Интерфейс прикладного программирования

Подробности

Родительская категория: Видеоадаптеры

Категория: Ускорители трехмерной графики

Благодаря интерфейсу прикладного программирования (API) разработчикам аппаратного и программного обеспечения предоставляются средства создания драйверов и программ, работающих быстрее на большом количестве платформ. Программные драйверы разрабатываются для взаимодействия непосредственно с API, а не с операционной системой и программным обеспечением. В настоящее время ведущими игровыми интерфейсами API являются OpenGL, разработанный компанией SGI, а также Direct3D, разработанный компанией Microsoft как часть DirectX. Все современные видеоадаптеры поддерживают как OpenGL, так и Direct3D. В свое время был распространен еще один игровой API — Glide, который можно считать расширенной версией OpenGL, однако его поддерживали только видеоадаптеры производства компании 3dfx, которая уже давно прекратила свое существование.

OpenGL

Последняя версия данного интерфейса API, OpenGL 2.1, была выпущена 2 сентября 2006 года. Она содержит язык поддержки обработки полутонов OpenGL версии 1.2, программируемые вершинные и фрагментарные шейдеры, множественную обработку полутонов, поддержку не квадратных матриц, текстуры sRGB и не кратные степени двойки, точечные спрайты и раздельные шаблоны для лицевой и тыльной сторон графических примитивов.

OpenGL всегда был популярным интерфейсом в играх, однако широко применяется и в производственной сфере, в том числе в картографии. Системы Windows XP и Vista могут поддерживать OpenGL как на программном уровне, так и посредством графических акселераторов. Для обеспечения в конкретном адаптере поддержки OpenGL изготовитель должен включить в его поставку устанавливаемый клиентский драйвер (ICD). Таким образом, обновление драйвера поможет повысить производительность как Direct3D, так и OpenGL.

Microsoft DirectX 9.0c и 10

Direct3D — это составная часть разработанного компанией мультимедийного API DirectX. Хотя последние версии DirectX (9.0с и 10) поддерживали поверхности высокого порядка (при этом трехмерные поверхности представлялись кривыми), вершинные и пиксельные шейдеры, реализация данных функций в DirectX разных версий кардинально отличается. В DirectX 9.0c, как в версиях 8.0, 8.1 и 9.0, при формировании трехмерных объектов используются раздельные вершинные и пиксельные шейдеры. Несмотря на то что в DirectX 9.0c повышена точность обработки данных, поддерживается больше инструкций, текстур и регистров, чем в предшествующих версиях, раздельное использование шейдеров замедляет обработку объемных объектов, когда количество отображаемых пикселей превышает количество шейдеров и наоборот. Шейдерная модель версии 3.0, используемая в DirectX 9.0c, является всего лишь развитием первой модели, использованной еще в 2001 году в DirectX 8.0. В ней только увеличено количество инструкций и повышена точность.

Версия DirectX 10, созданная специально для Windows Vista, основана на совершенно другом ядре с новой архитектурой шейдеров Shader Model 4. В ней к вершинному и пиксельному шейдерам добавлен геометрический для повышения реалистичности таких динамических событий, как взрыв. Однако наибольшее изменение в данной модели — это возможность оперативного переключения между операциями вершинного, геометрического и пиксельного шейдеров, позволяющего избежать узких мест в обработке любых трехмерных сцен и повысить общую производительность.

---

Примечание!

С заменой отдельных пиксельного и вершинного шейдеров потоком визуализации трехмерных объектов в DirectX 10 производительность графических процессоров, поддерживающих DirectX 10, стала измеряться в количестве процессоров потоков. Каждый процессор потока может обеспечить вершинную, геометрическую и пиксельную обработку полутонов по мере необходимости.

---

При сравнении двух графических акселераторов, имеющих одни и те же процессор, объем памяти и шину памяти, более производительным оказывается тот, который имеет большее число процессоров потока.

Среди прочих архитектурных изменений в DirectX 10 — оптимизация процесса, уменьшающая нагрузку на центральный процессор. По сравнению с DirectX 9 при обработке различных типов изображений командные циклы в DirectX 10 сокращены примерно на 90%. Важно отметить, что графические процессоры, поддерживающие DirectX 10, полностью совместимы с более ранними версиями этого интерфейса, что позволяет запускать не только новые, но и старые игры. Ссылки для обновления DirectX версий 9.0c и 10 можно найти по адресу:

www.gamesforwindows.com/en-US/AboutGFW/Pages/DirectX10.aspx 

---

Примечание!

Версия DirectX 9.0c поддерживает все версии от Windows 98 до Windows XP SP1 (в Windows XP SP2 она включена как составляющий компонент).

Хотя этот факт и не афишируется, но интерфейс DirectX 9.0c интегрирован в Windows Vista и даже используется для запуска рабочего стола Aero 3D. Чтобы поддерживать в обновленном состоянии DirectX как в Windows XP, так и в Windows Vista, установите последнюю версию DirectX EndUser Runtime. Предварительно ознакомьтесь с системными требованиями, чтобы убедиться в поддержке вашей версии Windows.

---

Устройства захвата изображения

Подробности

Родительская категория: Видеоадаптеры

Категория: Модернизация или установка нового видеоадаптера

Для захвата с экрана как отдельных кадров, так и видеороликов можно использовать следующие устройства:

• 3D-ускоритель с портом TV-in;
• TV-тюнер;
• внешние TV-тюнеры с интерфейсом USB или параллельным интерфейсом;
• веб-камеры с портами захвата видео.

Подобные устройства способны захватывать статические изображения и видеоряд, работая с источниками видео, такими как видеокамеры и видеомагнитофоны. Хотя качество изображения ограничено входным сигналом, результаты все еще достаточно хороши для презентаций и настольных издательских систем. Данные устройства работают в паре с видеоадаптерами VGA в 24- или 32-разрядном режиме, а также поддерживают в качестве устройств ввода устройства VHS, Super VHS и Hi-8. Наилучшие результаты обеспечивают источники Super VHS и Hi-8, а также конфигурации, позволяющие отображать более 256 цветов. Чтобы получить высококачественные результаты, используйте цифровые видеокамеры, оснащенные портом IEEE 1394 (i.LINK/FireWire), которые позволяют передавать цифровой видеосигнал непосредственно в компьютер без аналогово-цифровых преобразований. Если компьютер не оснащен портом IEEE 1394a или IEEE 1394b, следует оснастить его адаптером IEEE 1394, чтобы иметь возможность работать с цифровой видеокамерой.

HD Video — это новый HDTV-совместимый видеостандарт, который может быть захвачен картами HDTV с портом HDMI.

---

Совет!

ЕСЛИ НЕОБХОДИМО ПРЕОБРАЗОВАТЬ АНАЛОГОВУЮ ВИДЕОЗАПИСЬ С ИМЕЮЩЕЙСЯ КАССЕТЫ В ЦИФРОВОЙ ФОРМАТ, ИЗУЧИТЕ ДОКУМЕНТАЦИЮ К СВОЕЙ DVВИДЕОКАМЕРЕ, ЧТОБЫ УЗНАТЬ, ПОДДЕРЖИВАЕТ ЛИ ОНА ФУНКЦИЮ ПЕРЕДАЧИ АНАЛОГОВОГО ВИДЕО. ПОДОБНЫЕ УСТРОЙСТВА ПОЗВОЛЯЮТ ЗАХВАТЫВАТЬ АНАЛОГОВЫЙ ВИДЕОСИГНАЛ ЧЕРЕЗ ПОРТ 1394, ЧТО ОБЕСПЕЧИВАЕТ БОЛЕЕ ВЫСОКОЕ КАЧЕСТВО, ЧЕМ В СЛУЧАЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УСТРОЙСТВА С ИНТЕРФЕЙСОМ USB.

---

 

Системные платы с интегрированным графическим ядром

Подробности

Родительская категория: Видеоадаптеры

Категория: Видеоадаптеры

На протяжении целого ряда лет встроенная графическая система была одним из характерных элементов недорогих компьютеров. Вплоть до недавнего времени большинство стандартных компонентов графической системы переносились непосредственно на системную плату. Во многих недорогих системах, в частности созданных на основе системных плат формфактора LPX, стандартные видеосхемы типа VGA были включены в системную плату. Рабочие характеристики и возможности встроенной видеосистемы лишь немногим отличаются от свойственных платам расширений, использующих те же или подобные наборы микросхем. Кроме того, в большинстве случаев встроенную видеосистему можно с успехом заменить видеоадаптером.

В последние годы наметилась устойчивая тенденция к интегрированию акселераторов трехмерной графики в наборы микросхем системной логики материнских плат. Таким образом, набор микросхем вобрал в себя функции большинства компонентов обособленных графических адаптеров, используя при этом часть основной памяти в качестве видеопамяти. Такую архитектуру использования памяти часто называют унифицированной архитектурой памяти (UMA). Несмотря на то что этот метод используется и некоторыми микросхемами видеоадаптеров, наибольшее распространение он получил среди интегрированных в материнскую плату наборов микросхем.

Первой среди производителей интегрированных наборов микросхем, содержащих видеои аудиокомпоненты, была компания Cyrix Semiconductor (ныне — VIA Technologies). Ею был разработан набор из двух микросхем, получивший название MediaGX. Он объединил в себе функции процессора, контроллера памяти, обработки звука и графики, что позволило значительно уменьшить стоимость выпускаемых компьютеров (правда, их производительность была гораздо ниже, чем систем класса Pentium с аналогичными тактовыми частотами). Компании National Semiconductor и впоследствии AMD разработали усовершенствованную версию MediaGX, получившую название Geoge GX.

Компания Intel стала следующим разработчиком интегрированных наборов микросхем, который созданием набора серии 810 (кодовое название — “Whitney”) возвестил о начале широкомасштабной промышленной поддержки этой конструкции. К числу наборов микросхем Intel, имеющих интегрированное графическое ядро, относятся все семейство Intel 810, а также отдельные модели Intel 815 и 815E для Pentium III и Celeron. В настоящее время Intel предлагает интегрированное видео для процессоров с гнездом Socket 775, таких как Pentium 4, Celeron, Pentium D и Core 2 в семействах наборов микросхем 845, 865, 91х, 94х и 965. Для семейства процессоров Core 2 был создан специальный набор микросхем G3x. В таблице ниже приводится сравнительная характеристика функций видео наборов микросхем серий 8хх, 9хх и G3x. Наборы микросхем, перечисленные вместе, реализуют одни и те же функции видео, однако отличаются способом взаимодействия с памятью, функциями ввода-вывода и т.п.

Помимо Intel, производством наборов микросхем с интегрированным ядром занимаются компании AMD, NVIDIA, SiS и VIA.

Некоторые интегрированные наборы микросхем поддерживают порт DVI для вывода сигнала на цифровые ЖК-панели и выход HDMI для использования с телевидением высокой четкости и прочими компонентами домашнего кинотеатра. На рисунке показана типичная компоновка этих портов.

Серьезного поклонника трехмерных игр вряд ли устроит уровень производительности, обеспечиваемый большинством интегрированных наборов микросхем для платформ Core 2 Duo и Athlon 64 X2. Однако того уровня быстродействия, который ими обеспечивается, более чем достаточно для бизнес- и домашних пользователей, а также для тех, кто запускает игры лишь время от времени. При этом можно существенно сэкономить средства, так как отпадает необходимость в приобретении отдельного видеоадаптера. Если вы приняли решение приобрести системную плату с интегрированным набором микросхем, обратите внимание прежде всего на модели, оснащенные разъемом PCI Express x16. Благодаря ему всегда можно оснастить компьютер отдельным видеоадаптером, если в этом возникнет необходимость.

---

1. Системы, оснащенные памятью объемом 32 Мбайт; должны быть установлены драйверы графического адаптера версии PV 5.x или последующей.
2. Системы, оснащенные памятью объемом 64 Мбайт; должны быть установлены драйверы графического адаптера версии PV 5.x или последующей.
3. Системы, оснащенные памятью объемом 128 Мбайт; должны быть установлены драйверы графического адаптера версии PV 5.x или последующей.
4. Системы, оснащенные памятью объемом до 128 Мбайт.
5. Системы, оснащенные памятью объемом более 128 Мбайт.
6. Системы, оснащенные памятью объемом до 255 Мбайт.
7. Системы, оснащенные памятью объемом 256 Мбайт и более.
8. Кодовое название данного набора микросхем — Grantsdale.
9. Объем памяти зависит от задач и общего объема системной памяти. Подробности — на сайте компании Intel.
   

Intel 3D with Direct AGP — поддержка базовых функций ускорения двухмерной и трехмерной графики.

Intel Extreme Graphics — поддержка альфа-смешивания, тумана, анизотропной фильтрации, аппаратной компенсации движения, а также ряда дополнительных функций.

Intel Extreme Graphics 2 — улучшенная версия графического ядра Extreme Graphics; добавлены улучшенное управление памятью, зонный рендеринг, а также быстрый рендеринг пикселей и текстур.

Intel Graphics Media Accelerator 900 — изначально данное ядро называлось Extreme Graphics 3; улучшенная версия ядра Extreme Graphics 2, получившая поддержку большинства функций DirectX 9 (отсутствует поддержка вершинных шейдеров). Возможна поддержка вывода изображений на два монитора (необходимо наличие платы ADD2), а также поддержка широкоформатных жидкокристаллических панелей.

Intel Graphics Media Accelerator 950 — ускоренная версия Intel Graphics Media Accelerator 900.

Intel Graphics Media Accelerator 300 — включает элементы выполнения, поддерживающие вершинные шейдеры в трехмерной графике (поддержка DirectX 9.0c) и обработку воспроизведения видео. Поддерживает расширения OPenGL 1.4+.

Intel Graphics Media Accelerator X3000 — улучшенная версия GMA 3000 с поддержкой визуализации HDR и технологии Clear Video для улучшенного воспроизведения видео. Аппаратный T&L. Поддержка OpenGL 1.5.

Intel Graphics Media Accelerator 3100 — включает поддержку DirectX 10 Shader Model 4 для визуализации HDR и технологии Clear Video для улучшенного воспроизведения видео. Аппаратный T&L. Поддержка OpenGL 1.5.

---

---

RADEON X1250 — DirectX 9.0b (Shader Model 2.0x). Поддержка DVI и HDMI с HDCP. Основан на Radeon X700.

RADEON X300 — DirectX 9 (Shader Model 2.0). Поддержка дополнительного порта DVI.

GeForce 7050PV — DirectX 9.0c (Shader Model 3.0). DVI и HDMI с HDCP. Воспроизведение видео PureVideo. Основан на серии GeForce 7.

GeForce 7025 — DirectX 9.0c (Shader Model 3.0), DVI с HDCP. Основан на серии GeForce 7.

GeForce 6150 SE — DirectX 9.0c (Shader Model 3.0), DVI. Основан на серии GeForce 6.

GeForce 6100 — DirectX 9.0c (Shader Model 3.0), DVI только на nForce 430. Основан на серии GeForce 6.

Mirage 3 — DirectX 9 (Shader Model 2.0). Поддержка RealVideo для Windows Vista.

Mirage 3+ — DirectX 9 (Shader Model 2.0). RealVideo. Уменьшает энергопотребление, когда 3D не используется.

Mirage 1 — DirectX 7. Ускорение MPEG2/DVD. Поддержка HD Video.

Chrome9 HC (DeltaChrome) — DirectX 9 (Shader Model 2.0). Ускорение видео MPEG.

---

Вычисление необходимого объема видеопамяти

Подробности

Родительская категория: Видеоадаптеры

Категория: Компоненты видеосистемы

Объем памяти, необходимый для создания режима с заданным разрешением и количеством цветов, вычисляется следующим образом. Для кодирования каждого пикселя изображения необходим определенный объем памяти, а общее количество пикселей определяется заданным разрешением. Например, при разрешении 1024×768 на экране отображается 786432 пикселя.

Если бы это разрешение поддерживало только два цвета, то для отображения каждого пикселя понадобился бы всего один бит памяти, при этом бит со значением 0 определял бы черную точку, а со значением 1 — белую. Отведя на каждый пиксель 24 бит памяти, можно отобразить более 16,7 млн. цветов, так как число возможных комбинаций для 24-разрядного двоичного числа составляет 16777216 (т.е. 224). Перемножив количество пикселей, используемых при заданном разрешении экрана, на число битов, требующихся для отображения каждого пикселя, получим объем памяти, необходимый для формирования и хранения изображений в этом формате. Ниже приведен пример подобных вычислений.

1024 × 768 = 786432 пикселя × 24 бит/пиксель = 18874368 бит = 2359296 байт = 2,25 Мбайт

Итак, для отображения картинки с глубиной цвета 24 бит и разрешением 1024×768 пикселей потребуется 2,25 Мбайт видеопамяти на видеоадаптере. Поскольку объем модулей памяти “физически” кратен степеням двойки, т.е. можно установить 256 либо 512 Кбайт, 1, 2 либо 4 Мбайт и т.д., для поддержки такого режима необходимо хотя бы 4 Мбайт.

Чтобы иметь еще более высокое разрешение и большее количество оттенков на плате SVGA, объем памяти должен существенно превышать 256 Кбайт, установленных на плате стандартного адаптера VGA. В таблице перечислены требования к объему памяти для ряда стандартных разрешений и значений глубины цвета при выполнении операций с двухмерной графикой, таких как редактирование фотографий, подготовка презентаций, работа с настольными издательскими системами, а также веб-дизайн.

Из таблицы видно, что все современные видеоадаптеры (в том числе и интегрированные) способны формировать изображение, содержащее 16,8 млн. цветовых оттенков, при любом разрешении; более того, они оснащаются гораздо большим, чем указано в таблице, объемом памяти, так как того требуют функции трехмерной графики.

Видеоадаптерам, поддерживающим функции трехмерной графики, при заданных глубине цвета и разрешении потребуется больший объем видеопамяти, поскольку данные видеоадаптеры используют еще три буфера: передний буфер, задний буфер и Z-буфер. Объем видеопамяти, который требуется для выполнения той или иной операции, зависит от настроек глубины цвета и Z-буфера. При тройной буферизации трехмерным текстурам выделяется больший объем видеопамяти, чем при двойной, однако при этом может снижаться быстродействие некоторых игр. Режим буферизации, как правило, задается в диалоговом окне свойств видеоадаптера.

В таблице ниже представлены требования к объему видеопамяти в некоторых режимах работы видеоадаптеров, поддерживающих функции обработки трехмерной графики.

---

Примечание!

Хотя 3D-адаптеры обычно работают в 32-разрядном режиме, это вовсе не означает, что они могут воспроизвести больше 16277216 цветов, характерных для 24-разрядного режима. Многие графические процессоры и шины видеопамяти оптимизированы для передачи данных в виде 32-битовых слов; однако на самом деле они отображают 24-разрядный цвет, хотя и работают в 32-разрядном цветовом режиме, которому, казалось бы, соответствуют 4294967296 цветов, характерных для 32-битовой глубины цвета.

---

Как видно из сравнения данных в таблице с характеристиками современных видеоадаптеров AGP и PCI Express (даже малобюджетных моделей), последние предлагают существенно больший объем памяти, чем требуется для поддержки даже самого высокого разрешения экрана. Дополнительная видеопамять используется для хранения объемных трехмерных текстур и для увеличения производительности обработки трехмерной графики.

Хотя современные интегрированные графические решения поддерживают функции обработки трехмерной графики, по целому ряду причин их быстродействие оказывается достаточно низким. Это обусловлено менее производительными графическими процессорами, а также более узкой шиной данных, используемой для доступа к памяти. Так как интегрированная графика делит оперативную память с центральный процессором, они вынуждены использовать одну и ту же шину данных. В одноканальных системах это ограничивает ширину шины 64 разрядами. В двухканальных системах существует 128-канальная шина данных, однако современные графические процессоры требуют ширину 512 и более битов. Чем шире шина данных, тем быстрее могут передаваться графические данные.

По этой причине уровень быстродействия в современных компьютерных играх при использовании интегрированного графического ядра вас не устроит (более того, многие игры не удастся даже запустить). Чтобы иметь возможность запускать подобные игры, придется приобрести современный видеоадаптер среднего или высокого уровня на базе графического процессора от компании ATI или NVIDIA, оснащенный памятью объемом 256 Мбайт и больше.

Если вы хотите получить максимальный уровень быстродействия и это позволяет ваш бюджет, приобретите два адаптера с интерфейсом PCI Express, поддерживающих работу в паре.

---

Примечание!

Если система оснащена интегрированным графическим ядром и при этом в ней установлено меньше 256 Мбайт ОЗУ, можете увеличить объем памяти, доступной графическому ядру, увеличив общий объем памяти в системе. Многие современные наборы микросхем с интегрированным графическим ядром компании Intel автоматически обнаруживают увеличение объема системной памяти и вносят коррективы в объем памяти, доступный графическому ядру.

---