3D Display Monitor Computer Architecture

หวขอ

ทมาและความส าคญ

ทฤษฎทใช

หลกการท างานและการออกแบบ

ขอดและขอเสย

เนองจากเทคโนโลย 3 มต เปนนวตกรรมใหมทก าลงมาแรงในปจจบน หากใครเคยชมภาพยนตรสามมตทไดเขาฉายในบานเรา

ยอมคนเคยกนดกบความแปลกใหม

ผผลตหลายคายตางเรงทมก าลงในการศกษาคนควาเพอจะออกมาโดยอาศยเทคโนโลยและความรความเชยวชาญทแตกตางกนไป

แตลวนม เปาหมายเดยวกนนนคอ การเนรมตภาพสมจรงแบบสามมตผานหนาจอและสงมอบประสบการณในการแสดงผล สดสมจรงขน

ไปอกระดบ

เทคโนโลย 3 มต

เพราะเทคโนโลยสามมตจะแพรหลายมากขนในแวดวงวดโอเกม เนองจากการท าภาพสองมตทคนเคยกนใหเปนภาพสามมตไมใชเรองยากอกตอไป

การใชงานคอมพวเตอรไมวาจะท างาน เลนเกม ดหนง ฟงเพลง ภาพสวย ๆ ทเราเหน จะ

ถกสงออกมาจากหนาจอคอมพวเตอร (Monitor)

ซงแนนอนวากอนทจะมภาพตาง ๆ มาแสดงใหเราเหนนน

ตองผานหลากหลายกระบวนการ โดยสวนประกอบท

ส าคญ คอ การดแสดงผล (Display Adapter)

การดแสดงผลสมยเกาท าหนาทแปลงขอมลดจทลเปนสญญาณเทานน

แตจากกระแสของการดเรงความเรวสามมต ในชวงครงหลงของทศวรรษท 90 โดยบรษท 3dfx และ nVidia ท าใหเทคโนโลย

ดานสามมตพฒนาไปมาก

ปจจบนการดแสดงผลสมยใหมไดรวมความสามารถในการแสดงผลภาพสามมตมาไวเปนมาตรฐาน และไดเรยกชอใหมวา GPU (Graphic Processing Unit) โดยสามารถลดงานดานการแสดงผลของของหนวย

ประมวลผลกลาง (CPU) ไดมาก

ในปจจบนการดแสดงผลจ านวนมาก ไมอยในรปของการด แตจะอยเปนสวนหนง

ของแผงเมนบอรด ซงท าหนาทเดยวกน วงจรแสดงผลเหลาน มกมความสามารถ

ดานสามมตคอนขางจ ากด แตกเหมาะสมกบงานในส านกงาน เลนเวบ อานอเมล

เปนตน

ส าหรบผ ทตองการความสามารถดานสามมตสง ๆ เชน ใชเพอเลนเกมคอมพวเตอร ฮารดแวรยงอยในรปของการดทตองเสยบเพมเพอใหไดภาพเคลอนไหวทเปนสามมตทสมจรง

เทคโนโลย “ภาพ 3 มต” ไดรบความสนใจจากผบรโภคมานานแลว ในขณะเดยวกนกมเทคนคทใชหลอกสายตาใหเหนภาพทฉายอยนนเกดมมตตนลกชดเบลอขนมามากมาย โดยแต

ละเทคนคกยงจะใชแวนทไมเหมอนกน

อยากจะไดชดอปกรณ 3D มาใชกบ

คอมพวเตอรชดเกงของเราบาง แตจะเรมจากตรงไหนดละ? มนตองใชอปกรณอะไรบาง

3D Monitor

3D Glasses

Graphic Card

จอภาพ เปนอปกรณทรบสญญาณจากการดแสดงผล มาแสดงเปนภาพบน จอภาพ ซงเทคโนโลยจอภาพในปจจบนคงจะเปน จอภาพแบบ Trinitron และ Flat Screen (จอแบน) ไมวาจะเปน CRT (monitor ทวไป) หรอ LCD (จอทมลกษณะแบนเรยบทงตวเครอง)

จอแบนจะมประสทธภาพ ในการแสดงผลมากกวาจอปกตเพราะสามารถลดแสดงสะทอนไดด กวาท าใหไมเกดอาการเมอยลา และปวดตาเมอตองท างานนาน ๆ

การทผใชมองเหนสงตางๆ ปรากฏบนจอภาพไดนน เปนเพราะฮารดแวรอกตวหนง ทท างาน ควบคกบจอภาพเรยกวา การดส าหรบแสดงผลจอภาพ (Display Adapter Card) เปนวงจรภายในเครองคอมพวเตอรทท างานรวมกบจอภาพ

จ านวนสทสามารถแสดงบนจอภาพไดนนเปนตวก าหนดวาภาพบนจอจะมสสนสมจรงเพยงใดโดยจอ VGA (Video Graphics Array) แสดงผลในโหมดความละเอยด 640X480 พกเซล จอ SVGA (Super Video Graphics Array) แสดงผลในโหมดความละเอยด 800X600 พกเซล จอภาพในปจจบนเกอบทงหมดใชจอระดบนแลวจอภาพท แสดงจ านวนส 65,536 หรอ 16 บตส จะแสดงความสมจรงไดดพอสมควร เหมาะส าหรบงานกราฟก มลตมเดย และสงพมพ สวนจอภาพทแสดงจ านวนส 16,777,216 สจะใหสสมจรงตามธรรมชาต สระดบนเหมาะส าหรบงาน ตกแตงภาพและงานสงพมพระดบสง

LCD นยอมาจาก Liquid Crystal Display ซงหมายความวา มอนเตอรแบบน เปนแบบผลกเหลว ผลกเหลวนเปนสสารทแทบจะเรยกไดวาโปรงใส และมคณสมบต ก ากงระหวางของแขง และของเหลว คอวา เมออยเฉย ๆผลกเหลวจะอยในสถานะ ของเหลว แตเมอมแสงผานมา กจะเกด การจดเรยงโมเลกลใหม ผลกเหลวกจะมคณสมบต เปนของแขงแทน สวนแสงทผานไปเรยบรอยแลว กจะกลบมามคณสมบตเปนของเหลว เหมอนเดม

ส าหรบปจจบนน มอนเตอร LCD นนใชกนอยางแพรหลายในฐานะทเปนมอนเตอรของเครองคอมพวเตอร แบบพกพาตาง ๆไมวาจะเปน โนตบก และ PDA (พวกเครองปาลม) รวมไปถงกาวมามบทบาทแทนทมอนเตอรแบบ CRT (Cathode-ray tube) ของเครองตงโตะทเคยใชกนแลว ในปจจบนแบงออกไดเปนสองแบบใหญ ๆกคอ

•Dual-Scan Twisted Nematic (DSTN) •Thin-Film-Transistor (TFT)

จอ LCD แบบ TFT หรอ Thin-Film-Transistor นนถกพฒนาเพอแกไขขอบกพรอง ของ จอ LCD แบบ DSTN โดยเปนแบบ Active Matrix ท าใหมการตอบสนอง ตอการ เปลยนแปลงของภาพทเรว และมความคมชดขน รวมทงมอนเตอรแบบ TFT จะมรปรางบางกวา มอนเตอรแบบ LCD ปกต จงท าใหมนมน าหนกเบากวา และอตรารเฟรช ของภาพกใกลเคยง กบมอนเตอรแบบCRT เนองจากวากระแสไฟฟานนวงเรวกวาจอ LCD แบบ DSTN

จอภาพสเดยว (Monochrome Monitor)

จอภาพทรบสญญาณจากการดควบคม ในลกษณะของสญญาณดจตอล คอ 0 กบ 1 โดยการกวาดล าอเลกตรอนไปตกหนาจอ แลวเกดเปนจดเรองแสง จะใหสญญาณวาจดไหนสวาง จดไหนดบ จอภาพสเดยวเวลานไมมผ นยมแลว

จอภาพหลายส (Color Monitor)

จอภาพทรบสญญาณดจตอล 4 สญญาณ คอ สญญาณของสแดง, เขยว, น าเงน และสญญาณความสวาง ท าใหสามารถแสดงสได 16 ส ถง 16 ลานส

จอภาพแบบแบน (LCD; Liquid Crystal Display)

จอภาพผลกเหลวใชงานกบคอมพวเตอรประเภทพกพาเปนสวนใหญ เปนแบงไดเปน Active matrix จอภาพสสดใสมองเหนจากหลายมม เนองจากใหความสวาง และสสนในอตราทสง มชอเรยกอกชอวา TFT – Thin Film Transistor และเนองจากคณสมบตดงกลาว ท าใหราคาของจอประเภทนสงดวย Passive matrix color จอภาพสคอนขางแหง เนองจากมความสวางนอย และสสนไมมากนก ท าใหไมสามารถมองจากมมมองอนได นอกจากมองจากมมตรง เรยกอกชอไดวา DSTN – Double Super Twisted Nematic

การท างานของจอภาพ เรมจากการกระตนอปกรณหลอดภาพใหรอน เกดเปนอเลกตรอนขน และถกยงดวยปนอเลกตรอน ใหไปยงจดทตองการแสดงผลบนจอภาพ ซงทจอภาพจะมการเคลอบสารฟอสฟอรสเรองแสง เมออเลกตรอนเหลานวงไปชน กจะท าใหเกดแสงสวาง ซงจะประกอบกนเปนรปภาพ ในการยงล าแสดงอเลกตรอน มนจะเคลอนทไปตามแนวขวาง จากนนเมอกวาดภาพ มาถงสดขอบดานหนง ปนล าแสงกจะหยดยง และ ปรบปนอเลกตรอนลงมา 1 line และ เคลอนทไปยงขอบอกดานหนง และท าการยงใหม ลกษณะการยงจงเปนแบบฟนเลอย

ปจจบนกระแสจอแบน ไดเขามาแซงจอธรรมดา โดยเฉพาะประเดนขนาดรปทรง ทโดดเดน ประหยดพนทในการวาง รวมทงจดเดนของจอภาพแบน กคอประหยดพลงงาน โดยจอภาพขนาด 15 - 17 นว ใชพลงงานเพยง 20 - 30 วตต และจะลดลงเหลอ 5 วตตในโหมด Standby ในขณะทจอธรรมดา ใชพลงงานถง 80 - 100 วตต

เทคนคการแสดงภาพ 3 มต เปนการน าภาพ 2 มตมาแสดงผล โดยมเทคนคการแสดงภาพทท าใหตาขางซายและขางขวามองเหนภาพของวตถเดยวกนในมมมองทแตกตางกนสงผลใหสมองตความเปนภาพทมความลก ตวอยางเทคนคการแสดงภาพ 3 มตมดงน

3 มต

เทคนคแรกนจะพบเหนกนมาก และเปนทคนเคยมากทสด โดย Anaglyph จะใชกลองฉายภาพ 2 ตว ฉายภาพทม สสน (น าเงนกบแดง) และมมมองทแตกตางกน สวนแวนตาท าหนาทกรองภาพแตละสออกไป เชน แวนตาสแดงจะกรองภาพสแดงออกไป สวนแวนตาสน าเงนกจะกรองภาพสวนทเปนน าเงนออกไปท าใหตาทงสองเหนภาพทแตกตางกน สมองจะตความดวยการรวมภาพทมองเหนแตกตางกนสองภาพ อกทงมมมแตกตางกนกลายเปนภาพทมตขนมากลาวคอ ภาพสแดงจะตกหลงจอตา สวนภาพสน าเงนจะตกกระทบกอนถงจอตา ความแตกตางกนของ การตกกระทบภาพทงสองภาพบนจอตา เมอมองเหนพรอมกนท าใหเกดมตตนลกทไมเหมอนกนเหมอนภาพลอยออกมาไดนนเอง

Anaglyph(แวนตาน าเงน/แดง)

หลกการจะคลายกบ Anaglyph โดยเฉพาะการฉายภาพจากลองสองตวดวย ภาพทแตกตางกน แตเทคนคนไมไดใชสเปนตวแบงภาพทตางกน แตจะใชแนวการวางตวของชอง การมองเหนแตละภาพทฉายซอนกนอย เชน จากในภาพแวนตาขางซายจะเหนมองเปนภาพทผานชองในแนวตง สวนตาขวาจะมองเหนภาพทชองในแนวนอน ซงทงสองภาพมมมมองทแตกตางกน ดงนนกจะเขาหลกการเดม นนกคอ การท าใหตาแตละขางของเรามองเหนภาพทไมเหมอนกน เมอสมองพยายามรวมภาพทงสองทมความแตกตางของมมมอง ภาพทเหนจงเกดเปน 3 มตขนมา

Polarized 3-D Glasses

การแสดงภาพแบบพาราแลกซบารเรย (parallax barrier) จะไมใชแวนตา ซงโดยวธนจะแบงภาพทมมมกลองตางกน ออกเปนแทงแลวน าไปวางสลบกนโดยมชนกรองพเศษทเรยกวา พาราแลกซบารเรย ในการแบงภาพใหตาแตละขางทมองผานชนกรองน เหนภาพทแตกตางกน แลวสมองจะรวมภาพจากตาซายและตาขวาทมมมมองตางกนนใหเปนภาพเดยว ท าใหเรามองเหนเปนภาพ3มต ไดดวยตาเปลา

Parallax barrier

อาศยการฉายภาพทมความถในการแสดงภาพอยางนอย120 เฮรตซ เนองจากจะตองแสดงภาพส าหรบตาซายและตาขวาสลบกน ดงนนการแสดงภาพจะเปนล าดบซาย-ขวา สลบไปจนครบ120 ภาพใน 1 วนาท ตาขางซายและขางขวาจงเหนขางละ60ภาพใน 1 วนาทซงเปนความถขนต าทท าใหไมรสกวาภาพสน การฉายภาพลกษณะนจะตองใชแวนตาแอคทฟชตเตอร มาชวยในการมองภาพโดยแวนตาจะสอสารกบเครองฉายวาจะบงตาขางไหนในขณะฉายภาพ เชน ภาพส าหรบตาซาย เครองฉายจะสงสญญาณใหแวนบงตาขางขวา หรอถาเครองฉายแสดงภาพทตองใชตาขวาด เครองฉายกจะสงสญญาณใหแวนบงตาขางซาย

active shutter

ขอด แวนตามราคาถก ทงแบบกระดาษและพลาสตค

ขอเสย

สเพยน ภาพไมคอยสมจรงเทาไหร มตภาพจะดหลอกตา

Anaglyphic 3D หรอ ภาพ 3 มตแบบแวน 2 ส (Passive)

ขอด มตภาพลอยออกมามากทสด แวนใสสบายตา

ขอเสย

ความคมชดหายไปครงหนง

เนองจากมความละเอยด

หนาจอ 1080 เสน แตตอง

แบงความละเอยดของภาพ

จาก 1080 เสน ตองแบงเปน

540 เสนส าหรบตาซายและ

อก 540 เสนส าหรบตาขวา

Polarized 3D หรอ ภาพ 3 มตแบบ "สลบเสนเลขคเลขค" (Passive)

ขอด

ความคมชดของภาพสงสด เพราะสงเฟรมภาพออกมาทงเฟรม ไมมลดทอน เสนแบบวธ Line by Line ของ Polarized 3D และมตภาพกถอวาไดแนวลกมมตดเยยม

ขอเสย แวนตาตองใสแบตเตอร ท าใหตองเปลยนหรอชารจบอยๆ และรวมถงตองเชอมตอแวนกบทวดวยสญญาณ Infrared ตลอดเวลา ท าใหระยะหางในการรบชมมจ ากด

Frame Sequential 3D: สงเฟรมภาพซาย-ขวาสลบกน (Active)

ขอด การแสดงผลสามมตไดโดยไมตองใหผใชงานใสแวน

ขอเสย ความสวางของภาพจะดอยลงไปเยอะมาก

เพราะภาพทเหนจะมจ านวนเสนหายไปครงหนง เนองจากตองเอาอกครงไปแสดงผลภาพส าหรบดวงตาอกขาง ระยะโฟกสของดวงตามผลส าคญมากๆ ตอการมองเหนภาพเปนสามมต หากระยะไมเหมาะสม ภาพจะเบลอๆ และดวยเหตนเลยท าใหเมอจองมองไปนานๆ ดวงตากจะเกดอาการลา เพราะกลามเนอตาตองพยายามปรบโฟกสบอยๆ จงไมเหมาะกบการใชงานเปนเวลานานๆ

การแสดงผลภาพ 3 มต แบบ Parallax Barrier

อางอง

จอภาพ, (2557). เขาถงไดจาก: https://th.wikipedia.org/wiki/จอภาพ (วนทคนขอมล: 27 พฤศจกายน 2558).

Ruksasee, Paithoon. ทฤษฎคอมพวเตอร, (2549). เขาถงไดจาก: http://noom4100.exteen.com/20061025/entry-2 (วนทคนขอมล: 27 พฤศจกายน 2558).

Baker, Simon. 3D Display Technologies (2012) เขาถงไดจาก: http://www.tftcentral.co.uk/articles/3d_technologies.htm (วนทคนขอมล: 27 พฤศจกายน 2558).

3-D Displays: A review of current technologies, เขาถงไดจาก: http://www.dgp.toronto.edu/~gf/Research/Volumetric%20UI/3-D%20Displays%20A%20review%20of%20current%20technologies.htm (วนทคนขอมล: 27 พฤศจกายน 2558).

Computer monitor, (2015). เขาถงไดจาก: https://en.wikipedia.org/wiki/Computer_monitor#3D (วนทคนขอมล: 27 พฤศจกายน 2558).

จดท าโดย นางสาวณฐลดา สทธพนธนา 5610404347 นางสาวฐาปน ฉายากล 5610404321 นายกตตพฒน ศรมงคล 5610404207