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Placas de video 3D

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Deivid Cituw

on 16 December 2013

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Transcript of Placas de video 3D

Placas de video
Para entender que es una placa de video 3D, primero hay que saber que es una placa de video o tarjeta grafica.
La placa de video es una tarjeta de expansión para una computadora u ordenador, encargada de procesar los datos provenientes de la CPU y transformarlos en información comprensible y representable en un dispositivo de salida, como un monitor o televisor.

Componentes
Ramdac:
es un conversor de señal digital a analógico de memoria RAM. Se encarga de transformar las señales digitales producidas en el ordenador en una señal analógica que sea interpretable por el monitor. Según el número de bits que maneje a la vez y la velocidad con que lo haga, el conversor será capaz de dar soporte a diferentes velocidades de refresco del monitor. Dada la creciente popularidad de los monitores de señal digital, el RAMDAC está quedando obsoleto, puesto que no es necesaria la conversión analógica si bien es cierto que muchos conservan conexión VGA por compatibilidad.
Comienzo de las placas 3D
Corría el año 1996. Finales de año.
Las placas de video eran simples soluciones 2D, la mayoría SVGA, con una memoria de 1 o 2 mb, y las mejores y mas caras tenían incorporados unos 4 mb de RAM.
La aceleración 3D en la PC no era algo estandarizado para nada, y el consumidor promedio no tenía acceso a esas cosas.

Todo cambió drasticamente cuando 3dfx, una gloriosa compañia que ahora ya no existe, lanzó al mercado su chip Voodoo Graphics.
La famosa voodoo 1, era una placa que se conectaba a un slot PCI, y por medio de un cable link se unía con la placa de video que el usuario poseía, otorgandole al sistema la capacidad de manejar graficos acelerados en 3D.
Las versiones mas comunes en placa de este chip, como la conocida "Monster 3D" de Diamond, venian con unos 4 mb de RAM, aunque tambien hubo versiones de 6 y 8 mb.
Bilinear filtering, bump mapping, antialiasing, resoluciones de 640x480 en 16 bits [65.000 colores en pantalla]..
Ver el GLQuake corriendo en una de esas placas en 1996 era algo increible para la epoca.
Una placa basada en Voodoo Graphics costaba unos 200 dolares en USA.
Placas de video 3D
General
Tipo de dispositivo Tarjeta acelerador geometría
Tipo incluido Tarjeta de inserción
Tipo de interfaz PCI

Procesador / Memoria
Procesador gráfico/ fabricante 3Dfx Voodoo Graphics
Coprocesador gráfico 2D/3D / fabricante 3Dfx Voodoo Graphics
Frecuencia de reloj del RAMDAC 135 MHz
Memoria de vídeo instalada 4 MB / 4 MB (máx.)
Tecnología EDO RAM

Salida de vídeo
Resolución máxima (externa) 800 x 600 / 85 Hz
Resolución máxima colores (externa) 16 bits (64K colores)
Gráficos de pantalla admitidos VGA (640x480), SVGA (800x600)
Apoyado por API Planeo, Direct3D

Expansión / Conectividad
Interfaces 1 x pantalla / vídeo - VGA - HD D-Sub de 15 espigas (HD-15) - 1
Ranuras compatibles 1 x PCI
Conexiones 1 x pantalla / vídeo - VGA - HD D-Sub de 15 espigas (HD-15)

Diverso
Cables incluidos 1 x cable de audio/vídeo
Cumplimiento de normas Plug and Play
Tipo de paquete OEM

Software / Requisitos del sistema
Software incluido Controladores y utilidades
Sistema operativo requerido Microsoft DOS, Microsoft Windows 3.x/95/98
Tipo mínimo de procesador Intel Pentium
Capacidad mínima RAM 8 MB
GPU
: es un procesador dedicado al procesamiento de gráficos, su razon de ser es aligerar la carga del trabajo del procesador central y por ello, esta optimizada para el calculo de coma flotante, predominante en la funciones 3D.
Memoria de acceso aleatrorio
: son chips de memoria que almacenan y transportan informacion entre si, no son determinantes en el maximo rendimiento de la placa pero unas especificaciones reducidas pueden limitar su rendimiento
Ahora veremos como esta compuesta.
Salida SVGA/Dsub-15
: estandar analogico de los años 1990; diseñado para dispositivos CRT, sufre de ruido electrico y distorcion por la conversion digital a analogico y el error de muestreo al evaluar los pixeles a enviar a monitor.
DVI
: Sustituto del anterior, pero digital, fue diseñado para obtener la maxima calidad de visualizacion en las pantallas digitales o proyectores. Cada ves mas adoptado, aunque compite con el HDMI,pues el DVI no es capaz de trasmitir audio.
HDMI
: Tecnología propietaria transmisora de audio y vídeo digital de alta definición cifrado sin compresión en un mismo cable. Se conecta mediante patillas de contacto. No está pensado inicialmente para monitores, sino para Televisiones, por ello no apaga la pantalla cuando deja de recibir señal y debe hacerse manualmente en caso de monitores.
Salidas HDMI, D-Sub 15 y DIV
Salidas SVGA, S-Video y DVI
Dispositivos Refrigerantes
Debido a las cargas de trabajo a las que son sometidas, las tarjetas graficas alcanzan temperaturas muy altas. Si no es tenido en cuenta, el calor generado puede hacer fallar, bloquear o incluso averiar el dispositivo. Para evitarlo, se incorporan dispositivos refrigerantes que eliminen el calor excesivo de la tarjeta. Se distinguen 2 tipos:
Disipador:
dispositivo pasivo compuesto por un metal muy conductor del calor, extrae este de la tarjeta.
Ventilador
: dispositivo activo, aleja el calor emanado de la tarjeta al mover el aire cercano.
Aunque diferentes, ambos tipos de dispositivo son compatibles entre si y suelen ser motandos juntos en la tarjetas graficas.
Alimentacion
Hasta ahora la alimentación eléctrica de las tarjetas gráficas no había supuesto un gran problema, sin embargo, la tendencia actual de las nuevas tarjetas es consumir cada vez más energía. Aunque las fuentes de alimentación son cada día más potentes, la insuficiencia energética se encuentra en la que puede proporcionar el puerto PCIe que sólo es capaz de aportar una potencia por sí sólo de 75 W. Por ese motivo, las tarjetas graficas con un consumo mayor que pueda dar el PCle incluyen un conector que permite conexion directa a la fuente de alimentacion.
Ahora veremos como fue el cambio de las placas 2D
Como comenzo, y como sigue hoy en dia
A las 3D, sus caracteristicas, funcionamiento
Caracteristicas
"La placa de video", se puede decir que es un elemento electrónico que se utiliza para generar una señal de video que se manda a una pantalla de video por medio de un cable. La tarjeta de video se la puede encontrar tanto en una placa de madre o también en una placa de expansión.
La tarjeta gráfica establece toda la información que se debe visualizar en pantalla y realiza la función de interfaz entre el procesador y el monitor; la placa envía la información al monitor, luego de que el sistema de buses se la haya enviado.
El controlador de video cumple la función de leer la información que se encuentra almacenada en la RAM video, a intervalos; la cual es transferida hacia el monitor en forma de una señal de video; el número de veces por segundo que el contenido de la RAM video es leído y transmitido al monitor en forma de señal de video se conoce como frecuencia de refresco de la pantalla. Por lo tanto la frecuencia depende de la calidad de la placa de video.
Funcionamiento
Para que el ordenador muestre información por la pantalla solamente tendrá que enviar dicha información hacia la memoria de video. Una parte de la tarjeta de video tendrá la función de observar en dicha memoria y de mostrar en pantalla toda información que se encuentre almacenada. Toda la operación desde que el procesador ingresa algún dato en memoria hasta que se muestre alguna información por pantalla transcurrirá entre 0,2 y 0,016 segundos; a la vez este proceso depende también de la velocidad de barrido del monitor, a continuación mostramos un gráfico de los principales componentes de una tarjeta de vídeo y su explicación:
El Controlador Grafico
: este se encarga de administrar el acceso desde el microprocesador a la memoria de video, mediante la cual se modifica la información en la pantalla. Cuando este controlador está activado, realiza operaciones lógicas con la información que ingresa y sale, cuando se lo desactiva, estas operaciones deberán ser efectuadas por el procesador central.
Controlador de Atributos
: el controlador de atributos administra la paleta de colores, posibilitando de esta manera que cualquier atributo de color contenga uno de los colores de todos posibles. También controla otros efectos en modo texto: cursor, parpadeo, borde de color, desplazamiento horizontal suave del píxel, subrayado, etc.
Controlador de Video
: el controlador de video es el encargado de producir una señal de video que será enviada al monitor. También es el responsable de regular los tiempos y generar las señales de sincronismo horizontal y vertical para el correcto funcionamiento del monitor,
El serializador
: el serializador se encarga de leer la información de la memoria de video y enviarla por un solo conductor en forma codificada.
El secuenciador
: se encarga de controlar los tiempos y coordinar el funcionamiento, a su vez administra el plano al que se accederá cuando se pretenda escribir en la memoria de video.
Los Registros de la tarjeta de video
: Los registros son puertos de E/S en los cuales se puede escribir o leer información. Es una forma de seleccionar el mondo de operación de la tarjeta en forma directa sin pasar por el BIOS de la misma, que es un proceso mucho más lento, aunque se utilice ROM Shadow.
El BIOS de video
Esta memoria ROM se encarga de las operaciones basicas de video, especialmente de aquellas referidas al modo texto y efectuar operaciones como la modificación de los registros y la selección del modo de trabajo de la tarjeta.
A lo largo de los años, las tarjetas evolucionaron constantemente, se fueron agregando más y más modos de trabajo y se hizo necesario establecer un nuevo estándar para que todos los programas pudieran trabajar de la misma manera con los modos que ofrecían las placas, independientemente del fabricante.
VESA (Video Electronics Standards Association - Asociación de Normas Electrónicas de Video) es un consorcio creado en abril de 1989 que reúne a un grupo de fabricantes de tarjetas de video para establecer modos de trabajo estándar.
VESA estableció un modo de operación estándar que permite a los programas detectar y utilizar las extensiones de la tarjeta.
El primer estándar de VESA fue el modo 800 x 600 de 16 colores y se fueron agregando toso los modos siguientes. Todas las versiones de este estándar, como todo en la PC, son compatibles hacia atrás, lo cual significa que se le agregan modos de operación, manteniendo los existentes.
Las tarjetas de video modernas incluyen el soporte al estándar VESA en el BIOS de video.

Buffer de video
: es el componente principal del sistema de video. La RAM se encuentra mapeada dentro del espacio de direcciones accesibles por el procesador.
Decodificador de atributos
: Se encarga de convertir los atributos asociados a los datos del buffer en señales para el monitor.
Generador de Caracteres Alfanuméricos
: Encargado de convertir el código ASCII en caracteres que se mostraran en pantalla.
Controlador CRT
: Encargado de generar las señales de temporización horizontales y verticales necesarias para la presentación en pantalla. Puede seleccionarse una porción del buffer de vídeo, para que solo esta se visualice. En los modos texto controla el tamaño y la posición del cursor.
Control modo vídeo
: Encargado de controlar el modo de operación de la mayoría de los componentes de la tarjeta al establecer un modo de vídeo. Entre estos:
El secuenciador
: Encargado de direccionar secuencialmente la memoria de vídeo, atendiendo a las temporizaciones establecidas por el controlador CRT.
Controlador de Gráficos
: Encargado de controlar el flujo de datos entre el buffer y el procesador, y entre el buffer y el controlador de atributos.
Controlador de Atributos.
Generador de caracteres alfanuméricos
(lo desactiva en modos gráficos)
Interfaces Con Placa Base
En orden cronológico, los sistemas de conexión entre la tarjeta grafica y la placa base han sido, principalmente:
ISA:
arquitectura de bus de 16 bits a 8 MHz, dominante durante los años 1980; fue creada en 1981 para los IBM PC.
MCA:
intento de sustitución en 1987 de ISA por IBM. Disponía de 32 bits y una velocidad de 10 MHz, pero era incompatible con los anteriores.
EISA
: respuesta en 1988 de la competencia de IBM; de 32 bits, 8.33 MHz y compatible con las placas anteriores.
VESA:
extensión de ISA que solucionaba la restricción de los 16 bits, duplicando el tamaño de bus y con una velocidad de 33 MHz.
PCI:
bus que desplazó a los anteriores a partir de 1993; con un tamaño de 32 bits y una velocidad de 33 MHz, permitía una configuración dinámica de los dispositivos conectados sin necesidad de ajustar manualmente los jumpers. PCI-X fue una versión que aumentó el tamaño del bus hasta 64 bits y aumentó su velocidad hasta los 133 MHz.
AGP:
bus dedicado, de 32 bits como PCI; en 1997 la versión inicial incrementaba la velocidad hasta los 66 MHz.
PCIe:
interfaz serie que desde 2004 empezó a competir contra AGP, llegando a doblar en 2006 el ancho de banda de aquel. No debe confundirse con PCI-X, versión de PCI
Bus Anchura (bits) Frecuencia (MHz) Ancho de Banda (MB/s) Puerto
ISA XT 8 4,77 8 Paralelo
ISA AT 16 8,33 16 Paralelo
MCA 32 10 20 Paralelo
EISA 32 8,33 32 Paralelo
VESA 32 40 160 Paralelo
PCI 32 - 64 33 - 100 132 - 800 Paralelo
AGP 1x 32 66 264 Paralelo
AGP 2x 32 133 528 Paralelo
AGP 4x 32 266 1000 Paralelo
AGP 8x 32 533 2000 Paralelo
PCIe x1 1*32 25 / 50 100 / 200 Serie
PCIe x4 1*32 25 / 50 400 / 800 Serie
PCIe x8 1*32 25 / 50 800 / 1600 Serie
PCIe x16 1*32 25 / 50 1600 / 3200 Serie
A nivel de programador, trabajar con una tarjeta gráfica es complicado; por ello, surgieron interfaces que abstrajesen la complejidad y diversidad de las primitivas de las tarjetas gráficas. Los dos más importantes son:
Direct3D
: lanzada por Microsoft en 1996, forma parte de la librería DirectX. Funciona sólo para Windows. Utilizado por la mayoría de los videojuegos comercializados para Windows.
OpenGL
: creada por Silicon Graphics a principios de los años 1990; es gratuita, libre y multiplataforma. Utilizada principalmente en aplicaciones de CAD, realidad virtual o simulación de vuelo. Está siendo desplazada del mercado de los videojuegos por Direct3D.
DirectX
es una colección de APIs creadas para facilitar tareas relacionadas con la programación de juegos en la plataforma Microsoft Windows. El kit de desarrollo de DirectX es distribuido gratuitamente por Microsoft. Las bibliotecas de DirectX eran originalmente distribuidas por los desarrolladores de juegos con sus paquetes, pero más tarde fueron incluidas en Windows. Su última versión es la 10.
• Direct3D: Utilizado para el procesado y/o programado de graficos en tres dimensiones (Una de las características mas usadas de DirectX).
• Direct Graphics: para dibujado de imágenes en dos dimensiones (planas),y para representación de imágenes en tres dimensiones.
• DirectInput: utilizado para procesar datos del teclado, mouse, joystick y otros controles para juegos.
• DirectPlay: para comunicaciones en red.
• DirectSound: para la reproducción y grabación de sonidos de ondas.
• DirectMusic: para la reproducción de pistas musicales compuestas con DirectMusic Producer.
• DirectShow: para reproducir audio y video con transparencia de red.
• DirectSetup: para la instalación de componentes DirectX.
A pesar de ser desarrollado exclusivamente para la plataforma Windows, una implementación de su API se encuentra en progreso para sistemas Unix (en particular Linux) y X Window System conocida como Cedega, desarrollada por la empresa de software Transgaming y orientada a la ejecución de juegos desarrollados para Windows bajo sistemas Unix.
Efectos gráficos
Algunas de las técnicas o efectos habitualmente empleados o generados mediante las tarjetas gráficas son:
Antialiasing:
retoque para evitar el aliasing, efecto que aparece al representar curvas y rectas inclinadas en un espacio discreto y finito como son los píxeles del monitor.
Shader:
procesado de píxeles y vértices para efectos de iluminación, fenómenos naturales y superficies con varias capas, entre otros.
HDR:
técnica novedosa para representar el amplio rango de niveles de intensidad de las escenas reales (desde luz directa hasta sombras oscuras).
Mapeado de texturas:
técnica que añade detalles en las superficies de los modelos, sin aumentar la complejidad de los mismos.
Motion Blur:
efecto de emborronado debido a la velocidad de un objeto en movimiento.
Depth Blur
: efecto de emborronado adquirido por la lejanía de un objeto.
Lens flare:
imitación de los destellos producidos por las fuentes de luz sobre las lentes de la cámara.
Efecto Fresnel (Reflejo especular): reflejos sobre un material dependiendo del ángulo entre la superficie normal y la dirección de observación. A mayor ángulo, más reflectante.

CONCLUSIONES

Primera.
- La función esencial de la tarjeta gráfica es parecida a una cadena, pues consiste en procesar la información que el procesador le envía y, a su vez, tiene que enviar dicha información al monitor.
Segunda
.- En la actualidad existen chips especializados para tarjetas gráficas muy potentes, en muchas ocasiones con potencia de cálculo mucho mayor a la del procesador principal, pero también existe una variedad para escoger muy diferentes entre sí.
Tercera
.- Actualmente la fabricación de placas de video son para buses PCI-E (es un bus en serie que brinda grandes velocidades) y AGP se esta extinguiendo (estos buses permiten características como Plug and Play y Bus Mastering, ésta última encargada de optimizar las acciones de transferencia de la tarjeta).
Cuarta
.- La elección inapropiada de una tarjeta gráfica, malogra la calidad de imagen e incluso puede estropear el funcionamiento de la PC.
Quinta
.-La resolución que soporta la tarjeta de video y el número de colores que puede mostrar, son dos características importantes al momento de considerar
su potencial.
David Cayuelo 4to 3ra TT
Apls para graficos
Consta de los siguientes apls
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