Компоненты видеосистемы
Любая видеосистема дискретная или интегрированная содержит следующие компоненты:
BIOS видеосистемы;
Графический процессор;
Видеопамять;
Цифро – аналоговый преобразователь;
Разъем;
Видеодрайвер.
Bios видеоадаптера
BIOS видеоадаптера подобен BIOS материнской платы и полностью независим от нее.
BIOS материнской платы включается и опрашивает BIOS видеоадаптера. Первым включается полностью BIOS видеодаптера. BIOS материнской платы опрашивает другие устройства только после того, как убедился, что видеокарта рабочая.
Прошивка BIOS видеокарты возможна и осуществляется аналогично с BIOS материнской платы.
Графический процессор (gpu)
Имеет устройство несколько более сложное, чем ЦП. В общем виде GPU состоит из 4 блоков.
FB GPUs
ACC 3D
Frame Buffer – структура с сохранением кадра изображения.
Данная технология устарела и использовалась для нагрузки ЦП вычислениями, связанными с видео.
GPUs – графический сопроцессор. В этом блоке проводятся все вычисления, связанные с видео. Блок обязателен.
ACC – графический аксилератор (ускоритель).
Блок формирует прямые линии, окружности и формы объекта. В современных адаптерах неразрывно связан с блоком 3D.
3D – процессор трехмерной графики. Формирует изображение многоугольников, световые эффекты и различные типы растушевки.
В современных видеоадаптерах ACC и 3D объединены в один блок.
Видеопамять
Большинство видеодаптеров для хранения изображений используют собственную видеопамять.
Типы память:
SDRAM GDDR – 3
SDRAM GDDR – 5
Скорость видеопамяти
Основной характеристикой видеопамяти является быстродействие. Быстродействие измеряется в наносекундах. Это своеобразный аналог тайминга обычной оперативной памяти, но из-за специфичности использования GDDR быстродействие характеризует одна величина, которая равна скорости перезаписи одного блока памяти. В современных видеоадаптерах быстродействие равно 1,5 – 2 наносекунды.
Постороение изображения видеокартой
Все объекты, отображаемые на мониторе, создаются из множества треугольников, из которых образуются полигоны. Работа видеокарты начинается с определения полигонов для каждого из объектов изображения. Далее выполняется анализ перемещения каждого из объектов относительно наблюдателя. В том числе отслеживается вращение вокруг собственной оси.
П
одготовка
Преобразование
Подсветка
Р азбивка изображения
З атенение
С оздание текстуры Коррекция перспективы
Формирование тумана
Сглаживание
Пиксель
Первые 4 пункта выполняются ЦП, а не видеокартой.
На первом этапе подготовки центральный процессор готовится к обработке видеоинформации.
Следующий этап – преобразование. Этот этап требует интенсивных выислений. Именно на нем больше всего нагружается процессор. На этом этапе происходит создание геометрии.
Подсветка – при подсветки определяется уровень освещенности каждой вершины треугольника, либо другой фигуры.
Уровень освещенности кадой точки внутри фигуры вычисляется как средневзвешенное значение относительно вершин. После этого идет разбивка изображения на полигоны, т. е. на плоскости.
2 этап (6 пунктов) – Rendering (изображать). Его выполняет видеокарта.
Затенение. Видеокарта обрабатывает данные полученные от ЦП и преобразует их в реальную освещенность (т. е. строит тени).
Этап создания текстур (растеризация). На этом этапе создаются объемные фигуры – текстуры. В процесс растеризации так же входит процесс коррекции перспективы. В общих случаях (но не всегда) в это процесс входит Z – буферизация. В современных видеокартах эти процессы разделены. Если видеокарта поддерживает Z – буферизацию, то она обрабатывает только видимые участки изображения. При Z – буферизации определяется, что видно полностью, а что нет. Для этого требуется сохранять третью координату объектов. После того как произошла Z – буферизация и коррекция перспективы, мы строим текстуры. Так же этот процесс называют стадией отрисовки и он требует значительныз затрат памяти и мощности графического процессора.
После этого идет процесс формирования «тумана». Делается при помощи шейдеров (туман) – shade. На этом этапе включаются шейдеры, они отрисовывают туман, если это необходимо. Этот блок есть только в видеокартах, у которых есть шейдеры.
Основное отличие шейдера в том, что дым, туман стали расчитываться видеокартой, а не ЦПУ, что позволило увеличить скорость работы.
Сглаживание. Этот этап неразрывно связан с этапом построения текстур. На этом этапе взависимости от мощности и типа видеокарты обрабатываются детали, находящиеся на краю объекта. За счет этого достигается более реалистичная картинка, а потом получившиеся данные выводятся попиксельно на монитор. Частота вывода изображения на экран взависимости от программы составляет 15-35 кадров в секунду.
Это все существовало до 2007 года, потом добавился еще один блок «3D рендеринг». Блок называют блоком антилиасинга. По назначению практически идентичен блоку сглаживания. Его назначение: устранение деффектов картинки из-за угловатых границ.
API
Еще одним важным фактором отличающим ведеокарты является поддержка интерфейса прикладного программирования (API). API необходимо для взаимодействия между прикладным программным обеспечением и драйверами видеокарты, т. е. программист не должен знать как обратиться к драйверу, ему достаточно знать как обратиться к API:
Direct X
Open GL