Le cours technique X41-tech

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31. Affichage et image en informatique

Le périphérique le plus courant pour afficher les opération de l'ordinateur est l'écran, les vidéo projecteurs sont plus spécifiques pour des applications spéciales.

Nous avons déjà vu avec les cartes graphiques les problèmes de type pas d'affichage sur l'écran. Cette partie ne reprend que les écrans.

1. Les types d'écran d'ordinateurs.

Deux types sont utilisés en informatique, les cathodiques (obsolètes) et les plats. Cette dernière reprend toute une série de technologies comme les LCD, TFT et Plasma. Dans les deux cas, la réparation dans un atelier magasin est presque impossible, les pièces trop spécifiques. On va juste essayer de comprendre le fonctionnement pour donner au client une idée de la cause d'un mauvais fonctionnement (pas simplement il est en panne).

La première caractéristique d'un moniteur est la taille de la dalle (écran plat) ou de la face avant du tube (cathodique). Elle est exprimée en pouce (soit 2.54 cm). Les modèles actuels sont minimum 17 ". A partir de 50", seuls les écrans plasma (et les vidéo projecteurs dans une moindre mesure) peuvent être utilisés.

La deuxième est la résolution maximum, par exemple 1024 X 768, qui reprend le nombre de points différents affichés suivant la longueur et la hauteur. En cathodique, descendre en résolution ne pose pas de problème, en plat, l'image est nettement moins belle. Plus la taille augmente, plus la résolution des modèles augmente.

La troisième est la fréquence de rafraîchissement. Tous les points bne sont pas allumés en même temps mais les uns après les autres, lignes par lignes. Cette fréquence dépend de l'écran mais aussi de la carte graphique (ceci peut-être paramétré dans les propriétés d'affichage de Windows). 72 Hz signifie que tous les points de l'écran sont rafraîchis 72 fois par seconde.

Le dot pitch, l'écart entre deux points de même couleur en mm, 0,26 est un standard, plus faible donne une meilleure image.

2. Les écrans cathodiques.

Cette technologie n'est plus fabriquée, ou du moins vendue, en Europe.

Le fonctionnement est lié à un flux d'électron envoyé par un canon vers la face avant du tube, point par point, ligne par ligne. La face avant du tube est recouverte d'une grille qui délimite chaque point pour quasiment tous les modèles. Chaque trou dans la grille correspond à un point et à une couleur (3 couleurs de base). De l'autre coté de cette grille, sur la face avant du tube, on utilise un produit qui réagit à cette charge d'électron en produisant de la lumière recouvert d'un filtre de couleur.

Ce qu'il faut retenir en cas de panne. D'abord, le canon utilise de la haute tension, évitez de les ouvrir avec le courant branché (attendez même que les condensateurs se déchargent avant d'essayer de réparer. Une couleur manquante ou bizarre est souvent liée à une panne des déflecteurs horizontaux et verticaux (2 et 3 sur le schémas) qui déplace le point d'impact des électrons sur la face avant mais aussi à un problème de connecteur (mal enfoncé ou une broche défectueuse (cassée ou pliée). A part le câble VGA externe qui peut parfois être remplacé (mais généralement un coté est directement implanté dans l'écran), aucune réparation possible. 

3. Les écrans TFT et LCD

Ces deux technologies sont pratiquement équivalentes au niveau principe de fonctionnement. Le principe est liée à une dalle lumineuse parfaitement uniforme. entre cette dalle et l'écran, on place des filtres polarisateurs qui vont envoyer la lumière parfaitement verticalement par rapport à la dalle. La partie suivante est une sorte de grille où les différentes ouvertures peuvent être ouvert, fermés en passant par différentes valeurs intermédiaires, suivi de filtres suivant les points pour les 3 couleurs et de nouveau de filtre de polarisation.

La différence entre le LCD et le TFT est liée à la partie fenêtre. Les deux utilisent des cristaux liquides qui se redressent lorsqu'ils sont soumis à une tension. Dans le cas des TFT passifs, la tension électrique envoyée à chaque cristal se fait directement par le circuit de contrôle, en TFT actif, ce circuit pilote un transistor, ce qui améliore le temps de réponse et la clarté de l'image. Dans le cas des LCD, les cristaux liquides sont noyés dans le verre. Cette solution permet un meilleur contrôle, d'où une clarté et un temps de réponse supérieurs.

C'est là qu'on voit les différences de prix d'un modèle à l'autre. Les caractéristiques sont liés aux:

• temps de réponses maximum (en milliseconde), la durée maximum entre le passage d'un point en noir à un point en blanc, 5 ms est un stricte minimum.
• le taux de contraste entre deux couleurs différentes d'un même point (les modèles courants sont de 800:1).
• La brillance, exprimée en candela / m². les plus faibles ont une valeur de 250, c'est le stricte minimum.
• l'aspect: soit au format 5:4 (informatique standard), soit WIDE comme pour les télévisions (nettement plus large que haut), 16:10.
• Les angles de vues horizontaux et verticaux, dans les 170 °, qui caractérise l'angle de vue de biais maximum pour voire l'image.

Les pannes sont différentes (le connecteur VGA peut toujours poser des problèmes). Le panneau arrière est alimenté par un Inverter qui transforme une tension faible (généralement 12 volts en 1000 volts continu. Une panne d'Inverter provoque une image sombre. Pour vérifier si c'est lui qui est en panne, écran allumé, éclairez le avec une lampe de poche, l'affichage doit apparaître en très sombre mais apparaître. La deuxième cause de panne est la dalle en elle même (donc plus aucune lumière). En dernier, un circuit spécifique (le clock Synthesizer) sert de générateur de fréquence, c'est lui qui gère la vitesse de positionnement des cristaux liquides les uns après les autres. Une panne de ce générateur provoque le plus souvent une image déformée, couleurs manquantes, .... De nouveau, le dépannage demande des pièces spécifiques difficilement trouvables dans le commerce standard, même pour un technicien.

4. Le plasma.

Principalement utilisé pour les écrans de taille importante (donc plus pour les TV que comme écran informatique), le plasma utilise un gaz qui envoie de la lumière lorsqu'il est frappé par un flux d'électron. De nouveau, on retrouve trois capsule par couleurs avec chaque fois un filtre couleur. C'est équipement ont une durée de vie un peu plus faible. Par contre, la consommation est liée à l'image, moins importante pour le noir (sinon nulle) que pour le blanc.

5. Technologies LED

C'est la technologie actuelle des écrans avec 3 variantes totalement différentes.

La plus courantes est équivalente à la technologie LCD. Le panneau lumineux arrière est simplement remplacé par des LED. L'avantage est lié à la consommation, en plus il n'y a plus de convertisseur de tension (inverter). Pour les modèles bureautiques, on le remplace en cas de panne. Dans le cas des ordinateurs portables, on trouve plus ou moins facilement des dalles de remplacement (complète) sur Internet pour des prix démocratiques.

La deuxième technologie LED est presque identique à la première, les LED ne sont plus positionnées à l'arrière pais sur les coté: la luminosité diminue mais la largeur de l'écran est plus faible. Ces écrans sont simplement plus design.

La troisième technologie (OLED) est largement différente puisqu'il n'y à plus de panneau lumineux. Chaque pixel de l'écran utilise une LED tri-colore. Suivant les tensions appliquées à chaque LED (et à chaque couleur), on affiche l'image sur l'écran.

6. Les connexions.

La première méthode est le VGA, c'est un connecteur 15 broches (toutes les broches ne sont pas utilisées). Le signal envoyé est analogique, comme pour les écrans cathodiques. Dans le cas des écrans TFT, les signaux envoyés par la carte graphique sont retransformés en numérique (d'où une perte de qualité). 

La connexion DVI est une connexion purement digitale (même si suivant les connecteurs, le signal analogique est également envoyés sur des broches spécifiques). Les écrans actuels utilisent cette connexion.

L'HDMI est plus particulier aux télévisions mais fait son entrée en informatique. C'est de nouveau une connexion numérique mais qui en plus intègre le son. Ca nécessite un seul câble entre le PC et l'écran / télévision. Les cartes mères "all in one" qu'ont trouve dans le commerce actuellement l'intègrent toutes. Les télévisions actuelles intègrent quasiment toutes cette connexion.

Deux connecteurs sont parfois utilisés comme sortie TV, le S-vidéo et le RCA (aussi utilisé en audio). Les deux envoient le même signal (des convertisseurs sont parfois utilisés). Cette solution nécessite généralement un adaptateur péritel sur la TV, en plus que l'audio n'est pas transmis et vient de la carte son. Pour les télévisions, trois types d'encodages sont utilisés dans le monde:

• PAL, pratiquement toute l'Europe
• SECAM, France et anciennes colonies
• NTSC, continent Nord-américain, Asie

Le paramétrage de votre carte graphique doit être le même que celui de votre télévision pour une image correcte (par exemple, une image codée en Secam envoyée sur un téléviseur PAL donne une image en Noir et Blanc).

7. Les vidéo projecteurs.

C'est une technologie plus spécifique utilisée pour des projections publiques à partir d'un ordinateur mais les sources d'entrées intègrent également la télévision suivant les encodages ci-dessus.

Trois technologies sont utilisées:

• les tri-tubes sont spécifiques et nécessitent une installation par un technicien spécialisé. Ils ne sont utilisés que en fixe.
• les LCD reprennent une technologie similaire aux écrans ci-dessus pour faire passer (ou non) la lumière.
• les DLP/DMD (la technologie utilisée le plus couramment) utilisent une matrice de transistors qui pilotent chacun de petits miroirs. Le schémas de fonctionnement ci-contre reprend les différents composants, y compris les miroir et roues chromatiques qui dirigent la lumière vers les miroirs. La lentille de projection permet de régler manuellement l'image.

A part la première qui est plutôt spécifique, les deux suivantes utilisent une lampe (avec une durée de vie plutôt faible). Choisir un modèle passe d'abord par là. La deuxième caractéristique est liée à la résolution d'affichage (minimum XVGA, qui correspond à 1024 X 768). Windows Seven va configurer votre écran automatiquement avec les vidéo projecteurs les plus récents. La troisième caractéristique est liée à la luminosité exprimée en Lumens. Plus elle est importante, plus l'image sera claire dans des pièces éclairées. Un modèle standard doit au minimum faire 1500 à 2000 Lumens.