Memoria de baza a PC contine aplicatiile si codul asociat imaginilor corespunzatoare. Pentru a vedea interfata aplicatiilor, trebuie transferate apelurile corespunzatoare din memorie catre controller-ul grafic. Controller-ul grafic va utiliza propria memorie pentru a crea culoarea exacta a fiecarui pixel de pe monitor într-un format digital binar. Controller-ul grafic ca conduce semnalul digital catre convertorul DAC (de la digital la analog) astfel ca semnalul poate fi înteles de catre monitor.
Exista 3 elemente de baza în procesarea grafica:
- controller-ul grafic
- ecranul
- driver-ul dispozitivului video
Toate 3 trebuie sa suporte rezolutia si rata de refresh corespunzatoare.
Termenii de rezolutie si adresabilitate pot fi utilizati ca termeni sinonimi (cu aceeasi semnificatie). Totusi, definitiile tehnice corecte sunt urmatoarele:
- adresabilitate - numarul de pixeli ce pot fi adresati pe ecran pe orizontala si verticala
- rezolutie - o imagine clara; defineste claritatea imaginii finale.
Toate ecranele au o adresabilitate minima de 640/480, dar adresabilitatea maxima difera.
Informatia video merge catre ecran pixel cu pixel pe masura ce liniile de baleiaj sunt scanate. Singurele distinctii între modurile TEXT (folosit în MS-DOS sau alte aplicatii bazate pe MS-DOS full screen) si GRAPHICS sunt în sistem si în software, nu în ce priveste ecranul.
1. Modul text - soft-ul genereaza imaginea de pe ecran caracter cu caracter în loc de pixel cu pixel. Ecranul e împartit în 25 rânduri si 80 de coloane, astfel încât fiecare caracter ocupa 9 pe 16 pixeli. Adresabilitatea comuna e 720/350
2. Modul grafic - software-ul genereaza imaginile afisate pixel cu pixel. Este utilizat în aplicatiile Windows obisnuite. Adresabilitati obisnuite (numite rezolutii, de obicei):
- 1280/960 etc.
Numit si Advanced Graphics Port, AGP reprezinta un canal de mare viteza pentru atasarea placilor grafice la placa de baza a unui computer, în special pentru a asista în accelerarea graficii 3D. Multi clasifica AGP ca un fel de bus al calculatorului, dar aceasta reprezinta un fel de inducere în eroare fiindca bus-urile, permit, în general, atasarea a mai multe dispozitive, pe când AGP nu. Anumite placi de baza au fost construite cu slot-uri AGP multiple. AGP va fi înlocuit treptat de catre PCI Express.
Versiuni de AGP
- AGP 1x, utilizeaza un canal 32-bit operând la 66 MHz rezultând o rata de transfer maxima de 266 MB/s, dublu fata de rata de transfer de 133MB/s a bus-ului PCI 33MHz / 32bit; tensiune 3.3 V.
- AGP 2x, utilizând un canal 32-bit operând la 66 MHz cu rata dubla rezultând astfel o frecventa practica de 133 MHz si un transfer de date maxim de 533 MB/s; aceeasi tensiune ca la AGP 1x;
- AGP 4x, aceeasi latime a canalului de date, la 66 MHz cu rata cvadrupla - rezultând 266 MHz, 1066 MB/s; 1.5 V;
- AGP 8x, canal 32-bit, la 66 MHz cu rata octuplata, 533 MHz real, 2133 MB/s; 0.8 V
- Mai exista carduri AGP Pro de diferite tipuri. Ele necesita mai multa tensiune si sunt mai lungi decât cardurile AGP standard (cu toate ca se conecteaza la un slot AGP. Aceste placi sunt folosite, de obicei, sa accelereze aplicatiile de design grafic computerizat profesional utilizate în domenii ca: arhitectura, inginerie si altele similare.
- AGP 64 bit, utilizeaza un canal de 64 biti. Sunt folosite de placi grafice profesionale, de mare performanta.
Cardurile AGP sunt compatibile înainte si înapoi între anumite limite. Astfel cardurile 1.5v nu se potrivesc în slot-urile 3.3v si viceversa, cu toate ca exista slot-uri "Universale" care accepta ambele tipuri. Cardurile AGP Pro (rar folosite) nu se vor potrivi în slot-urile standard, dar cardurile AGP standard se vor potrivi într-un slot Pro.
Pe masura ce computerele devin din ce în ce mai orientate spre grafica, componenta grafica devine mult mai importanta decât alte dispozitive PCI si de aceea a fost dezvoltat slot-ul AGP. Slot-urile AGP sunt superioare PCI pentru grafica deoarece pun la dispozitie un bus dedicat între slot si procesor, permitând comunicatii mai rapide între cele doua. În plus AGP utilizeaza adresare sideband, adica adresarea pachetelor de date se face în afara pachetelor, ceea ce înseamna ca nu e nevoie de citirea întregului pachet pentru a primi informatiile de adresare. În plus, pentru a încarca o textura, grafica PCI trebuie s-o încarce de pe hard în RAM-ul sistem, apoi de aici în buffer-ul card-ului. Un card AGP e capabil de a citi texturile direct din RAM-ul de baza folosind GART (Graphics Address Remapping Table). GART reîmparte memoria pentru stocarea texturii, "pacalind" procesorul ca texturile ar fi în buffer-ul cardului si permitând cardului sa le acceseze direct. Astfel un slot AGP e mult superior unuia PCI pentru necesitatile placilor grafice.
Video RAM (VRAM) este un termen utilizat în general în domeniul calculatoarelor pentru RAM-ul dedicat scopului de a afisa grafica bitmap în hardware grafic de raster-izare. Video RAM este de obicei separat de RAM-ul principal al unui calculator.
Termenul VRAM este utilizat, mai specific, sa descrie tipul de RAM dual-port utilizat de hardware-ul grafic de mare performanta. Într-un sistem, VRAM-ul este folosit permanent pentru a reîmprospata ecranul, si în acelasi timp pentru a raspunde modificarilor din sistemul gazda. Fara utilizarea VRAM CPU ar trebui sa se opreasca în timp ce plac video citeste imaginea pentru ecran. Aceasta pauza devine din ce în ce mai scumpa pe masura ce viteza procesoarelor creste. Utilizând VRAM procesorul poate, efectiv, ignora hardware-ul video si rula la viteza maxima în permanenta.
Placile video moderne nu utilizeaza VRAM, ci memoriile comune rapide disponibile.
Moduri video
Grafica Highcolour (sau Hicolour, Highcolor, Hicolor, Thousands pe Macintosh) este o metoda de stocare a informatiilor despre imagine în memoria computerelor, unde fiecare pixel este reprezentat de doi bytes. În mod normal, culoarea este reprezentata de toti cei 16 biti, dar unele chipset-uri video suporta 15 bit highcolour.
În sistemul 15 bit highcolour, unul dintre bitii din cei doi bytes este ignorat, iar cei 15 bits ramasi sunt împartiti între componentele rosu, verde si albastru ale culorii finale, ca în exemplul de mai jos:
|
Bit |
| |||||||||||||||
|
Data |
x |
R |
R |
R |
R |
R |
G |
G |
G |
G |
G |
B |
B |
B |
B |
B |
Fiecare dintre componentele RGB (Red, Green, Blue) are 5 biti asociati, dând 2^5 = 32 intensitati pentru fiecare nuanta. În acest fel sunt posibile 32768 culori pentru fiecare pixel.
Grafica Truecolor (uneori pronuntata Truecolour; numita Millions pe Macintosh) este o metoda de stocare a informatiilor despre imagine în memoria computerelor, unde fiecare pixel este reprezentat de trei sau mai multi bytes.
În general, un byte este folosit pentru fiecare canal cu al patrulea byte (daca exista), fiind folosit fie ca un canal de date alpha sau pur si simplu ignorat. Ordinea bytes-ilor este de obicei ordinea RGB sau BGR. Totusi exista sisteme reale cu mai mult de 8 biti pe canal si acestea sunt adesea truecolor (de exemplu un scanner 48-bit truecolor).
Un byte pe canal ofera 256 (28) intensitati pentru fiecare dintre canalele care acorda 16,777,216 culori pentru fiecare pixel (adesea aproximate la 16 milioane în ciuda faptului ca sunt aproape 17 milioane). Motivul pentru care acesta este numit truecolour e pentru ca acesta este aproximativ numarul culorilor pe care ochiul uman le poate detecta.
Pe când un canal alpha este lipsit de sens în buffer-ul unui display, sistemul truecolour pe 32 bit a devenit popular pe computerele desktop deoarece simplifica formarea de imagini transparente pe ecran (si este o necesitate pentru accelerarea hardware) permitând PC-urilor sa realizeze mult mai usor efecte ca ferestre transparente, meniuri mixate si umbre.
Un card grafic, card video, v card, placa video, adaptor ecran, adaptor video, sau adaptor grafic este o componenta a calculatorului desemnata sa converteasca o reprezentare logica a unei imagini stocata în memorie într-un semnal ce poate fi utilizat ca intrare pentru un dispozitiv de afisare (de obicei un monitor) utilizând o varietate de standarde de afisare. De obicei pune la dispozitie functionalitati de a manipula imaginea video în memorie. Cardul grafic poate fi o placa independenta de extensie, dar poate fi si înglobata (integrata) pe placa de baza.
Exista tendinta ca placile
grafice sa nu mai fie doar o "placa" în sensul cel mai strict, ci o
sectiune integrata a placii de baza dedicata
aceluiasi scop. Solutiile integrate au performante 3D inferioare
în comparatie cu placile grafice dedicate, datorita
utilizarii de chipset-uri mai ieftine si sharing-ului memoriei cu
memoria sistem în locul utilizarii de memorie dedicata (cu toate
ca în arhitecturile de laptop-uri moderne, nu se întâmpla mereu acest
lucru); cei ce au nevoie de mare performanta prefera
solutiile neintegrate. Grafica integrata a devenit comuna
începând cu anii '90 târzii pe masura ce tehnologia le facea mai
practice, în special pentru sarcini de birou, navigare Internet, email si
altele.
Hardware-ul de performanta, orientat, de obicei catre grafica 3D a jocurilor, este bazat pe placi. Motoarele lor de procesare sunt numite uneori GPU (graphics processing unit), sau, dupa denumirea mai comuna folosita de ATI, VPU (Visual Processing Unit). Scopul pe termen lung al producatorilor de carduri video (si al dezvoltatorilor de jocuri) pare sa fie render-izarea (traducerea, redarea) în timp real fotorealistica. Noi produse si tehnologii vor sa produca "calitate Hollywood" - 3dfx sustinea ca dispune de efecte cu calitate de film pentru a-si promova placile Voodoo 5 cu tehnologie T-Buffer technology, permitând motion blur (estompare a miscarii), depth of field (adâncimea câmpului) si efecte full screen anti-aliasing. nVIDIA vorbea despre "rasaritul cinematografiei computerizate" la introducerea chip-ului GeForce FX cu tehnologie Dawn. Altii folosesc noua tehnologie pentru render-izare mai impresionanta, dar nerealistica, sub forma de shading.
Alteori, capabilitatile 3D nu sunt relevante pentru alegerea cardurilor de mare performanta; grafica 2D si calitatea vizuala excelenta umplu nise specializate în arii ca grafica medicala.
Primele render-izatoare cu accelerare 3D au aparut cu o placa utilizata în conjunctie cu o placa grafica normala. Cardurile adaugau grafica 3Dm celei 2D a placii normale printr-un cablu de legatura. Prima placa 3D pentru consumatori a fost Millenium de la Matrox, cu toate ca performantele sale erau saracacioase în comparatie cu standardele actuale.
Cardurile 3D pentru render-izarea modelelor din arta si animatie sunt diferite de cele utilizate pentru jocuri. Seria "Quadro" de la nVIDIA ce poate costa pâna la 1000 de dolari este destinata acestui scop, în timp ce seria GeForce este destinata jocurilor si lucreaza mult mai rapid la un cost mult mai mic. Ambele tipuri de placi utilizeaza hardware similar, diferenta de baza fiind ca driver-ele si soft-ul integrat al cardurilor de render-izare sunt optimizate pentru precizie, în timp ce acelea ale cardurilor de jocuri sunt optimizate pentru viteza. Un monitor digital sau analog poate fi conectat printr-un conector DVI, respectiv unul VGA. Tendinta este ca placile de mare performanta sa ofere doua porturi DVI ca si pastrarea compatibilitatii analogice printr-un convertor DVI-VGA.
Producatori:
Intel - seria "i"
3Dlabs - seria Wildcat Realizm
ATI Technologies - Radeon 7/8/9000, Radeon X
NVIDIA Corporation - GeForce incluzând seriile GeForce FX, GeForce 6, GeForce 7
Carduri grafice speciale - Matrox - seriile Parhelia and P-
Producatori minori de chipset-uri:
S3 Graphics - Chrome series
XGI Technology Inc. - Volari
Monitorul unui computer (numit si
display sau screen) este o componenta periferica a computerelor
capabila sa afiseze imagini statice sau în miscare generate
de computer si procesate de placa video. Monitoarele în general se
raporteaza la unul sau mai multe standarde de afisare. Uneori,
termenul "display" este de preferat sa fie utilizat pentru a nu
fi confundat cu termenul "monitor" care poate însemna
"machine-level debugger" sau "thread synchronization
mechanism".
Exista diferite tehnologii pentru afisarea imaginilor:
tub catodic (Cathode ray tube (CRT))
display cu cristale lichide (Liquid crystal display (LCD)) Acestea pot recepta semnal TV si standardele de semnal ale computerelor (SVGA, PAL, SECAM; NTSC)
display cu plasma (Plasma display)
video proiector
Rezolutia
display-ului reprezinta numarul pixelilor (sau rezolutia
maxima a imaginii) care pot fi afisati pe ecran. De obicei
rezolutia e exprimata prin doua numere, primul dintre ele
reprezentând 
numarul de pixeli pe orizontala
(X), iar al doilea numar reprezinta numarul de pixeli pe
verticala (Y).
Rata de refresh (sau "rata verticala de refresh", "rata verticala de scanare") reprezinta numarul maxim de frame-uri care pot fi afisate pe un monitor într-o secunda. Este exprimata în hertz (Hz). De obicei, monitoarele mici (14") utilizeaza o rata de refresh de 60-72 Hz pe când monitoarele mai mari (17", 19") cei mai multi utilizatori nu vor fi multumiti daca rata de refresh nu este de cel putin 85 Hz. 100 Hz este considerata rata de refresh apreciata de cei mai multi utilizatori.
Monitoarele CRT sunt destul de flexibile din punct de vedere al rezolutiei. Ele pot functiona la rezolutii de la 640 pe 480 pixeli (640×480) pâna la 2048 pe 1536 pixeli (2048×1536) cu o adâncime a culorii de 32-bit si diferite rate de refresh.
Cele mai multe monitoare pot afisa mii sau milioane de culori diferite din spatiul de culoare RGB combinând puncte rosii, verzi si albastre într-o larga varietate de intensitati.
Unii utilizatori folosesc mai mult de un monitor la acelasi computer. Monitoarele pot fi utilizate în mai multe moduri. Unul dintre cele mai comune este de a pune aceeasi imagine pe mai multe monitoare, formând un ecran mare. Acest mod este numit "Xinerama" în X11. Un monitor poate fi setat sa cloneze un alt monitor. Utilizarea a doua monitoare este denumita "dualhead", în timp ce utilizarea a trei monitoare este numita "triplehead".
În istoria computerelor a fost utilizata o larga varietate de standarde ale monitoarelor. Acestea reprezinta o combinatie formata din rezolutia de afisare, adâncimea culorii (masurata în bits) si rata de refresh (exprimata în hertz) la care se adauga adaptorul display-ului. Adaptoarele timpurii erau simple frame-buffer-e, dar standardele moderne specifica o paleta larga de functii ale display-ului si interfete controlate de anumite programe.
Astazi, cele mai multe monitoare ale computerelor au un format al imaginii (raport între latimea si înaltimea imaginii) de 4:3 si 5:4. De curând au aparut monitoare cu format al imaginii de 16:9 si 16:10, conform cu noul format widescreen. Organizatia VESA (Video Electronics Standards Association) a definit unele standarde referitoare la managementul energiei si identificarea componentelor. Standardele ergonomice sunt stabilite de catre TCO (Swedish Confederation of Professional Employees (Tjänstemännens Centralorganisation)).
Câteva standarde video asociate computerelor descendente IBM-PC:
CGA (Color Graphics Adapter) aparut în 1981, primul sistem color creat de IBM pentru PC-uri. CGA poate afisa text 80 × 25 sau 40 × 25 în 16 culori (4 bits pe pixel), grafica de 640 × 200 pixeli în 2 culori (1 bit pe pixel) sau 320 × 200 în 4 culori (2 bits pe pixel) (IBM PC video modes 0-6). Placa video originala avea un adaptor de iesire video compozit, destinat conectarii unui televizor sau monitor NTSC.
EGA (Enhanced Graphics Adapter), cu o rezolutie de 640 × 350 pixeli si 16 culori diferite (4 bits pe pixel) selectabile dintr-o paleta de 64 de culori (2 bits pe fiecare canal red-green-blue).
Hercules - un display monocromatic cu o rezolutie de 720 × 348, capabil sa afiseze text si imagini. A fost foarte utilizat cu manipulatorul de tabele Lotus 1-2-3.
MCGA (Multicolor Graphics Array). Aparut în 1987, cu un cost mult mai mic decât VGA, MCGA, afiseaza 256 culori (dintr-o paleta de 262,144), si o rezolutie monocromatica de 640x480, rezolutia pentru imagine color fiind de 320x200.
MDA (Monochrome Display Adapter) poate afisa în mod text la rezolutia de 720 × 350 pixeli.
Professional Graphics Controller cu accelerator inclus (on-board) 2D si 3D introdus în 1984 pentru bus-ul PC de 8-bit, destinat aplicatiilor CAD, poate afisa o rezolutie de 640× 480 si 256 culori la o rata de refresh de 60 Hz.
QVGA (Quarter VGA) poate afisa o rezolutie de 320x240
SXGA (Super XGA), standard ce poate afisa imagini la o rezolutie de 1280 × 1024 cu 32 bit pixeli. Foloseste un format al imaginii de 5:4 în comparatie cu mult mai utilizatul 4:3 ceea ce înseamna ca imaginile sunt mai lungi pe ecranele SXGA. Rezolutia ar trebui sa fie de 1280 × 960, rezolutie utilizata în mod normal de statiile de lucru Unix.
Unii producatori numesc acest standard Extended Video Graphics Array sau XVGA.
8514 - precursor al XGA aparut în acelasi timp cu VGA. 8514/A au o rezolutie maxima de 1024/768 cu 256 culori (8 bits pe pixel), la o rata de refresh de 43.5 Hz.
SVGA (Super VGA), standard creat de VESA pentru IBM PC. Rezolutia este de 800 × 600 4-bit pixeli. Fiecare pixel poate avea una din cele 16 culori care pot fi afisate.
VGA (Video Graphics Array) reprezinta un set de diferite rezolutii, dar în cele mai multe cazuri se refera la o rezolutie de 640 × 480 pixeli cu 16 culori (4 bits pe pixel) si un format al imaginii de 4:3. Alte moduri de afisare sunt de asemenea numite VGA, cum ar fi 320 × 200 la 256 culori (8 bits pe pixel) si o afisare a modului text la 720 × 400 pixeli.
UXGA (Ultra XGA) standardul care suporta o rezolutie de 1600 × 1200 cu 32 bit pixeli, true colour.
WUXGA (Widescreen Ultra Extended Graphics Array) este o versiune a formatului UXGA care afiseaza o rezolutie de 1920x1200 cu un mod de afisare de 16x10 wide screen. Acest mod de afisare este utilizat la monitoarele de 15" si 17" ale computerelor notebook widescreen.
WXGA (Widescreen Extended Graphics Array) este o versiune a formatului XGA care afiseaza o rezolutie de 1280x720 în modul de afisare 16x9 wide screen. Acest mod de afisare este utilizat la display-ul unor laptop-uri.
XGA (Extended Graphics Array) este un standard de afisare IBM introdus în 1990. XGA suporta o rezolutie de 1024×768 pixeli cu o paleta de 256 culori (8 bits pe pixel), sau 640×480 cu 16 bits pe pixel. XGA-2 adauga suport pentru 16 bits pe pixel si la rezolutia de 1024 × 768 si rate de refresh ridicate, putând suporta pâna la 1360 × 1024 cu 16 culori (4 bits pe pixel).
Grafica computerizata (computer graphics (CG)) poate fi numita aria vizuala a computerelor, unde utilizatorul foloseste computerul pentru a genera imagini vizuale pe cale sintetica si sa integreze sau sa transforme informatiile vizuale sau spatiale din lumea reala.
Aceasta arie vizuala poate fi divizat în câteva domenii: transformarea (render-izarea) 3D în timp real (utilizata de obicei în jocurile video), animatia computerizata, captarea video si editarea creatiilor video, editarea folosind efecte speciale (folosita foarte des în film si televiziune), editarea de imagine si modelarea (utilizata în inginerie si medicina). Dezvoltarea graficii computerizate a fost la început stimulata de interese academice si sponsorizata de guvern. Odata ce s-au dezvoltat aplicatiile graficii computerizate pentru lumea reala în televiziune si film, au devenit o alternativa mult mai atragatoare decât traditionalele efecte speciale si tehnici ale animatiei, interesele comerciale finantând dezvoltarea acestui domeniu.
Grafica computerizata bidimensionala (2D)
Exista doua standarde grafice bidimensionale: vectorii si grafica raster (grafica interactiva în care o imagine este compusa din pixeli dispusi pe linii si coloane). Grafica vectoriala utilizeaza date geometrice exacte, topologie si stil cum ar fi pozitionarea pe coordonate a punctelor, legatura dintre puncte (pentru a forma linii), culoare, grosime, densitate si posibila umplere cu culoare a formelor. Multe sisteme grafice vectoriale utilizeaza si sisteme primitive ce utilizeaza forme standard cum ar fi cercuri sau dreptunghiuri. În cele mai multe cazuri o imagine grafica vectoriala trebuie sa fie convertita într-o imagine raster pentru a fi vizualizata. Grafica raster reprezinta un sistem de grile bidimensionale si uniforme de pixeli. Fiecare pixel are valori specifice cum ar fi valoarea luminozitatii, transparenta culorilor sau o combinatie dintre aceste valori. O imagine raster are o rezolutie finala formata dintr-un anumit numar de linii orizontale si coloane verticale. Monitoarele standard ale computerelor pot afisa o imagine raster la diferite rezolutii, cum ar fi 1280(coloane)x1024(linii) de pixeli. În grafica computerizata de astazi se pot combina grafica vectoriala si grafica raster în acelasi fisier (pdf, swf).
Grafica computerizata tridimensionala (3D)
Aparuta pe statiile de lucru (cum ar fi LISP machines, paintbox computers si Silicon Graphics workstations) grafica computerizata 3D s-a dezvoltat, bazându-se pe grafica vectoriala. În locul memorarii de catre computer a informatiilor despre puncte, linii si curbe în spatiul bidimensional, computerul memoreaza locatiile punctelor, liniilor si suprafetelor dintre linii (pentru a construi un poligon) în spatiul tridimensional.
Poligoanele tridimensionale sunt principiul de baza al graficii computerizate tridimensionale. Ca rezultat, cele mai multe programe care genereaza grafica tridimensionala se bazeaza pe memorarea punctelor (folosind coordonate tridimensionale), liniilor care leaga punctele, a suprafetelor dintre linii si apoi a grupurilor de suprafete pentru a crea poligoane tridimensionale.
Grafica computerizata moderna merge mai departe de simpla memorare a poligoanelor în memoria computerului. Grafica 3D moderna nu utilizeaza doar producerea unui numar masiv de poligoane si transformarea lor în forme cognoscibile, ci folosesc tehnici de umbrire, texturare si rasterizare a poligoanelor.
DDC (Display Data Channel) reprezinta conexiunea digitala dintre display-ul unui computer si o placa video, care permite display-ului sa transmita specificatiile proprii catre placa video. Standardul a fost creat de catre VESA (Video Electronics Standards Association). Semnalul DDC este transportat de trei pini (data, clock si ground) care se afla în conectorul VGA cu 15 pini, conectorul DVI sau conectorul HDMI.
DDC/CI (CI = command interface) este o extensie a DDC stabilita de VESA în August 1998. Acesta permite computerului dotat cu o placa video corespunzatoare sa modifice parametrii monitorului, cum ar fi luminozitatea si balanta culorilor, sau sa initieze demagnetizarea. Monitoarele DDC/CI sunt uneori dotate cu un senzor extern de culoare pentru calibrarea automata a balantei de culori a monitorului.
|
