Графическая система – как устроена видеокарта

Работа с графикой – одна из сложных задач, выполняемым персональным компьютером. Видеокарта – это сложное многофункциональное звено из всех компонентов компьютера. По другому ее также еще называют видеоплата, видюха, видеоадаптер. На ее «плечи» ложатся такие задачи, как обработка и вывод на экран монитора изображения. Видеоплата обладает собственной оперативной памятью и не зависит от основной.

В последнее время многие системные платы идут с встроенным видеоядром и исходя из этого покупать отдельно видеокарту нет необходимости.

Все пользователи ПК делятся на две группы: 1. Пользователи, работающие с офисными приложениями, Интернетом, простой графикой, прослушиванием музыки – для них качество видеокарты стоит не на первом месте; 2. Пользователи-любители компьютерных игр и профессиональные дизайнеры – для них вопрос качества видеокарты просто жизненно необходим.

Цифро-аналоговый преобразователь. (Random Access Memory Digital to Analog Converter) – это микросхема цифро-аналогового преобразования, отвечающая за вывод изображения на экран, т.е. за правильность и насыщенность цветов и за четкость изображения. RAMDAC на плате может быть несколько – отдельный чип можно установить для поддержки выхода на монитор или для видеовыхода.

От частоты работы RAMDAC зависят три параметра видеорежима:

· разрешение картинки (максимальное количество по горизонтали и вертикали);

· частота вертикальной развертки (Гц);

· количество отображаемых цветов (16-битный или 24 (32)-битный цвет.

Как правило, мощная видеокарта, предназначенная для современных 3D-игр оснащена мощным процессором и большим объемом оперативной памяти. Создание объемного реалистичного изображения задача не простая, и для хранения одних только текстур нужен объем собственной оперативной памяти до 256 Мб. Также имейте ввиду спецэффекты в играх. Для поддержки всей этой красоты в процессор видеокарты встраивают специальный блок – «Блок трансформации и освещения» (T&L). Это позволяет получить превосходное качество игрового изображения, но тут имеется недостаток – цена платы вырастает на несколько десятков долларов.

У видеокарты имеется еще одна замечательная функция – вывод изображения на экран телевизора или прием видеосигнала с видеомагнитафона, камеры или телевизионной антенны (эту функцию выполняют видеовход и ТВ-тюнер). В связи с этим у видеоплаты появляется еще одна функция – обработка мультимедиа-информации. Более этого современным видеокартам свойственно сегодня заниматься еще и декодированием «сжатого» видеосигнала, поступающего с DVD-привода.

Чипсет. Видеоплата как и материнская плата имеет свой «мозговой центр» - специальная микросхема, графический чип, объединяющий в себе «подразделения», ответственные за работу с двухмерной и трехмерной графикой.

Производительность плат в трехмерных играх характеризуют две величины:

· количество треугольников или пикселей, составляющие сложное графическое изображение, которые способна прорисовать плата в секунду;

· количество кадров, сменяющихся на экране в секунду (fps – frame per second) в трехмерной игре.

Чем мощнее видеоплата, тем больше количество fps. На скорость также влияет и тип используемого процессора, цветовой режим, а также использование различных спецэффектов.

Из всех производителей на рынке чипсетов для видеокарт выделились два основных лидера:

1. NVIDIA (GeForce 8). Платы на основе NVIDIA стали несомненными лидерами и считаются лучшими для любителей реалистичных игр. Каждый чипсет выпускается в нескольких модификациях. К примеру, у серии GeForce 8 существует несколько модификаций:

GeForce 8800 GTS;

GeForce 8800 GTX;

GeForce 8800 Ultra.

Теоретически они относятся к одному поколению, но в производительности могут отличаться существенно.

2. AMD/ATI (Radeon HD 2900 XT). Платы на основе AMD отличаются превосходным качеством работы с цветом и огромными мультимедиа-возможностями (видеовыход, видеовход, ТВ-тюнер). Они считаются лучшими в плане просмотра DVD – есть отличный аппаратный видеодекодер, особенно в картах новой серии HD, снабженных аппаратным видеодекодером высокого разрешения. Платы AMD дают отличное качество двухмерной графики, так что подойдут и домашним пользователям, и профессиональным дизайнерам. Несмотря на все эти качества они довольно таки капризны – иногда чтобы добиться максимального быстродействия приходится «подкручивать винтики» в их драйверах.

Характеристики видеоплат.

Объем оперативной памяти. На сегодняшний день все графические видеокарты имеют объем оперативной памяти минимум 256 Мб (для просмотра видео хватает даже 8 Мб). Остальное виртуальное пространство используется для создания качественной графики в трехмерных играх и чем его больше, тем реалистичней кажется игра. В трехмерных играх для быстрой и полноценной работы на 19-дюймовых мониторах хватает и 256 Мб памяти. Для работы с высоким разрешением 1600x1200 требуется уже чуть больше оперативной памяти – до 512 Мб. Ну а 1 Гб «оперативка» может значительно улучшить качество картинки и сделать ее на много реалистичнее.

Тип используемой памяти. Совсем недавно этот параметр не имел особого значения, но времена поменялись и многие пользователи придираются к типу памяти. Тип памяти на видеокарте практически ни чем не отличается от обычной оперативной памяти и используется, как правило, DDR3, а более дорогие модели оснащены более быстрой памятью – GDDR4.

Многие модели видеокарт собранные разными производителями на основе одного чипсета могут оснащаться разными типами памяти, за счет чего их быстродействие может отличаться на десятки процентов.

Частота работы графического сипа и памяти. Память и графический тип на видеокартах могут работать как разных, так и на одной частоте и чем быстрее, тем лучше.

Впрочем, частота работы чипа и памяти не единственный показатель быстродействия. Нередки случаи, когда более быстрая по этим значениям видеокарта значительно уступает своему более медленному конкуренту.

Разрядность шины. От разрядности или от «ширины» шины зависит быстродействие видеокарты. Стандартная «ширина» шины 256 бит, но на дешевых моделях ее могут искусственно сократить до 128 бит. При этом вся мощь даже самых «крутых» процессоров сводится на нет. Так что при выборе видеокарты стоит обратить внимание на этот параметр.

Поддержка HD-видео. HD-видео – это видео с высоким разрешением. HD-фильмы на компьютере появились совсем недавно и все сводится к тому, что будущее именно за ними. К сожалению декодирование HD-сигнала дает дополнительную нагрузку на центральный процессор и даже процессоры с тактовой частотой 2 Ггц с этим не справляются. Именно поэтому на видеокартах в новых чипсетах от AMD и NVIDIA предусмотрен аппаратный HD-декодер, который берет всю нагрузку по обработке HD-сигнала на себя. Если вы планируете смотреть HD-фильмы не на экране монитора, а на плазменной ЖК-панели, то вам следует обратить внимание на выход HDMI.

Поддержка аппаратного сглаживания текстур и игровых спецэффектов. Для того чтобы сделать стыковки и переходы между картинками плавными в видеокарте применяется методы аппаратного сглаживания и фильтрации. Например, билинейная и трилинейная фильтрация (поддерживается платами, выпущенными с 2001 года), анизотропная (отвечает за качество отображения «удаленных» от пользователя участков игрового ландшафта). Почти 3 года назад самым важным критерием выбора видеоплаты было наличие «блока эффект T&L», правильно моделирующего игровые спецэффекты (туман, перелив воды, различные модели освещения и т.д.). Все новые видеокарты NVIDIA, от GeForce 2 до GeForce 4? Поддерживают еще и «полноэкранное сглаживание» (FullScreen AntiAliasing – FSAA), убирающее зубчатость изображения.

Все современные видеоплаты должны поддерживать:

DirectX 10.0 (DirectX — библиотека драйверов, встроенных в Window, позволяющая игровым программам использовать такие возможности «железа», как встроенные технологии сглаживания).

Пиксельные тендеры 3.0. (Создают максимально реалистичные поверхности (от дрожащего на ветру листа до волнистой глади озера).

Третьи версии тендеров. Что как раз и реализовано в версии DirectX 9.0. Так что два этих требования, получается, связаны друг с другом. Однако далеко не все видеоплаты с поддержкой DirectX 9.0 поддерживают и шейдеры третьего уровня...

Дополнительные мультимедийные возможности. Самый распространенный «довесок» к видеоплате — это видеовыход, позволяющий вывести изображение с компьютера и на монитор, и, допустим, на экран телевизора. С помощью же видеовхода можно «загнать» в компьютер изображение с видеокамеры и видеомагнитофона для его редактирования. А встроенный в видеоплату тюнер служит для приема телевизионных сигналов и вывода их на монитор.

Поддержка цифрового интерфейса вывода (DV). Жидкокристаллические мониторы скоро совсем вытеснят привычные для нас модели на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). Большинство ЖК-мониторов поддерживает не аналоговый, а цифровой метод передачи информации с системного блока, и производители видеоплат все чаще оснащают их соответствующим разъемом. Но пока что цифровой интерфейс остается скорее экзотикой, чем реальной необходимостью.