Компьютер, периферийные устройства, устройства информационного обмена - 7) Видеоадаптеры

E-mail Печать PDF
Рейтинг пользователей: / 25
ХудшийЛучший 
Индекс материала
Компьютер, периферийные устройства, устройства информационного обмена
1) Компьютер
2) Основные характеристики (разрядность, адресное пространство, быстродействие и другое) процессора компьютера.
3) Архитектура процессора
) Организация и основные характеристики оперативной памяти компьютера
5) Клавиатура и манипуляторы (мышь, тачпад, трекбол, трекпойнт, джойстик)
6) Мониторы
7) Видеоадаптеры
8) Накопители информации на гибких магнитных дисках
9) Накопители информации на жестких магнитных дисках
10) Накопители информации на компакт-дисках
11) Устройства для ввода и вывода звуковой информации (звуковые адаптеры)
13) Дигитайзеры. Световое перо
14) Принтеры. Плоттеры (графопостроители)
15) Сканеры
16) Накопители информации на магнитных лентах
17) Модемы
21) Современная телефония, сотовая связь
Все страницы
7) Видеоадаптеры

 

Назначение. Структурная схема. Принцип работы. Типовые параметры

Видеоадаптер (видеокарта) - устройство, передающее сигнал монитору. Нередко видеокарта принимает непосредственное участие в формировании изображения (в этом случае её можно и нужно назвать видеоускорителем или акселератором). Если монитор подключен к аналоговому выходу, то видеоадаптер еще и преобразует сигнал в аналоговую форму.

Типы видеоадаптеров

1) MDA (Monochrome Display Adapter - монохромный адаптер дисплея) работает только в текстовом режиме с разрешением 80x25 символов; каждый символ - 9х14 точек. В нагрузку имеется пять атрибутов текста: обычный, яркий, инверсный, подчеркнутый и мигающий.

2) HGC (Hercules Graphics Card - графическая карта Геракл) - расширение MDA, но с поддержкой графического режима 720x348 точек.

3) CGA (Color Graphics Adapter - цветной графический адаптер) - первая карта с графическими возможностями. Может работать в текстовом режиме с разрешениями 40x25 и 80x25 символов 8х8, в графическом - 320x200 или 640x200. В текстовом режиме можно выбирать цвет символа и фона из 16 доступных, в графических - можно выбрать одну из четырех палитр по четыре цвета каждая.

4) EGA (Enhanced Graphics Adapter - улучшенный графический адаптер) - добавлено разрешение 640x350, что в текстовых режимах дает формат 80x25 с символом 8x14 и 80x43 - при матрице 8x8. Количество одновременно отображаемых цветов - по-прежнему 16, однако палитра расширена до 64 цветов.

5) MCGA (Multicolor Graphics Adapter - многоцветный графический адаптер) -  добавлено разрешение 640x400 (текст), что дает формат 80x25 при матрице символа 8x16 и 80x50 - при матрице 8x8. Количество воспроизводимых цветов увеличено до 218 (по 64 уровня яркости на каждый из основных цветов). Есть видеорежим 320x200x256.

6) VGA (Video Graphics Array - множество визуальной графики) - дальнейшее развитие MCGA. Добавлен текстовый режим 720x400 и графический режим 640x480.

7) SVGA (Super VGA - окрутевший VGA) - расширение VGA с добавлением более высоких разрешений и дополнительного сервиса. Поддерживает видеорежимы 800x600, 1024x768, 1152x864, 1280x1024, 1600x1200 - все с соотношением 4:3, а впоследствии и с другим соотношением (16:9, например). Число цветов увеличено до 216 (так называемый High Color), 224 (True Color) или 232 (окрутевший True Color). SVGA стал практически единственным жизнеспособным адаптером после 1992 года, использующийся и по сей день.


Устройство

1) Графический контроллер. Посредством его происходит обмен данными между центральным процессором компьютера и видеопамятью.

2) Видеопамять. В видеопамяти размещаются данные, отображаемые адаптером на экране дисплея. Видеопамять находится в адресном пространстве процессора и программы могут непосредственно производить с ней обмен данными. Физически видеопамять разделена на четыре банка или цветовых слоя, разделяющих единое адресное пространство.

3) Последовательный преобразователь. Выбирает из видеопамяти один или несколько байт, преобразует их в последовательный поток битов и затем передает контроллеру атрибутов.

4) Контроллер атрибутов. Преобразует информацию о цветах из формата, в котором она хранится в видеопамяти, в формат, необходимый для ЭЛТ. Преобразование цветов осуществляется в соответствии с таблицей цветовой палитры.

5) Контроллер ЭЛТ. Генерирует временные синхросигналы, управляющие ЭЛТ.

6) Синхронизатор. Управляет всеми временными параметрами видеоадаптера. Синхронизатор также управляет доступом процессора к цветовым слоям видеоадаптера.

Работа 3D-ускорителя

Современные видеокарты имеют много возможностей, благодаря которым возможна высокая реалистичность картинки. Но задача осложняется тем, что игры требуют формирования картинки в реальном времени, с частотой несколько десятков кадров в секунду. Поэтому надо сделать это не только качественно, но и быстро.

Рендеринг - это процесс визуализации трехмерных объектов. Именно он происходит в видеокарте. А выполняет его графический процессор (GPU, Graphic Processor Unit). Рендеринг выполняется по конвейерному механизму, в несколько стадий.

1) Тесселяция - это разбиение объекта на полигоны (плоские поверхности). Эта стадия выполняется не графическим ускорителем, а программой. В наше время, когда у всех имеется DirectX, о тесселяции заботиться не нужно, ибо DirectX имеет собственный тесселятор.

2) Геометрическая обработка включает в себя несколько отдельно выполняемых фаз:

a.       Задачи уровня сцены

Первой по списку идет трансформация - процесс изменения положений полигональных объектов в пространстве, как-то: поворот, перенос и масштабирование.

Поскольку наблюдателю виден не весь мир, а лишь небольшая его часть, нужно отсечь некоторые объекты, более их не обрабатывая. Этот процесс называется отсечением.  После этого производится схожий процесс, который выбирает уровень детализации для удаленных объектов (нет смысла полностью обрисовывать объект, видимый на расстоянии как одна точка).


b.      Освещение

Далее проходит стадия освещения: цвет каждого пикселя перерассчитывается в соответствии с источниками света. Для обсчета эффектов освещенности используются специальные математические алгоритмы.

c.       Геометрическое преобразование

Трехмерный мир описывается с помощью трехмерной системы координат. Однако чтобы вывести его на монитор, необходимо преобразовать его в систему координат, связанную с наблюдателем. Эта операция называется геометрическим преобразованием.

d.      Удаление скрытых поверхностей

Если поверхность не видна, то ее не следует обрабатывать.

e.       Триангуляция

Теперь полигоны разбиваются на треугольники, а каждый треугольник отделяется от остальных и передается по конвейеру дальше - для последующего рендеринга.

3) Рендеринг

Рендеринг - наиболее интенсивная операция, являющаяся и наиболее сложной ступенью конвейера. Если стадия геометрической обработки работает с вершинами, то рендеринг включает операции, проводимые на пиксельном и субпиксельном уровне. Рендеринг включает в себя также несколько фаз:

a.       Текстурирование

Это процесс нанесения текстур (изображений поверхности) на трехмерную модель (в данном случае - на полигон). Также, на этой стадии обработки могут применятся различные технологии и фильтры, способствующие улучшению графической информации:

- mip-mapping заключается в том, что объект должен терять свою четкость с расстоянием;

- фильтрация сравнивает соседние пиксели, усредняя их цвет.

b.      Альфа-смещение

Альфа-смещение - создание эффекта прозрачности. К текстуре, помимо трех цветовых каналов (красный, зеленый и синий) добавляется один альфа-канал, который показывает, насколько данный пиксель будет прозрачен.

c.       Сглаживание

После того, как сцена была построена из трехмерных моделей, и все текстуры были нанесены, изображение все еще обладает дефектом, называемым алиасинг. Устраняет его как сглаживание. Сглаживание устраняет так называемый <лестничный эффект>.

d.      Атмосферные эффекты

К атмосферным эффектам - эффекты, реализуемые с помощью системы частиц - набора неполигональных элементов, точек. Например, туман - это система частиц, каждая из которых имеет серый цвет и 20%-ю прозрачность.

Основные параметры видеоускорителей

1) Частота процессора (300-600 MHz)

2) Разрядность шины (400-700 MHz)

3) Объем памяти (32-256 Мб)

4) Интерфейс: PCI Express 16x, AGP 8x, AGP 4x (x = 1000 Мб/с)

Интерфейс

API (Application Programming Interface) - интерфейс, позволяющий стандартизировать способ взаимодействия между приложением и видеоадаптером. API не только предоставляет доступ к функциям акселератора, но и позволяет проводить не поддерживаемые картой операции вместо нее с использованием мощностей ЦП.


 

Добавьтe Ваш комментарий

Ваше имя (псевдоним):
Ваш адрес почты:
Заголовок:
Комментарий: