컴퓨터 그래픽스 - 그래픽 하드웨어

그래픽 하드웨어는 입력장치, 메인 컴퓨터, 그래픽 컨트롤러 , 출력 장치로 구성된다. 그래픽 컨트롤러에는 그래픽 프로세서와 그래픽 메모리가 존재한다.

컴퓨터 모니터의 기본 원리

진공관 모니터의 작동 원리

진공관 모니터(CRT)는 텔레비전 모니터와 동일한 원리이다. 필라멘트에 전류가 흐르면 전자가 방출된다. 화면 바로 뒤위 금속판에는 2만 볼트가량의 +전압이 가해지고 방출된 전자가 이로인해 화면쪽으로 끌려간다.

 진공관 모니터는 공기 분자의 저항을 줄여 쉽게 가속할 수 있도록 음극선관 내부를 진공으로 만든다. 제어 그물(Control Grid)은 전자총에서 나오는 연속적인 전자빔(Electron Beam)의 양을 조절한다. (-) 전압을 가할수록 반발력으로 인하여 제어 그물을 통과하는 전자의 수가 줄어든다. 이러한 방식으로 전자빔의 양의 조절되는데, 이것이 화면의 밝기(Light Intensity) 조절이다. 

 집속 양극은(Focusing Anode)는 정확히 가운데로 향하지 않는 전자빔을 차단한다.

 수직 편향판(Vertical Deflection Plates)와 수평 편향판(Horizontal Deflection Plates)는 전자빔을 각각 상하 / 좌우로 휘게 만든다. 예를들어 위쪽 수직 편향판을 (+), 아래쪽은 (-)로 전압을 가하면, 음극인 전자는 위쪽으로 휜다. 좌우도 휘게하는 것도 같은 방식이다.

편향판이 아닌 자기 코일(Magnetic Coil)을 사용한 장치도 있는데, 이는 자석을 가까이 하면 화면의 자기장이 영향을 받는다.

 

화면에는 형광 물질 인(Phosphor)이 입혀져 있다. 고압으로 전자를 빠르게 가속시켜 영광 물질을 자극해서 빛을 나오게 하는 방식인데, 충돌시 전자의 운동 에너지가 형광 물질을 구성하는 전자들에 전달되면, 형광 물질이 고에너지 상태(High Energy State)가 된다. 고에너지 상태는 불안정하여 안정된 상태로 떨어지려하는데, 떨어질 때의 에너지 차이가 빛의 형태로 발산되고, 그것이 눈에 들어오는 것이다.

 

화면 재생률

 화면을 초당 몇 번 재생시키는지를 나타내는 것이다. 빛이 얼마나 지속되나에 따라 결정된다. 인에서 일정 시간이 지나면 빛이 나오지 않기 때문에, 전자총이 화면 전체를 한 번만 훑고 끝나면 그 영상은 곧 사라진다. 즉 같은 영상을 반복해서 화면에 뿌려줘야 정지 영상이 지속되는 것이다. 인에서 나오는 빛의 지속시간이 짧을수록 더 자주 화면을 재생해야 하므로, 화면 재생률을 높여야 화면이 지속적으로 나오는 것처럼 느껴진다.

 애니메이션의 경우 빠르게 움직이는 모습이 변해야하므로 화면 재생률이 높아야 움직임이 자연스럽게 보인다. 만약 그림이 정지되어있다면 지속시간이 긴 것이 좋다. 화면의 윗부분을 그리고 아랫부분을 그리는 도중 윗부분의 지속시간이 끝나면 전체를 온전히 그릴 수 없다.