Generalmente el dispositivo principal de salida de un sistema gráfico es un monitor de video. El tipo más común es un CRT y actualmente se incrementa el uso de los LCD. Uno de los componentes de un monitor de video CRT es el cañón de electrones; el cañón tiene un cátodo que al calentarse emite un haz de electrones (rayos catódicos) que pasa a través de los sistemas de enfoque y desviación que dirigen el haz hacia una posición específica de la pantalla que se encuentra recubierta con una película de fósforo con carga positiva, de modo que al impactar el rayo de electrones en un punto de la cubierta de fósforo esta emite luz durante una fracción de segundo. El sistema de desviación consta de un par de placas metálicas horizontales y un par de verticales. Al pasar los electrones del haz entre cada par de placas, el campo eléctrico generado entre estas produce una desviación en el haz, primero en dirección vertical y después horizontal.
La pantalla de video que utilizan la mayoría de las microcomputadoras se dividen en pequeños puntos. Cada uno de esos puntos se denomina pixel (picture element). Discretamente, el CRT es representado por una rejilla de líneas verticales y horizontales. A cada línea horizontal se le conoce como línea de barrido mientras que la presentación de video se denomina presentación por barrido. La calidad de una presentación por barrido se describe de acuerdo a su resolución. La resolución se determina por el número de líneas de barrido y pixeles por línea. Cuanto mayor sea la resolución mas detallada resultará la imagen. Las presentaciones de baja resolución tienen cerca de 300 líneas de barrido, cada una con aproximadamente 400 pixeles. Las presentaciones de alta resolución tienen por lo menos 1000 líneas de barrido, con más de 1000 pixeles por línea.
Cuando hablamos de mejor resolución gráfica, hablamos de usar un número mayor de líneas de barrido (horizontales) con mayor número de píxeles. Realmente, lo que sucede es que cuanto más se juntan los píxeles, es más difícil distinguir entre uno y otro píxel adyacente. Esto se debe en parte a la distancia física entre los conos de la retina del ojo humano y en parte a las condiciones visuales que dependen del entorno. Esta habilidad de discernir detalles se llama agudeza visual. Nuestra agudeza es menor por el desgaste, al envejecer, y por efectos de nuestro entorno; por ejemplo, al disminuir el contraste y brillo. La resolución y el concepto de una malla de áreas de colores son análogos a un mosaico. En tal forma de arte, un mosaico intenta representar una imagen a partir de azulejos pequeños de determinados colores y tonos. Cada azulejo intenta aproximarse en color a un área de la imagen, combinando los colores en dicho área.
En un sistema de barrido se presenta la imagen por medio de una secuencia predefinida y cíclica. El haz de electrones que ha sido desviado por las placas de deflexión choca contra la esquina superior izquierda de la pantalla recubierta de fósforo produciendo luminiscencia en ese punto. En los monitores a color, cada punto o pixel de la pantalla esta compuesto por tres pequeños puntos de fósforo: rojo, azul y verde. Iluminando estos puntos con diferentes intensidades puede obtenerse cualquier color. Este tipo de monitores tiene tres cañones de electrones que producen rayos de electrones de distintas intensidades, correspondientes a los tres colores, que pasan por la máscara de sombra colocada detrás de la pantalla de fósforo. La máscara de sombra es una placa con pequeños agujeros que aseguran que los electrones de cada uno de los tres cañones alcancen solo los fósforos del color apropiado en la pantalla. Los tres rayos pasan a través de los mismos agujeros en la máscara, pero el ángulo en que llegan es diferente para cada cañón. El espacio entre los agujeros, el espacio entre los fósforos y la colocación de los cañones esta ajustada para que por ejemplo el cañón azul solamente tenga libre el camino hacia los fósforos azules. Los fósforos rojo, verde y azul para cada pixel, generalmente están alineados en una formación triangular.
Después de que el haz de electrones ha iluminado el primer punto de la pantalla, la tensión de las placas de deflexión cambia continuamente, guiando al haz de electrones sobre la línea de barrido de izquierda a derecha. Cuando se llega al final de la línea el cañón de electrones se apaga y la tensión de las placas se ajusta para desviar el haz al inicio de la segunda línea de barrido; este proceso se conoce como retorno horizontal. Se continúa repasando cada línea de barrido de la pantalla y cuando se ha llegado al extremo derecho de la última línea de barrido se ha completado un cuadro. Al final de cada cuadro el haz de electrones se apaga y regresa a la esquina superior izquierda para iniciar el cuadro siguiente; a esto se le llama retorno vertical.
El proceso de barrido es tan rápido que el ojo humano no es capaz de distinguir como se activan los puntos por separado, percibiendo la ilusión de que todos los pixeles se activan al mismo tiempo. Sin embargo, un punto de fósforo iluminado emite luz solo durante una fracción de segundo, el patrón de barrido de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo debe repetirse varias veces por segundo. El número de veces en un segundo que el cañón de electrones dibuja un cuadro completo en la pantalla se conoce como frecuencia de refresco y se mide en hertz (ciclos por segundo). El recíproco de la frecuencia de refresco es el tiempo transcurrido entre cada barrido completo, que es llamado tiempo de cuadro. Una frecuencia de refresco muy baja puede producir un efecto de parpadeo.
El proceso de barrido generalmente se divide en dos fases, cada una con una duración de 1/60 de segundo. En la primera fase se despliegan las líneas de barrido numeradas impares y, en la segunda, las líneas pares. El resultado de este ciclo de refresco entrelazado es una reducción del efecto de parpadeo con un tiempo de cuadro de 1/30 de segundo. Se observa que los sistemas de presentación entrelazada requieren dos retornos verticales por tiempo de cuadro
Cuando se despliega una imagen en la pantalla de un monitor de video, se necesita iluminar solo los pixeles adecuados. La iluminación de los pixeles apropiados requiere una unidad de presentación que consta de dos partes: memoria de video y controlador de video.
En ese esquema se hace un uso mas eficiente de la memoria ya que se destina la memoria de video destinada al almacenamiento de copias de la imagen a desplegarse en pantalla es independiente de la memoria principal del sistema.
en pantalla corresponde a una entrada particular en un arreglo bidimensional en memoria. Algunos sistemas gráficos cuentas con una memoria de video diferente de la memoria principal. El número de renglones en el arreglo de la memoria de video es igual al número de líneas de barrido en la pantalla, así el número de columnas en este arreglo es igual al número de pixeles en cada línea de barrido. El término pixel se usa también para describir el renglón y la columna de colocación en el arreglo de la memoria de video que corresponda a la posición en pantalla. Cada pixel se codifica mediante un conjunto de bits de longitud determinada (la llamada profundidad de color), por ejemplo, puede codificarse un pixel con un byte, u 8 bits, de manera que cada pixel admite 256 variantes (2 dígitos por bit, elevados a la octava potencia). En las imágenes de color verdadero se suelen usar tres bytes para definir un color, es decir, en total podemos representar un total de 2 elevado a 24, o sea 16,777,216 colores diferentes.
La cantidad de memoria de video requerida para almacenar una pantalla se determina multiplicando el número de pixeles horizontales, el número de pixeles verticales y el número de bytes usados para codificar un pixel.
Memoria de video = Res. H x Res. V x Núm. de bytes por pixel.
Si se quiere desplegar un pixel en pantalla, se coloca un valor específico en la localidad de memoria correspondiente en el arreglo de la imagen. Se accede a cada posición de pixel en pantalla y su correspondiente localidad en la memoria de video por medio de un par coordenado entero (x, y). El valor de x se refiere a la columna, mientras que el valor de y representa la posición del renglón. Por lo general, el origen de este sistema de coordenadas aparece en la esquina inferior izquierda aunque la imagen continúe desplegándose en el mismo orden que las líneas de barrido, de arriba abajo.
El controlador de video es un dispositivo de hardware que lee el contenido de la memoria de video y lo deposita en un buffer de video, para luego convertir la representación digital de una cadena de valores de pixeles en señales analógicas de tensión que se envían en serie a la pantalla de video. Siempre que el controlador encuentra un valor de 1 en la memoria de video, se envía una señal de alta tensión al CRT, el cual enciende el pixel correspondiente en pantalla.
El hardware gráfico también incluye a las tarjetas gráficas. Una tarjeta gráfica o tarjeta de video, es una tarjeta de expansión para una computadora encargada de procesar los datos provenientes de la CPU y transformarlos en información comprensible y representable en un dispositivo de salida, como un monitor o televisor. Algunas tarjetas gráficas han ofrecido funcionalidades añadidas como captura de vídeo, sintonización de TV, decodificación MPEG-2 y MPEG-4 o incluso conectores de ratón, lápiz óptico o joystick.
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