GRAFICK KARTY Dominik Salai 3 C Gymnzium Jna

  • Slides: 18
Download presentation
GRAFICKÉ KARTY Dominik Salai 3. C Gymnázium Jána Adama Raymana v Prešove

GRAFICKÉ KARTY Dominik Salai 3. C Gymnázium Jána Adama Raymana v Prešove

Obsah prezentácie ¡ ¡ ¡ ¡ Čo to grafická karta je? Z čoho sa

Obsah prezentácie ¡ ¡ ¡ ¡ Čo to grafická karta je? Z čoho sa grafická karta skladá? História - súčasnosť 3 D virtuálny obraz na 2 D ploche monitora Postup programu pri vytváraní 3 D scény Revolúcie vo vývoji spracovania 3 D grafiky Záver

Čo to grafická karta je? ¡ grafická karta je komponent počítača navrhnutý na preklad

Čo to grafická karta je? ¡ grafická karta je komponent počítača navrhnutý na preklad logickej reprezentácie obrazu uloženú v pamäti na signál použiteľný pre vstup do zobrazovacieho média (monitoru) ¡ je to prídavná karta zabezpečujúca zobrazenie informácií na monitore ¡ pracuje na princípe zobrazovania pomocou bodov (pixelov) l VGA (video graphic array) ¡ ¡ ¡ l grafický zobrazovací systém pre PC vyvinutý firmou IBM v roku 1987 štandard, ktorý zabezpečuje minimálne rozlíšenie 320 x 200 (maximum 640 x 480) a minimálny počet farieb – 8 -bit (maximum 16 -bit) SVGA, XGA – novšie štandardy zabezpečujúce vyššie rozlíšenia a väčšie množstvo farieb (napr. 1600 x 1200, 32 -bit)

Z čoho sa skladá grafická karta?

Z čoho sa skladá grafická karta?

História - súčasnosť ¡ zhruba pred 10 rokmi, jediným spôsobom ako zvýšiť výkon PC

História - súčasnosť ¡ zhruba pred 10 rokmi, jediným spôsobom ako zvýšiť výkon PC v oblasti 3 D grafiky bolo postupné zvyšovanie výkonu procesora l l l ¡ 1996 – príchod 3 Dfx – Voodoo l l ¡ iný pohľad na grafický čip a urýchľovanie 3 D grafiky 2001 – príchod n. VIDIA Ge. Force 3 a ATI Radeon 8500 l ¡ bol to prvý grafický čip zameraný na prácu s 3 D grafikou ukázala, že akcelerácia 3 D grafiky na PC má zmysel 1999 – príchod n. VIDIA Ge. Force 256 l ¡ vtedajšie grafické karty podporovali akceleráciu iba 2 D grafiky výkon procesorov v tom období nebol ani zďaleka uspokojujúci pre požiadavky 3 D grafiky preto sa pristupuje k výrobe špeciálnych grafických kariet umožňujúcich realizovať určité grafické operácie bez záťaže procesora menšia revolúcia vo vývoji urýchľovania 3 D grafiky 2006 – príchod AGEIA Phys. X/Ge. Force 7900 SLI Physics l grafická karta je zodpovedná už aj za fyziku

Prezentácia 3 D virtuálneho objektu na 2 D obrazovke monitora ¡ ¡ objekty sú

Prezentácia 3 D virtuálneho objektu na 2 D obrazovke monitora ¡ ¡ objekty sú tvorené tzv. sieťovým modelom ktorý predstavuje iba tvar objektu tvar každého objektu je reprezentovaný iba jeho hranami pomocou tzv. polygónov (trojuholníkov) l ¡ na tento sieťový model sa neskôr nanáša textúra l ¡ každý polygón je tvorený vertexmi (bodmi v trojrozmernom priestore), pre ktoré má daná aplikácia pre danú scénu informácie o umiestnení a farbe textúra je vopred pripravená vzorka materiálu (napr. štruktúra dreva, kameňa, tehly, . . . ) na textúru sa potom nanášajú polopriehľadné mapy (lightmaps) ktoré menia farbu, odlesky a vytvárajú tzv. statické tiene v závislosti od prostredia v ktorom sa nachádzajú l tomuto javu hovoríme multitexturing

Postup programu pri vytváraní výslednej 3 D scény 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Postup programu pri vytváraní výslednej 3 D scény 1. 2. 3. 4. 5. 6. Herné záležitosti – pohyb objektov a perespektívou, detekcia kolízií, deformácia objektov Príprava 3 D scény – určenie vidiťeľných objektov, výber úrovne detailov pre objekty Transformácia – prevedenie 3 D súradníc na 2 D súradnice Osvetlenie – výpočet osvetlenia a tieňov Príprava renderingu – výpočet údajov, ktoré bude renderovací program potrebovať Rendering – výpočet farieb jednotlivých pixelov na obrazovke

Revolúcie vo vývoji spracovania 3 D grafiky ¡ karty, ktoré priniesli pokrokové technológie v

Revolúcie vo vývoji spracovania 3 D grafiky ¡ karty, ktoré priniesli pokrokové technológie v spracovaní 3 D grafiky l l l ¡ 3 Dfx Voodoo n. VIDIA Ge. Force 256 n. VIDIA Ge. Force 3 a ATI Radeon 8500 n. VIDIA Ge. Force 7900 SLI Physics AGEIA Phys. X všetky ostatné grafické karty sú postavené na základe týchto predchodcov, majú len viac pamäte a väčšie taktovacie frekvencie

3 Dfx Voodoo ¡ 1. krát hovoríme o tzv. grafickom akcelerátore l 3 Dfx

3 Dfx Voodoo ¡ 1. krát hovoríme o tzv. grafickom akcelerátore l 3 Dfx Voodoo zabezpečovala výpočet pre farby jednotlivých pixelov (rendering) ¡ l dovtedy slúžila grafická karta iba na preklad logickej reprezentácie objektu na analógový signál pre monitor, výpočty pre farbu jednotlivých pixelov stále zabezpečoval procesor nevýhody: jedná sa o grafický akcelerátor, takže je nutné si zaobstarať aj grafickú kartu, ktorá bude zabezpečovať 2 D obraz

n. VIDIA Ge. Force 256 ¡ ¡ Ge. Force = Geometric Force 1. krát

n. VIDIA Ge. Force 256 ¡ ¡ Ge. Force = Geometric Force 1. krát hovoríme o GPU (Graphics Processing Unit) a nie o 3 D čipe technológia T&L (transform & lighting) l ¡ ¡ technológia Fast Writes (rýchly zápis) l ¡ ¡ CPU sa už nestará o transformácie a osvetlenie objektov, namiesto CPU to spraví GPU ušetrí približne 30 -45% výkonu CPU l nevýhoda: aplikácia musí túto technológiu podporovať, obmedzený počet efektov na jeden objekt je 8 umožňuje priamu komunikáciu medzi CPU a GPU, nie je potrebné aby dáta prechádzali fyzickou pamäťou PC ako doteraz l nevýhoda: CPU a základná doska musia túto technológiu podporovať 1. krát použité DDR pamäte dvojnásobne rýchlejší tok dát medzi GPU a grafickou pamäťou l Postup programu pri vytváraní výsledného obrazu 3 D scény 1996 -1998 1999 Herné záležitosti CPU Príprava 3 D scény CPU Transformácia CPU GPU Osvetlenie CPU GPU Príprava renderingu CPU GPU Renderovanie 3 D čip GPU

n. VIDIA Ge. Force 3 a ATI Radeon 8500 ¡ n. Finite. FX engine/Charisma

n. VIDIA Ge. Force 3 a ATI Radeon 8500 ¡ n. Finite. FX engine/Charisma engine (T&L third generation) l l umožňuje použiť neobmedzený počet efektov na jeden objekt Vertex Shader – vykonáva manipuláciu nad polygónmi ¡ l Pixel Shader – vykonáva manipuláciu s textúrami a vzhľadom povrchu za určitých podmienok ¡ l výpočty nad deformáciou objektov, hmlovými efektmi, odleskami a podobne vykonáva vopred naprogramovateľný Vertex shader a nie aplikácia samotná pomocou tohto shadera môžeme dosiahnuť realistickejšie povrchy, alebo realistickejšie svetelné efekty. vďaka týmto shaderom si môže programátor prispôsobiť grafickú kartu tak, ako potrebuje pre svoju aplikáciu a dostať z nej naozaj maximum bez Pixel Shadera s Pixel Shaderom

n. VIDIA Ge. Force 3 a ATI Radeon 8500 ¡ Light. Speed Memory Architecture

n. VIDIA Ge. Force 3 a ATI Radeon 8500 ¡ Light. Speed Memory Architecture l l kontrolná jednotka riadi prístup do pamäte grafickej karty je rozdelená na 4 a každá má k dispozícii zbernicu o šírke 64 bitov (64*4=128*2=256) podporuje sa paralelný spôsob vybavovania požiadaviek na rozdiel od klasického systému vybavovania jednej po druhej pri načítaní menších dát (napr. 64 bitov a menej) sa môže priepustnosť pamäte zväčšiť až 4 -krát

n. VIDIA Ge. Force 3 a ATI Radeon 8500 ¡ Anti-Aliasing l l l

n. VIDIA Ge. Force 3 a ATI Radeon 8500 ¡ Anti-Aliasing l l l HRAA/FSAA – supersampling ¡ 2 x/4 x – veľká degradácia výkonu grafickej karty Quincunx – n. VIDIA - multisampling ¡ najlepšia metóda (degradácia výkonu ako u 2 x supersampling, ale qvalita 5 x supersampling) Smoothvision – ATI - multisampling ¡ náročnejšia ako Quincunx, ale aj kvalitnejšia Smoothvision Antialiasing

n. VIDIA Geforce 7900 SLI Physics ¡ SLI - Jedná sa o prepojenie dvoch

n. VIDIA Geforce 7900 SLI Physics ¡ SLI - Jedná sa o prepojenie dvoch grafických kariet n. VIDIA Ge. Force 7900 l l zvýši sa výpočetný výkon a vďaka programu sa dá naprogramovať, aby jedeno GPU spracovávalo grafiku a druhé GPU počítalo fyziku finančne veľmi náročné riešenie

AGEIA Phys. X ¡ prídavná karta ku grafickej karte, ktorá slúži iba na jediné

AGEIA Phys. X ¡ prídavná karta ku grafickej karte, ktorá slúži iba na jediné – počítanie fyziky v aplikáciách l l doteraz tieto zložité výpočty zabezpečoval iba procesor vďaka svojmu výkonu v oblasti fyziky umožňuje implementáciu ultrarealistických fyzikálnych zákonov do 3 D virtuálneho sveta

Záver Stučný prehľad práce CPU a GPU v 3 D aplikáciách od roku 1996

Záver Stučný prehľad práce CPU a GPU v 3 D aplikáciách od roku 1996 -1998 1999 -2005 2006 -. . . AI CPU CPU/? ? ? Fyzika CPU Phys. X/SLI Príprava 3 D scény CPU GPU Transformácia CPU GPU Osvetlenie CPU GPU Príprava Renderingu CPU GPU Rendering 3 D čip GPU Herné záležitosti

Použité zdroje ¡ www. pcspace. sk l ¡ www. level. cz l ¡ ¡

Použité zdroje ¡ www. pcspace. sk l ¡ www. level. cz l ¡ ¡ technické informácie ako vzniká obraz na monitore www. sector. sk www. games. tiscali. cz l hardware

Ďakujem za pozornosť Dominik Salai 3. C www. gjar-po. sk/~salai 3 c@gjar-po. sk GJAR

Ďakujem za pozornosť Dominik Salai 3. C www. gjar-po. sk/~salai 3 [email protected] sk GJAR V Prešove 24. apríla 2006