UNIVERZITET U BEOGRADU FAKULTET ORGANIZACIONIH NAUKA
PREDMET:ARHITEKTURA RAČUNARA I OPERATIVNI SISTEMI TEMA:GRAFIČKE KARTICE
Sadržaj: 1.Uvod.................................................................................................................................3 2.Rezolucija………………………………………………………………………………6 3.Dubina boja.....................................................................................................................8 4.Stvaranje međutonova.....................................................................................................9 4.1.Sastavni delovi.............................................................................................................9 5.Grafički procesor............................................................................................................10 6.Video memorija..............................................................................................................11 7.RAMDAC......................................................................................................................13 8. Upravljački softver (drajver).........................................................................................14 9.Digitalne kartice.............................................................................................................14 10.3D.................................................................................................................................15 11.Geometrija....................................................................................................................16 12.Realistično prikazivanje (renderovanje)......................................................................17 13.3D akceleracija………………………………………………………………………18 14.FSAA…………………………………………………………………………….…..20 15.DirectX………………………………………………………………………………21 16.OpenGL……………………………………………………………………………..22 17.Direct3D…………………………………………………………………………….23 18.Fahrenheit...................................................................................................................25 19.Talisman.....................................................................................................................25 20.Literatura.....................................................................................................................30
1.Uvod Računar je modularan uređajj tj. sastoji se od velikog broja standardnih delova kao što su grafičke kartice, diskovi itd. Modularnost odgovara i korisnicima i proizvođačima zato što omogućuje međusobnu kompatibilnost računarskih sistema, a sistemi postaju jeftiniji (rezultat standardizacije). Svi ti delovi su međusobno povezani preko glavne centrale celog računara-matične ploče. Unošenje velike količine podataka u računar neće biti od velike koristi ako nemamo prilike da pomoću nekog izlaznog uređaja saznamo rezultate njihove obrade. Najčešći izlazni uređaji su monitor i štampač. Monitori i grafičke kartice prikazuju tekst, grafiku i slike. Kvalitetnije grafičke kartice mogu na monitoru da prikažu i video isečke. Grafičke kartice su integrisane na matičnoj ploči ili se nalaze na posebnoj kartici koja je utaknuta u utičnicu za proširivanje. Grafički adapter, ili grafička kartica, proizvodi sliku koja se prikazuje na ekranu. Ranije su sve grafičke kartice bile u obliku kartica za proširivanje, dok su danas jeftinije kartice ugrađene na matičnu ploču računara. Grafička kartica koja je ugrađena na matičnu ploču može da se isključi i da se umesto nje koristi kvalitetnija grafička kartica koja će biti ugradjena u podnožje za proširenje. Ove kartice, koje zadovoljavaju standarde VESA (Video Electronics Standards Association), kontrolišu rezoluciju i broj boja koje se prikazuju na ekranu. Danas se najčešće upotrebljavaju VGA (Video Graphics Array) i SVGA (Super Video Graphics Array) grafičke kartice. Standardno, VGA grafička kartica prikazuje sliku u rezoluciji 640480 i u 16 boja, dok SVGA kartice prikazuju slike iste ili veće rezolucije, u više boja, na primer, 640480 u 256 boja, 800600 u 16 boja ili 800600 u 16 miliona boja. Najčešći izlazni uređaji su monitor i štampač. Svim monitorima je neophodan izlaz iz grafičke kartice. Monitori su slični televizorima, ali koriste drugu tehnologiju za prikaz slike. Kvalitet monitora se meri brojem horizontalnih i vertikalnih piksela, odnosno rezolucijom. Kvalitet prikazane slike zavisi i od broja boja koje mogu da se prikažu na ekranu.
Slika 1: Grafička kartica
I pored različitih vrsta, sve grafičke kartice imaju nekoliko zajedničkih komponenata kao sto je prikazano na slici 2:
Slika 2:Komponente grafičke kartice
Video ili grafička elektronska kola koja su obično smeštena na posebnoj kartici, ali se ponekad mogu naći i na samoj matičnoj ploči, odgovorna su za stvaranje slike koja se prikazje na monitoru. Na prvim PC računarima koji su bili zasnovanim na tekstu, to je bio dosta jednostavan zadatak. Medjutim, pojava grafičkih operativnih sistema dramatično je povećala količinu informacija za prikazivanje, do nivoa na kome je bilo nepraktično da se o njima stara glavni procesor. Rešenje je bilo u tome da se izvrši njegovo rasterećenje, tako da se sve aktivnosti u vezi sa ekranom povere inteligentnijoj generaciji grafičkih kartica. Kako se povećao značaj multimedija a time i trodimenzionalne (3D) grafike, uloga grafičke kartice je postala čak i važnija. Grafička kartica se može se posmatrati kao veoma specijalizovani koprocesor. Do kraja 1990-ih godina, brzina razvoja u oblasti grafičkih čipova je dostigla nivoe neprevazidjene od bilo koje druge oblasti tehnologija PC računara, gde proizvodjači kao što su 3dfx, ATI, Matrox, nVidia i S3 rade proizvode sa neverovatnim životnim cikluson od svega šest meseci! Jedna od posledica bila je konsolidacija najvećih prodavaca čipova i proizvodjača grafičkih kartica. Proizvodjač čipova 3dfx započeo je taj trend 1998. godine kupovinom proizvodjača ploča STB Systems. To je omogućilo da 3dfx ima direktniji put ka tržištu sa maloprodajnim proizvodom i sposobnošću da proizvodi i dostavlja ploče sa svojom sopstvenom markom. Njihov rival, S3, sledio ih je u leto 1999. godine, kupiviši firmu Diamond Multimedia, i nabavivši na taj način svoje tehnologije za grafičke i zvučne kartice, modeme i MP3. Samo nekoliko nedelja kasnije, 16-godišnji veteran Number Nine, objavio je da odustaje od razvoja čipova u svom poslovanju u korist proizvodnje ploča. Posledica svih tih manevara bila je da je nVidia kao poslednji od velikih dobavljača grafičkih čipova ostao bez svoje sopstvene proizvodnje i u situaciji da neizbežno mora da razmatra povezivanje sa svojim bliskim partnerom, firmom Creative Labs. Dok sredinom 2000. godine nije bilo razvoja na tom frontu, položaj nVidia je znatno ojačao kada je firma S3 prodala svoje grafičko poslovanje firmi VIA Technologies u aprilu iste godine. Taj potez, koji je S3 prikazala kao važan korak u transformaciji kompanije od grafički orijentisanog dobavljača poluprovodničkih proizvoda ka šire zasnovanoj kompaniji za Internet uredjaje – ostavio je nVidia kao jedinog preostalog velikog igrača u poslovanju sa grafičkim čipovima. U svakom slučaju, to nije bilo mnogo pre nego što je potez S3 mogao da se smatra priznavanjem neizbežnog. U saopštenjima o poslovanju krajem 2000. godine, 3dfx je objavila prenos svih patenata, komercijalnog naziva Voodoo i glavnih sredstava protivnicima firme nVidia i preporučila je razlaganje kompanije. U neopreznosti, moglo bi se raspravljati da je kupovina STB od strane 3dfx 1998. godine jednostavno ubrzala kraj kompanije, jer su u toj tački mnogi dotadašnji partneri za proizvodnju ploča svoje poverenje prebacili na firmu nVidia. U isto vreme nVidia je pokušavala da unese nešto stabilnosti u grafičku arenu preuzimajući obavezu u oblasti budućih ciklusa proizvoda. Oni su obećali da uvode novi čip svake jeseni, a njegovu optimizovanu verziju svakog sledećeg proleća. Do danas su se držali tog obećanja i sa pravom zadržali svoj dominantni položaj.
2.Rezolucija Rezolucija se odnosi na oštrinu, ili stepen detaljnosti vizuelnog prikaza. Ona je prvenstveno funkcija monitora i odredjena je dimenzijama mlaza i korakom tačaka (ponekad se odnosi i na "korak linije"). Slika sa stvara kada mlaz elektrona pogodi fosforne čestice kojima je pokrivena osnova "ekrana" monitora. Piksel je grupa koja obuhvata jedan crveni, jedan zeleni i jedan plavi fosfor. Piksel predstavlja najmanji deo ekrana kojim može pojedinačno da se upravlja. Svaki piksel može da se postavi na drugačiju boju i intenzitet osvetljenosti. Cela slika na ekranu sastoji se od više hiljada piksela i rezolucija ekrana - odredjena brojem redova puta broj kolona - predstavlja maksimalni broj piksela koji se mogu prikazati. Što je veća rezolucija, to se može prikazati više piksela, a samim tim i više informacija na ekranu u bilo kom datom vremenu. Rezolucije obično padaju u unapred definisane skupove i sledeća tabela prikazuje niz video standarda, počevši od CGA (Kolor grafički adapter), prvog od njih koji je podržao sposobnost grafike u boji:
Datum
Standard
Opis
1981
CGA
Kolor grafički adapter
1984
EGA
Poboljšani grafički adapter
1987
VGA
Video grafička matrica
1990
XGA
Proširena grafička matrica
SXGA UXGA
Super proširena grafička matrica Ultra proširena grafička matrica
Rezolucija 640 x 200 160 x 200 640 x 350 640 x 480 320 x 200 800 x 600 1024 x 768 1280 x 1024 1600 x 1200
Broj boja Nijedna 16 16 od 64 16 od 262144 256 16.7 miliona 65,536 65,536 65,536
Nedostatak široko prihvaćenog standarda za adresibilnost piksela veću od VGA je sličan problem kako za proizvodjače, konstruktore sistema i programere, tako i za krajnje korisnike. Posledica toga je da svaki proizvodjač mora da obezbedi specifične upravljačke programe (drajvere) za svaki operativni sistem koji se podržava na svakoj od njihovih kartica. Proširena grafička matrica, XGA (Extended Graphic Array) je bio prvi adapter displeja firme IBM koji je koristio VRAM (Video RAM memoriju), sa mogućnošću konfigurisanja u kapacitetima od 500 Kbajta ili 1 Mbajt. Super proširena grafička matrica SXGA (Super Extended Graphic Array) i Ultra proširena grafička matrica UXGA (Ultra Extended Graphic Array) su sledeći IBM-ovi standardi, ali ni jedan od njih nije bio široko usvojen.
Udruženje za video elektronske standarde (VESA - Video Electronics Standards Association), koje predstavlja konzorcijum proizvodjača video adaptera i monitora čiji je cilj da standardizuje video protokole, takodje je razvilo familiju video standarda, koji su unazad kompatibilni sa VGA, ali nude veću rezoluciju i više boja. VESA proširenja BIOS-a, zajednički poznata kao Super VGA - su nešto što je najbliže standardu, pa se većina trenutno raspoloživih video kartica deklariše kao SVGA.
Tipično, SVGA displej može da podrži paletu do 16,7 miliona boja, mada količina video memorije u nekom posebnom računaru može da ograniči stvarni broj prikazanih boja na nešto manje od toga. Različite su specifikacije rezolucije slike. Uopšteno posmatrano, što je veća dimenzija dijagonale SVGA monitora, to više piksela on može da pokaže horizontalno i vertikalno. Mali SVGA monitori (sa dijagonalom od 14 inča) obično koriste rezoluciju od 800x600, a najveći (sa dijagonalom većom od 20 inča) mogu da prikažu 1280x1024, ili čak 1600x1200 piksela. Pikseli su manji pri većim rezolucijama i pre operativnog sistema Windows 95 - i uvodjenja skalabilnih objekata na ekranu - Windows ikone i natpisi su bili uvek po veličini u istom broju piksela, bez obzira na to kakva je rezolucija. Shodno tome, što je veća rezolucija ekrana, manji su objekti koji se na njemu pojavljuju - što ima za posledicu da više rezolucije bolje rade na fizički većim monitorima, gde su pikseli u odgovarajućoj srazmeri veći. Danas, mogućnost da se skaliraju Windows objekti - zajedno sa opcijom da se koriste manji ili veći fontovi - dozvoljavaju korišćenje daleko veće fleksibilnosti, čineći sasvim mogućim da se koriste mnogi monitori od 15 inča sa rezolucijama do 1024x768 piksela i monitori od 17 inča sa rezolucijama do 1600x1200 piksela. Sledeća tabela identifikuje različite SVGA standarde i pokazuje odgovarajuće veličine monitora za svakog od njih: 15 inča 17 inča 19 inča 21 inč
800x600 DA
1024x768 DA DA
1152x882 DA DA
1280x1024 1600x1200 DA DA
DA DA DA
1800x1440
DA
Svi SVGA standardni podržavaju displej od 16 miliona boja, ali broj boja koje mogu istovremeno da se prikažu ograničen je količinom video memorije instalirane u sistemu. Što je veći broj boja, ili što je viša rezolucija, to će biti zahtevano više video memorije. Medjutim, kako je memorija deljeni resurs, smanjivanje jednog će dozvoliti povećanje onog drugog.
3.Dubina boja Svaki piksel slike na ekranu se prikazuje korišćenjem kombinacije tri signala boje: Crvenog, Plavog i Zelenog. Precizno pojavljivanje svakog piksela se kontroliše intenzitetom ta tri zraka svetlosti, a količina informacija koja se pamti o pikselu odredjuje njegovu dubinu boja. Što je više bitova upotrebljeno po pikselu ("dubina bitova"), to su finiji detalji boja slike. Sledeća tabela pokazuje dubine boja koje se trenutno koriste:
Dubina boje
Opis
Broj boja
4-bitna 8-bitna 16-bitna 24-bitna
Standardni VGA Režim 256 boja Boja visokog kvaliteta Prava boja
16 256 65536 16777216
Bajta po pikselu 0.5 1.0 2.0 3.0
Da bi displej mogao da prevari ljudsko oko tako da mu izgleda da vidi punu boju, potrebno je 256 nijansi crvenog, zelenog i plavog; to je 8 bita po svakoj od primarnih boja, odnosno ukupno 24 bita. Medjutim, neke grafičke kartice stvarno zahtevaju 32 bita po svakom pikselu da bi prikazale pravu boju (true colour), zbog načina na koji one koriste video memoriju - tih 8 dodatnih bitova se obično upotrebljavaju za alfa kanal (transparentnosti). Režim boje visokog kvaliteta (high colour) koristi dva bajta da pamti vrednosti intenziteta za tri boje, po 5 bitova za plavu i crvenu i 6 bitova za zelenu. Ono što se dobije su 32 različita intenziteta za plavu i crvenu i 64 različita intenziteta za zelenu, što sve zajedno rezultuje vrlo malim gubitkom u vidljivom kvalitetu slike, uz prednost manjih zahteva za video memorijom i bržu performansu.
Režim 256 boja koristi nivo indirektnosti uvodjenjem koncepta "palete" boja koja se može birati iz celokupnog opsega od 16,7 miliona boja. Svaka boja u paleti od 256 boja je definisana pomoću standardne 3-bajtne definicije koja se koristi za pravu boju: po 256 mogućih intenziteta za crvenu, plavu i zelenu. Svaka data slika onda koristi bilo koju boju iz njene pridružene palete. Pristup palete je izvanredno rešenje koje dozvoljava daleko veću preciznost u slici nego što bi to bilo moguće upotrebom 8 bita raspoloživih pomoću, na primer, dodeljivanja svakom pikselu 2-bitne vrednosti za plavu i 3-bitnih vrednosti za zelenu i crvenu. Zbog svojih relativno malih zahteva za video memorijom, režim 256 boja je široko korišćeni standard, naročito u PC računarima namenjenih prvenstveno poslovnim primenama.
4.Stvaranje međutonova Stvaranje međutonova (dithering) zamenjuje kombinaciju boja koje je grafička kartica u stanju da generiše sa bojom koju ona ne može da proizvede. Na primer, ako je grafički podsistem sposoban da radi sa 256 boja, a prikazuje se slika koja koristi 65000 boja, one boje koje nisu raspoložive biće zamenjene bojama stvorenim iz kombinacija raspoloživih boja. Kvalitet boje slika na kojima je primenjeno stvaranje međutonova manji je od onih na kojima to nije učinjeno. Stvaranje međutonova se takodje odnosi i na tehniku u kojoj se koriste dve boje da bi se stvorilo pojavljivanje treće, što daje glatkiji izgled naglim prelazima koji bi se inače pojavljivali. Drugim rečima, to je takodje metoda upotrebe uzoraka da bi se imitirali stepeni sivog ili senke boja, ili za izravnjavanje nazubljenog izgleda krivih linija.
4.1.Sastavni delovi Savremene grafičke kartice za PC računare sastoje se od četiri glavna sastavna dela: grafičkog procesora video memorije digitalno-analognog konvertora memorije sa direktnim pristupom (RAMDAC) upravljačkog softvera (drajvera).
Prvi VGA sistemi su bili spori. Centralna procesorska jedinica je bila veoma zaposlena obradom grafičkih podataka, a količina podataka koji su prenošeni preko magistrale predstavljala je suviše veliko opterećenje za sistem. Problemi su bili još više pogoršani zbog činjenice da u običnu DRAM grafičku memoriju nije moglo istovremeno da se upisuje i iz nje čita, što je značilo da bi RAMDAC morao da čeka da pročita podatke dok centralna procesorska jedinica upisuje i obrnuto.
5.Grafički procesor Problem sporosti sistema je rešen uvodjenjem namenskih čipova za grafičku obradu na savremenim grafičkim karticama. Umesto da šalje sirovu ekransku sliku kroz bafer kadra, centralna procesorska jedinica šalje mali skup naredbi za crtanje koje interpretira sopstveni upravljački program grafičke kartice i koji se izvršava od strane posebnog procesora na samoj kartici.
Operacije koje obuhvataju prenose bit mapa i slikanje, promenu veličine okvira i njegovog položaja, iscrtavanje linija, skaliranje fontova i crtanje poligona, mogu da budu opslužene od strane procesora grafičke kartice, koji je projektovan tako da obavlja ove zadatke u hardveru, daleko većim brzinama nego što bi to bio u stanju softver koji se izvršava na centralnoj procesorskoj jedinici sistema. Grafički procesor zatim upisuje podatke o kadru u bafer kadra. Kako ima manje podataka za prenos, manje je nagomilavanje na sistemskoj magistrali i znatno se smanjuje opterećenje centralne procesorske jedinice.
6.Video memorija Memorija u kojoj se drži video slika se takodje naziva i bafer kadra i obično je ugradjena na samoj kartici. Na prvim sistemima, video memorija je bila izgradjena od standardne DRAM memorije. Medjutim, to zahteva stalno osvežavanje podataka, da bi se sprečilo da se oni izgube, a oni se ne mogu menjati za vreme tog procesa osvežavanja. Posledica je znatna degradacija performanse, naročito sa vrlo brzim generatorima takta koje zahtevaju savremene grafičke kartice. Prednost ugradnje video memorije na samoj grafičkoj kartici je u tome što ona može biti prilagodjena za svoj specifičan zadatak i, zaista, to je rezultovalo obiljem novih memorijskih tehnologija: Video RAM memorija (VRAM): Poseban tip DRAM memorije sa dva pristupa, u kojoj se može upisivati i iz nje čitati u isto vreme. Ona takodje zahteva redje osvežavanje od obične DRAM memorije i shodno tome mnogo bolje radi. Windows RAM memorija (WRAM): Koristi je veoma uspešna kartica Matrox Millennium, takodje je sa dva pristupa i može da radi nešto malo brže od konvencionalne VRAM memorije. EDO DRAM memorija: Obezbedjuje veći propusni opseg od DRAM memorije, može da se taktuje višom učestanošću od normalne DRAM memorije i da se efikasnije upravlja ciklusima čitanja/upisivanja. SDRAM memorija: Slična EDO RAM memoriji, izuzev što memorijski i grafički čipovi rade sa zajedničkim generatorom takta koji se koristi za održavanje podataka, što dozvoljava da SDRAM memorija radi brže od obične EDO DRAM memorije. SGRAM memorija: Ista kao SDRAM, ali podržava takođe i upisivanje blokova i upisivanje po bitu, što donosi bolju performansu na grafičkim čipovima koji podržavaju te dodatne osobine.
DRDRAM memorija: Direktna RDRAM memorija predstavlja potpuno novu arhitekturu memorije opšte namene koja obećava oko 20 puta bolju performansu od konvencionalne DRAM memorije. Pojedine konstrukcije integrišu grafička kola u samu matičnu ploču i koriste deo sistemske RAM memorije za bafer kadra. To se zove arhitektura sa ujedinjenom memorijom i koristi se samo u cilju smanjenja cene. Kako takve implementacije ne mogu da imaju koristi od specijalizovanih tehnologija za video memoriju, one će kao rezultat uvek imati slabiju grafičku performansu. Informacija u video memorijskom baferu podataka je slika šta se dešava na ekranu, smeštena kao bit mapa. Ali, dok video memorija sadrži digitalnu informaciju svog izlaznog medijuma, monitor koristi analogne signale. Analogni signal zahteva više od običnog signala "uključeno" ili "isključeno", jer se koristi da odredi gde, kada i kojim intenzitetom će biti okinut elektronski top dok skenira uzdužno i poprečno po ekranu monitora. Tu dolazi do izražaja uloga digitalno-analognog konvertora memorije sa direktnim pristupom - RAMDAC. Sledeća tabela sumira karakteristike šest popularnih tipova memorija koje se koriste u grafičkim podsistemima: EDO Maksimalna propustljivost 400 (Mbajta/s) Sa dva ili sa jednim sa jednim pristupom Tipična širina 64 podataka Brzina (tipična)
50-60 ns
VRAM
WRAM
SDRAM
SGRAM
RDRAM
400
960
800
800
600
sa dva
sa dva
sa jednim
sa jednim
sa jednim
64
64
64
64
8
8-10 ns
330 MHz (brzina generatora takta)
50-60 ns
50-60 ns
10-15 ns
U 1998. godini, došlo je do dramatičnih promena na tržištu grafičkih memorija i najavljenog pomeraja tržišta ka SDRAM memorijama, koje je prouzrokovano padom cene SDRAM i razmakom u cenama izmedju njih i SGDRAM memorija. Medjutim, kašnjenja u uvodjenju RDRAM memorija, zajedno sa njihovom većom cenom, učinili su da su SGRAM, a posebno DDR SGRAM memorije, koje vrše ulazno/izlazne transakcije i na prednjoj i na zadnjoj ivici signala generatora takta - popravile svoj položaj grafičke memorije za izbor u narednim godinama.
Zahtevaće se veći broj boja, ili veća rezolucija ili više video memorije. Medjutim, kako je ona deljeni resurs, smanjivanje jednog će povećati drugo. Sledeća tabela prikazuje moguće kombinacije za tipične količine video memorije:
Video memorija 1 Mbajt 2 Mbajta 4 Mbajta 6 Mbajta 8 Mbajta
Rezolucija 1024 x 768 800 x 600 1024 x 768 1280 x 1024 800 x 600 1024 x 768 1280 x 1024 1600 x 1200
Dubina boja 8-bitna 16-bitna 8-bitna 16-bitna 24-bitna 24-bitna 24-bitna 32-bitna
Broj boja 256 65536 256 65536 16,7 miliona 16,7 miliona 16,7 miliona 16,7 miliona
Čak i ako ukupna količina instalirane video memorije ne bude potrebna za posebnu rezoluciju, višak memorije se često koristi za informacije skrivene memorije za grafički procesor. Na primer, skrivanje zajednički korišćenih grafičkih elemenata - kao što su fontovi teksta i ikone - izbegava potrebu da ih grafički podsistem učitava svaki put kada se piše novo slovo, ili kada se ikona pomera, čime se poboiljšava performansa.
7.RAMDAC Mnogo puta u sekundi, RAMDAC čita sadržaj video memorije, konvertuje ga u analogni RGB signal i šalje ga preko video kabla na monitor. Da bi konvertovao digitalni signal u nivo napona za svaku boju, RAMDAC koristi tabelu za pretraživanje. Postoji po jedan digitalno-analogni konvertor za svaku od tri primarne boje koje katodna cev koristi da bi stvorila ceo spektar boja. Željeni rezultat je prava mešavina koja je potrebna da bi se stvorila boja pojedinog piksela. Brzina kojom RAMDAC može da konvertuje informacije i konstrukcija samog grafičkog procesora diktiraju opseg brzina osvežavanja koje grafička kartica može da podrži. RAMDAC takodje diktira i broj raspoloživih boja za datu rezoluciju, zavisno od njegove unutrašnje arhitekture.
8.Upravljački softver (drajver) Upravljački softver (drajver) savremene grafičke kartice je od vitalne važnosti za njenu performansu i druge osobine. Za većinu primena, drajveri prevode ono što primena želi da prikaže na ekranu u instrukcije koje može da koristi grafički procesor. Način na koji drajveri prevode ove instrukcije je od vrhunskog značaja. Savremeni grafički procesori rade mnogo više od pukog menjanja po jednog piksela istovremeno; oni imaju usavršene sposobnosti iscrtavanja linija i oblika, mogu da pomeraju velike blokove informacija unaokolo, kao i da čine još mnoge stvari pored toga. Posao drajvera je da odlučuje o najefikasnijem načinu upotrebe takvih osobina grafičkog procesora, zavisno od toga šta primena zahteva da bude prikazano. U većini slučajeva, poseban upravljački softver se koristi za svaku rezoluciju ili dubinu boje. To znači da, čak uzimajući u obzir različite podrške koje su pridružene različitim rezolucijama i bojama, grafička kartica može da ima upadljivo različite performanse na raznim rezolucijama, zavisno od toga koliko dobro je odredjeni upravljački program napisan i optimizovan.
9.Digitalne kartice Današnji paneli pokazivača sa tečnim kristalima (LCD - Liquid Cristal Display) se povezuju na VGA konektor na grafičkoj kartici koji je već pretvorio signal u analogni oblik, u cilju prenosa na monitor sa katodnom cevi. Obzirom da su LCD uredjaji po svojoj prirodi digitalni, potrebna su unutrašnja elektronska kola da bi se signal ponovo pretvorio iz analognog u digitalni oblik. To povećava cenu LCD pokazivača, pogoršava kvalitet slike, posebno u oblasti tačnosti boja, a postavlja i pitanja sinhronizacije (centriranje, itd.) koja teško može da se podesi na nekim grafičkim adapterima. Novi digitalni LCD pokazivači obećavaju bolju, pouzdaniju sliku, ali zahtevaju novi konektor i unutrašnja elektronska kola na grafičkoj kartici. U situaciji kada LCD pokazivači dobijaju deo tržišta sve većom brzinom, javlja se pritisak na proizvodjače grafičkih adaptera da naprave proizvode koji to dozvoljavaju i više njih trenutno radi na rešenjima digitalnih grafičkih kartica - namenskim digitalnim, dualnim digitalno/analognim ili analognim sa digitalnim dodacima. Medjutim, neslaganja o potrebnim standardima prete da uspore taj napredak. Krajem 1997. godine, komitet Udruženja za standarde u video elektronici (VESA - Video Electronics Standards Association) odobrio je novi 32-pinski konektor koji je nazvan Plug and Display (P&D, doslovno "uključi i prikaži"), i koji bi podržao digitalne LCD pokazivače i standardne monitore sa katodnom cevi (CRT). On bi uputio USB i FireWire signale kroz jedan jedini kabl. Sredinom 1998. godine, firma Compaq i proizvodjač
grafičkih uredjaja ATI Technologies pokrenuli su inicijativu za Digitalni ravni pokazivač (DFP - Digital Flat Panel), što se kasnije pretvorilo u konzorcijum dobavljača koji je podržavao jednostavniji 20-pinski konektor koji je prenosio samo digitalne signale, a izostavljao podršku za USB i FireWire signale. Organizacija VESA je isto tako, kao svoj standard DFP-2 za prenosne računare, prihvatila Diferencijalnu signalizaciju sa minimiziranim prelaskom (TDMS transition minimised differential signalling), poznatu i kao PanelLink. Medjutim, PanelLink nije jedini predloženi standard za povezivanje digitalnih ravnih panela (DFP) na PC računar. Niskonaponska diferencijalna signalizacija (LVDS - lowvoltage differential signalling) firme National Semiconductor takodje se koristi u pojedinim prenosnim računarima i ima aktivnu podršku, izmedju ostalih i firmi Silicon Graphics i #9. Obe tehnologije imaju prednosti i mane: na primer, PanelLink neće podržavati rezolucije iznad 1280x1024, a LVDS koristi četiri para provodnika umesto tri. PanelLink zavisi od jednog jedinog proizvodjača sastavnih delova (Silicon Image) za svoje glavne elemente, ali zato može da radi sa kablom dužine do pet metara, što ga čini pogodnijim za udaljene pokazivače. Uprkos svom izostavljanju podrške za USB i zvučne podatke, do kraja 1998. godine standard PanelLink će najverovatnije izaće kao pobednik - i već počinje da se vidja u novim DFP uredjajima iz firmi Compaq i Princeton.
10.3D Računarska trodimenzionalna (3D) grafika zahteva mnogo procesne moći računara i velike količine memorije. Sve do kraja 1995. godine, 3D ubrzanje se nalazilo samo na malom broju vrhunskih proizvoda. Njegove ciljne primene bili su vrhunski paketi za realističan prikaz (renderovanje) koji su podržavali mašine kao što su Intel-ov 3DR i OpenGL firme Silicon Graphics. A onda su pojava brže taktovanih Pentijuma, u sprezi sa masovnim prihvatanjem PC računara kao dobre platforme za računarske igre i povećanim interesovanjem za virtuelnu realnost, stvorili tržište za 3D ubrzanja pritupačna po ceni. Prvi pokušaji u oblasti 3D akceleratora bili su neuspešni. Oni su bili sporiji od konvencionalnih GUI (Graphical User Interface – grafička korisnička sprega) akceleratora pod operativnim sistemom Windows, a slabi pod operativnim sistemom DOS u vreme kada je većina igara za PC računare radila na toj platformi. Glavni problem bila je softverska podrška. Sa 32-bitnim super konzolama za računarske igre na vidiku, kvantitet i kvalitet raspoloživih 3D kartica bili su slabi. Odnosi su se promenili kada je Microsoft stao iza proizvoda DirectX, pojačavajući operativni sistem Windows 95 kao multimedijalnu platformu, a fenomen 3D je zaista doživeo svoj uzlet 1997. godine, kada je prodaja 3D grafičkih čipova prešla 42 miliona, počevši od 16 miliona u prethodnoj godini.
Grafički čip, bilo da je namenjen za trodimenzionalnu (3D) grafiku, bilo da je čip dvostruke namene 2D/3D, rasterećuje centralnu procesorsku jedinicu u znatnoj meri i izvodi operacije realističnog prikaza (renderovanje) same slike. Sve u vezi tog renderovanja, ili iscrtavanja, radi se kroz grafičku protočnu obradu u dva glavna stepena: geometriji i realističnom prikazivanju. Stepen geometrije koji izvodi centralna procesorska jedinica, radi sve poligonske aktivnosti i pretvara 3D prostorne podatke u piksele. Stepen realističnog prikaza, koji opslužuje 3D hardverski akcelerator, upravlja svim aktivnostima u vezi sa memorijom i pikselima i vrši pripreme za prikazivanje boja na monitoru.
11.Geometrija U stepenu za geometriju, sve trodimenzionalne (3D) slike se razbijaju u poligone. Svaki poligon se analizira i pridružuju mu se različite karakteristike. Objekti se definišu pomoću svojih koordinata i kombinuju se u jedinstveni koordinatni sistem koji se zove World Space Co-ordinate. Bilo koji element koji pada van okvira za dijalog ("prozora") na pokazivaču se odseca ili odbacuje. Korisnikov ulaz (tj. igranje) u okviru World Space čini da se objekt pomera. Kako se on pomera, njegove geometrijske osobine moraju da se preispitaju i ponovo proračunaju. To se zove transformacija i obuhvata promene u pravcu X, Y i Z ose. Dobar primer je Duke Nukem 3D: kako glavni junak (odnosno igrač) utrčava kroz vrata i kreće na levo u sobu, tako se cela scena menja; kad se pomera bliže vratima, ona moraju da postanu veća, a kada se okreće na levo, mora da se stvori cela nova scena sobe, dajući iluziju dubine. Tome se dodaju promene u kameri, osvetlenju, teksturi i bojama objekata, koje sve moraju da se izračunaju ili ponovo proračunaju. Sve to se zajedno zove geometrijska postavka - što je tradicionalno bio zadnji stepen grafičke protočne obrade koji izvodi glavna centralna procesorska jedinica, pre nego što 3D procesor preuzme dalju obradu radi izvršavanja funkcije realističnog prikaza. Može se smatrati da pridruženi proračuni izršavaju sledeće funkcije: Skaliranje, koje čini objekte većim ili manjim, zavisno od toga koliko daleko se oni nalaze u vidnom polju; Translaciju, koja obuhvata pomeranje objekata na njihova tačna mesta; Rotaciju, koja obrće objekat tako da on zauzima svoj tačan položaj. U računarskoj igri sa dvadeset različitih objekata na ekranu u bilo kom datom trenutku, centralna procesorska jedinica mora da izvrši svaku od gore pomenutih procedura za svaki objekat. I ako to do sada nije dovoljno složeno, ekran računara još mora da se osvežava više od sedamdeset puta u sekundi. Zato, svaka promena položaja ovih objekata mora takodje da se proračuna i prikaže, za svako osvežavanje ekrana.
Postavka trouglova pretvara podatke koje je stvorila postavka geometrija u oblik koji može da bude ulaz za 3D akcelerator. Neke grafičke kartice imaju sopstvene mašine za postavku trouglova koje preuzimaju deo napora od sistemskog procesora. Medjutim, čak i te jedinice za postavljanje trouglova mogu da obradjuju samo mali deo podataka: ostatak mora da uradi glavna centralna procesorska jedinica.
12.Realistično prikazivanje (renderovanje) U stepenu za realistično prikazivanje, koji izvodi hardverski akcelerator, 3D mašina radi sa pikselima. Usko grlo ovde je pristup memoriji - odnosno koliko brzo pikseli mogu da se čitaju iz, ili upisuju u bafer kadra. Postoji na hiljade poligona za svaki kadar scene i svi oni moraju da se ažuriraju i prenose kroz memoriju najmanje trideset puta u sekundi, da bi se stvorila iluzija pokreta. Ovaj prenos u bafer kadra je poznat kao brzina kadra i meri se u broju kadrova u sekundi (fps - frames per second). Odatle, kadrovi se šalju u RAMDAC i pretvaraju u analogni signal za monitor gde se, posle mnogo matematičkih manipulacija, odigrava akcija. Proces realističnog prikaza obuhvata upotrebu različitih 3D tehnika: Preslikavanje tekstura je tehnika za dodavanje posebnih detalja 3D objektu. Ona se najbolje može opisati kao omotavanje trodimenzionalnog (3D) objekta u dvodimenzionalni (2D) obojeni papir. Na primer, data 3D slika automobila na ekranu bi bila omotana teksturom koja treba da prikaže njegovu metaliziranu boju. To je mukotrpan posao, jer treba da se ponovi za svaki piksel na objektu i svaki piksel teksture nad njim - zvani teksel. Mnoge teksture mogu da se stave na isti objekat i to se zove multiteksturisanje. MIP preslikavanje može da se posmatra kao redukovana forma preslikavanja tekstura u kojoj je više teksela stvoreno bez izvodjenja ekvivalentnog broja proračuna. Ako je MIP preslikavanje jedna četvrtina originalne teksture, čitanje jednog teksela iz takvog preslikavanja je isto kao čitanje četiri teksela iz originalne teksture. Ako se ono primeni uz upotrebu odgovarajućih filtara, kvalitet slike će u stvari biti bolji, jer ova tehnika poravnava nazubljene ivice. Bilinearno filtriranje čita četiri teksela, proračunava njihovu srednju vrednost odnosno srednju vrednost njihovih relativnih položaja - boju i tako dalje, i prikazuje rezultat kao jedan teksel na ekranu. Ovo ima za rezultat zamagljivanje u bliskim delovima slike, što sa svoje strane poboljšava njen izgled koji bi inače bio u vidu neprirodnih blokova. Bilinearno filtriranje je sada standard na većini grafičkih kartica za PC računare.
Z-baferovanje je metod proračunavanja piksela koji treba da se smeste u bafer kadra, memoriju koja drži podatke koji će uskoro biti prikazani. Čipovi 3D akceleratora uzimaju jedan piksel, renderuju ga i prelaze na sledeći. Problem sa ovim metodom je da akcelerator nema nikakav način da zna da li proračunati piksel treba da bude prikazan odmah ili kasnije. Z-baferovanje uključuje "Z" vrednost u svaki proračunati piksel. Ako je Z vrednost za odredjeni piksel manja nego za neki drugi, to znači da će piksel sa manjom Z vrednošću biti prvi prikazan. Uklanjanje nazubljenosti je tehnika da se smanji "šum" prisutan na slici. Da bi se predstavila neka slika, potrebna je izvesna količina informacija. Ako je objekt u pokretu, u idealnom slučaju, te informacije bi trebalo da obuhvate njegov svaki mogući položaj, boju, promene veličine i tako dalje. Ali ako ove informacije nisu raspoložive, centralna procesorska jedinica često popunjava nedostajuće segmente sa šumom bez ikakvog značenja. Uklanjanje nazubljenosti, zajedno sa MIP preslikavanjem, uklanja taj šum. Gouraud senčenje čini objekte da izgledaju solidniji, primenjujući senke na površini objekta. Algoritam odredjuje boje susednih poligona i pravi gladak prelaz izmedju njih. To osigurava da nema iznenadnih promena boje na objektu. Bump preslikavanje je poboljšanje češće korišćene tehnike "ispupčavanja" (embossing) koja se koristi za davanje "neravnog" izgleda površinama. Ono koristi različite mape tekstura da bi stvorilo iluziju dubine na površinama i može da se upotrebi za stvaranje efekata kao što su boginjavi, od metaka izrešetani zidovi ili neravno zemljište.
13. 3D akceleracija U kratkom periodu, jedini način na koji bi korisnik PC računara mogao da pristupi 3D akceleraciji bio je preko jedne dodatne kartice koja je radila pored konvencionalne dvodimenzionalne (2D) kartice. Ova poslednja se koristila za svakodnevna proračunavanja operativnog sistema Windows, a 3D kartica je uskakala jedino kada je lansirana 3D računarska igra. Kako su 3D osobine vrlo brzo postale norma, ove kartice samo za 3D bile su istisnute od strane kartica sa dvostrukim sposobnostima 2D/3D. Ove 2D/3D kartice kombinuju standardne 2D funkcije sa sposobnostima za 3D akceleraciju na jednoj kartici i predstavljaju najekonomičnije rešenje za većinu korisnika računarskih igara. Gotovo sve savremene grafičke kartice imaju neku vrstu namenske 3D akceleracije, ali njihova performansa varira u velikoj meri. Za ozbiljnog korisnika igara, ili za onoga ko već ima 2D karticu i želi daje nadgradi na 3D, ostaje još opcija namenske dodatne 3D kartice.
Opsluživanje različitih 3D tehnika za realističan prikaz (renderovanje) obuhvata složene proračune koji naprežu centralnu procesorsku jedinicu. Čak i sa namenskim 3D akceleratorima koji izvršavaju mnoge od ranije navedenih funkcija, centralna procesorska jedinica je još uvek glavno usko grlo za bolju grafiku. Glavni razlog za to je što centralna procesorska jedinica opslužuje većinu geometrijskih proračuna - to znači položaj svakog filtriranog, MIP i Bump preslikanog piksela koji se pojavljuje na ekranu. Uz moderne 3D akceleratore koji izbacuju više od 100 miliona piksela u sekundi, to je izvan sposobnosti čak i najbržih centralnih procesorskih jedinica. 3D akcelerator doslovno mora da čeka da centralna procesorska jedinica završi svoje proračune. Postoje dva vrlo različita sredstva za prevazilaženje ovog problema. Proizvodjači hardvera za 3D zalažu se za upotrebu namenskog geometrijskog procesora. Takvi procesori preuzimaju geometrijska proračunavanja od glavne centralne procesorske jedinice. Na drugoj strani rasprave, to je najmanje prihvatljivo rešenje za proizvodjače procesora jer, jednom kada geometrijski procesori postanu standard na grafičkim pločama, biće potreban samo sasvim osrednji procesor za izvodjenje ostalih funkcija, kao što su rad operativnog sistema i nadgledanje uredjaja. Njihov odgovor bio je da pojačaju 3D performansu svojih centralnih procesorskih jedinica obezbedjenjem specijalizovanih skupova instrukcija, KNI (Katmai New Instructions - nove instrukcije procesora Katmai) u slučaju Intel-a i 3Dnow! kod firme AMD. Medjutim, problem je u tome što će u dužem vremenu čak i takva performansa, obezbeđena pomoću ovih novih instrukcija u stilu MMX, biti nedovoljna da bi mogla uspešno da se nosi sa sirovom snagom nove generacije 3D akceleratora. Pored toga, većina korisnika - čak i oni koji se bave računarskim igrama – ne nadgrađuju redovno svoje računare i imaju relativno spore centralne procesorske jedinice. Imajući sve to u vidu, namenski geometrijski procesori su se pokazali kao najbolje rešenje.
Firma nVidia je bila prva na glavnom tržištu sa prvom Jedinicom za grafičku obradu (GPU – Graphic Processing Unit) u jesen 1999. godine, a njen čip GeForce 256 imao je do tada jedinstvenu sposobnost da izvršava proračune za transformaciju i osvetlenje (T&L – Transform and Lighting). Pošto su ovi proračuni veoma repetitivni – sa istim skupom instrukcija koje se izvršavaju na milione puta u sekundi – oni su glavni kandidat za hardversku akceleraciju. Namenska mašina može da se optimizuje za potrebne matematičke funkcije, što čini dosta jednostavnim stvaranje jedne specijalizovano usredsredjene konstrukcije u silicijumu, koja je u stanju daleko da nadmaši centralnu procesorsku jedinicu u izvršenju takvih zadataka.
Pored toga, dodeljivanje funkcija transformacije i osvetlenja (T&L) jedinici za grafičku obradu (GPU) dozvoljava centralnoj procesroskoj jedinici da se usredsredi na druge zahtevne aspekte obrade, kao što su fizika u realnom vremenu i veštačka inteligencija. Imajući u svom sastavu gotovo 23 miliona tranzistora – što je više od dva puta složenije od mikroprocesora Pentijum III – jedinica za grafičku obradu GeForce 256 je sposobna da isporuči do tada nikad postignutih 15 miliona poligona i 480 miliona piksela u sekundi i da podrži do 128 Mbajta memorije bafera kadra.
14. FSAA Sredinom 2000. godine, firma 3dfx je tražila način da uzvrati udarac rivalu nVidia u bici za prvenstvo u grafičkoj areni pomoću svoje tehnologije T-Buffer, otkrivene na njenom nizu kartica Voodoo5. T-Buffer dozvoljava više ključnih digitalnih efekata za poboljšanje fotorealizma u trodimenzionalnom grafičkom realističnom prikazivanju u realnom vremenu. Do sada, ovi efekti nisu bili raspoloživi na PC računarima potrošačkog nivoa na brzinama koje su potrebne za rad u realnom vremenu. To su sledeći efekti: zamagljivanje pokreta – da bi se dodala realistična zamagljenost objektima u pokretu koji bi inače bili definisani oštrije od realnih stvarno fotografisanih objekata na hemijskom filmu, dubinska oštrina – da bi se dodala vizuelna naznaka koja pomaže da se definiše rastojanje do svakog objekta u sceni pomoću različitih nivoa oštrine, na različitim dubinama i, što je možda i najvažnije, uklanjanje nazubljenosti na celom ekranu (FSAA – full-screen anti-aliasing). Nazubljenost se javlja u dva oblika: "stepenice" na kosim linijama i "svetlucanje" vrlo tankih poligona. To su prostorne pojave, jer se javljaju zato što je uzorak sa scene koja se realistično prikazuje suviše mali. Ranije raspoloživo samo u profesionalnim sistemima za vizuelnu simulaciju – kao što su vojni simulatori leta - FSAA uklanjanje nazubljenosti ispravlja zupčaste linije i uklanja svetlucanje veoma tankih objekata uzimanjem mnogo uzoraka scene i njihovim mešanjem. Rezultat je smirenija, daleko realističnija i dopadljivija slika. Implementacija tehnologije FSAA u firmi 3dfx koristi tehniku RGSS (Rotated Grid Super Sampling – super uzorkovanje pomoću rotirane rešetke). Upotrebom tehnike RGSS, slika se iscrtava više puta, uz blago pomeranje, da bi se smanjila veličina zubaca na ivicama objekata, što uklanja pojave koje su posledica nazubljenosti u slikama. Tvrdi se da je rezultujuća slika mnogo više foto-realistična od FSAA slika koje se dobijaju upotrebom OGSS tehnike (Ordered Grid Super Sampling – super uzorkovanje uredjenom rešetkom).
Ono što je tako značajno u vezi tehnologije FSAA je činjenica da ona odmah radi – aplikacioni softver ne mora posebno da se kodira da bi mogao da je koristi. Korisnici mogu da konfigurišu upravljački program (drajver) grafičke kartice tako da koriste FSAA u meri u kojoj to žele: nijedan, dva ili četiri uzorka. Što je veći broj uzoraka, pojaviće se smirenija rezultujuća slika.
15. DirectX Grafička tehnologija je oblast industrije PC računara koja se posebno brzo razvija, sa novim skupovima čipova, novim revizijama skupova čipova i čak potpuno novim tehnologijama koje se pojavljuju brzim tempom. Ovo predstavlja problem za primene koje žele da iskoriste prednost najnovijeg 3D hardvera, jer je apsolutno nemoguće za bilo koga ko radi na razvoju aplikacija da piše u softver u originalnom kôdu za svaki grafički procesor. Rešenje je u programskom interfejsu aplikacije, API (Application Programming Interface). API radi kao posrednik izmedju aplikacionog softvera i hardvera na kome se on izvršava. Prodavac softvera piše kôd koji na izlazu daje podatke API drajveru putem standardizovanih komandi, a ne direktno preko hardvera. Drajver, napisan od strane proizvodjača hardvera, onda prevodi taj standardni kôd u originalni format koji poseban, dati model hardvera može da razume. Prvi put predstavljen 1995. godine, DirectX je integrisani skup alata za programiranje, projektovan tako da pomogne programerima da naprave niz multimedijskih primena za platformu operativnog sistema Windows. On pokriva gotovo sve aspekti multimedije i u vreme DirectX 7.0 - svoje šeste glavne verzije uvedene 1999. godine - obuhvatao je sledeće glavne komponente: Direct3D - korišćen za 3D grafiku u realnom vremenu; DirectDraw - korišćen za 2D grafiku; DirectSound - korišćen za audio reprodukciju; DirectPlay - korišćen za mrežno povezivanje (posebno za računarske igre za više učesnika preko Interneta); DirectInput - korišćen za komandne palice i druge slične uredjaje; DirectMusic - korišćen za muzičke podatke zanovane na porukama.
DirectX 8.0 – uveden krajem 2000. godine – spojio je DirectSound i DirectMusic u komponentu DirectX Audio, dok su do tada razdvojene funkcionalnosti za 2D i 3D grafiku, DirectDraw i Direct3D spojene u komponentu DirectX Graphics. Tada je, takodje, komponenta DirectShow, ranije implementirana kao poseban API, postala zvanična komponenta DirectX. U stvari, komponenta DirectDraw je apsorbovana u novom uobličavanju sprege Direct3D, dok će se eksplicitno pozivanje na Direct3D API nastaviti. Na glavnom tržištu PC računara dva 3D grafička API – OpenGL i Direct3D – godinama su imala prevlast.
16.OpenGL Uveden 1992. godine od strane firme Silicon Graphics, kao opšti sistem za CAD (Computer Aided Design - projektovanje pomoću računara) i 3D API za X-terminale zasnovane na operativnom sistemu Unix. OpenGL se razvio iz SGI-jeve vlasničke grafičke biblioteke IrisGL. U prvo vreme, upotreba OpenGL bila je ograničena na poslovne primene, kao što su industrijsko, interno i mehaničko projektovanje, kao i na statističke i naučne analize. Medjutim, API se utemeljio u oblasti računarskih igara od razvoja verzije operativnog sistema Windows u 1996. godini, tako da svi glavni PC paketi za 3D animaciju, pa čak i neki od jevtinijih proizvoda te vrste, sada podržavaju OpenGL. OpenGL API je projektovan tako da se obrati širokom skupu naprednih grafičkih tehnika za realističan prikaz, kao što su preslikavanje tekstura (sposobnost da se primeni slika na grafičku površinu), uklanjanje nazubljenosti, transparentnost, zamagljivanje, osvetljavanje (sposobnost da se proračuna obojenost površine kada su na nju primenjeni različiti modeli osvetljavanja iz jednog ili više izvora svetlosti), glatko senčenje (sposobnost da se proračunaju efekti senčenja kada svetlost dolazi na površinu pod uglom, što rezultuje finim razlikama u nijansama boje na površini), zamagljivanje pokreta i transformacija za modelovanje (sposobnost promene mesta, veličine i perspektive objekta u trodimenzionalnom koordinatnom prostoru). Skup njegovih osobina je sličan onome koji ima Direct3D, ali je on API nižeg nivoa od svog rivala, obezbedjujući vrlo fino upravljanje osnovnim elementima 3D scene, kao što su informacije o tačkama i trouglovima. Aplikacija u OpenGL mora da obezbedi sve geometrijske informacije za svaku od primitiva (tačka, linija ili trougao) u sceni, kao i za efekte koji će se primeniti na primitive (boja, transparentnost, zamaglji itd.). Nivo upravljanja koji se daje programerima je glavni činilac koji stoji iza tvrdnje da je sa OpenGL API mnogo lakše praviti aplikacije nego sa Direct3D, kao i da je to mnogo pouzdaniji proizvod na različitim hardverskim platformama.
U suštini postoje dva nivoa za hardverski ubrzanu podršku OpenGL. To su ICD (Installable Client Drivers – klijent drajveri koji se mogu instalirati) koji ubrzavaju osvetljavanje, transformacije i rasterizaciju i MCD (Mini Client Drivers – mali klijent drajveri) koji podržavaju samo rasterizaciju. Dok su MCD lakši za prodavce hardvera, ICD nude bolju performansu.
17.Direct3D Ključ za način na koji Direct3D dozvoljava onome ko razvija računarsku igru da radi nezavisno od hardvera PC računara je njegov Sloj za apstrakciju hardvera (HAL – Hardware Abstraction Layer), koji kao efekat ima nezavisno pisanje softvera. HAL obezbedjuje spregu sa pogodnostima koje su široko implementirane u 3D grafičkom hardveru i dozvoljava proizvodjačima da naprave drajvere koji povezuju HAL sa hardverom. To omogućava primenama Direct3D da iskorišćavaju osobine hardvera bez potrebe autorizacije za te posebne uredjaje. Direct3D se obično smatra manje fleksibilnim od OpenGL, uprkos tome što nudi režim programiranja na niskom nivou (poznatom kao Intermediate Mode), koji namenjen da bi ga učinio više odgovarajućim njegovom rivalu. U protočnoj obradi za realističan prikaz Direct3D, geometriju 3D objekata obradjuje centralna procesorska jedinica glavnog računara, pre nego što 3D akcelerator počne da prikazuje scenu na ekranu. Tokom 1998. godine – kada su se proizvodjači čipova sumanuto utrkivali za pravo da se mogu pohvaliti da imaju najbrži 3D akcelerator – DirectX 5 brzo postao usko grlo u procesu 3D realističnog prikaza. Kako je situacija postala još gora sa pojavom 3D čipova treće generacije, Microsoft je pažljivo preispitao API u DirectX za transformaciju i osvetljavanje, da bi poboljšao efikasnost geometrijske obrade i uravnotežio arhitekturu sistema. DirectX 6.0 (u stvari, njegovo peto izdanje), bio je uveden u leto 1998. godine i ponudio je nove osobine za poboljšanje realističnog prikaza u primenama za računarske igre i modelovanje.
Šesta verzija komponente Direct3D podržava mogućnost novijih grafičkih kartica da izvode renderovanje sa više tekstura u jednom prolazu, što dramatično smanjuje vreme potrebno da bi se primenile mape tekstura. Ona takodje uključuje novije tehnike za dodavanje realnosti 3D scenama, kao što su anizotropno filtriranje, koje dodaje element dubine trilinearnom filtriranju, i bump preslikavanje, koje stvara iluziju “realnih” tekstura i izvora svetlosti na ravnim površinama. Trend za objedinjavanje osobina OpenGL nastavio se sa operacijama postavljanja slika na 3D scenu, a ne tekstura na pojedinačne 3D objekte. Dakle, u borbi za prevlast u areni 3D grafike za PC računare, imamo Direct3D u jednom uglu, takmičara koji se oslanja na Microsoft-ovu veliku industrijsku snagu, i OpenGL u drugom, sa manje gušenja na platformi operativnog sistema Windows, ali sa očigledno većom podrškom ljudi iz razvoja. U fazama uobličavanja DirectX V7.0 izgledalo je da će se te suprotnosti usmeriti ka razumnom rešenju, sa vestima da su se Microsoft i SGI udružili da naprave nešto što se zove Fahrenheit. Medjutim, kada je DirectX V7.0 došao na tržište 1999. godine, uprkos nastavljanju trenda objedinjavanja osobina OpenGL, izgledalo je da su se izgledi za Fahrenheit smanjili. Pored toga što je bio optimizovan da radi 20% brže od svog prethodnika, V7.0 je uključio i izvestan broj novih osobina. Najvažnija medju njima je podrška za hardverski ubrzanu transformaciju i osvetljavanje (T&L) koji su podržani od većine 3D kartica najnovije generacije - a posebno one zasnovane na skupovima čipova GeForce 256 firme nVidia i S3 firme Savage. Obzirom da transformacija i osvetljavanje predstavljaju zadatke u savremenim računarskim igrama koji zahtevaju najviše rada centralne procesorske jedinice, preusmeravanje tog posla na namenski 3D akcelerator oslobadja značajnu količinu procesorovog kapaciteta za druge zadatke - što dozvoljava da se u razvoju da ugradi više detalja u realistično prikazivanje i više specijalnih efekata koji traže intenzivno angažovanje procesora. DirectX8, koji se pojavio krajem 2000. godine, uveo je veći broj važnih promena u sledećim oblastima: Dalje pojednostavljenje inicijalizacije i upotreba Direct3D AP, prilagodjenje modela koje nudi Direct3D mogućnostima najnovijeg hardvera i uklanjanje podrške nasledjenim spregama; Proširenje sprege Direct3D u nove 3D akceleratorske tehnologije, kao što su volumetrijske teksture, realistično prikazivanje sa više uzoraka (uključujući i podršku za T-bafer) itd. Uvodjenje novih principa obrade podataka: senčenja, kako na nivou piksela, tako i na nivou geometrijskih podataka.
18.Fahrenheit Prvobitno najavljen početkom 1998. godine, Fahrenheit je trebalo da se sastoji od tri komponente. Prva je Fahrenheit Scene Graph, koja je po funkciji slična režimu Retained Mode iz Direct3D. Ona omogućava da se prilkom razvoja koncentrišemo na pravljenje ukupne scene, a ne na realistično prikazivanje pojedinačnih poligona. Gotovo u isto vreme bio je uveden FLM (Fahrebheit Large Model Visualisation), API vrlo visokog nivoa, projektovan za CAD i profesionalne primene koje podrazumevaju strukture kao što su zakrivljene površine. Najznačajnija komponenta, medjutim, biće uvedena negde 2000. godine. FLL, Fahrenheit API niskog nivoa, bavi se osnovnim upravljanjem geometrijom ali, što je najvažnije, zameniće Direct3D Immediate Mode i radiće zajedno sa OpenGL. Ova saradnja pokazuje da Direct3D ne bi mogao da doživi Microsoft-ove prvobitne ambicije. Medjutim, to može biti i skriveni blagoslov, jer saradnja firmi Microsoft i Silicon Graphics nudi izglede za zaista izvanrednu platformu za razvoj primena, kako u oblasti računarskih igara, tako i u profesionalnom softveru.
19.Talisman Talisman je inicijativa firme Microsoft za poboljšanje kvaliteta i performanse i za integraciju audio i video medijskih tehnologija na PC računarima. Krajnji cilj je jedinstvena PCI ploča za proširenje koja integriše audio, video, dvodimenzionalnu i trodimenzionalnu grafiku i dekodovanje MPEG-2. Radije nego da bude samo prečišćavanje postojećih tehnologija, Talisman-ov grafički element predstavlja pokušaj da se definiše nova, fundamentalno različita arhitektura, koja rešava probleme ograničenja propusnog opsega, malih brzina kadrova i velikih kašnjenja/male interakcije koji su ranije kočili trodimenzionalnu grafiku zasnovanu na PC računarima. Microsoft ga opisuje kao zamenu "sinteze slike" sa "obradom slike", zasnovanom na specijalizovanim digitalnim procesorima signala. Umesto uobičajene grafičke protočne obrade, sa slikama napravljenim od primitiva, rasterizovanim i poslatim u bafer kadra kao celina, arhitektura Talisman stvara seriju odvojenih slojeva slike koji mogu da se realistično prikazuju i kojima se manipuliše nezavisno. Umesto ažuriranja cele slike za svaki kadar, svaki sloj se ažurira po potrebi, na osnovu prioriteta koje postavlja softver. Na primer, zamagljeni objekt u pozadini trodimenzionalne scene treba da se ažurira manje često i tačno od jasno vidljivih objekata u prvom planu. Kako svi slojevi slike ne moraju da se ažuriraju i istom trenutku, postoji značajna ušteda u vremenu obrade i propusnom opsegu. Realistično prikazivanje objekata u slojevima dozvoljava da se trodimenzionalne transformacije zamene dvodimenzionalnim operacijama nad slikama, sve dok nema dovoljno velikih izobličenja koja zahtevaju kompletno ponovno realistično prikazivanje.
Talisman isto tako koristi i proces u kome se slike razlažu na delove od po 32x32 piksela. Sva geometrija u jednom takvom delu se realistično prikazuje pre nego što se predje na sledeći. Kako Z-bafer radi samo sa jednim takvim delom istovremeno, on treba da bude njegove veličine i, kao rezultat, dovoljno je mali da može da se implementira na čipu. Ovaj proces omogućava kompresiju slike orijentisanu na blokove: jednom realistično prikazan i sa uklonjenom nazubljenošću, svaki takav deo može da bude komprimovan i sačuvan za buduću upotrebu. Sledeći dijagram predstavlja odnos različitih grafičkih kartica u pogledu karakteristika: •
Primer jedne grafičke kartice je MSI nVidia NX7950GX2
Njene karakteristike su: 512-bitni memorijski interfejs NVIDIA SLI tehnologija MSI Vivid Video tehnologija Dual 400MHz RAMDAC 90nm proces. tehnologija Dual Dual-Link DVI podrska Microsoft DirectX 9.0 Shader Model 3.0, High Dynamic-Range (HDR) Rendering, NVIDIA UltraShadow II NVIDIA CineFX 4.0 Engine, ForceWare, High-Definition H.264, MPEG-2, WMV hardverska akceleracija, ... Integrisani HDTV Encoder
Tehničke karakteristike Memorija
1024 MB
Brzina memorije
1200 MHz
Tip memorije
DDR III
GPU
nVidia
Brzina GPU
500 MHz
Half size
Ne
(Geforce 7950GX2 Chipset)
Vezuje se na PCI Express 16x
Raspoloživi konektori Analogni VGA
2
Dual VGA (1st & 2nd VGA Out preko dva DVI-to-VGA adaptera)
DVI
2
Dual DVI
TV Out
1
(S-Video)
Garantni rok 36 Meseci Cena ove grafičke kartice na našem tržištu je 53.525 dinara.
G-Force kartice sa 7100 čipsetom
Ovde su predstavljeni IT termofore Nvidia 7100 u varijanti kompanije Asus i kompanije MSI (EM ES AJ) .
Iako na prvi pogled ove dve grafičke kartice deluju različito, u osnovi se radi o istoj tehnologiji sa istim čipsetom i što je najvažnije obe su rangu cena ispod 100 dolara. Oba modela su spremna da podrže novi MicrosoftVista operativni sistem, pa se može reći da su proizvođači unapred obezbedili svoje korisnike. MSI nVidia GeForce NX 7100GS je PCI express grafička kartica koja sadrži DVI-D i
TV izlaz i sa 256MB rama omogućava da se zakorači u svet jasnih boja i najmodernijih igrica. ASUS nVidia EN7100GS u svojoj SLI varijanti sa nešto manje memorije - 128MB rama namenjena je pre svega za 3D animacije i video aplikacije. Obe grafičke kartice su naprednih funkcija i mogu zadovoljiti većinu potreba korisnika, bilo za igrom, radom ili uživanjem. One imaju maksimalnu podržanu retoluciju od 2048 x 1536 piksela. Najveća prednost ovih grafičkih kartica sa čipsetom 7100 je Turbo keš tehnologija, koja tek sa Vistom pokazuje svoje pune mogućnosti. nVidia TurboCache technologija u Windows Vista okruženju deli kapacitete i kombinuje postojeću video memoriju i dinamički slobodnu sistemsku memoriju za poboljšanje performansi i povećanje kvaliteta grafike. Jednostavnije – kartica sa 128 mega bajta memorije, koristiće sistemsku memoriju računara i u zavisnosti od toga kolika je ona, moći će da raspolaže sa na primer ukupno 256 mega bajta ili više.
20.Literatura 1.www.pcpress.com, decembar 2004. 2.www.microsoft.co.yu 3.www.mikroknjiga.co.yu 4.www.downolad.co.yu
5.www.krstarica.com 6.www.goggle.co.yu