Technikum Informatyczne sem II Urzdzenia techniki komputerowej Karty

  • Slides: 16
Download presentation
Technikum Informatyczne, sem. II Urządzenia techniki komputerowej Karty graficzne wersja: wrzesień 2005 r. Prowadzący:

Technikum Informatyczne, sem. II Urządzenia techniki komputerowej Karty graficzne wersja: wrzesień 2005 r. Prowadzący: Arkadiusz Gawełek

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne Tytułem wstępu Układ sterujący wyświetlaniem obrazu na ekranie monitora,

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne Tytułem wstępu Układ sterujący wyświetlaniem obrazu na ekranie monitora, to z reguły oddzielna karta zwana graficzną, zainstalowana w złączu [AGP] PCI-Express (lub w rozwiązaniach historycznych - PCI) płyty głównej. Układ ten może być również zintegrowany z chipsetem płyty głównej.

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne Tytułem wstępu Wszystkie współczesne karty graficzne wyposażone zostały w

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne Tytułem wstępu Wszystkie współczesne karty graficzne wyposażone zostały w specjalizowane układy scalone (tzw. procesory graficzne), które uwolniły główny procesor komputera od wykonywania wielu operacji graficznych, takich jak: kreślenie linii, wypełnianie zamkniętych obszarów (np. wielokątów), sprzętowa obsługa kursora, operacje rastrowe itd. Najnowsze akceleratory obsługują również grafikę trójwymiarową (3 D). Natomiast starsze karty graficzne (jak np. standardowa karta VGA) zajmowały się wyłącznie wyświetlaniem danych przetworzonych przez główny procesor komputera.

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne Budowa Najprostsza karta wyposażona jest w scalony sterownik (kontroler)

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne Budowa Najprostsza karta wyposażona jest w scalony sterownik (kontroler) CRT, pamięć obrazu Video RAM oraz konwerter cyfrowo-analogowy VIDEO-DAC (Video Digital to Analog Converter). Karty graficzne mogą pracować w dwóch trybach: graficznym i tekstowym. W dobie systemów Windows wykorzystywany jest głównie tryb graficzny, w którym ekran stanowi matrycę kolorowych punktów świetlnych tzw. pikseli, z których tworzony jest obraz. W trybie tekstowym (np. DOS) ekran podzielony jest na pola ułożone w wiersze (25) i kolumny (80), w które wpisywane są znaki (w 16 kolorach).

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne Pamięć obrazu zawiera numery kolorów pikseli wyświetlanych kolejno w

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne Pamięć obrazu zawiera numery kolorów pikseli wyświetlanych kolejno w poszczególnych liniach (np. kolor 8 -bitowy, kodowany jest 0. . 255). Szybkość z jaką powinna być odczytywana pamięć Video. RAM wyliczamy w następujący sposób: jeżeli rozdzielczość wynosi 800 („kolumn”) x 600 („rzędów”) (czyli 480 000 pikseli), obraz musi być wyświetlony min. 72 razy w ciągu sekundy, aby zapobiec migotaniu to kontroler CRT będzie adresować pamięć z częstotliwością 480000 x 72 = 34, 56 MHz.

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne Synchronizacja Każdy impuls synchronizacji pionowej VS rozpoczyna proces odświeżania

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne Synchronizacja Każdy impuls synchronizacji pionowej VS rozpoczyna proces odświeżania ekranu, natomiast impuls synchronizacji poziomej HS inicjuje wyświetlanie nowej linii. Częstotliwość odchylania pionowego w powyższym przykładzie wynosi 72 Hz, a odchylania poziomego 600 linii x 72 Hz = 43, 2 k. Hz Częstotliwość odchylenia pionowego f. VS (zwana też częstotliwością odświeżania obrazu) ma wpływ na zjawisko migotania obrazu. Im wyższa częstotliwość odchylania pionowego tym słabszy efekt migotania. Częstotliwość ta może przyjmować następujące wartości, częściowo standaryzowane: [56, 60, 65, 70, 72, 75, 80], 85, 90, 95, 100, 110, 120, 144, 150, 170, 200, 240 i 250 Hz

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne Przegląd historyczny Przez kilkanaście lat pojawiały się różne karty

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne Przegląd historyczny Przez kilkanaście lat pojawiały się różne karty grafiki: MDA (Monochrome Display Adapter), Hercules, CGA (Color Graphics Adapter), EGA (Enhanced Graphis Adapter), które to miały najróżniejsze parametry i kolejno biły „rekordy” w liczbie wyświetlanych kolorów i rozdzielczości. Aż pojawiła się karta VGA (Video Graphics Array), produkt firmy IBM, karta która przełamała barierę 16 kolorów. Parametry tej karty szybko przestały wystarczać użytkownikom, wobec czego wiele firm rozpoczęło produkcję kart oferujących coraz wyższe rozdzielczości i coraz szerszą paletę barw. Karty te, zwane SVGA, Super. VGA, pracowały we wszystkich trybach oryginalnej VGA i posiadały ponadto dodatkowe niestandardowe tryby pracy.

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne Standardowe rozdzielczości Dla usystematyzowania parametrów kart SVGA w 1989

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne Standardowe rozdzielczości Dla usystematyzowania parametrów kart SVGA w 1989 roku ustanowiono standard VESA (Video Electronics Standards Assotiation), który został przyjęty przez wiele firm produkujących karty graficzne. Organizacja VESA zdefiniowała m. in. następujace tryby pracy kart graficznych: Rozdzielczość (resolution) 800 x 600 1024 x 768 1280 x 1024 1600 x 1200 1920 x 1200 Liczba kolorów (number of colors) 256, 64 K, 16 M 256, 64 K, 16 M gdzie: 64 K – 65536 (16 bitów); 16 M – 16 777 216 (24 bity)

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne RAMDAC W zasadzie wszystkie współczesne karty graficzne wyposażone są

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne RAMDAC W zasadzie wszystkie współczesne karty graficzne wyposażone są w trzy 8 -bitowe przetworniki DAC, zapewniające pracę w trybie True Color, w którym każda składowa RGB koloru, pojedynczego elementu obrazu, opisana jest za pomocą 8 bitów. Układ zawierający trzy takie przetworniki nosi nazwę RAMDAC. Pojedynczy piksel opisany jest więc za pomocą 24 bitowej informacji (trzech bajtów). Pozwala to na uzyskanie 16. 7 mln kolorów. W trybie True. Color trzy bajty danych bezpośrednio z pamięci obrazu Video. RAM przesyłane są na wejścia trzech przetworników DAC. Układ RAMDAC we współczesnych kartach graficznych zintegrowany jest z procesorem graficznym. Od szybkości pracy tego układu uzależnione są rozdzielczość obrazu i częstotliwość odchylania pionowego (odświeżania obrazu).

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne True color (32 -bitowy) W procesorach każdy piksel może

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne True color (32 -bitowy) W procesorach każdy piksel może być reprezentowany w pamięci obrazu przez 32 bity (tzw. format RGBA) – trzy bajty to RGB (true color), bajt czwarty to ALPHA – współczynnik przejrzystości określający przejrzystość elementów obrazu przedstawiających np. szkło lub wodę. Współczynnik ten przyjmuje wartości od 0 (pełna przejrzystość) do 255 (brak przejrzystości).

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne Dodatkowe złącza kart Procesory graficzne muszą być chłodzone za

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne Dodatkowe złącza kart Procesory graficzne muszą być chłodzone za pomocą radiatorów lub wentylatorów. W zasadzie większość współczesnych kart wyposażona jest w dodatkowe złącza rozszerzające ich możliwości (TVout, DVI, VIVO).

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne Grafika 3 D W grafice płaskiej (dwuwymiarowej 2 D)

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne Grafika 3 D W grafice płaskiej (dwuwymiarowej 2 D) położenie każdego wyświetlanego na ekranie obiektu można określić za pomocą dwóch współrzędnych: x i y. Grafika trójwymiarowa 3 D wymaga wprowadzenia trzeciej współrzędnej (z), określającej „głębokość” czyli odległość obiektu od obserwatora (od ekranu). Istnienie współrzędnej z pozwala ustalić, który z punktów o tych samych współrzędnych x i y powinien być wyświetlony na ekranie, a który będzie niewidoczny.

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne Grafika 3 D Oczywiście wyświetlone będą jedynie te punkty,

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne Grafika 3 D Oczywiście wyświetlone będą jedynie te punkty, których współrzędna z przyjęła w danej chwili najmniejszą wartość (punkty te leżą najbliżej obserwatora). Wartość trzeciej współrzędnej punktu wyświetlanego na ekranie powinna być opisana liczbą co najmniej 16 -bitową. Współczesne procesory graficzne umożliwiają wprowadzenie współrzędnej „z” nawet 32 -bitowej. Każdy więc punkt ekranu będzie opisany za pomocą 32 -bitowej informacji o kolorze RGBA oraz za pomocą np. 32 -bitowej danej określającej odległość tego punktu od obserwatora. Wartości współrzędnych „z” umieszczone są w wydzielonym obszarze pamięci lokalnej karty graficznej o nazwie Z-bufor.

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne Tworzenie grafiki 3 D Tworzenie grafiki trójwymiarowej 3 D

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne Tworzenie grafiki 3 D Tworzenie grafiki trójwymiarowej 3 D składa się z kilku faz: faza pierwsza - obliczanie współrzędnych x, y, wszystkich wierzchołków bryły trójwymiarowej oraz wykonanie operacji skalowania (zmiany rozmiarów bryły), rotacji (obracania bryły) i translacji (przemieszczania bryły) faza druga - modelowanie bryły za pomocą trójkątów; podział wielokątów wyznaczających powierzchnię bryły na trójkąty faza trzecia – nakładanie tekstur – pokrycie teksturą każdego trójkąta Po wykonaniu powyższych operacji należy jeszcze dokonać rzutowania trójwymiarowych obiektów na płaski dwuwymiarowy ekran i umieszczania tych danych w pamięci lokalnej karty graficznej

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne Tekstura to dwuwymiarowy obiekt graficzny umożliwiający dekorowanie powierzchni trójwymiarowej

© Arkadiusz Gawełek Karty graficzne Tekstura to dwuwymiarowy obiekt graficzny umożliwiający dekorowanie powierzchni trójwymiarowej bryły (teksturami pokrywa się wszystkie elementy trójwymiarowego obrazu).

Na razie. . . koniec Zapraszam na kolejne zajęcia

Na razie. . . koniec Zapraszam na kolejne zajęcia