[Unforg1ven]

- Как устроена типовая видеокарта?

Она состоит из четырех основных устройств: памяти, контроллера, ЦАП и
ПЗУ.

Видеопамять служит для хранения изображения. От ее объема зависит
максимально возможное полное разрешение видеокарты - A x B x C, где A
- количество точек по горизонтали, B - по вертикали, и C - количество
возможных цветов каждой точки. Например, для разрешения 640x480x16
достаточно 256 кб, для 800x600x256 - 512 кб, для 1024x768x65536
(другое обозначение - 1024x768x64k) - 2 Мб, и т.д. Поскольку для
хранения цветов отводится целое число разрядов, количество цветов
всегда является степенью двойки (16 цветов - 4 разряда, 256 - 8
разрядов, 64k - 16, и т.д.).

Видеоконтроллер отвечает за вывод изображения из видеопамяти,
регенерацию ее содержимого, формирование сигналов развертки для
монитора и обработку запросов центрального процессора. Для ускорения
вывода изображения на экран монитора и снижения частоты конфликтов при
обращении к памяти со стороны видеоконтроллера и центрального
процессора первый имеет отдельный буфер, который в свободное от
обращений ЦП время заполняется данными из видеопамяти; внутренняя шина
данных контроллера обычно шире внешней (32, 64 или 128 разрядов против
16 или 32). Если конфликта избежать не удается - видеоконтроллеру
приходится задерживать обращение ЦП к видеопамяти, что снижает
производительность системы; для исключения подобных конфликтов в ряде
карт применяется так называемая двухпортовая память (VRAM, WRAM),
допускающая одновременные обращения со стороны двух устройств.

Многие современные видеоконтроллеры является потоковыми - их работа
основана на создании и смешивании воедино нескольких потоков
графической информации. Обычно это основное изображение, на которое
накладывается изображение аппаратного курсора мыши и отдельное
изображение в прямоугольном окне, поступающее, например, от
TV-приемника или декодера MPEG. Видеоконтроллер с потоковой
обработкой, а также с аппаратной поддержкой некоторых типовых функций
называется акселератором или ускорителем, и служит для разгрузки ЦП от
рутинных операций по формированию изображения.

ЦАП (цифроаналоговый преобразователь, DAC) служит для преобразования
результирующего потока данных, формируемого видеоконтроллером, в
уровни интенсивности цвета, подаваемые на монитор. Все современные
мониторы используют аналоговый видеосигнал, поэтому возможный диапазон
цветности изображения определяется только параметрами ЦАП. Большинство
ЦАП имеют разрядность 8x3 - три канала основных цветов (красный,
синий, зеленый, RGB) по 256 уровней яркости на каждый цвет, что в
сумме дает 16.7 млн. цветов. Обычно ЦАП совмещен на одном кристалле с
видеоконтроллером, однако это делается в основном для недорогих ЦАП,
поскольку близкое соседство с интенсивно работающими схемами
отрицательно влияет на стабильность работы ЦАП.

Видео-ПЗУ (Video ROM) - постоянное запоминающее устройство, в которое
записаны видео-BIOS, экранные шрифты, служебные таблицы и т.п. ПЗУ не
используется видеоконтроллером напрямую - к нему обращается только
центральный процессор, и в результате выполнения им программ из ПЗУ
происходят обращения к видеоконтроллеру и видеопамяти. На многих
современных картах устанавливаются электрически перепрограммируемые
ПЗУ (EEPROM, Flash ROM), допускающие перезапись пользователем под
управлением специальной программы из комплекта карты.

ПЗУ необходимо только для первоначального запуска адаптера и работы в
режиме MS DOS, Novell Netware и других ОС, работающих преимущественно
в текстовом режиме; операционные системы Windows, OS/2 и им подобные,
работающие через собственные видеодрайверы, не используют ПЗУ для
управления адаптером, либо используют его только при выполнении
программ для MS-DOS.

На карте обычно размещаются один или несколько разъемов для
внутреннего соединения; один из них носит название Feature Connector и
служит для предоставления внешним устройствам доступа к видеопамяти и
изображению. К этому разъему может подключаться телеприемник,
аппаратный декодер MPEG, устройство ввода изображения и т.п. На
некоторых картах предусмотрены отдельные разъемы для подобных
устройств.

----------------------------------------------------------------

- Что такое ускоритель и зачем он нужен?

Ускоритель (accelerator) - набор аппаратных возможностей адаптера,
предназначенный для перекладывания части типовых операций по работе с
изображением на встроенный процессор адаптера. Различаются ускорители
графики (graphics accelerator) с поддержкой изображения отрезков,
простых фигур, заливки цветом, вывода курсора мыши и т.п., и
ускорители анимации (video accelerators) - с поддержкой
масштабирования элементов изображения и преобразования цветового
пространства. Популярны также ускорители трехмерной графики с
поддержкой многослойного изображения, теней и пр.

----------------------------------------------------------------

- Что такое VESA и VBE?

VESA (Video Electronics Standards Association - ассоциация
стандартизации видеоэлектроники) - организация, выпускающая различные
стандарты в области электронных видеосистем и их программного
обеспечения.

VBE (VESA BIOS Extension - расширение BIOS в стандарте VESA) -
дополнительные функции видео-BIOS по отношению к стандартному
видео-BIOS для VGA, позволяющие запрашивать у адаптера список
поддерживаемых видеорежимов и их параметров (разрешение, цветность,
способы адресации, развертка и т.п.) и изменять эти параметры для
согласования адаптера с конкретным монитором. По сути, VBE является
унифицированным стандартом программного интерфейса с VESA-совместимыми
картами - при работе через видео-BIOS он позволяет обойтись без
специализированного драйвера карты.

----------------------------------------------------------------

- Что такое JPEG, MPEG и MJPEG?

JPEG (Joint Picture Experts Group) - объединенная группа экспертов по
изображениям, выпускающая стандарты сжатия неподвижных изображений.
Предложенный группой формат JPEG, основанный на кодировании плавных
цветовых переходов, позволяет в несколько раз уменьшить объем данных
при незначительной потере качества. Файлы с изображениями в формате
JPEG имеют расширение JPG.

MPEG (Motion Pictures Experts Group) - группа экспертов по движущимся
изображениям, выпускающая стандарты сжатия движущегося изображения.
Серия предложенных ею форматов MPEG, основанная на сжатии избыточной
информации, удалении незначительных деталей и представлении каждого
следующего кадра в виде списка отличий от предыдущего, позволяет в
несколько десятков (до 50) раз уменьшить объем данных - опять же, при
незначительной потере качества. Кадры в формате MPEG имеют размер
360x240 точек по 24 разряда цвета на точку, и воспроизводятся со
скоростью 25 кадров в секунду. Файлы с роликами в формате MPEG имеют
расширение MPG.

MJPEG (Motion JPEG) - стандарт формата для сжатия изображений в
реальном времени, используемый в системах Miro Video DC20, DC30 и
Matrox Rainbow Runner. В этом формате кодируются отдельные кадры, а не
изменения между ними, как в MPEG.

Для воспроизведения фильмов в форматах MPEG необходимо декодировать
либо весь фильм заранее, либо по ходу вывода кадров, в реальном
времени. Чаще всего используется второй способ, требующий довольно
значительных процессорных ресурсов. Для ускорения декодирования на
медленных процессорах были разработаны аппаратные декодеры MPEG,
выполненные либо в виде дочерних плат, либо встроенные в основной
видеоадаптер. Однако быстрые процессоры (Pentium-133 и выше, а
особенно - Pentium MMX) выполняют декодирование быстрее многих обычных
аппаратных декодеров, поэтому программное декодирование может
оказаться выгоднее аппаратного, а при использовании нестандартной
частоты кадров - обеспечить более высокую скорость вывода изображения.

Ускорители анимации видеоадаптеров эффективно используются для вывода
фильмов в форматах MPEG, снимая с процессора нагрузку по
масштабированию изображения и приведению его цветности к текущему
цветовому режиму экрана. Видеоадаптеры с такими ускорителями часто
называют "Software MPEG" - "программный MPEG", подразумевая
программное декодирование с аппаратным выводом.