บทที่ 6 การ์ดแสดงผล

6.1 บทนำ

การ์ดแสดงผล (Display Card)

                หรือนิยมเรียกว่า "การ์ดจอ" มีหน้าที่เปลี่ยนสัญญาณดิจิตอล ให้เป็นสัญญาณภาพ โดยมี Chip เป็นตัวหลักในการประมวลการแปลงสัญญาณ ส่วนภาพนั้น CPU เป็นผู้ประมวลผลแต่ปัจจุบันเทคโนโลยีการประมวลผลภาพนั้น VGA Card เป็นผู้ประมวลผลเองโดย Chip นั้น ได้เปลี่ยนเป็น GPU (Graphic Processing Unit) ซึ่งจะมีการประมวลผลภาพในตัว Card เอง เทคโนโลยีนี้เป็นที่แพร่หลายมากเนื่องจากราคาเริ่มปรับตัวต่ำลงมาจากเมื่อก่อนที่เทคโนโลยีนี้เพิ่งเข้ามาใหม่ ๆ โดย GPU ค่ายเอ็นวิเดีย (NVIDIA) เป็นผู้เริ่มการตลาด

                 หลักการทำงานพื้นฐานนี้ของการ์ดแสดงผลจะเริ่มต้นขึ้น เมื่อโปรแกรมต่าง ๆ ส่งข้อมูลมาประมวลผลที่ซีพียูประมวลผลเสร็จแล้ว ก็จะส่งข้อมูลที่จะนำมาแสดงผลบนจอภาพมาที่การ์ดแสดงผล จากนั้น การ์ดแสดงผล ก็จะส่งข้อมูลนี้มาที่จอภาพ ตามข้อมูลที่ได้รับมา การ์ดแสดงผลรุ่นใหม่ ๆ ที่ออกมาส่วยใหญ่ ก็มีวงจร ในการเร่งความเร็วการแสดงผลภาพสามมิติและมีหน่วยความจำมาให้มากพอสมควร

6.2 ชนิดของการ์ดแสดงผล

      การ์ดแสดงผลเป็นตัวแปรหนึ่งสำหรับการเลือกซื้อซีพี การ์ดแสดงผลทำให้ขีดความสามารถบางอย่างของเครื่องคอมพิวเตอร์แตกต่างกันออกไป โดยเฉพาะหากต้องการเล่นเกม และเป็นเกมที่เน้นการแสดงผลแบบ 3D การ์ดแสดงผลจะมีผลมาก

     ชนิดของการ์ดแสดงผลมีหลายแบบตามเทคโนโลยีที่พัฒนาและเมื่อมีเทคโนโลยีที่ดีขึ้น ของเก่าก็ล้าสมัยและในที่สุดก็ไม่มีผู้ผลิต ชนิดของการ์ดมีดังนี้

     การ์ดจอวีจีเอ (VGA) เป็นการ์ดจอรุ่นแรกที่ทำตามมาตรฐาน VGA มีการเชื่อมต่อเข้าสู่ระบบทาง ISA การแสดงผลจึงเป็นการแสดงผลที่มีข้อจำกัดในเรื่องการส่งรับข้อมูลจำนวนมาก ปัจุบันไม่มีจำหน่ายแล้ว แต่จะมีใช้ในซีพีรุ่นเก่า

     การ์ดจอซูเปรอ์วีจีเอ (Super VGA) เป็นการ์ดที่ผลิตตามาตรฐานของ VESA-Video Electronic Standard Association ซึ่งเป็นสมาคมที่จัดตั้งขึ้นมาวางมาตรฐานกลางการแสดงผลเพื่อให้มีความเข้ากันได้ โดยเฉพาะเมื่อผลิตและพัฒนามาจากหลากหลายบริษัท การ์ดวีดีโอที่ใช้กันในรุ่นแรกก็เป็นไปตาม VESA ตัวนี้ด้วย

     การ์ดจอที่ใช้ตัวเร่งกราฟิก (Graphic Accelerator) เป็นการ์ดที่พัฒนามาจากบริษัทชั้นนำทางด้านการผลิตการ์ดวีดีโอนี้ มีการพัฒนาซีพียูแบบ Co-Processor ใช้บนบอร์ด เพื่อเพิ่มความเร็ว การแสดงผลกราฟิก การ์ดตัวเร่งกราฟิกนี้ ทำงานได้ดีกับคำสั่งพิเศษที่เขียนภาพแบบ 2D และเป็นภาพที่แสดงผลด้วยความละเอียดสูง

     การ์ดตัวเร่ง 3D บริษัทชั้นนำหลายบริษัทได้พัฒนาเทคโนโลยีขึ้นใช้โดยเน้นการแสดงภาพสามมิติซึ่งมีคำสั่งสนับสนุนการทำงานแบบสามมิติ การ์ดแสดงผลแบบนี้จึงทำงานได้ด้วยความเร็วสูง และมีราคาแพงขึ้น เช่น การ์ด GeForce, Voodoo เป็นต้น

     ชิปที่ใช้ในการเร่งภาพ และการเชื่อมต่อแบบ AGP ความจริงแล้วผู้ผลิตซีพียู (ทั้งอินเทลและเอเอ็มดี) ในใส่ชุดคำสั่งในการประมวลผลกราฟิก เพื่อให้ซีพียูคำนวณผลได้เร็วขึ้น อินเทลกำหนดฟังก์ชั่นการคำนวณทางกราฟิกไว้ในชุดคำสั่ง MMX ส่วนเอเอ็มดีใส่ชุดคำสั่งพิเศษไว้ที่ 3D NOW การเพิ่มคำสั่งพิเศษนี้ทำให้การแสดงผลทางกราฟิก เช่น การเล่นเกมทำได้เร็วขึ้น แต่ถึงจะมีชุดคำสั่งซีพียูทำงานแล้วก็ยังเพิ่มความเร็วได้ไม่เท่าที่ต้องการ เพราะซีพียูอาจต้องทำงานอื่นอีก ผู้ผลิตการ์ดเชื่อมต่อการแสดงผลจึงได้พัฒนาชิปประกอบที่เป็นโคโปรเซสเซอร์ หรือเป็นซีพียูรวม โดยเน้นการประมวลผลภาพ และการฟิก ทั้ง 2D และ 3D โดยเฉพาะ ชิปเฉพาะนี้จึงมีชื่อเรียกว่า Graphic Coprocessor

      ตัวเร่งกราฟิกจึงเป็นหัวใจสำคัญในการแสดงภาพแบบ 3D และการแสดงภาพแบบเคลื่อนไหว เช่น วีดีโอ การประมวลผลนี้ต้องใช้ความเร็วสูง ดังนั้น การ์ดเชื่อมต่อการแสดงผลรุ่นใหม่จึงต้องมีระบบระบายความร้อนให้กับชิปตัวเร่งกราฟิกด้วย และเพื่อให้ซีพียูติดต่อกับหน่วยความจำและตัวเร่งกราฟิกได้ดี จึงต้องส้รางระบบพอร์ตเชื่อมต่อใหม่ และใช้ชื่อช่องทางเชื่อมโยงสำหรับการ์ดแสดงผลว่า AGP ในซีพีรุ่นใหม่ทุกเครื่องจึงใช้เส้นทางารเชื่อมต่อกับการ์ดแสดงผลแบบ AGP

6.3 หน่วยความจำบนการ์ดแสดงผลกับความละเอียดของการแสดงผล

      การ์ดแสดงผลจะต้องมีหน่วยความจำที่เพียงพอในการใช้งาน เพื่อสำหรับเก็บข้อมูลที่ได้รับมาจากซีพียู แลพสำหรับการ์แสดงผลบางรุ่น ก็สามารถประมวลผลได้ภายในตัวการ์ด โดยทำหน้าที่ในการประมวลผลภาพแทนซีพียูไปเลย ช่วยให้ซีพียูมีเวลาว่างมากขึ้นทำงานได้เร็วขึ้น

      เมื่อได้รับข้อมูลจากซีพียูมา การ์ดแสดงผลก็จะเก็บข้อมูลที่ได้รับมาไว้ในหน่วยความจำส่วนนี้นี่เอง ถ้าการ์ดแสดงผล มีหน่วความจำมาก ๆ ก็จะรับข้อมูลจากซีพียูได้มากขึ้น ช่วยให้การแสดงผลบนจอภาพมีความเร็วสูงขึ้น และหน่วยคงามจำที่มีความเร็วสูงก็ยิ่งดี เพราะจะสามารภรับ-ส่งข้อมูลได้เร็วขึ้น ยิ่งถ้าข้อมูลที่มาจากซีพียู มีขนาดใหญ่ ยิ่งต้องใช้หน่วยความจำที่มีขนาดใหญ่ ๆ เพื่อรองรับการทำงานได้โยไม่เสียเวลา ข้อมูลที่มีขนาดใหญ่ ๆ นั่นก็คือข้อมูลของภาพที่มีสีและความละเอียดของภาพสูง ๆ

      พัฒนาการของการแสดงผลไม่ได้ทำให้การแสดงผลด้วยความเร็วอย่างเดียว แต่จะต้องเพิ่มความละเอียดและจำนวนสีของการแสดงผลด้วยความละเอียดและจำนวนสีจะมีผลโดยตรงต่อหน่วยความจำที่ใช้ในการแสดงผลทั้งนี้เพราะแต่ละจุดที่แสดงผลคือข้อมูลที่เก็บในหน่วยความจำ

      ความละเอียดของการแสดงผลวัดเป็นจำนวนจุดสี ซึ่งหมายถึงการแสดงผลทั้งจอภาพได้เท่าใด เช่น 640 x 480 หมายถึง มีจุดภาพตามแนวนอน 640 จุดสี และแนวตั้ง 480 จุดสี แต่ละจุดสียังแสดงสีได้ด้วยความละเอียดของจำนวนสีอีก ดังนั้นหากต้องการแสดงสีเดียวของความละเอียด 640 x 480 ก็ต้องมีจำนวนจุดสีถึง 307200 ซึ่งถ้าแสดงผลเฉพาะทั้งคำก็ต้องใช้ข้อมูล 307200 บิต หรือ 38400 ไบต์ นั่นเอง

ตารางที่ 1 มาตรฐานการแสดงผลและการใช้งานหน่วยความจำแสดงผล

ความละเอียด	สีเดียว	16 สี	256 สี	High Colour	True Colour
จำนวนบิตต่อจุดสี	1	4	8	16	24
ไบต์ต่อจุดสี	0.125	.5	1	2	3
640x480	38,400	153,600	307,200	614,400	921,600
800x600	60,000	240,000	480,000	960,000	1,440,000
1024x768	98,304	393,216	768,432	1,572,864	2,359,296
1152x864	124,416	497,664	995,328	1,990,636	2,985,984
1280x1024	163,840	655,360	1,310,720	2,621,440	3,932,160
1600x1200	240,000	960,000	1,920,000	3,840,000	5,760,000
1920x1340	321,600	1,286,400	2,572,800	5,145,600	7,718,400
2048x1536	393,216	1,572,864	3,145,728	6,291,456	9,437,184

      จากตารางที่แสดงนี้ หมายถึง ข้อมูลภาพหนึ่งภาพต้องใช้ข้อมูลเท่าไร แต่ในการ์ดแสดงผลจำเป็นต้องมีบัฟเซอร์ในการแสดงผลอย่างน้อย 2 ภาพ และต้องมีพื้นที่การใช้เป็นที่คำนวณและประมวลผลภาพอีกต่างหาก ดังนั้นการ์ดแสดงผลในปัจจุบัน (2548) จึงมีจำนวนความเร็วสูงมาก โดยมีขนาดของหน่วยความจำในช่วงขนาด 32 MB ถึง 256 MB

6.4 การเลือกซื้อการ์ดแสดงผล

      ในการเลือกซื้อการ์ดแสดงผลคงต้องประเมินดูสภาพการใช้งานว่ามีลักษณะเป็นเช่นไร โดยอาจแบ่งแยกงานเป็นสองกลุ่มคือ งานประเภทต้องใช้ภาพสามมิติ หรือการแสดงผลมัลติมีเดีย การตัดต่อวิดีโอกับอีกกลุ่มได้แก่ การใช้งานทั่วไปในสำนักงานใช้เพื่อเชือมต่ออินเทอร์เน็ต

      การ์ดที่ใช้แสดงผลสามมิติ (3D) และเล่นเกมแบบสามมิติต้องใช้ชิปตัวเร่งพิเศษ การ์ดพวกนี้จะมีราคาแพงขึ้น เช่น การ์ดที่ใช้ชิป GeForce 2, GeForce 3, Voodoo ส่วนชิปตัวเร่ง 3D ที่มีผูเผลิตอีกหลายราย เช่น TNT, Banshee, Savage

      สำหรับการเลือกซื้อการ์ดแสดงผลใช้งานทั่วไปก็เลือกตัวเร่งที่มีราคาถูกลง ซึ่งปัจจุบันมีให้เลือกได้มากโดยปกติก็ใช้ชิกตัวเร่ง รุ่นดียวกับพวก 3D เกมได้ แต่การ์ดพวกนี้จะใช้ความเร็วสัญญาณนาฬิกาและหน่วยความจำน้อยกว่า ทำให้มีราคาแตกต่างกันมาก

      การ์ดแสดงผลหลายรุ่นมีขีดความสามารถพิเศษ เช่น มีส่วนของการเชื่อมต่อเป็น TV-out เพื่อใช้สำหรับแสดงผล VCD และ DVD เพื่อให้ต่อกับ TV ได้โดยตรง โดยคอมพิวเตอร์จะทำตัวเป็นเครื่องเล่น DVD ให้

6.5 จอภาพ (Monitor)

       จอภาพเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการแสดงผล ซึ่งการเลือกจอภาพให้เหมาะกับประเภทของการ์ดจอก็จะทำให้การแสดงผลที่ได้รับนั้นมีประสิทธิภาพมากขึ้น

รูปที่ 2 แสดงจอภาพแบบ LCD

6.6 ชนิดของจอภาพ

       สามารถแบ่งชนิดของจอภาพออกเป็น 2 ชนิดคือ

       1. จอภาพแบบซีอาร์ที (CRT)

       2. จอภาพแบบแอลซีดี (LCD)

6.6.1 จอภาพแบบซีอาร์ที

          การแสดงผลจาการ์ดแสดงผลต่อเชื่อมสัญญาณมาที่จอภาพ ดังนั้นจึงควรที่จะต้องทำความรู้จักกับเทคโนโลยีที่เกี่ยวกับจอภาพด้วย จอภาพแบบซีอาร์ทียังเป็นจอภาพที่มีการใช้งานกันมาก เพราะมีราคาถูกเมื่อเทียบกับจอภาพที่มีเทคโนโลยีแบบอื่น เช่น แอบซีดี คุณลักษญะของจอภาพแสดงผลที่น่าสนใจประกอบด้วย

         หลอดภาพ หลอดภาพเป็นหลอดแก้วขนาดใหญ่ ภายในฉาบสารเรืองแสงที่เมื่อลำแสงอิเล็กตรอนตกกระทบจะมีแสงเรืองตามสีที่ปรากฏให้เห็น ดังนั้นในหลอดภาพจึงมีส่วนของปืนอิเล็กตรอน ซึ่งมีสามลำแสงตามสีที่ต้องการแสดงผลคือ สีแดง เขียว และฟ้า การที่อิเล็กตรอนวิ่งมาชนจอภาพได้ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำสูงมาก โดยทั่วไปจะมีค่าสูงกว่า 20,000 โวลต์

         จอแบบหรือจอโค้ง อิล็กตรอนต้องกวาดเรียงเป็นเส้นตามแบนราบ ดังนั้นการบังคับจุดโฟกัสของอิเล้กตรอนให้มาที่หน้าจอเพื่อได้จุดสีจุดเล็ก ๆ จึงจำเป็นต้องให้จอมีส่วนโค้งเล้กน้อย แต่ด้วยเทคโนโลยีการควบคุมลำแสงอิเล็กตรอนที่ดีขึ้น กับการขยายส่วนลึกของตัวจอภาพให้มากขึ้นจึงให้หน้าจอแสดงผลแบบราบได้มากขึ้น จอแสดงผลแบบแบนจะให้สัดส่วนของภาพที่ปรากฏบนจอได้ดีกว่า และเป็นที่นิยมในปัจจุบัน แต่มีราคาเพิ่มขึ้น

รูปที่3 แสดงจอภาพแบบซีอาร์ที

6.6.2 จอภาพแบบแอลซีดี

          เทคโนโลยีการแสดงผลด้วยแอลซีดีกำลังเป็นดาวรุ่ง แอลซีดีย่อมาจาก Liquid Crystal Display เป็นเทคโนโลยีที่ไม่ต้องใช้ลำแสงอิเล็กตรอน แต่ใช้การแสดงผลจากลำแสงที่สะท้อนผ่านผลึกเหลว แอลซีดีได้รับการพัฒนามามีสองแนวทางคือ แบบ Passive Matrix และแบบ Active Matrix สำหรับแบบ Passive มีจุดอ่อนในเรื่องความเข้มแข็งของแสงที่มองเห็น และมุมมอง ปัจุบันจึงนิยมหันมาทางด้าน Active Matrix แอกทีฟ แมทริกซ์ เป็นเทคโนโลยีที่ต้องใช้ทรานซิสเตอร์บนแผ่นฟิล์มบาง (Thin Film Tran sister - TFT) กล่าวคือ ต้องส้รางอเรย์ของทรานซิสเตอร์ในทุก ๆจุดแสดงผลที่มีทรานซิสเตอร์ตัวเล็ก ๆ ควบคุมอยู่ ทรานซิสเตอร์จะทำหน้าที่ควบคุมการแสดงผลในจุดนั้น ๆ ด้วยการทำงานของทรานซิสเตอร์ในการควบคุมการแสดงผล จึงทำให้การแสดงผลบนจอแอลซีดีทำงานได้รวดเร็ว และมีความคมชัด

          การสร้าง TFT ร่วมกับ LCD เป็นเทคโนโลยีที่มีกรรมวิธีที่ยุ่งยากและซับซ้อน ทำให้ขนาดของจอภาพที่ได้มีผลผลิตต่อการลงทุนยังสูง เพราะการที่จะทำให้ทรานซิสเตอร์บนแผ่นฟิล์มบาง ๆ ทำงานร่วมกันหลายแสนตัว โดยไม่เกิดการผิดพลาดเลยแม้แต่นิดเดียว จึงเป็นเรื่องใหญ่ ราคาของแอบซีดีจึงมีราคาสูงเมื่อเทียบกับจอภาพซีอาร์ที

          แต่ในปัจจุบันกระบวนการผลิตจอภาพแอลซีดีได้รุดหน้าไปมาก ราคาของจอภาพแอลซีดีขนาด 15 นิ้วลดลงมามาก จนแนวโน้มที่จะแข่งขันกับจอซีอาร์ทีได้ จอแอลซีดีในขนาด 15 นิ้ว และแสดงผลได้ด้วยความละเอียด 1024 x 768 ด้วยความเร็วการรีเฟรซจอภาพ 75 ครั้งต่อวินาที มีราคาลดลงจนอยู่ในวิสัยที่ซื้อหามาใช้ได้แล้ว

          จุดเด่นของจอแอลซีดีอยู่ที่การใช้กำลังงานไฟฟ้าต่ำ ใช้พื้นที่ติดตั้งจอภาพน้อย จึงเหมาะกับสภาพที่ ๆ คับแคบและต้องการจอแสดงผลคุณภาพดี

6.7 สัดส่วนของจอภาพ

      ขนาดของจอภาพวัดกับด้วยเส้นทแยงมุม โดยขนาดที่มีความนิยมและผู้ผลิตได้ผลิตออกจำหน่ายมีหลายขนาดตั้งแต่ 14 นิ้ว 15 นิ้ว 17 นิ้วและ 21 นิ้ว อย่างไรก็ดีการแสดงผลบนจอภาพที่ปรากฏให้เห็นเมื่อวัดตามเส้นทแยงมุมจะน้อยกว่าตัวเลขบอกขนาดโดยปกติขนาดของจอซีอาร์ทีขนาดต่าง ๆ 

รูปที่ 4 แสดงการวัดขนาดหน้าจอ

6.8 ขนาดของจุด (dot pitch)  

      ความละเอียดของการแสดงผลขึ้นกับการแสดงภาพแต่ละจุดว่ามีขนาดเล็กเพียงใด ลองคำนวณดูอย่าง่าย ๆ ว่าให้แนวราบแสดงผลได้ 720 จุด หากจอที่แสดงมีขนาดประมาณ 240 มิลลิเมตร ความเล็กขแงแต่ละจุดต้องเล็กกว่า 240 หาร 720 หรือประมาณ 0.33 มิลลิเมตร ยิ่งถ้าต้องการแสดงความละเอียดให้มากขึ้น ความละเอียดหรือความเล็กของจุด (dot pitch) จะต้องเล็กลง ขนาดของจุด (dot pitch) นี้ กำหนดในสเปกของจอภาพ ซึ่งปัจจุบันมีค่าประมาณ 0.24 มิลลิเมตร

6.9 การพิจารณาเลือกซื้อจอภาพ

      การเลือกซื้อจอภาพที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับงบประมาณที่จะจัดซื้อ โดยถ้ามีงบมาก การเลือกซื้อจอแอลซีดีก็เป็นไปได้ แต่ถ้าต้องการจอภาพแบบซีอาร์ที และเป็นจอแบนที่มีขนาดใหญ่ เช่น 17-19 นิ้ว ก็จะมีราคาสูงขึ้น

      ข้อพิจารณาขนาดของจอจึงขึ้นกับสภาพของงานที่ใช้ ถ้าใช้พิมพ์งาน ใช้อินเทอร์เน็ต อ่านอีเมล์ ก็ใช้จอ 15 นิ้ว ก็พอ  แต่หากต้องใช้งานแสดงกราฟิกความละเอียดสูงก็ต้องใช้จอขนาด 17-19 นิ้ว ถ้าเป็นจอขนาด 17 นิ้ว ควรเลือกรุ่นที่สนับสนุนการแสดงผลความละเอียดศุงสุดคือ 1600 x 1200 จุด โดยมีอัตราการรีเฟรซอยู่ที่ 75 Hz

      โดยปกติต้องพิจารณาดูว่า จอภาพที่ต้องการระหว่างจอแบนราบกับจอโค้ง มีความต้องการอย่างไร จอแบนราบจะให้สัดส่วนของภาพได้ดีกว่า การดูสบายตา และเป็นจอที่น่าใช้มาก แต่ราคาก็สูงขึ้น จอภาพที่เลือกซื้อบางจอมีคุณสมบัติพิเศษที่ต่อเชื่อม USB กับจอภาพได้ ก็จะช่วยเติมพอร์ต USB ให้ใช้งานได้มากขึ้นหรือสะดวกขึ้น

       จอภาพบางรุ่นมีลำโพงในตัว แต่โดยทั่วไปแล้วไม่จำเป็น เพราะการต่อลำโพงภายนอกจะมีความคล่องตัวกว่า และสามารถเลือกหาลำโพงที่มีคุณภาพดีมาใช้ได้ดีกว่าลำโพงที่ติดอยู่จอมอนิเตอร์

สรุปท้ายบท

        ปัจจุบันเทคโนโลยีของการ์แสดงผลสามารถให้ความละเอียดในรูปแบบสามมิติ (3D) ได้แทบทั้งสิ้น เนื่องจกการใช้งานรูปแบบมัลติมีเดียในปัจจุบันมีความก้าวหน้าขึ้นมาก ไม่ว่าจะเป็นเกมหรือภาพยนตร์ จำเป็นต้องพึ่งพาความสามารถของการ์ดแสดงผลเป็นส่วนใหญ่ การแสดงผลภาพในปัจจุบันนี้มีราคาตั้งแต่หลักร้อยไปจนถึงหลักแสนก็มี ยิ่งการ์ดแสดงผลที่มีคุณภาพดี  ภาพที่ได้ออกมาก็จะยิ่งมีคุณภาพดีเช่นกัน

        จอภาพที่ใช้งานกันอยู่ในปัจจุบันเป็นจอชนิดซีอาร์ที หรือจอแบบอ้วน ภาพที่ได้ออกมามีคุณภาพพอใช้ได้ในระดับหนึ่ง ซึ่งถ้าเปรียบเทียบกับจอภาพแบบแอลซีดี จะเห็นความแตกต่างของภาพชัดเจนมาก จอแอลซีดีมีคุณภาพดีกว่า แต่ก็มีข้อเสียคือราคาแพง และอะไหล่ชิ้นส่วนต่าง ๆ ของจอประเภทนี้ไม่ค่อยแพร่หลายเวลาเสียก็ซ่อมยาก