TEMA 13: TARJETAS GRÁFICAS

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1 TEMA 13: TARJETAS GRÁFICAS

2 INDICE TEMA 13: TARJETAS GRÁFICAS 13.1 Introducción 13.2 Características 13.3 Diagrama de bloques 13.4 Tratamiento de la imagen 2

3 13.1 Introducción Tarjeta de vídeo, aceleradora de gráficos o adaptador de pantalla Tarjeta de expansión que procesa datos de CPU y representa en un dispositivo óptico de salida, monitor o televisión. Características Iniciales, compatibles y dedicadas Tarjetas integradas en placa base No exclusivas de PC: videoconsolas y móviles Tipo IBM-PC GPU Decodificación MPEG-2 y 4 Sintonización de TV, Captura Otras 3

4 13.1 Introducción La tarjeta gráfica Historia Año Modo texto Modo gráficos Colores Memoria CRTC * MDA * KiB CGA *25 640* KiB HGC *25 720* KiB EGA *25 640* KiB IBM * * MCGA *25 320* MDA: Primeras tarjetas, sólo texto monocromo. CGA: Primera tarjeta capaz de presentar gráficos. 4

5 13.1 Introducción La tarjeta gráfica Historia Año Modo texto Modo gráficos Colores Memoria VGA * * KiB SVGA * * MiB XGA * *768 65K 2 MiB VGA: 3 DACs. 64 niveles de Rojo, Verde y Azul SVGA: Todas las tarjetas que se sacan al mercado en la actualidad son compatibles con SVGA. 5

6 13.1 Introducción Evolución Actual Matrox, Creative, S3, ATI Voodoo (1997): Gran potencia de cálculo ( triángulos por segundo). NVIDIA TNT (1999) : Tarjeta gráfica 2D / 3D. Puerto AGP. Memorias 32 / 64 Mbytes. 6

7 INDICE TEMA 13: TARJETAS GRÁFICAS 13.1 Introducción 13.2 Características 13.3 Diagrama de bloques 13.4 Tratamiento de la imagen 7

8 13.2 Características Resolución El número de puntos que es capaz de presentar por pantalla una tarjeta de vídeo, tanto en horizontal como en vertical. Número de Colores Los colores que puede presentar a la vez por pantalla la tarjeta, elegidos de una paleta de un mayor número de colores. La combinación de estos dos parámetros se denomina modo de vídeo; están estrechamente relacionados: a mayor resolución, menor número de colores representables, y a la inversa. En tarjetas modernas (SVGA y superiores), lo que las liga es la cantidad de memoria de vídeo (la que está presente en la tarjeta, no la memoria general o RAM). Cabe destacar que el modo de vídeo elegido debe ser soportado por el monitor, ya que si no éste podría dañarse gravemente. Esto depende de las características del mismo, en concreto de la Frecuencia Horizontal. 8

9 13.2 Características Velocidad de refresco El refresco, es el número de veces que se dibuja la pantalla por segundo (como los fotogramas del cine). Se mide en hertzios (Hz). Cuanto mayor sea menos se nos cansará la vista y trabajaremos más cómodos y con menos problemas visuales. Para trabajar cómodamente necesitaremos esos 70 Hz. Para trabajar ergonómicamente, con el mínimo de fatiga visual, Hz o más. El mínimo absoluto son 60 Hz; por debajo de esta cifra los ojos sufren, y unos minutos bastan para empezar a sentir escozor o incluso un pequeño dolor de cabeza. Todas las tarjetas de vídeo no pueden ofrecer cualquier velocidad de refresco. Esto depende de dos parámetros: 1. La velocidad del RAMDAC, el conversor analógico digital. Se mide en MHz, y debe ser lo mayor posible, preferiblemente superior a 200 MHz. 2. La velocidad de la memoria de vídeo, preferiblemente de algún tipo avanzado como WRAM, SGRAM o SDRAM. 9

10 13.2 Características Memoria de vídeo Su tamaño influye en los posibles modos de vídeo (cuanta más exista, más opciones tendremos); además, su tipo determina si conseguiremos buenas velocidades de refresco de pantalla o no. Los tipos más comunes son: DRAM: en las tarjetas más antiguas, ya descatalogadas. Malas características EDO: o "EDO DRAM". Hasta hace poco estándar en tarjetas de calidad media-baja VRAM y WRAM: bastante buenas, aunque en desuso; muy buenas características MDRAM: un tipo de memoria no muy común, pero de alta calidad SDRAM y SGRAM: actualmente utilizadas mayoritariamente, muy buenas prestaciones. Por otra parte, los modos de resolución para gráficos en 3D (fundamente juegos) suelen necesitar bastante más memoria, en general unas 3 veces más; por ello, jugar a 800x600 puntos con 16 bits de color ( colores) suele requerir al menos 4 MB de memoria de vídeo. 10

11 13.2 Características Conectores: PCI, AGP La tarjeta gráfica, como añadido que es al PC, se conecta a éste mediante un slot o ranura de expansión. Muchos tipos de ranuras de expansión se han creado precisamente para satisfacer a la ingente cantidad de información que se transmite cada segundo a la tarjeta gráfica. ISA: el conector original del PC, poco apropiado para uso gráfico; en cuanto llegamos a tarjetas con un cierto grado de aceleración resulta insuficiente. VESA Local Bus: más que un slot es un bus, un conector íntimamente unido al microprocesador, lo que aumenta la velocidad de transmisión de datos. PCI: el estándar para conexión de tarjetas gráficas (y otros múltiples periféricos). Suficientemente veloz para las tarjetas actuales, si bien algo estrecho para las 3D. AGP: un puerto pensado únicamente para tarjetas gráficas que transmitan cientos de MB/s de información, típicamente las 3D. Pueden utilizar memoria del sistema como memoria de vídeo (lo cual, sin embargo, penaliza mucho el rendimiento). El conector sólo puede limitar la velocidad de una tarjeta, no la eleva, lo que explica que algunas tarjetas PCI sean muchísimo más rápidas que otras AGP más baratas 11

12 13.2 Interfaces 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 Paralelo EISA 32 8,33 32 Paralelo VESA Paralelo PCI Paralelo AGP 1x Paralelo AGP 2x Paralelo AGP 4x Paralelo AGP 8x Paralelo PCIe x1 1*32 25 / / 200 Serie PCIe x4 1*32 25 / / 800 Serie PCIe x8 1*32 25 / / 1600 Serie PCIe x16 1*32 25 / / 3200 Serie PCIe x *32 25 / / 6400 Serie 12

13 INDICE TEMA 13: TARJETAS GRÁFICAS 13.1 Introducción 13.2 Características 13.3 Diagrama de bloques 13.4 Tratamiento de la imagen 13

14 13.3 Diagrama de Bloques GPU: Unidad de Procesamiento Gráfico Procesador dedicado, coma flotante Frecuencia de reloj del núcleo ( MHz) Aceleración del mapeado de texturas, renderización de polígonos, mapeo de vértices 14

15 13.3 Diagrama de Bloques 15

16 13.3 Diagrama de Bloques 1.- Conector: permite la inserción de la tarjeta en la ranura de tarjeta principal - Motherboard. 2.- Memoria: se trata de memoria RAM encargada de almacenar información exclusivamente de video, liberando la RAM principal. 3.- Ventilador y disipador: se encarga de enfriar el disipador, el cuál absorbe el calor generado por el microprocesador de gráficos (GPU). 4.- Microprocesador (GPU): se encarga del proceso de información de video (exclusivamente). 5.- Placa plástica: es la estructura en la que se montan las partes de la tarjeta TV/FM. 6.- Puerto VGA: tiene 15 pines y transmite video hacia cualquier tipo de monitor CRT ó pantalla LCD. 7.- Puerto S-Video: utilizado para trasmitir a televisores de alta definición. 8.- Puerto DVI: transmite señal de video con alta definición. 9.- Soporte: permite fijar de manera correcta la tarjeta en el chasis del gabinete Conector de alimentación PCIe: recibe electricidad directamente desde la fuente ATX. 16

17 13.3 Diagrama de Bloques 17

18 INDICE TEMA 13: TARJETAS GRÁFICAS 13.1 Introducción 13.2 Características 13.3 Diagrama de bloques 13.4 Tratamiento de la imagen 18

19 12.4 Tratamiento de la imagen Gráficos 2D: No tienen profundidad. Movimiento a izquierda y a derecha, nunca hacia dentro Pixel, número de colores Gráficos 3D: Modelado mediante polígonos, luego renderizados. Texel, sprite 19

20 12.4 Tratamiento de la imagen Antialiasing: retoque para evitar el aliasing, efecto que aparece representar curvas y rectas inclinadas en un espacio discreto y finito como son los píxeles del monitor. 20

21 12.4 Tratamiento de la imagen Shader: procesado de píxeles y vértices para efectos de iluminación, fenómenos naturales y superficies con varias capas, entre otros. 21

22 12.4 Tratamiento de la imagen High Dinamic Range: técnica novedosa para representar el amplio rango de niveles de intensidad de las escenas reales (desde luz directa hasta sombras oscuras). Es una evolución del efecto Bloom, aunque a diferencia de éste, no permite Antialiasing. 22

23 12.4 Tratamiento de la imagen Mapeado de texturas: técnica que añade detalles en las superficies de los modelos, sin aumentar la complejidad de los mismos. 23

24 12.4 Tratamiento de la imagen Motion Blur: efecto de emborronado debido a la velocidad de un objeto en movimiento. 24

25 12.4 Tratamiento de la imagen Depth Blur: efecto de emborronado adquirido por la lejanía de un objeto. 25

26 12.4 Tratamiento de la imagen Lens flare: imitación de los destellos producidos por las fuentes de luz sobre las lentes de la cámara. 26

27 12.4 Tratamiento de la imagen 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. 27

28 12.4 Tratamiento de la imagen Teselado: Consiste en multiplicar el número de polígonos para representar ciertas figuras geométricas y no se vean totalmente planas. Esta característica fue incluida en la API DirectX 11 28

29 BIBLIOGRAFÍA Tarjetas Gráficas (Escuela Politécnica Superior de Albacete) : e.html Tarjetas de vídeo: 29