شاشة متعددة التزامن

كانت أجهزة الكمبيوتر المنزلية القديمة تُخرج الفيديو إلى أجهزة التلفزيون العادية أو الشاشات المركبة ، باستخدام معايير عرض التلفزيون مثل NTSC و PAL و SECAM . كانت هذه المعايير ذات معدلات مسح ثابتة، وتستخدم فقط نبضات التزامن الرأسية والأفقية المضمنة في إشارات الفيديو لضمان التزامن، وليس لتحديد معدلات المسح الفعلية.

كانت شاشات الكمبيوتر المخصصة في بداياتها تعتمد في كثير من الأحيان على معدلات مسح ثابتة. فعلى سبيل المثال، تم بيع جهاز الكمبيوتر الشخصي الأصلي من IBM عام 1981 مع خيارين من بطاقات الفيديو ( MDA و CGA ) المصممة للاستخدام مع شاشات IBM المخصصة التي كانت لا تزال تستخدم معدلات مسح ثابتة. كانت توقيتات بطاقة CGA مطابقة لتوقيتات تلفزيون NTSC، بينما استخدمت بطاقة MDA توقيتًا مخصصًا للحصول على دقة أعلى، مما يوفر جودة نص أفضل. كما استخدمت شاشات ماكنتوش الأولى معدلات مسح ثابتة أيضًا.

في عام 1984، أضافت شركة IBM دقة عرض ثانية لتقنية EGA ، مما استلزم استخدام شاشة تدعم معدلَي مسح ضوئي، معدل CGA الأصلي بالإضافة إلى معدل مسح ضوئي ثانٍ لأنماط الفيديو الجديدة. ^{[ 5 ]} عُرفت هذه الشاشة، بالإضافة إلى شاشات أخرى يمكن التبديل يدويًا بين معدلَي التزامن هذين، باسم شاشات المسح المزدوج. ^{[ 6 ]}

تم إصدار برنامج NEC Multisync في عام 1985 للاستخدام مع جهاز IBM PC، وهو يدعم نطاقًا واسعًا من ترددات المزامنة بما في ذلك ترددات CGA وEGA و PGC ، بالإضافة إلى أشكال موسعة مختلفة من هذه المعايير التي تسوقها جهات خارجية، ومعايير لم يتم إصدارها بعد. ^{[ 4 ]}

توسّع معيار VGA الذي وضعته شركة IBM عام 1987 ليشمل ثلاثة معدلات مسح ثابتة. عند هذه النقطة، احتاج مالكو أجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة Mac المزودة ببطاقات رسومات متعددة إلى شاشات عرض فريدة لكل منها، ^{[ 6 ]} وبحلول أواخر الثمانينيات، كانت جميع معايير الفيديو الحاسوبية المذكورة أدناه تتطلب شاشات تدعم عددًا محدودًا من الترددات المحددة:

1. PAL ، NTSC ، CGA :  مسح أفقي بتردد 15.7 كيلوهرتز تقريبًا، ومسح رأسي بتردد 50 أو 60  هرتز
2. EGA : 15.7  كيلوهرتز (وضع متوافق مع CGA) أو 21.8  كيلوهرتز مسح أفقي، 60  هرتز مسح رأسي
3. VGA :  مسح أفقي بتردد 31.5 كيلوهرتز، ومسح رأسي بتردد 60 أو 70  هرتز. لا يدعم توقيتات CGA/EGA. يتم إرسال دقة CGA/EGA إلى الشاشة بتوقيتات متوافقة مع VGA.
4. XGA :  مسح أفقي بتردد 35.5 كيلو هرتز، ومسح رأسي بتردد 87  هرتز (43.5  هرتز متداخل) (بالإضافة إلى أوضاع VGA)
5. تتوفر العديد من تنسيقات العرض المختلفة لأجهزة ماكنتوش، وسن، ونيكست، وغيرها من الحواسيب الصغيرة.

بعد ظهور VGA في عام 1987 ، بدأ سوق IBM في تطوير بطاقات Super VGA التي استخدمت العديد من معدلات المسح المختلفة، وبلغت ذروتها في VBE الذي وضع أساليب موحدة لإخراج العديد من الدقة المختلفة من بطاقة واحدة، ليصبح في النهاية صيغة التوقيت العامة التي سمحت لبطاقات الرسومات بإخراج دقة عشوائية.

بحلول أواخر التسعينيات، أصبحت بطاقات الرسومات للحواسيب الصغيرة متوفرة بمواصفات تتراوح بين 1024×768 بكسل بتردد 60  هرتز، و1600×1200 بكسل على الأقل بتردد 85  هرتز. ^{[ 7 ]} بالإضافة إلى هذه الدقة والترددات العالية، كان العرض يعمل أثناء بدء تشغيل النظام على أنظمة مثل IBM PC بدقة منخفضة قياسية، مثل دقة 720×400 بكسل القياسية لأجهزة الكمبيوتر الشخصية بتردد 70  هرتز. وكان على الشاشة القادرة على العرض بكلتا الدقتين أن تكون قادرة على المسح الأفقي بتردد يتراوح بين 31 و68  كيلوهرتز على الأقل.

استجابةً لذلك، وضعت VESA قائمة موحدة لدقة العرض ومعدلات التحديث والتوقيت المصاحب لها لمصنعي الأجهزة. ^{[ 8 ]} وقد حلت محلها صيغة التوقيت العامة لـ VESA ، والتي وفرت طريقة قياسية لاستخلاص توقيت أي وضع عرض من نبضات التزامن الخاصة به، ^{[ 9 ]} والتي بدورها حلت محلها معيار توقيتات الفيديو المنسقة لـ VESA .

كانت الشاشات متعددة التزامن المبكرة، المصممة للاستخدام مع أنظمة ذات عدد محدود من الترددات المحددة، مثل CGA وEGA وVGA، أو مع معالجات الرسومات المدمجة في أجهزة ماكنتوش، تدعم ترددات ثابتة محدودة. في أجهزة IBM PC، كانت هذه الترددات تُنقل من بطاقة الرسومات إلى الشاشة عبر قطبية إحدى إشارتي التزامن الأفقي (H-sync) أو الرأسي (V-sync) أو كلتيهما، واللتين يرسلهما محول الفيديو. ^{[ 5 ]}

دعمت التصاميم اللاحقة نطاقًا متصلًا من ترددات المسح، مثل تقنية NEC Multisync التي دعمت معدلات مسح أفقي من 15  إلى 31  كيلوهرتز ^{[ 4 ]} ، مستمدةً من توقيت إشارة التزامن وليس من قطبية إشارات التزامن. ^{[ 10 ]} يمكن استخدام شاشات كهذه على منصات وبطاقات فيديو متعددة طالما كانت الترددات ضمن النطاق المطلوب.

تدعم الشاشات الحديثة المصنعة وفقًا لمعايير تردد VESA عمومًا معدلات مسح عشوائية ضمن نطاق محدد من معدلات المسح الأفقي والرأسي الدنيا والقصوى. ويبلغ الحد الأدنى لتردد المسح الأفقي في معظم شاشات الكمبيوتر الحديثة متعددة المسح 31  كيلوهرتز. ^{[ 11 ]}

في كل من الشاشات متعددة التزامن والشاشات ذات التزامن الثابت، يُعد التوقيت بالغ الأهمية لمنع تشوه الصورة وحتى تلف المكونات. ^{[ 12 ]} معظم الشاشات الحديثة متعددة المسح الضوئي مُتحكَّم بها بواسطة معالج دقيق ^{[ 13 ]} وسترفض محاولة التزامن مع معدل مسح ضوئي غير مدعوم، مما يحميها عادةً من التلف.

ينطبق مفهوم التزامن المتعدد على الشاشات غير CRT، مثل شاشات LCD ، ولكن يتم تنفيذه بشكل مختلف.

شاشات LCD هي شاشات ثابتة البكسل ، حيث يكون عدد الصفوف والأعمدة المعروضة على الشاشة ثابتًا، ويتم تحديده من خلال تصميم اللوحة. عندما تكون دقة إشارة الإدخال لا تتطابق مع عدد البكسلات في الشاشة، يجب على وحدة تحكم LCD مع ذلك ملء نفس عدد عناصر الصورة.

يتم تحقيق ذلك إما بتكبير أو تصغير الصورة حسب الحاجة، مما يُنشئ صورة لا تتناسب عناصرها مع وحدات البكسل في الصورة الأصلية بنسبة 1:1، أو بعرض الصورة دون تغيير حجمها في مركز الشاشة، وملء المساحات المحيطة بها بوحدات بكسل سوداء. بينما تدعم شاشات LCD المستقلة عمومًا نطاقًا واسعًا من معدلات المسح الأفقي، فإن معظمها يدعم معدلات مسح رأسي تتراوح بين 60  و75  هرتز فقط. في السنوات الأخيرة، ظهرت في السوق شاشات LCD مصممة للألعاب، تُقدم معدلات مسح رأسي تصل إلى 120  هرتز فأكثر. ^{[ 14 ]} ويُشار إلى هذه الشاشات عادةً بمعدل التحديث الأقصى الخاص بها.