HistorikDet hela började i USA omkring 1950. Till följd av de militära kraven utvecklades högupplösande grafik. Man ville kunna följa interkontinentala missiler på radar med hjälp av dator. Redan 1949 hade MIT utvecklat en 4 tums rund bildskärm med upplösningen 1024x1024 punkter. På den kunde man markera och släcka enskilda ljuspunkter med hjälp av en ljuspenna. Det gick också att visa bokstäver med hjälp av rastergrafik. 1950 hade Air Defence Command en skärm med upplösningen 4096x4096. Under hela 1950-talet användes högupplösande skärmar militärt. 1963 skapade Ivan Sutherland programmet Sketchpad. Det betraktas som det första CAD-programmet. Med hjälp av en ljuspenna kunde han rita linjer på bildskärmen. Det var någonting nytt. 1965 började US Air Force med CAD, och 1968 hakade General Motors på. Därmed var CAD ute i industrin. Man använde datorer från DEC och vektorritande bildskärmar från Tektronix. Programmen användes bl a för mekanisk konstruktion och för mönsterkortslayout. På 1970-talet hade Tektronix utvecklat vektorritande skärmar på över 20 tum med upplösningen 4096x4096 punkter. CAD blev samtidigt allt vanligare på minidatorer. Det blev ett alternativ till ritbrädet för konstruktörer och arkitekter. I slutet av 1970-talet började rasterskärmar bli vanliga för datorgrafik. Alltså samma teknik som i tv-apparater och dataterminaler (textterminaler). Dessa hade mycket låg upplösning. På 1970-talet började man även att använda bildskärmar för processövervakning i industrin. Tidigare hade man haft traditionella kontrollpaneler med lampor och visare. De första skärmarna var dyra, och ganska lågupplösande. Men användarna ställde krav på färgvisning på skärmen, och det påverkade utvecklingen. Det stora genombrottet för grafik på bildskärmar kom med de massproducerade persondatorerna som kom att ställa allt högre krav på högupplösande skärmar och grafikkort. Detta har drivit på, och accelererar utvecklingen. Mer, billigare och bättre hårdvara leder till fler program som leder till mer, billigare och bättre hårdvara, och så vidare. Under 1970-talet utvecklades flera olika persondatorer, bl a Imsai (1976, Intel 8008), LYS-16 (Linköpings Tekniska Högskola 1976, 16-bitars processor och 8-64 KB RAM) och ABC-80 (Luxor 1978, Zilog Z80). Apple II (Motorola 6502) var en av de första massproducerade persondatorerna (1979). 1981 presenterades IBM PC, den första massproducerade persondatorn med 16-bitarsprocessor och upp till 64 KB RAM. Senare gick minnet att utöka ända till 640 KB. 1982 presenterades AutoCAD, ett program som kunde använda Hercules-grafik (720x348) och CGA-grafik (320x200) på PC. AutoCAD lever vidare och är nu dominerande på persondatorer. I början av 1980-talet utvecklade Xerox Research Labs ett operativsystem som visade symboler på skärmen och styrdes med en mus. Det kopierades 1984 av Apples Macintosh (en äpplesort), den första massproducerade datorn som enbart arbetade med grafik och mus. Den första Mac:en hade endast 512x342 punkters upplösning. Men senare kom Mac II med 640x480 som standard. Ännu högre upplösning går numera att få till både Mac I och Mac II med särskilda skärmar och kort. 1985 fick IBM PC EGA-grafik (640x350 punkter). 1985 lanserade NEC skärmen Multisync som automatiskt kunde ställa in sig efter olika svepfrekvenser. 1987 presenterade IBM standarderna VGA (640x480) och 8514 (1024x768). 1990 kom IBM med XGA-grafik och grafikkortet Image Adapter/A som har upplösningar upp till 1600x1200 punkter. Det kortet passar enbart i PS/2-datorer och kan anslutas till IBM:s 17och 19-tumsskärmar. Under de senaste åren har olika leverantörer utvecklat en rad olika super EGA- och super VGA-kort som ger hög upplösning på olika högupplösande skärmar till PC. Den största skärmen hittills är på 38 tum (Mitsubishi). Det finns också mycket högupplösande bildskärmar för minidatorer och arbetsstationer, men utvecklingen på PC har varit en drivande kraft tack vare massproduktionen (mer än 10 miljoner PC och PC-kompatibler). Man kan alltså säga att dagens tekniska utveckling börjar närma sig de upplösningar som vektorritande och andra typer av bildskärmar hade redan för flera decennier sedan. Det är på tiden! Källa: ”The early years in Computer Graphics at MIT, Lincoln Lab, and Harvard”,
SIGGRAPH '89, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM 87545, USA Teknik
Den vanligaste bildskärmen på PC är 14-tumsskärmen. Den har blivit standardskärm. Den har lagom storlek för texttillämpningar. Den är massproducerad, och därför billig. En typisk PC har en grafikupplösning på 640x480 punkter. Om man arbetar med CAD eller desktop publishing så räcker inte det. Då behövs både större skärm och högre upplösning. Vad är då en högupplösande skärm? Jo, numera säger man att en 14-tums skärm (35 cm mätt över skärmens diagonal) ska klara minst 800x600 och en 16-tums eller större minst 1024x768 punkter för att den ska kallas högupplösande. Om man vill kunna arbeta i olika upplösningslägen bör man välja en skärm av multisynkron typ. Det innebär att skärmen kan arbeta med olika horisontell svepfrekvens. Det är viktigt för att undvika flimmer. En multisynkron skärm känner själv vilken bildsignal som kommer in och ställer in sig automatiskt till den svepfrekvensen. Med en multisynkron skärm och rätt grafikkort och programvara är det möjligt att arbeta med vissa program i standardgrafikläge och vissa program (t ex CAD och desktop publishing) i höggrafikläge. Den som investerar en stor summa pengar i en arbetsstation, PC eller Mac för arbete med CAD eller annat grafiskt arbete vill förmodligen inte snåla med grafiken. Då är det ofta frågan om stora högupplösande skärmar och grafikkort med egna grafikprocessorer. Stora bildskärmar är svårare och därmed dyrare att tillverka än de mindre för att de måste ha mycket tjockare glas än små skärmar. Ett katodstrålerör är nämligen lufttomt. Om inte glaset är tjockt nog så imploderar skärmen. Det brukar låta ganska otrevligt, och kan leda till att man får glassplitter på sig. Det krävs dock väldigt mycket för att få någon av dagens skärmar att implodera. Prova med en stor sten! Skärmar med hög upplösning är svårare och dyrare att tillverka. Man brukar säga att en skärm minst bör ha bildfrekvensen 50 hertz (gånger per sekund) för att ögat inte ska upptäcka flimmer på en datorskärm. En biograffilm visas med endast 24 Hz. På bio märker vi inget flimmer, men tyvärr fungerar inte ögat likadant mot en datorskärm. Om man har en hög upplösning så måste elektronstrålen hinna rita ett stort antal bildpunkter på ett stort antal rader på en femtiondels sekund. Det innebär att man behöver en högre svepfrekvens. Svepfrekvensen mäter antalet linjer som ritas per sekund. Det rör sig mellan 15 och 64 kHz beroende på grafikläge. Man kan alltså säga att bildfrekvens och svepfrekvens samverkar. En högre upplösning kräver en högre svepfrekvens för att kunna behålla samma bildfrekvens. Det kräver också att bildskärmens fosfor- eller bildpunkter är mycket tätt placerade. Allt detta kräver hög precision. Dagens skärmar har bildpunkterna placerade 0,29-0,31 mm från varandra. Därför finns det en fysisk gräns med dagens teknik. Vissa laboratorier lär ha uppnått 6000x4000 punkter. Det finns ett sätt att öka upplösningen utan att öka svepfrekvensen. Det kallas interlacing, eller dubbelsvepning (IBM kallar det radsprång). Det innebär att varannan linje sveps vid vartannat bildsvep. En tv arbetar på det sättet. Tv har 625 linjer med 300 punkter. Endast varannan linje ritas var 50:e sekund. Därför kan en tv flimra. IBM använder dubbelsvepning i sin grafikstandard 8514 (1024x768), den kan också flimra. Bandbredden bestämmer hur mycket information som kan överföras mellan grafikkort och skärm. Ju bättre elektronik och kablage som skärmen har desto högre bandbredd är möjlig. De flesta skärmar har en bandbredd på 45 - 110 Mhz. En högupplösande skärm bör också vara så platt som möjligt. Ju plattare en
skärm är desto lättare är den att arbeta med, och lättare att undvika reflexer. I en
platt skärm är det dock svårare att fokusera elektronstrålen i katodstråleröret.
Därför är det bara de dyraste skärmarna som har plattare skärmar. Olika typer av bildskärmarDet finns åtminstone fem olika sätt att göra bildskärmar:
GrafikstandarderHär är de (1990) vanligaste grafikstandarderna för PC och deras maximala upplösningar. De flesta grafiksystem klarar även lägre upplösningslägen, dvs är bakåtkompatibla med andra standarder. Hercules CGA EGA VGA Super VGA, eller VESA XGA GrafikkortEnklare grafikkort har ingen egen processor, utan bilden beräknas av datorns processor eller matematikprocessor. Grafikkortet måste dock ha tillräckligt med eget minne för att kunna avbilda hela skärmbilden. Det kallas för Video RAM. För att exempelvis avbilda alla punkter i 800x600x256 färger krävs 512 KB Video RAM. De finaste och dyraste högupplösande grafikkorten har en egen processor. Den har man nytta av främst för CAD. Vid desktop publishing finns den inte många vektorer att beräkna, så där klarar man sig nästan lika bra utan grafikprocessor. På ett kort med grafikprocessor behövs två sorts minne: Dels Video RAM. Dels Display List RAM – där lagras ritningens instruktioner, dvs vektorer. Räkna med att grafikkort med processor kostar mellan 13000 och 30000 kronor. Besök hos en leverantörDataingenjören har besökt Gadelius, som representerar skärmar från Mitsubishi och grafikkort från norska Rasterex. Gadelius har haft affärer med Japan sedan sekelskiftet, och har alltså en stor erfarenhet av deras sätt att göra affärer. Roger Andersson på Gadelius berättar att det är viktigare för japaner att ha en långsiktig affärsförbindelse än att göra snabba vinster. Gadelius vänder sig med sina Mitsubishi-skärmar till CAD-användare. Mer än hälften av de över 4000 Mitsubishi-skärmar de säljer årligen är stora skärmar, minst 20 tum. Jag fick se ”världens största bildskärm med bildrör”. Det är en färgskärm på hela 38 tum (97 cm). Den kan visa VGA-grafik och är lämplig för presentationer. En skärm som de är mycket stolta över heter FHL 6115. Den är på 21 tum och har en flat skärm. Den kan visa upp till 1280x1024 punkter. Med ett av de välbestyckade Rasterex-korten med 2 MB RAM visas det i 256 färger. Jag gjorde ett experiment med en ritning i AutoCAD på den skärmen kopplad till en 20
MHz Compaq med matematikprocessor. Först gjorde jag kommandot REGEN. Det tvingar datorn
att rita om bilden. Det tog 85 sekunder. Sedan gav jag motsvarande kommando på den meny
som styr grafikkortets processor. Då tog samma omräkning 4-5 sekunder. Det är
imponerande. Så mycket kan man alltså tjäna på en grafikprocessor. Bildskärmssjuka?Under 1980-talet kom allt fler larm från personer med ”elallergi” och ”bildskärmssjuka”. Men vad var detta? En del talade till och med om ”bildskärmsstrålning”. Den enda synliga strålning som når oss från skärmen är ju just det vi ser, dvs bilden. Och bilden kan förstås ge trötta ögon och i sin tur huvudvärk om bilden är för stark, för svag, för flimrig eller om man tittar för länge på den. Men vad kommer mer från en bildskärm?
Dessa kraftfält går att mäta. Ofta har de varit relativt svaga jämfört med fält från annan elektrisk utrustning i vår omgivning. En ingenjör jag talat med tror att det magnetiska fältet är det minst farliga. I många år har en del människor utsatts för kraftiga magnetiska fält utan märkbar skada. Han tror dock att det elektrostatiska fältet kan vålla besvär (t ex stickningar i huden) för vissa personer, och att det elektriska växelfältet kan ha effekter som ingen vet något om. Hittills har ingen skadlig effekt kunnat bevisas. Men hur mycket tål vi, totalt – både från datorn och annat i vår omgivning? Det vet ingen. Och de elallergiska och bildskärmssjuka kan väl inte bara inbilla sig? Alltså gäller det att minska fälten kring en bildskärm om det är möjligt. Detta är särskilt viktigt för högupplösande skärmar som har betydligt högre fältstyrkor än små standardskärmar. 1987 fastställde MPR (Statens Mät- och Provråd) en mätmetod och rekommenderade riktvärden för magnetfält, elektriska fält och elektrostatiska fält på 14-tumsskärmar. Det har lett till att flera skärmtillverkare faktiskt har ändrat konstruktionen för att reducera värdena utan att försämra egenskaperna. Exempelvis kan magnetfältet minskas med hjälp av motspolar. Tyvärr har vissa märken lovat för mycket i reklamen. Därför ska man fråga efter provningsprotokollet där det ska framgå resultatet av test hos SSI (Statens Strålskyddsinstitut) eller Semko. 14-tums skärmar som uppfyller 1987 års riktvärden finns bl a från Betoma, Eizo, JVC, Imp, NEC, ICCM, Nokia, Salora och Taxan. I oktober 1990 fastställdes en ny norm med skärpta värden som även omfattade nya mätområden: den lågfrekventa delen av magnetfältet, samt både den låg- och högfrekventa delen av det elektriska växelfältet. det elektriska växelfältet och Den innehåller också mätmetoder för andra skärmstorlekar. De reglerna ska börja användas från den 1 januari 1991. Vad kan man göra med den skärm man har? Man kan försöka med bildskärmsfilter.
Vissa filter kan ge en viss effekt. Enligt Strålskyddsinstitutets mätningar 1989 gav
två tillsatsfilter skydd mot elektrostatiska fält och elektriska växelfält: Sunflex
Security (ca 2000 kr), och Hoya (ca 3000 kr). Några leverantörer av högupplösande skärmarNästan alla leverantörer gör multisynkrona skärmar. Det innebär att de kan kopplas till grafikkort av olika fabrikat. Med ett tillräckligt avancerat grafikkort ska det alltså gå att få 256 samtidiga färger i åtminstone upp till 1360x1024 respektive 1280x1024. Utöver dem som nämns här finns en rad leverantörer som har 14tums multisynkrona färgskärmar som kan visa upp till 800x600. Flera av dem kan även visa 1024x768 i Interlaced Mode (dubbelsvepning). Men då är det risk för flimmer, som på IBM 8514, eller värre, beroende på bildfrekvensen. Tack och lov är det endast i det grafikläget (8514) som Interlaced Mode förekommer. För övrigt blir det väl smått att arbeta med 1024x768 på en 14-tumsskärm. Var alltså skeptisk om någon påstår att deras skärm klarar 1024x768! Såvitt jag vet uppfyller ingen av dessa stora högupplösande skärmar MPR:s riktvärden för ”strålning”. Jag hoppas att det ska ändras från januari 1991 då nya riktvärden träder i kraft som kan testas även på stora skärmar, och inte bara på 14 tum.
Per Åkesson, 1990 © IDG, publicerad på webben januari 2000, mer info finns t ex i newgroups under comp.graphics |
För
att kunna använda högupplösande datorgrafik måste man ha tre delar: bildskärm,
grafikkort och drivrutiner. Drivrutiner är den programvara som ofta följer med
grafikkortet för att kunna utnyttja kortet och skärmen till maximal upplösning för
olika program. Det räcker alltså inte med att bara köpa t ex ett fint grafikkort om
inte skärm eller programvara är anpassade för att kunna utnyttja möjligheterna.