• Стандарты видеоадаптеров

За время существования IBM PC-совместимых персональных компьютеров сменилось несколько поколений видеоадаптеров и связанных с ними стандартов представления изображения. Основным параметром в этих стандартах является разрешение (количество символов, или пикселов по горизонтали и вертикали), количество одновременно отображаемых на экране цветов и частота кадровой развертки (которая представляет собой частоту перерисовки изображения на экране монитора, выполняемую устройством развертки).

Первыми видеоадаптерами были: монохромный адаптер MDA, работавший только в текстовом режиме (40 x 25 или 80 x 25 символов), первый цветной графический адаптер CGA (320 x 200 пикселов, 16 цветов; 640 x 200 пикселов, 2 цвета) и монохромный графический адаптер высокого разрешения Hercules (720 x 480 пикселов), ставшие в настоящее время достоянием истории.

Последним из видеоадаптеров этой эпохи, успешно дожившим до наших дней, стал разработанный компанией IBM видеоадаптер VGA (640 x 480 пикселов, 16 цветов и 320 x 200 пикселов, 256 цветов). Его долголетие объясняется тем, что применяемый с ним монитор использует аналоговый сигнал в формате RGB.

В методе RGB цвет на экране монитора формируется наложением красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue) лучей, поэтому видеоадаптер и отклоняющая система одновременно создают три соответствующих изображения. VGA стал своего рода «наименьшим общим знаменателем» современных видеосистем: любой видеоадаптер и любая операционная система умеют работать в режиме VGA.

После VGA различные производители начали выпускать различные видеоадаптеры с несовместимыми друг с другом режимами высокого разрешения. Появление Windows 3.1 и 95, а также OS/2 несколько выправило ситуацию: производители вынуждены были обеспечить совместимость своих изделий с этими операционными системами путем выпуска драйверов для них и поддержки определенных видеорежимов, которые были оформлены ассоциацией VESA (Video Electronic Standards Association) в качестве стандартов. Видеорежимы, превосходящие VGA по разрешению и числу цветов, стали называть Super VGA или SVGA. Так же стали именовать поддерживающие эти режимы видеоадаптеры и мониторы.

В настоящее время все видеоадаптеры поддерживают стандарт SVGA, обеспечивающий:

• Разрешения:

640 x 480, 800 x 600, 1024 x 768, 1152 x 864, 1280 x 1024, 1600 x 1280 (или 1200),

1800 x 1350

Количество бит/цветов:

4 бита / 16 цветов

8 бит / 256 цветов

16 бит / 32768 или 65536 цветов (режим HiColor)

24 бит / 16,7 млн. цветов (режим TrueColor)

32 бит (24 бит — цвет и 8 бит — альфа-канал) / 16,7 млн. цветов (режим TrueColor)

Частоты кадровой развертки:

56 Гц, 60 Гц, 72 Гц, 75 Гц, 85 Гц, 90 Гц, 120 Гц

• Видеоакселлераторы (2D-ускорители)

Изображение на экране монитора представляет собой выводимое специальным цифроаналоговым преобразователем RAMDAC (Random Access Memory Digital to Analog Converter) и устройством развертки содержимое видеопамяти. Это содержимое может изменяться как центральным процессором, так и графическим процессором видеокарты — ускорителем двухмерной графики (синонимы: 2D-ускоритель, 2D-акселератор, Windows-акселератор или GDI-акселератор). Современные оконные интерфейсы требуют быстрой (за десятые доли секунды) перерисовки содержимого экрана при открытии/закрытии окон, их перемещении и т. п., иначе пользователь будет чувствовать недостаточно быструю реакцию системы на его действия. Для этого процессор должен был бы обрабатывать данные и передавать их по шине со скоростью, всего в 2-3 раза меньшей, чем скорость работы RAMDAC, а это десятки и даже сотни мегабайт в секунду, что практически нереально даже по современным меркам. В свое время для повышения быстродействия системы были разработаны локальные шины, а позднее — 2D-ускорители, которые представляют собой специализированные графические процессоры, способные самостоятельно рисовать на экране курсор мыши, элементы окон и стандартные геометрические фигуры, предусмотренные GDI — графической библиотекой Windows. 2D-ускорители обмениваются данными с видеопамятью по своей собственной шине, не загружая системную шину процессора. По системной шине 2D-ускоритель получает только GDI-инструкции от центрального процессора, при этом объем передаваемых данных и загрузка процессора в сотни раз меньше.

• 3-D ускорители

Когда в роли двигателя прогресса выступили компьютерные игры, 2D-ускорители почти исчерпали свои возможности, и эволюция видеокарт пошла по пути наделения их все более мощными средствами ускорения трехмерной машинной графики. Видеоадаптеры, способные ускорять операции трехмерной графики, получили название 3D-ускорителей (синонимом является 3D-акселератор, а также часто встречаемое жаргонное «3Dfx» для обозначения всех 3D-ускорителей). Вообще, 3D-ускорители существовали и раньше, но областью их применения было трехмерное моделирование и САПР, стоили они очень дорого (от 1 до 15 тыс. долларов) и были практически недоступны массовому пользователю.

В компьютере трехмерные объекты представляются с помощью геометрических моделей, состоящих из сотен и тысяч элементарных геометрических фигур, обычно треугольников. Задаются также пространственное положение источников света, отражательные свойства материала поверхности объекта, степень его прозрачности и т. п. При этом некоторые объекты могут частично загораживать друг друга, между ними может переотражаться свет; пространство может быть не абсолютно прозрачным, а затянутым туманом или дымкой. Для большего реализма необходимо учесть и эффект перспективы. Чтобы поверхность смоделированного объекта не выглядела искусственной, на нее наносится текстура — двухмерная картинка небольшого размера, передающая цвет и фактуру поверхности. Все перечисленные трехмерные объекты с учетом примененных к ним эффектов должны в конечном итоге быть преобразованы в плоское изображение. Эту операцию, называемую рендерингом, и выполняет 3D-ускоритель.

Для поддержки функций 3D-ускорителя в играх и других программах существует несколько интерфейсов прикладного программирования, или API (Application Program Interface), позволяющих приложению стандартным образом использовать возможности 3D-ускорителя. На сегодняшний день существует множество таких интерфейсов, среди которых наиболее известны Direct3D (Microsoft), OpenGL (Silicon Graphics), Glide (3Dfx), 3DR (Intel), Heidi (Autodesk), RenderGL (Intergraph).

Интерфейс Direct3D компании Microsoft стал фактическим стандартом для большинства компьютерных игр; и большинство 3D-ускорителей укомплектованы Direct3D-драйверами. Однако стоит иметь в виду, что Direct3D поддерживается только в среде Windows 9Х, а уже в Windows NT большинство плат не поддерживает аппаратных функций ускорения.

• TV-тюнеры

TВ-тюнеры выполненняются обычно в виде платы расширения или внешнего устройства, преобразуют высокочастотный аналоговый видеосигнал, поступающий по сети кабельного телевидения или от антенны, либо низкочастотный аналоговый видеосигнал от видеомагнитофона или видеокамеры в изображение на экране монитора.

Существует несколько вариантов подключения TV-тюнера: во-первых, через внешний кабель (при этом невозможна работа в оконном режиме, но зато возможен просмотр телепередач на мониторе при выключенном компьютере, если используется внешний TV-тюнер); во-вторых, через так называемый Feature Connector на видеокарте; в-третьих, по шине PCI без дополнительных соединений (что наиболее удобно). Если одни тюнеры сами выполняют дискретизацию поступающего видеосигнала, то другие требуют для этого отдельной платы. Функции TV-тюнера могут быть реализованы и другими устройствами, например MPEG-плейерами (см. MPEG-декодеры) или фрейм-грабберами.

Обычно в комплект с TV-тюнерами входит программное обеспечение для Windows, включающее систему дистанционного управления, позволяющую переключать каналы, устанавливать время таймера, настраивать яркость, контрастность, звук и т. д. В Windows 98 есть программная поддержка TV-тюнеров, распространяющаяся пока всего на одну плату — ATI All-in-Wonder Pro.