Затраты на видео-систему составляют от 30% до 50% стоимости всего компьютера. Изображение будет одинаково ужасным с хорошим монитором при отвратительной видеокарте и/или с отличной видеокартой при безобразном мониторе. Часто переплачивают за функции, которые Вам не нужны, и наоборот – пожадничав, получиют видеосистему, откровенно не справляющуюся со своими прямыми обязанностями. Количество цветов:
· 16 цветов.
· 256 цветов. 8 битов на пиксел
· 32768 цветов: High Color, 15 бит
· 65536 цветов: High Color, 16 бит
· 16,7 миллиона цветов: True Color ("истинный цвет"), 24 бит.
15 и 24 бита распределяются между базисными цветами R:G:B поровну (5:5:5 и 8:8:8), 16 бит - с учетом особенностей цветовосприятия неравномерно (5:6:5 или 6:6:4).
P.S. Вид современной видеокарты:
· Видеоадаптер - посылает в дисплей сигналы управления яркостью лучей и сигналы развертки изображения. За эти годы использовались следующие типы адаптеров:
- MDA (Monochrome Display Adapter) - монохромный адаптер, применяемый в первых PC. Режим - только текстовой, ... монохромный, 4 цвета реализуются атрибутами знакоместа: обычный, подсвеченный, подчеркнутый, инверсный.
- MGA (Monochrome Graphics Adapter) -
монохромный графический адаптер, графическое расширение MDA, обеспечивается режим 720x350 с двумя битами на пиксел. Иногда называют Hercules Graphics Adapter (HGC, Hercules Graphic Controller).
- CGA (Color Graphics Adapter), цветной графический адаптер. Первая графическая система PC. Режимы - текстовой и графический, разрешение низкое, особенно по вертикали.
- EGA (Enhanced Graphics Adapter), улучшенный (расширенный) графический адаптер. Режимы - текстовой и графический, кроме собственных видео-режимов поддерживает режимы MDA и CGA.
- PGA (Professional Graphic Adapter), профессиональный графический адаптер с процессором трехмерной графики. Появился в 1984 году и не прижился из-за высокой цены.
- MCGA (Multi Color Graphics Array), блок видеосистемы на системной плате PS/2. Поддерживаются режимы CGA и другие.
- VGA (Video Graphics Array), видеографическая матрица. Появился как блок видеосистемы на системной плате PS/2, затем стал самостоятельным стандартным адаптером. Режимы: текстовой и графический. Поддерживает режимы MDA, CGA, EGA и дополнительные... Обеспечивает 256 цветов на экране из палитры 262144 цветов или 64 градации серого. Адаптеры различных производителей могут различаться на аппаратном уровне, совместимость обеспечивается на уровне BIOS-а.
- IBM 8514/A display adapter - адаптер для шины MCA PS/2. Превосходит VGA по разрешению, имеет аппаратную поддержку многих функций. Все преимущества реализуются только с монитором IBM 8514.
- XGA, XGA-2 (eXtended Graphics Array), высокопроизводительные 32-битные адаптеры. Хорошо сочетаются с монитором IBM 8514.
- SVGA (Super Video Graphics Array), видеографическая матрица высокого класса, превосходят VGA по разрешению (от 800*600 и выше) и/или количеству цветов (True Color 16-32 млн цветов). Является стандартом среди видео-карт с 1992 года. В режимах VGA эти адаптеры стандартизированы, на более высоком разрешении взаимной совместимости на уровне регистров нет.
Основными составляющими видеокарты являются:
1. Видеопамять. В ней хранится изображение. Ее объем определяет максимально возможное разрешение. Разрешение характеризуется тремя составляющими: по горизонтали, по вертикали и количеством возможных цветов точки. Объем, Мбайт: 0,5-1-2-4-8 (устар.), 16-32 (2000-2001гг.), 64-128 (2002 год), 256 (планы). Пример формулы расчета min-a количества видео-памяти: ( 1024 x 768 x 16 ) / 8.388.608 = 1,5 Мб
Т.е. объем видео-памяти, необходимый для работы на выбранном разрешении = умножению количества точек по вертикали и горизонтали друг на друга, а произведение умножить на глубину цвета в битах; затем биты перевести в мегабайты.
2. Контроллер видеоизображения. Выхватывает изображение из памяти, обрабатывает запросы центрального процессора, формирует видеосигналы.
3. Цифpоаналоговый пpеобpазователь. Преобразует поток данных, поступающих от контроллера, в цветовые уровни, подаваемые на монитор.
4. Video R0M (ПЗУ). Служит для хранения видео-BIOS-а, экранных шрифтов и прочей, необходимой для первоначального запуска адаптера, информации.
Hа многих новых каpтах устанавливаются электpически пеpепpогpаммиpуемые ПЗУ (EEPROM, Flash ROM), допускающие пеpезапись этой информации самим пользователем под упpавлением специальной пpогpаммы. В системах автоматизированного проектирования, издательских системах используются специальные типы видео-адаптеров. Все видеокарты выпускаются для одной из трех слотов (шин):
· IDE (устарев.)
· PCI (Peripheral Component Interconnect)
· AGP (Accelerated Graphic Port)
В последние годы абсолютное большинство выпускаемого - для шины AGP. Стандарт на AGP был разработан фирмой Intel чтобы, не меняя сложившийся стандарт на шину PCI, ускорить ввод/вывод данных в видеокарту и увеличить производительность ПК при обработке трехмерных изображений. Шина PCI имеет тактовую частоту 33 MHz и 32 разряда данных, поэтому может пропустить до 132 мегабайт в секунду. (33.000.000х4байта). AGP имеет частоту шины 66/100 MHz и 32 разряда данных. В стандартном режиме она может пропустить до 266 Mb/c (66.000.000 х 4 байта). Возможность передавать данные, используя как передний, так и задний фронт синхро-сигнала, получила название AGP 2x. Новые видеокарты поддерживают режимы AGP 4x, AGP 8x. Но AGP-видеокарты больше загружают центральный процессор во время работы и потому более требовательны к его частоте. Далеко не все графические платы AGP обладают равноценными функциональными возможностями, ибо спецификация AGP не требует обязательной поддержки всех ее функций. Кстати, решение обычных офисных задач вполне могут обеспечить PCI-карты.
Видеокарты производит огромное количество производителей. Торговые марки популярных в РФ выделены синим цветом:
[ 3Dlabs ]
[ 3dfx ]
[ Abit ]
[ A0pen ]
[ Asus ]
[ ATi ]
[ Alliance ]
[ Apollo ]
[ Appian Graphics ]
[ Apple ]
[ Axle ]
[ Butterfly ]
[ Canopus ]
[ Chaintech ]
[ Cirrus Logice ]
[ Compaq ]
[ Creative Labs ]
[ DFI ]
[ Daytona ]
[ Diamond ]
[ Digital PowerStorm ]
[ Eagle ]
[ Eline ]
[ Elitegroup ]
[ Elsa ]
[ EVI ]
[ ExpertColor ]
[ GA ]
[ Gainward ]
[ GeForce ]
[ Gigabyte ]
[ Guillemot ]
[ Hercules ]
[ Innovision ]
[ Intel ]
[ Jaton ]
[ Jetway ]
[ Kyro ]
[ Leadtek ]
[ Lucky Star ]
[ Manli ]
[ Matrox ]
[ Maxtor ]
[ Mercury ]
[ Microstar ]
[ Miracle Business ]
[ Number Nine ]
[ nVidia ]
[ Palit ]
[ Pine ]
[ Pixel View ]
[ PowerColor ]
[ Radeon (ATI)]
[ Realtek ]
[ Riva ]
[ S3 ]
[ Siluro (Abit)]
[ SiS ]
[ Sparkle ]
[ STM ]
[ Suma ]
[ SumaPlatinum ]
[ Super Grace ]
[ Tekram ]
[ Trident ]
[ Tornado (Innovision)]
[ Twin ]
[ Vanta ]
[ Video Logic ]
[ VideoExcel ]
[ Volkano ]
[ WinFast (Leadtek)]
[ Wonder (Jetway)]
|
Примечание: GA - GIGABYTE, STM - STMicroelectronics, STB куплено 3dfx, SG - SuperGrace, IXMICRO - бывшая Integrated Micro Solutions.
И это множество производителей видеокарт применяют совсем небольшое количество чипсетов. Известные производители графических чипсетов:
- линейка от nVidia: NV1, Riva128/Riva128ZX, RivaTNT, RivaTNT2, RivaTNT2 Ultra, Riva TNT2 M64, Riva TNT2 Vanta, GeForce256, GeForce2GTS, GeForce2, GeForce2MX, GeForce3, GeForce4, Quadro 2 mxr, Quadro 2 pro, Quadro DCC, Quadro4 900XGL, Quadro4 750XGL, GeForce4 Ti 4400, GeForce4 Ti 4600. Чип имеет 32-битные цвет (основной козырь) и 24-битный Z-buffer. Стратегия выпуска новых чипов - новый чип каждый полгода. Сейчас nVidia - лидер рынка, но в ее планах увеличивать производительность чипа, не внося существенных изменений...
- линейка от 3Dfx Iteractive: Voodoo Graphics, Voodoo Rush, Voodoo2, Voodoo Banshee, Voodoo3 2000, Voodoo3 3000, Voodoo3 3500, Voodoo3 500 Velocity, Voodoo3 4000, Voodoo4 4500, Voodoo5 5000, Voodoo5 5500, Voodoo5 6000. У 3Dfx самый высокий филлрейт, самый быстрый алгоритм просчета дельты, но почти все не работают в 32-битном цвете. Стратегия выпуска новых чипов - в течение года выпускается два продукта - один для долгосрочной перспективы и один дешевый, для текущих продаж. На сегодня чипы устарели, плюс банкротство 3dfx... Хотя 3dfx купила 3D-графическую компанию Gigapixelа и все ее разработки будущего по тайловой архитектуре. Хорошее наследство.
- линейка от S3: Virge, ET4000, ET6000, ET6100, Savage 4, Savage 4GT, Savage 4 Pro. На сегодня компания сосредоточилась на видео для ноутбуков и видео, интегрированных в чипсет материнских плат.
- линейка от ATI: 3D Rage Pro, 3D Changer, Xpert&Play, Trident 9750, Rage 128, FireGL2, FireGL 8800, Radeon 8500/8500LE. На сегодня канадцы - единственный конкурент nVidia.
- линейка от Matrox: Matrox G200, Matrox G400, Matrox G450, Matrox G500, Matrox G550. Matrox пока нацелен на видеокарты для САПР и издательских систем.
- прочие: Intel740, Savige 3D, Verite1000, Verite2100, Verite2200, Permedia, Permedia 2, 3DLabs Wildcat II 5000.
Из истории: в чипе NV1 компания nVidia использовала технологию кривых поверхностей третьего порядка (!), но проиграла направление развития Microsoft-у (библиотека Direct3D), внедрявшему технологию треугольников. Как всегда - Microsoft загубила хорошее...
Основная болезнь рынка нынешних видеокарт - узкая полоса пропускания шины данных. Пример: чип GeForce2GTS работает на 38% от реальной мощности при полной загрузке чипа, а остальные 62% "срезаются" узкой полосой пропускания шины памяти).
Любой современный видео-чип позволяет изготовителю видеокарты сильно варьировать ее характеристики - как путем установки различных компонентов, так и путем программирования самого чипа. Итог - скорость и качество работы видео-карты будет зависеть от мощности графического чипа, качества сборки и наличия нормальных драйверов от производителя видеоадаптера.
· Микросхемы видео-памяти: видеокарта комплектуется модулями памяти, работающими на своих штатных частотах. В разных партиях даже одного производителя (но разных поставщиков) идет разная комплектация! Например вместо памяти 3.6 ns идет 4 ns, т.е. с пониженными частотами. В данном примере карта будет работать не на 275 МГц, а на 250 МГц. А китайские производители не приводят честно данные о лежащей в коробке карте с более низкими частотами.
· Упаковка и подделка: российский рынок завален дешевыми и некачественными видеокартами в упаковке от разных китайских фирм. Море подделок под видом продукции известной компании. Перемаркировать или наклеить липовые лейбы на видеокарту - сейчас это легко. Могут и "впарить" карту, украденную из партии брака, направляющейся обратно на завод. ОЕМ-поставки ("в пакетике")- это рай для мошенничества и обмана. Рекомендую брать продукцию в Retail-упаковках и смотреть штрих-код. А я, если завтра увижу видеокарту в упаковке от какого-нибудь мясокомбината - уже не удивлюсь :)
|
"... Если какая-нибудь неприятность может случиться, она случается" (закон Мерфи) |
|
· Графические ускорители (акселераторы и сопроцессоры) - специализированные графические сопроцессоры, увеличивающие эффективность видеосистемы. Их применение освобождает центральный процессор от большого объёма операций с видео-данными, так как акселераторы самостоятельно вычисляют, какие пиксели отображать на экране и каковы их цвета. Различают:
· графический сопроцессор - специализированный процессор, который подключается к шине компьютера и имеет доступ к его оперативной памяти. В процессе своей работы сопроцессор пользуется оперативной памятью, конкурируя с центральным процессором по доступу и к памяти и к шине.
· графический акселератор ("движок") работает автономно и при решении своей задачи практически не выходит на системную шину.
- 2D-ускоритель. Чтобы не было задержек в выводе графики на экран, в видеокарту встроили спец микросхему - акселератор 2-мерной графики, который отчасти используя CPU (но аппаратно почти самостоятельно) на основании координат и параметров элементарных геометрических фигур (отрезков, дуг и т.п.) рисовал на экране полное изображение этих фигур из которых и формировался рисунок. И изображение строилось уже не из отдельных точек, а из простых геометрических примитивов, что ускоряло (на порядок) вывод изображения на экран. Позднее видеоакселераторы совместили с видеочипом (микросхемой) видеокарты и дополнили реализуемыми аппаратно функциями: масштабирование (пересчет размеров) по определенной оси координат, рисование окна и т.п.
- 3D-ускоритель. На основании параметров элементарных 3-мерных фигур и точки наблюдателя рисовалась их проекция на экране (математически - создавалась 3-мерная модель изображения и рассчитывалась ее проекция на плоский экран). Для помещения фигуры в любую точку экрана использовали искусственное "смещение системы координат". Объекты перекрываемые по дальности (рассчитывалось их удаление до наблюдателя), заслонялись приближенными. В зависимости от расположения источника света просчитывалась освещенность фрагментов поверхности объекта. Объекты представляют в упрощенной геометрической форме, а ее усложнение задается накладываемой на рисунок поверхностью - текстурой. В результате - не поточечное описание всей поверхности, а всего-лишь одна команда головной программы по инициализации ее модуля описания вызываемой текстуры с задаваемыми параметрами ее наложения. Все текстуры, z-буфер и буфера следующего кадра хранятся в видео-памяти. Соответственно видеопамяти для 3D-изображений требуется в 4 раза больше, чем для 2D изображения.
- адаптер с аппаратной геометрией (будущее)
На рынке практически не осталось ускорителей, предназначенных для работы с 2D, а только 2D/3D. Но реально 3D-ускоритель является необходимым лишь для тех, кто собирается уделять много времени современным играм и работе с 3D-графикой.
· FPS (frames per second, тест на 3D-игру) - один из основных показателей скорости игры, означает количество выводимых кадров в секунду. FPS является обобщенной характеристикой многих технических параметров видеокарты, таких как частота ядра контроллера, технология изготовления чипсета, разрядность шины и пр. Есть тенденция его абсолютизировать, т.е. попытки представить его главным и единственным скоростным показателем. Но:
a) нельзя применять FPS без приведения конкретных обстоятельств его получения. Ести вещи, от программ не зависящие - например, частота смены кадров монитора.
b) fps - это интегральный показатель, точнее - это усредненное за определенный период времени значение.
Нельзя мерять (посредством FPS) именно скорость видео-аккселератора. Скорость же данной игры на данном видео-аккселераторе на данной PC с данным ПО - можно и нужно измерять при помощи FPS. Новое поколение ускорителей берет на себя огромное количество функций (обработкой текстур, теней, многослойных изображений, etc.). Важнейшей характеристикой 3D является аппаратная поддержка ставших стандартами библиотек трехмерного моделирования (API). Сегодня таких стандартов три +:
- Glide – библиотека от 3Dfx. В свое время эта библиотека завоевала популярность благодаря широкому распространению первых 3D-ускорителей 3Dfx Voodoo. Для быстрого Glide было создано множество игр. Однако компания 3Dfx только сейчас сделала библиотеку свободно доступной для других производителей видеокарт, а потому пока Glide поддерживают лишь карты от самого 3Dfx. Эта библиотека позволяет создавать игры с весьма средним качеством графики, но непревзойденной скоростью. На сегодняшний день Glide – вымирающий стандарт.
- Direct3D – библиотека от Microsoft-a. DirectX - это интефейс низкого уровня, он предоставляет программисту прямой доступ к памяти адаптера, где тот создает изображение, хранит графические образы, звуки и т. д. Получила широкое распространение благодаря агрессивной политике. Функциональная часть названа Direct3D. Состоит из:
- DirectSound - микширование звука и 3D звук .
- DirectInput - для поддержки клавиатуры, мыши, джойстика и так далее
- DirectPlay - для обеспечения поддержки играть через сеть
- DirectAnimation - для создания анимационных эффектов в WEB-стриницах
- DirectShow - для применения мультимедиа в WEB
- DirectMusic - новый раздел. Служит для применения музыки в играх
На сегодняшний день поддерживается почти всеми видеокартами. Проверка работы отдельных опций DirectX (в частности -3D) -утиллитой Windows\System\dxdiag.exe.
- 0penGL – была создана специально для программ трехмерного моделирования, а также для мощных графических станций. В результате быстрого развития видеоиндустрии в последние годы, эта библиотека постепенно стала одним из ведущих стандартов для 3D-игр на платформе PC. Единственный минус – отсутствие ее полных вариантов для некоторых ускорителей (например, для абсолютного большинства видеоадаптеров от 3Dfx). Однако сами производители видеокарт постоянно борются с этим, выпуская все новые и новые драйвера для своих детищ, и порой делают это весьма успешно. OpenGL является самым перспективным стандартом.
- Универсальный драйвер позволяет программисту не нужно думать над стыковкой программы (напр. игрушки) с той или иной платой. Однако при этом реализуются только общие (стандартные) функции графики. Поэтому существует целый ряд библиотек от различных разработчиков видеокарт. Это 3DR (Intel), Rave (Apple), Heidi (Autodesk), RenderGL (Intergraph), Criterion Renderware, Argonaut BRender Все они пока не получили широкого распространения ввиду узкого применения.
Королем программирования 3D-акселераторов считается John Carmack (Джон Кармак) из idSoftware.
· Фрейм-грабберы (Frame Gragger, Video capture) - средство захвата видеокадра. По команде движущееся изображение (от видеомагнитофона, камеры, лазерного проигрывателя и т.п.) может быть мгновенно зафиксированно в оверлейном буфере (в память), после чего захваченный кадр может быть записан на диск в виде файла (в каком-либо графическом формате). С этим файлом могут выполняться любые операции нелинейного монтажа (монтажа с произвольным доступом к кадрам). Возможности такого монтажа определяются программным обеспечением и, по сути, безграничны.
· TV-тюнеры - это видео-платы, превращающие компьютер в телевизор. TV-тюнер позволяет выбрать любую нужную телевизионную программу и отображать ее на экране в масштабируемом окне. Видеоизображение выводится в окно, занимающее весь экран или его часть. Поскольку вывод видео перекрывает часть графического изображения, такой способ вывода называют видеооверлеем (Video Overlay), а платы, обеспечивающие данный режим, называют видеооверлейными (overlay board). В оверлейной плате для видеоизображения имеется специальный "слой" видеопамяти. В этом слое содержится оцифрованное растровое изображение каждого кадра видеосигнала. Движущееся изображение, видимое на экране, существует лишь в оверлейном буфере, но никак не попадает в видеопамять графического адаптера и не передается ни по каким внутренним цифровым шинам компьютера. В видеопамяти графического адаптера "расчищается" окно, через которое "выглядывает" видеоизображение из оверлейного буфера. Некоторый цвет (комбинация бит RGB) принимается за прозрачный. Оверлейная плата обычно имеет несколько входов для источников аналогового сигнала и программно-управляемые средства выбора одного из них. Такое устройство обычно имеет в своем составе и фрейм-грабер.
О стандартах видео-изображения - в домашнем ПК-кинотеатре.
© Dmitry Belousov
http://www.orakul.spb.ru
ноябрь 2001г.-июнь 2002г.
[ оглавление | начало | назад в СБ | далее | глоссарий | обновить ]
|