3. Параметры видеосистемы

Рассмотрев работу видеосистемы, можно сформулировать и объяснить ее основ­ные параметры, определяемые используемым дисплейным адаптером, дисплеем (монитором) и интерфейсом, их связывающим.

Общие параметры дисплейного адаптера характеризуют его возможности для всех применений, двумерных и трехмерных.

Тип адаптера (MDA, CGA, HGC, EGA, MCGA, PGA, SVGA...) и тип шины (ISA 8/16-бит, MCA, EISA, VLB, PCI, AGP) дают самое общее представление о его возможностях, поскольку все самые разнообразные современные адаптеры относятся к SVGA и подключаются либо к шине PCI, либо к AGP, либо интегрированы в системную плату.

Поддерживаемый режим отображения (Mode Type) определяет возможность работы в текстовом (ТХТ или AN) или графическом (Gr или АРА) режиме адресации элементов изображения. Режимы определяются графическим адаптером. Все современные адаптеры поддерживают оба режима.

Разрешение (Resolution), или разрешающая способность, в графическом режиме определяется количеством точек в строке по горизонтали и числом строк на экране (например, 800 х 600 — 800 точек, 600 строк). Чем больше разрешение, тем больше информации можно вывести на экран с приемлемым качеством изображения. Разрешение со стороны монитора определяется размерами экрана и зерна и полосой пропускания видеотракта, а со стороны графического адаптера в основном объемом установленной памяти и желаемым количеством цветов.

В текстовом режиме разрешение характеризуют форматом экрана (Character Format), в котором указывается количество знакомест (символов) по горизонтали и количество линий символов (иногда говорят «строк»). Качество изображения символов определяется форматом знакоместа (Character Box): худший вариант — 8 х 8, лучший — 9 х 14 или 9x16 точек.

Количество цветов подразумевает, как максимальное количество одновременно присутствующих цветов на экране, ограниченное числом бит видеопамяти, задающих цвет элемента изображения, так и цветовую гамму —. количество возможных цветов, отображаемых монитором, ограниченное суммарной разрядностью цифроаналоговых преобразователей базисных цветов. Для монохромных мониторов используется число градаций серого цвета. Соответствие цветов из гаммы комбинациям бит определяется палитрой (Pallete), программно переключаемой (в адаптерах CGA, EGA) или программируемой матрицей RAMDAC (VGA, SVGA). Количество одновременно присутствующих цветов определяется количеством бит видеопамяти на элемент изображения: CGA — 2 бита/4 цвета, EGA - 4 бита/16 цветов, VGA - 8 бит/256 цветов, SVGA - 15-16 бит (High Color, 32-64 К цветов) и 24 бита (True Color, 16M цветов). Разрядность RAMDAС определяет дискретность выводимого цвета: 18-битный RAMDAC имеет для каждого цвета 6-битные схемы ЦАП R, G и В, не позволяющие вывести все оттенки True Color, современные адаптеры имеют 24-битные RAMDAC (по 8 бит R, G и В). Загружаемость 24-битных RAMDAC позволяет выполнять в адаптере гамма-коррекцию.

Объем видеопамяти (локального буфера) определяет соотношение разрешения, количества одновременно доступных цветов и видеостраниц. Тип видеопамяти — обычная динамическая (DRAM, EDORAM, SDRAM) или специальная (SGRAM, VRAM, WRAM, MDRAM, RDRAM) - и разрядность видеопамяти (8, 16, 32, 64, 128 бит) определяет производительность и предельную частоту регенерации. У современных графических карт с 3D-акселератором объем локального буфера существенно влияет на производительность акселератора (чем больше, тем выше), и объем 16 Мбайт и более нужен не столько для размещения страниц видеопамяти (см. табл.), сколько для хранения текстур и иной информации, используемой в построениях. На мощных игровых картах устанавливают 16-32 Мбайт памяти SDRAM или SGRAM со спецификацией 5-5,5 не, что позволяет памяти работать на частотах 166-183 МГц. Для памяти DDR SDRAM/ SGRAM пока в основном используется частота 150-166 МГц, но данные передаются с удвоенной скоростью.

Частота регенерации (Refresh Rate), или сканирования (Scan Frequency), и режим сканирования определяют качество (устойчивость) выводимого изображения. Частота регенерации является частотой кадровой (вертикальной) развертки. При кадровой частоте развертки ниже 60 Гц изображение мерцает, что особенно заметно на большом белом поле экрана.

Режим развертки, или сканирования (Scan Mode): NI (Non-interlaced), — прогрессивный или построчный, / (Interlaced) — чересстрочный. При чересстрочной развертке дрожат мелкие элементы изображений (особенно заметно на тонких горизонтальных линиях). Частота и режим развертки зависят от видеорежима, типа и модели адаптера и монитора. В тех случаях, когда нет цели получить максимум производительности, стремятся к построчной развертке с возможно более высокой частотой кадров (75 Гц и выше), но с оглядкой на полосу пропускания видеотракта.

Частота работы RAMDAC определяет предельное сочетание разрешения экрана и частоты регенерации. Увеличение частоты работы RAMDAC ведет к ухудшению качества изображения (четкости и насыщенности цветов). Лучшие модели адаптеров, обеспечивающие режимы до 2048 х 1536, имеют RAMDAC с частотой до 350 МГц, Хорошие адаптеры имеют RAMDAC на 250 МГц.

Наличие, возможности и производительность 2D-акселератора (имеется практически на всех картах последних лет выпуска).

Тип дисплейного интерфейса (аналоговый или цифровой) и тип разъема; возможность программирования параметров интерфейса (например, включения режима композитной синхронизации). Большинство адаптеров имеют разъем VGA DB-15, к которому подключаются обычные ЭЛТ-мониторы и плоские панели. Стали появляться адаптеры с интерфейсом DVI и цифровым интерфейсом плоских панелей. Появились адаптеры и с двумя выходными интерфейсами

Ниже перечислены основные параметры современных графических адаптеров с 3D-акселераторами.

Тип (модель) графического процессора (чипсета) — их разрабатывает и производит ряд фирм (3dfx и поглотившая ее NVIDIA, Matrox, ATI, S3...), у каждой фирмы есть ряд моделей со своими особенностями, достоинствами и недостатками. Процессоры могут иметь более одного конвейера для рендеринга, и у каждого конвейера может быть несколько блоков текстурирования, позволяющих за один такт накладывать несколько текстур. Частота работы графического ядра — 125-250 МГц.

Тип интерфейса — PCI или AGP; для порта AGP интересны поддерживаемые режимы обмена: lx, 2x, 4x, SBA, DIME, быстрая запись (см. п. 12.6). Тип, разрядность шины и частота работы локальной памяти, определяю­щие ее производительность. Типовая разрядность — 128 бит (16 байт), ча­стота 133-230 МГц для обычной памяти или DDR SDRAM/SGRAM. Па­мять DDR SDRAM на частоте 230 МГц обеспечивает пиковую производительность 2 х 230 х 16 = 7,36 Гбайт/с. Частота шины памяти может отличаться от частоты графического ядра. Некоторые чипсеты, имеющие несколько параллельных конвейеров, используют для каждого конвейера отдельную локальную память, что увеличивает суммарную производительность.

Поддерживаемый объем локальной памяти — 8-128 Мбайт. Определяет количество элементов и текстур, хранимых локально, и, следовательно, производительность их обработки.

Разрешение экрана, с которым работает акселератор, — от 800 х 600 до 2048 х 1536 точек.

Разрядность цвета — 16/32 бит/пиксел. 16-битный цвет экономит ресурсы, требуемые для построения изображения, но при этом качество изобра­жения не удовлетворяет взыскательного пользователя. Применяют и компромиссный вариант — оптимизированный 16-битный цвет. Разрядность Z-буфера — 16/24/32 бит.

Скорость обработки многоугольников (полигонов) — 5-30 млн полигонов/с.

Скорость формирования пикселов — 100-1000 млн пикселов/с. Поддерживаемая размерность текстур: 64 х 64, 128 х 128, 256 х 256 — текстуры малого размера; новые адаптеры поддерживают текстуры вплоть до 1024 х 1024 и 2048 х 2048 с 32-битными текселами.

• Поддержка мультитекстурирования (возможности наложения нескольких текстур).

Производительность конкретного адаптера зависит от выбранного разрешения, количества цветов, частоты и режима развертки. Влияние параметров развертки на производительность может показаться не очевидным, но вспомним, что видеопамять сильно загружена постоянным считыванием данных для регенерации изображения. Доступ к ней для построения изображений происходит в свободное от регенерации время, и чем выше частота сканирования, тем меньше у видеопамяти этого свободного времени и тем ниже производительность. Современные графические чипсеты в сочетании с применением специализированной видеопамяти позволяют уменьшить это влияние на производительность компьютера.

Дисплей (монитор) характеризуется размером экрана, зернистостью, обеспечиваемыми частотами разверток и полосой пропускания видеотракта; поддерживаемые режимы разрешения являются производными от этих параметров. Кроме этих параметров, которые поддаются численному выражению, имеются и показатели качества изображения на экране.

Четкость и контрастность изображения. Яркость и насыщенность цветов. Хорошее сведение по всему полю экрана.

Устойчивость изображения — отсутствие колебаний и дрожаний, ровная граница краев экрана, особенно справа снизу. Отсутствие мерцаний отно­сится к количественным параметрам — частоте и режиму регенерации. Отсутствие эхо-сигналов — слабых повторов элементов изображения в не­гативном и позитивном виде чуть правее их оригиналов.