Ugrás a tartalomhoz Lépj a menübe
 


 
Minden monitorhoz szükség van egy grafikus kártyára, amely a számítógép által küldött adatokat, parancsokat a monitor számára érthető digitális vagy analóg jelekre bontja. Ezenkívül a grafikus kártyán található a képernyő-memória, amely azt a célt szolgálja, hogy a kép álljon. Ha ezt nem is vesszük észre, a képet a monitor másodpercenként legalább 50-szer rajzolja újra. A képernyő-memóriát, mint minden memóriát, a PC-vel meg lehet címezni, írni, olvasni lehet. A képernyő-memória mindig az aktuális monitorkép leképezése.       A grafikus kártyán található egy speciális chip, a grafikus vezérlő, amely a monitor vezérlését látja el.
 
MDA kártya
 
            1981-ben megjelent eredeti IBM PC videokártyája, az MDA (Monochrome Display Adapter) kártya, csak szöveges megjelenítésre képes. A képernyő-memória mérete 4 Kbyte, ezzel a lehetséges felbontás 80x25, azaz 25 sor, egyenként 80 karakterrel. A karakterek 9x14 képpontból (pixel) állnak. Grafikus üzemmód nem állt rendelkezésre. Az MDA csatlakozó jelei digitális TTL jelek. A katódsugarat két frekvenciával vezérlik. Az egyik vezérlőfrekvencia a képfrekvencia (függőleges szinkronizáció) a másodpercenkénti képváltás számát adja meg. Minnél nagyobb ez az érték, annál stabilabb lesz a kép. A második vezérlőfrekvencia a sorfrekvencia (vízszintes szinkronizáció), ami egy képpontsor kiírásának idejét határozza meg. Minnél gyorsabban ír ki egy sort, annál nagyobb lehet a kép felbontása.
 
CGA kártya
 
            A CGA kártya tulajdonképpen az MDA kártya továbbfejlesztése. A CGA (Color Graphics Adapter) kártya már grafikus módban is használható. Ehhez a memória méretét 16 Kbyte-ra kellett növelni. Szöveges módban ugyanúgy 80x25-ös felbontásra képes, valamint ezen túl létezik 40x25 karakteres üzemmódja is. A CGA karakterei 8x8 képpontból állnak össze. A képernyő-memória első byte-jában a képernyő bal felső sarkába kerülő karakter ASCII kódja van tárolva. A következő címen a karakter megjelenítési módja, attribútuma található. A harmadik byte tartalmazza az első sor második oszlopába kerülő karakter kódját, a negyedik pedig ennek attribútumát, és ez így folytatódik az utolső sor oszlopáig. 80x25-ös karakterfelbontás esetén tehát 4000 byte memória kell a képernyőtartalom tárolásához. A páros címeken mindig karakterkód, a páratlan címeken attribútum van.
            A szöveges módon kívül létezik a CGA-nak két különböző grafukus üzemmódja is. A nagyobb felbontást nyújtó 640x200-as módban 2 szín (fekete és fehér) használható, míg a 320x200-as módnál 4 különböző szín. Az első esetben minden képponthoz 1 bit tartozik, azaz összesen 128 000 bitre van szükség, ami éppen 16 Kbyte. A második esetben az egyes képponthoz 4 szín rendelhető, ezért 1 képpont adatait 2 biten kell tárolni (két biten 4 kombináció lehetséges: 00, 01, 10, 11). Ekkor persze csak feleakkora felbontásra képes a kártya. A CGA kártya jelei is digitális jelek. Minden egyes elektronsugár (vörös, zöld, kék) számára ven egy vezérlő jel.


Hercules kártya
 
            A CGA kártyával egy időben jelent meg a Hercules grafikus kártya, amely a grafikus kezelőn kívül egy párhuzamos portot is tartalmazott. Abban az időben ez igen előnyös kombináció volt. A Hercules kártya szöveges és grafikus módban is használható, felbontása 720x348 képpont. Szöveges módban a karaktereket 9x14 képpontos mátrixok alkotják, 25 sorban 80 karakter helyezkedik el. Ez jobb a CGA kártyánál. A Hercules kártya monokróm és az IBM BIOS nem támogatja, mivel a kártyát nem az IBM cég gyártotta. Ezért mindig szükség van egy kiegészítő programra, amely kifejezetten a Hercules üzemmódot támogattja. A képernyő-memória 64 Kbyte meretű, és a tárkiosztás szöveges módban megegyezik az MDA kártyáéval. Ez azt jelenti, hogy a memória szintén a B0000h címen kezdődik, viszont a C0000h címig tart, nem pedig csak B10000h-ig, ahogy az MDA kártyánál. A memória két grafikus képet képes tárolni, ezért a memória két részre van osztva (B0000h, B8000h). Egy grafikus lap ezen túlmenően még 4 memóriabankra van felosztva (pl. B0000h, B2000h, B4000h, B6000h), hogy a memóriaelérés még gyorsabb legyen. Ha a képernyő-memória adatait olvasni kell, akkor az első jel az első bankba, a második jel a második bankba stb. van. Így az adatmutatót csak 4 elem kiolvasása után kell növelni. Ezzel a vezérlő elég sok időt megtakarít. A Hercules kártya kapcsán meg kell említeni egy érdekességet, az úgynevezett Dual Monitor Mode-ot (páros monitor üzemmód). Ha egy alaplapon a Hercules kártya mellett egy VGA kártya is található, akkor a két kártya párhuzamosan is tud működni. Ennek olyan programoknál van értelme, amelyek képesek két képernyő kezelésére (pl.: AutoCAD, Caddy), vagy olyankor, ha a régi programok miatt szükség van a Hercules kártyára. Ilyenkor a VGA kártyát kell a setupban elsődleges kártyának kijelölni. Az alaplapon lévő átkötést pedig úgy kell beállítani, mintha színes monitor lenne a géphez. Minden vezérlés ezentúl a VGA monitorra vonatkozik. A CAD program telepítésekor úgy kell a rendszert konfigurálni, hogy a rajzok a VGA monitoron jelenjenek meg, a szövegek. Menük pedig a Hercules képernyőn. A két monitor közti átkapcsolás egy-egy egyszerű DOS utasítással történhet.
 
MODE MONO                                 bekapcsolja a Hercules kártyát,
MODE CO80                                    bekapcsolja a VGA kártyát.
 
EGA kártya
 
Az EGA (Enhanced Graphics Adapter) a CGA kártya továbbfejlesztéséből született. Maximális felbontóképessége 640x350 képpont. Ezt 16 különböző színnel tudja megjeleníteni, amelyeket egy 64 színű palettáról lehet választani. Mindezen információk tárolásához 256 Kbyte memória szükséges, legfeljebb ennyi található a kártyán. Szöveges módban a karakterek felbontása 8x14 képpont lett és a sorok száma 43-ra növelhető.
Az EGA kártyához számos cég (Paradise, Optima, Oak) kínál speciális vezérlőket, amelyeknek saját BIOS-uk van.
            Az EGA kártya képes a CGA és az MDA kártyák működését emulálni. Általában a kártya felismeri a programok által kért egyes üzemmódokat és automatikusan vált közöttük.            Ha ez nem működik, akkor be kell tölteni egy emuláló programot a megfelelő özemmód használatához. A képernyő-memória négy 64 Kbyte-os memóriasíkra van felosztva.
            Az utángyártók túlszárnyalták az IBM specifikációt, az IBM EGA után hamarosan megjelentek a 640x480 felbontású EGA kártyák is. A korábbi felbontás 4:3 arányú vízszintes/függőleges megjelenítéséhez volt megfelelő, a 640x480-as felbontással 1:1 aránnyal lehet rajzolni. Ennek előnye, hogy pl. a kör rajzolásánál nem kell eltorzítani az ábrát, a grafikus memóriában tárolt kör képpontok a képernyőn is szabályos körként jelennek meg.
 
VGA kártya
 
            Az EGA kártya korlátozott színválasztéka igazán szép képek megjelenítéséhez kevésnek bizonyult. Kézenfekvő volt tehát és új kártyatípus kifejlesztése. A több színt az egyes színek több fényerő kombinációjával lehet elérni. Az EGA minden szín fényerejét két biten, 4 fokozatban határozza meg, hárombites kombinációkkal 8 fényerő, összesen 8x8x8=512 színárnyalat közül választhatnánk, de ennek az ára a csatlakozó lábszámának növelése 3 lábbal (3 szín). Az emberi szem számára két színárnyalat közötti legkisebb különbséget akkor kapjuk, ha 24 bites felbontással dolgozunk. Ebben a felbontásban minden szín fényerejét 8 bit határozza meg, és a színárnyalatok száma meghaladja a 16 milliót. Az ehhez szükséges videocsatlakozónak viszont már 27 lába lenne. Nyilvánvaló, hogy a TTL színjelek növelését a csatlakozó mérete korlátozza, ezért az új kártyatípus analóg vonalakon adja ki a csatlakozóra a színjeleket. A csatlakozón három színjel (és hozzá három föld) hordozza a színkeverés alapszíneit egyenfeszültséggel. A vonalon lévő 0 V sötét, a 0,7 V szint pedig teljes fényerőt jelent. A közbenső fokozatok száma nincsen korlátozva.
            Az IBM a PS/2 sorozatú gépei számára fejlesztette ki a VGA (Video Graphics Array) kártyát. Ez a kártya legfeljebb 640x480-as felbontásban tud megjeleníteni 16 színű grafikát, ahol minden szín egy 262 144 (18 bit) színárnyalatot tartalmazó palettáról választható. Az EGA kártyához képes fejlesztés, hogy a VGA a palettaregiszter tartalmát egy dikgitális/analóg átalakítóra (Digital Analog Converter, DAC) viszi. A DAC 256 db 18 bites regisztert tartalmaz (minden szín számára 6 bit), melyek közül a palettaregiszer választ. A DAC regiszterek tartalmát alakítja a DAC alalóg feszültséggé. A 16 db palettaregiszter mindegyike 6 bites (mint az EGA esetén), és a DAC címzéséhez szükséges további két bitet a VGA elektronika színkiválasztó regisztere adja. Láthatjuk tehát, hogy minden színt 6 bites analóg jel hordoz, azaz két fényerő közötti különbség kb. 11mV-os feszültségugrásnak felel meg.
            Az utángyártó cégek a VGA esetén is felülmúlják az IBM előírásokat. A továbbfejlesztett kártyák SVGA (Super VGA) nevet viselnek, és az egész világon igen széles körben elterjedtek. Néhány elterjedtebb SVGA felbontás:
 
640x480          képpont,                                 16 millió szín;
800x600          képpont,                                 32 768 szín;
1024x768        képpont,                                 256 szín;
1280x1024      képpont,                                 16 szín.
 
            A megjelenítés memóriaigénye jelentősen megnőtt. Az 1024x768x256-os ábrázolást alapul véve a képpontok száma 786 432, azaz a memóriaméret egy síkon 786 432 bit. 256 színhez 8 memóriasík szükséges, tehát a kártya teljes memóriaigénye 768 kbyte, felkerekítve 1Mbyte. A szabványos VGA 640x480x16-os felbontás ugyanakkor megelégszik 256 kbyte memóriával is (307 200 képpont, 4 bitsík, 153 600 byte).
A VGA kártyákon is található saját BIOS. Ennek bejelentkező üzenete látható a képernyőn minden bekapcsolást követően.
            Szöveges megjelenítés (A/N, alfanumerikus mód) az EGA kártyával megegyező módon történik. A színek azonban a DAC regiszterek segítségével átkódolhatók.
Grafikus üzemmód (APA, All Point Addressable, minden pont címezhető) is az EGA kártyánál megismert módon működik. Nagyon fontos, hogy a videokártya vásárlásakor meghajtóprogramokat kapjunk a Windows különböző változatainak telepítéséhez és az egyes alkalmazói programok futtatásához.
            A legtöbb VGA kártya rendelkezik egy bővítő csatlakozóval is a kártya felső élén, melyen keresztűl pl. TIGA kártyához lehet kötni. Ennek az angol neve feature csatlakozó.
 
AGA kártya
 
            Az AGA (Advanced Graphics Adapter) kártyát a Commodore cég készítette el, még a VGA kártya megjelenése előtt, saját PC-i számára. Az AGA a CGA és a Hercules kártya kombinációja. CGA üzemmódban azonban mindkét felbontásnál (320x200 és 640x200) 16 szín használható. A monokróm Hercules üzemmódban (720x348, 80x25 karakter) pedig további két üzemmódot lehet alkalmazni: 132x25 karakter és 132x44 karakter. Ezek az üzemmódokat azonban csak kevés program támogatja.
 
PGA kártya
 
            Az EGA kártya után készítette el az IBM 1984-ben a PGA (Professional Graphics Adapter) kártyát. Itt alkalmazták először a kártya és a monitok közti jelátvitelt. Ezzel az eljárással 640x480 képpontos felbontásnál 256 színt lehetett választani a 4096 színű palettáról. Ehhez akkoriban a kártyának saját processzorra volt szüksége, ez pedig elég drágává tette. A VGA kártya megjelenésével a PGA kártyának leáldozott a napja.
 
MCGA kártya
 
            A PS/2 25 és 30-as modellekhez készítette el az IBM a Multi Color Graphics Adapter (MCGA) kártyát, amely szintén analóg jelekkel vezérli a monitort. Teljesítménye valahol a CGA és az EGA kártya között van. Grafikus módban 320x200-as felbontás mellett 256 színt lehet használni, melyeket egy 262 144 színű palettáról választhatunk. Szöveges módban 25 sor van, soronként 80 karakter, minden karakter 8x16 képpontből áll. Az MCGA kártyát szintén a VGA kártya szorította ki a piacról.
 
8514/A kártya
 
            Az IBM a VGA szabvány továbbfejlesztésével készítette el a 8514/A szabványt, amely eredetileg a Micro Channel rendszerű PS/2 modellekhez készült. Ezekhez a kártyákhoz speciális monitorra van szükség, 1024x768 képpontos felbontással és 256 színnel. A 8514/A jelzés az IBM magyfelbontású analóg monitorához tartozik. A 60-as és a 80-as PS/2 modellek említett felbontása csak 8514/A vagy azzal kompatíbilis monitorokon használható ki, innen származik a szabvány neve.
            Leteznek ISA sínre való 8514/A grafikus kártyák, de ezek egyáltalán nem terjedtek el. A 8514/A kártyát az IBM is szinte "elfelejtette", az elvek nagy részét az XGA kártyában örökítette tovább. Vannak olyan Windows grafikus gyorsítókártyák, amelyek egy speciális meghajtóprogrammal képesek a 8514-es üzemmódot emulálni, ezzel a régebbi 8514-esre írt programokat futtatni.
 


XGA kártya
 
            Szintén az IBM gyártmánya az XGA kártya (eXtended Graphics Array), amely mind a VGA, mind a 8514-es kártyával kompatíbilis. Az XGA kártya legfontosabb jellemzője, hogy nagyon gyors. Ezt a gyorsaságot egy speciális chip segítségével éri el. A grafikus kártya és a PC hardvere közti kommunikáció általában az I/O portokon keresztül történik. Nem így az XGA kártyánál. Itt ugyanis a portok memóriacímekké vannak leképezve, ezért úgy kezeli őket a hardver, mintha memóriacímek lennének, ezzel persze sokkal gyorsabb a hozzáférés. Tovább növeli a gyorsaságot az intelligens chip, amely képes őnállóan vonalat, illetve téglalapot rajzolni, sokkal gyorsabban, mintha ezt egy szoftver csinálná képpontokból. Az XGA kártya felbontása 1024x768 képpont 256 színnel, vagy 640x480 képpont 65 536 színnel. Továbbá megjeleníthető egy hardver-kurzor, amely 64x64 képpontból állhat.
 
TIGA szabvány
 
            A Texsas Instruments cég egy speciális grafikus processzor (TMS340XX) bázisán fejlesztette ki a TIGA (Texsas Instruments Graphics Architecture) szabványt. A TIGA szabvány tulajdonképpen szoftveres kapcsolatot teremt a processzor, az alkalmazás és a grafikus processzor között, ezért nincs szükség a grafikus kártya hardverelemeinek pontos ismeretére. A kártya intelligenciáját a beépített grafikus processzornak (pl. 34020) köszönheti. Ennek a processzornak saját RAM memóriája (1-2 Mbyte) és utasításkészlete van, mely szabadon bővíthető. Az új utasításokat a PC processzora tölti le a grafikus processzornak. Ezek az új utasítások minden egyes alkalmazáshoz rendelkezésre állnak. A TIGA kártyán önállóan futnak az alkalmazások, függetlenül a PC processzorától. Ezzel vált lehetségessé a különösen rövid képfelépítési idő, és ebből persze következik, hogy ugyanannyi idő alatt több képet képes ábrázolni. A Texsas Intruments cégen kívül mások is forgalmaznak a TIGA szabványon alapuló kártyákat, így például az EIZO, Hercules vagy Opta cégek. Maga a Texsas Instruments is több TIGA kártyát kínál: TIGA 10, TIGA CARD, TIGA STAR, TIGA DIAMOND stb. Ezek alkalmazási területe az egyszerübb Windows alkalmazásokon túl, a grafikus munkaállomások alkalmazásai, mint pl. 3 dimenziós modellezés, az animásió vagy multimedia alkalmazások.
            A VGA üzemmódot minden TIGA kártya támogatja, bár más-más módon: így a TIGA 10 kártyát például össze kell kötni a PC-ben lévő VGA kártyával. Miközben magán a TIGA kártyán is van VGA-vezérlő chip.
            A TIGA szabványt a Windows támogatja, ennek ellenére nem nagyon terjedtek el a TIGA kártyák a Windows-felhasználók körében. Ennek oka valószínüleg a TIGA kártyák meglehetősen magas ára, különösen a Windows grafikus gyorsító kártya árával összehasonlítva.
 
Grafikus gyorsítók
 
            A legtöbb DOS-alkalmazás számára a VGA kártya felbontása és sebessége megfelelő, és árban is mefizethető. A Windows azonban más, nagyobb igényeket támaszt a grafikus kártya felé. Ennek az a magyarázata, hogy minden ablak megnyitásakor, minden menüpont kiválasztásakor az egész képet újra meg kell rajzolni. Ha például egy 100 x 100 képpont méretű ablakot (ez egyébként nem valami nagy) át akarunk helyezni, akkor ehhez legalább 20000 pixelt kell megváltoztatni (törölni az előző, felrajzolni az új helyen). Hogy a munka a Windows környezetben ne legyen idegölő, gyorsabb képfelépítésre van szükség.
Ugyanez a koncepciója az előző fejezetben ismertetett TIGA kártyának is. Ott egy speciális grafikus processzor segítségével gyorsították a funkciókat, ez pedig meglehetősen drágává tette a kártyát.
            1992-ben jelent meg az első Windows gyorsító kártya, tulajdonképpen ugyanezzel az elképzeléssel: egy intelligens processzor átveszi a PC processzor munkájának egy részét. Ezt a kártyát az 1989-ben alakult S3 Incorporated cég fejlesztette ki. Ez a kártya speciálisan a Windows által gyakran használt grafikus eljárásokat definiálta a kártya hardverében. Ilyen tipikus eljárások a következők:
 
Bit-Blit: Ablak eltolása. Az eljárás felvesz egy négyszöget, és egy másik pozíción újra megrajzolja.
Hardware Cursor: Kurzorkezelés, egérkurzor megjelenítés. A PC processzora csupán az egérkoordinátákat adja meg a kártyának, az önállóan kezeli az egérkurzort.
Line Drawing: Vonalhúzás. A processzor csak a kezdő- és végpont koordinátáit adja át a kártyának.
Circle Drawing: Körrajzolás. A processzor csak a kör középpontját és sugarát adja meg.
Polygon Fill: Terület kitöltése. Egy sokszöget az adott pixelinformációkkal tölt fel.
 
            A gyorsítókártyák általában VGA-kompatibilisek. Ez azt jelenti, hogy a gép bekapcsolásakor "normális" VGA kártyaként jelentkeznek be. Vannak olyan gyorsítókártyák, amelyekhez DOS alatt is kell meghajtószoftver, másukat automatikusan felismer a BIOS, van amihez nem kell DOS meghajtó. A gyorsítókártya hatása DOS alkalmazásoknál alig vagy egyáltalán nem tűnik fel. A kártya mellé adott meghajtóprogramok között általában nem csak a Windowshoz való meghajtó program található meg, hanem más grafikus alkalmazásokhoz valók is, például OS/2-höz, AutoCAD-hez vagy Ventura Publisherhez.
            A meghajtóprogramok szerepe rendkívül fontos és gyakran okoznak fejfájást a felhasználóknak. Gondoljunk arra, hogy ha például csak Windows meghajtónk van (mert csak azt kaptunk a kártya mellé), akkor semmit nem használ a kártya egy DOS-os CAD programnál. De ilyen probléma lehet az operációs rendszer fejlesztése (Upgrade): az új változatnál esetleg nem fut megfelelően a meghajtószoftver. Ilyenkor új meghajtót kell beszerezni. Ezért nem mindegy, hogy hol, milyen cégnél és milyen gyártmányt veszünk meg. Lehet, hogy mire a mi problémánk felmerül, addigra a cég, akinél vásároltunk, már nem is létezik. És ekkor gyakorlatilag semmit nem tehetünk.
            Nem érdemes tehát spórolni: keressük meg azokat a gyártókat és cégeket, akik már régóta a piacon vannak, jó nevük van és biztosak Lehetünk abban, hogy másfél év múlva is megtaláljuk őket.
            Újabban vált/válik lehetségessé egy másik forrás a meghajtók beszerzésére: az Internet. A legtöbb gyártónak saját Internethelye van, ahol meg lehet őket találni, és onnan a megfelelő meghajtószoftvereket letölteni.
 


3D grafikus kártyák
 
            A 3D grafika a számítógépes grafika azon területe, melynél kétdimenziós térben (monitorképernyő) háromdimenziós tárgyakat hozunk létre.
            A kétdimenziós tér képpontjának tulajdonsága az X és Y pozíció, a szín és a fényerő. 3D esetén ehhez még mélységinformációt kell hozzáadnunk, amely megadja, hogy a képzeletbeli Z tengely mentén hol fekszik a pont.
Ha sok 3D képpontot egymás mellé teszünk, háromdimenziós felületet kapunk, melyet textúrának neveznek. A textúrák kezelése mellett a 3D grafika támogatja több tárgy egymáshoz való viszonyát (pl. a tárgy egy részét takarja egy másik tárgy). Végül a 3D grafika különleges technikákat használ a megjelenítéshez (pl. sugárkövetés [ray tracing] egy képhez valóságosnak tűnő árnyék készítésére). A hagyományos grafikus megjelenítést megkülönböztetésül kétdimenziós grafikának, röviden 2D grafikának nevezik.
            A 3D képeket a számítógépen belül absztrakt modell kezeli. A 3D objektumot rendszerint kis háromszögek (vagy más sokszögek) százai, ezrei alkotják. Ha a program mozgatja az objektumot, a háromszögek csúcsainak pozícióját változtatja meg. A 3D tárgyak információinak bittérképre konvertálásához és az adatokból történő képszerkesztéshez (rendering) sok memóriára és nagy számítástechnikai teljesítményre van szükség. Korábban a 3D grafika csak erős munkaállomásoknál volt megtalálható, ma már a legtöbb személyi számítógépben van 3D gyorsító. A grafikus gyorsító memóriát és célorientált processzort tartalmaz néhány 3D renderelési művelet elvégéséhez. A geometriai számításokat továbbra is a PC processzora végzi, a 3D gyorsító kártya elsődleges feladata a képszerkesztés, a textúrák kitöltése és árnyékolása. Nincs a PC-ben még egy olyan összetevő, mely olyan gyorsan fejlődne napjainkban, mint a grafikus rendszerek. A grafikus lapkakészletgyártók (Nvidia, ATI, 3Dfx stb.) egymást túllicitálva jelentetik meg az új lapkákat, melyek kétszer-háromszor többet tudnak, mint a féléve megjelent elődjük. A gond csak abban rejlik, hogy a szabványosítás nem tud lépést tartani a fejlődéssel. Az új grafikus kártyák a 2D gyorsító mellett tartalmaznak egy 3D gyorsítót is, vagy a két gyorsító egy új, közös tokba kerül. Léteznek tiszta 3D kártyák is, melyek a hagyományos VGA kártya mellett párhuzamosan működnek (pl. Monster 3D a Diamond cégtől). A 3D kártya kiválasztásánál ügyeljünk arra, hogy minél több 3D funkciót támogasson hardverrel. A hiányzó funkciókat a meghajtóprogramnak kell kezelnie, ez azonban a sebesség és a minőség rovására megy. Nézzük a fontosabb 3D funkciókat:
 
Bi/trilinear Filtering: A textúrán belül lágy eloszlások előállítását végző szűrő funkciók, ezek szolgálnak az ívelt szerkezetek sokszögesítésének elkerülésére is.
Clipping: Művelet, mely meghatározza, hogy az objektumnak mely része látható a képernyőn, és a nem látható részt kivágja. Ezzel időt takarít meg, mert a nem látható részt figyelmen kívül lehet hagyni.
Dithering:Több alkalmazásban használt hatás (2D grafika, nyomtatás). Kevés szín különleges mintázatba keverésével olyan hatást kelt, mintha sok színből állna.
Flat Shading: Sokszög színek, miáltal pl. az élek élesebbek lesznek.
Fogging: Az egymástól távolodó objektumok ködbe veszését előállító funkciók.
Guarad Shading: Ez az algoritmus a 3D felületnek valósághű árnyalást ad. A színeloszlások irányértékek interpolációjából következnek.
Lighting:A valós világ objektumai valamilyen megvilágításban láthatók. A fényforrás színtónust okoz, a fény visszaverődik, árnyékok és egyéb fényhatások keletkeznek. Fényforrás bárhol és bármi lehet (nap, hold, robbanás fénye stb.).
MIP mapping:Az objektumra több textúra van helyezve, a közelebb jövő objektumok részletgazdagsága nő.
Shading: Az ívelt felületek a jobb kinézés érdekében satírozottok, ez kis négyszögekre bontással érhető el.
Texture Mapping: A felületek kitöltése mintával (pl. téglafal), melytől az valóságosnak tűnik (pl. a falon kép, tapéta stb. van). Sok különböző típusú textúratérképezés létezik szoftver és hardver használatban.
Transparency:Az objektumok egy része egészen vagy félig átlátszó. Számításokkal meghatározható hogy pl. mi látszik egy ablak mögött.
 
            Különösen játékoknál fontos jellemzője a 3D kártyák minőségének a másodpercenként megjelenített képek száma. 25 kép/sec alatt az emberi szem már nem érzékeli folyamatosnak a képsort.
            A 3D kártyák videomemória igénye fokozott. A háromdimenziós kép tárolásához három puffer szükséges: az elülső (front) puffer tartalmazza a megjelenített képet, a hátsó (back) pufferben épül fel a következő kép, végül a Z puffer őrzi a harmadik dimenzió értékeit. Két dimenzió esetén például 4 Mbájt memóriával 1600x1200 felbontás és 16 bites színmélység valósítható meg (pontosabban 3,75 Mbájt kell). 3D kártyánál már az 1024x768 felbontású l6 bit színmélységű megjelenítéshez is 4,5 Mbájt memória szükséges (1024x768x3x16/8 bájt, 16 bit az elülső, 16 bit a hátsó, 16 bit pedig a Z pufferhez).
            A háromdimenziós ábrázoláshoz különleges szoftverillesztőket fejlesztettek ki, melyeket a legtöbb 3D lapka támogat. Enélkül minden grafikuskártya-gyártónak saját programot kellene készítenie kártyájához, mely egyrészt árnövekedést okozna, másrészt nem lenne kompatibilitás a kártyák között.
 
Két illesztőprogramot említünk meg:
 
Direct-3D:A Direct X része, főképp Windows 95 alatti játekoknál használják. A Direct X progamot a Windows 95-be utólag kell telepíteni. A gyakorlatban a Direct X gondoskodik arról, hogy a játék telepítése során a videokártyához tartozó meghajtóprogram felülírható legyen.
Open-GL: A Silicon Graphics terméke, professzionális célokra fejlesztették ki. Ezt a szabványt a Windows NT 4.0 már tartalmazza, a Windows 95-ben csak az OSR2 változattól találjuk meg.
 
AGP kártyák
 
            Hiába nőtt meg jelentűsen a PC grafikus és videomegjelenítési képessége, még 3D kártyával sem lehet PC-vel teljes játékfilmet előállítani. 1996 közepe óta ennek fő okát a PCI sebességében határozzák meg, mert nem tud elegendő adatot szállítani. Az Intel kezdeményezéséreezért a grafikuslapka-gyártók konzorciumot alkottak, és definiálták a gyorsított grafikus port (AGP, Accelerated Graphics Port) paramétereit. Az AGP nem sínrendszer (nem a PCI bővítése), hanem egy csatlakozó aljzat, melybe csak az AGP felületnek megfelelő (video) kártyát lehet bedugni. Az AGP csatlakozó sem elektromos, sem mechanikus vonatkozásban nem kompatíbilis a PCI csatlakozóval.
            Az AGP-hez lapkakészlet tartozik, mellyel a processzortól függetlenül, a processzorral párhuzamosan dolgozhat. Az adatcsere a PC operatív memóriája és az AGP kártya között folyik. Az Intel szerint az AGP-s alaplapon lévő operatív memóriának 66 vagy 100 MHz sínsebességen működőnek kell lennie.
            Az AGP-nek 32 bites síne van, melyen a cím- és adatvonalak multiplexelve jelennek meg. Létezik még 8 címvonal, mely az ún. "oldalsáv" címzéshez szükséges. Az AGP - hasonlóan a PCI-hez - 66 MHz-es sebességen dolgozik. Tekintve azonban, hogy az órajel felfutó, és lefutó élénél is lehetséges adatátvitel, az átviteli sebesség elérheti az 533 Mbájt/sec értéket (66 MHz x 2 x 4 bájt). Az AGP használ-néhány PCI vezérlőjelet, és az aktív állapotba vivő inicializálás is a PCI sínen keresztül történik. Az AGP funkciók nem csak BIOS-ból, hanem operációs rendszerből is (Direct Draw) aktiválhatók.
            Az AGP adatátvitelben is mester és szolga (cél) kapcsolatról van szó. A grafikus kártyavezérlő a mester és az alaplap lapkájába (pl. Intel 440LX) integrálták a szolgaként működő AGP logikát. Az AGP protokoll három átviteli módot ismer, melyet 1x, 2x és 4x átvitelnek neveznek.
            Az egyszeres mód funkcionálisan a PCI átvitelnek felel meg. Kétszeres módnál a már említett módon kétszereződik meg az átvitel. Négyszeres mód esetén különbségi engedélyező jeleket használnak (AD és AD#), melyek fel-és lefutó éleinél is adatot lehet átvinni, így az 1x-eshez képest négyszeres az átviteli sebesség.
            Az AGP technológia megértéséhez nézzük meg, hogyan történik a 3D grafika megjelenítése AGP kártya nélküli PC számítógépen. Az élethű 3D grafika geometriai számítások sorozatának végrehajtását igényli a 3D objektum térbeli elhelyezéséhez. Ezeket a műveleteket rendszerint a processzor (pontosabban a lebegőpontos aritmetikai társprocesszor) végzi. Ezzel egy időben a grafikus vezérlőnek a textúra adatokat kell feldolgoznia, hogy az objektum felületeit kitöltse, árnyékolásokat végezzen. A 3D grafika legkritikusabb része a textúratérkép feldolgozása, a háromdimenziós objektum felületeit leíró bittérkép értelmezése. A textúratérkép feldolgozása során beolvasnak egy, kettő, négy vagy nyolc textúraelemet (texel, texture element) a bittérképből, bizonyos matematikai közelítéssel átlagolják őket, majd az eredményt a hátsó (back) pufferbe tárolják a következő kép előkészítéséhez.
 
1.   A textúra térkép a merevlemezről az operatív memóriába kerül az IDE/PCI sínen és a lapkakészleten keresztül.
 
2.   Ha a textúratérképre szükség van egy jelenetben, a processzor az operatív memóriából beolvassa az elemeket, nézőpont és megvilágítási transzformációt hajt végre rajtuk, és az eredményt visszaírja az operatív memóriába.
 
3.   A grafikus vezérlő beolvassa az átalakított textúrát az operatív tárból, és saját helyi videomemóriájába tárolja (hátsó puffer). A jelenlegi rendszereknél az adat a PCI sínen halad.
 
4.   A grafikus vezérlő beolvassa a textúrát ís a 2D szín információt a helyi memóriából, hogy 2D monitoron megjeleníthető legyen a kép. Az eredményt beírja az elülső pufferbe, melyet keret- (frame) puffernek is neveznek. Mostantól kezdve a digitális/analóg átalakító olvassa a keretpuffert, és folyamatos a megjelenítés.
 
            Előszőr: a textúrát az operatív tárban és a helyi memóriában is tárolni kell, ami felesleges helypocsékolás. Másodszor: a textúra rengeteg helyet foglal el a helyi memóriában, esetleg nem is fér el benne, ami a hardvergyártókat minél nagyobb videomemória beépítésére kényszeríti. Harmadszor: a PCI sín l32 Mbájt/sec átviteli sebessége szűk keresztmetszetet jelent a textúratérkép átvitelére, ráadásul a PCI sínt más rendszereszköz is igényli.
            A 3D grafika terjedése sokat köszönhet a PC fejlesztéseknek. Talán a legfontosabb fejlesztés a Pentium II processzorok megjelenése az alaplapban. A Pentium II jobban kezeli a 3D geometriai számításait (másodpercenként több háromszöget dolgoz fel), a processzormag mellé épített gyorstárat tartalmaz, a két független sín elv (DIB) megengedi, hogy az L2 gyorstárhoz egyszerre ketten forduljanak (processzor, operatív memória). Az AGP a másik fontos összetevője a 3D kártyák teljesítménynövelésének, mert egyrészt gyors kapcsolatot biztosít az alaplap lapkakészlete és a videokártya grafikus vezérlője között, másrészt pedig képes textúrákat közvetlenül az operatív tárból olvasni rendelés során. A rendszermemória egy részét az operációs rendszer dinamikusan foglalja le a grafikus vezérlő számára, melyet AGP memóriának vagy nem lokális videomemóriának neveznek.
            A helyi videomemória drágább, mint az operatív memória, és nem használható más célra, ha a futó alkalmazás grafikájának nem kell a teljes memória. A grafikus vezérlő gyors hozzáféréssel használja a videomemóriát a képernyő frissítésére, Z puffernek és elülső és hátsó pixel pufferként. Ha a textúrákat rendszermemóriában lehet tartani, több videomemória marad nagyobb képfelbontáshoz, illetve megengedhető nagyobb képtartalmak Z pufferelése. A legtöbb alkalmazás 2-16 Mbájt memóriát igényel a textúra tárolására. Az Intel szerint AGP kártyával ez teljesíthető.
            Az AGP két üzemmódot biztosít a grafikus vezérlő számára, hogy textúratérképet olvasson közvetlenül az operatív memóriából. Csővezetékes (pipelining) módban az AGP átlapolja a memória vagy sínhozzáférést "n" ütemre. Az átlapolás mértéke (az egymásután kiadott címek száma) az AGP megvalósítástól függ, maga az átlapolás az alkalmazói program számára teljesen átlátszó. A PCI sínen csak akkor adható ki az új memóriacím, ha az előző adat olvasása befejeződött. Mind az AGP mind pedig a PCI képes csoportos (burst) módban adatot átvinni, amikor egyetlen kérésre több adat átvitele történik meg, de ez csak részben javít a PCI nem csővezetékes természetén. Oldalsáv címzés (sideband addressing) módban az AGP nyolc kiegészítő címet ad a grafikus vezérlőnek, hogy új címet adhasson ki, miközben az előző kérés adatátvitele a 32 bites fő cím- és adatvonalon folyik. Az AGP memóriát a grafikus vezérlő gyorsan éri el. A gyorsaság a lapkakészletben (pl. 440LX) lévő hardvernek köszönhető. A lapka a címek átalakításával lehetővé teszi, hogy a grafikus vezérlő (és szoftvere) a memóriában szerteszét lévő adatokat folytonos területen lássa. A lapka címfordítást végző hardverét GART-nak (Graphics Address Remapping Table, grafikus címet áttérképező tábla) nevezik, és hasonló feladatot lát el, mint a processzor lapozó hardvere.
            A processzor "lineáris" virtuális címét a lapozó hardver fizikai címre alakítja. Ezeket a fizikai címeket használjuk a rendszer, memória, a helyi keretpuffer és az AGP memória elérésére. A CPU ugyanolyan címelvet használ a keretpuffer és AGP memória eléréséhez, mint a grafikus vezérlő. Az operációs rendszer ezért a CPU lapozó hardverét 1:1 egyenes, nem átalakító módba állítja.


   A jelenlegi, AGP-vel szerelt PC-k három sajátossággal rendelkeznek, az alkalmazói programok pedig megpróbálják mindhármat támogatni.
 
·         A hardver rendelkezik AGP-vel, de nem használja ki az AGP textúra képességelvet. Ilyenkor csak az adatátvitel gyorsulása érhető el, a csővezeték és oldalsáv címzés nem.
 
·         A hardver képes AGP memóriából renderelni, de az alkalmazói programnak nincs szüksége arra, hogy a textúrákat helyi memóriába cserélje. A hardver vagy tud, vagy nem tud textúrázni helyi memóriából. Jobb, ha nem teszi ezt, mert így elkerüli a képpontírással, képernyőfrissítéssel, texel és Z értékek olvasásával történő ütközést.
 
·         A hardver akkor fut leggyorsabban, ha mind az AGP mind pedig a helyi memóriából képes textúrázni. A kisebb vagy gyakrabban használt textúrák a helyi memóriában, a nagyobb vagy ritkábban használtak pedig az AGP memóriában tárolódnak.
 
            A Pentium II processzoros rendszerekben az operációs rendszer az AGP memóriát kizárja a gyorsításból (cache). Az operációs rendszer által használt WC (Write Combining, íráskeverés) jelölés sokkal gyorsabb írási hozzáférése biztosít az AGP memóriához, mint az UC (Uncacheable, nem gyorsítható). Ha a sín szabad, a WC memóriába több egyedi írás csoportba fogható (burst), melyek célja a lapkába épített dedikált íráspuffer. Ha a processzor olvasási céllal fordul a memóriához, a WC és UC memória egyformán lassú.
 

Hozzászólások

Hozzászólások megtekintése

Nincs új bejegyzés.