงเหลือ 5 วัตต์ในโหมด Standby ในขณะที่จอธรรมดา ใช้พลังงานถึง 80 - 100 วัตต์