Відеоадаптери

Видеоадаптер

Видеоподсистема будь-якого комп’ютера і двох частин — видеоадаптера, вставляемого в розняття розширення системної заробітній платі і дисплея, подключаемого до видеоадаптеру.

Видеоадаптер то, можливо оформлено у вигляді окремої плати, вставляемой в слот розширення комп’ютера, чи може бути розміщений безпосередньо на системної платі компьютера.

Видеоадаптер включає у собі видеопамять, у якій зберігається зображення, відображуване в момент на екрані дисплея, постійне запам’ятовуючий пристрій, у якому записано набори шрифтів, що відобразяться видеоадаптером в текстових і графічних режимах, і навіть функції BIOS для роботи з видеоадаптером. З іншого боку, видеоадаптер містить складне котра управляє пристрій, що забезпечує обмін даними з комп’ютером, формування зображення деяких інших действия.

Видеоадаптеры можуть працювати у різних текстових і графічних режимах, різняться дозволом, кількістю відображуваних кольорів та деякими іншими характеристиками.

Сам видеоадаптер не відображає дані. І тому до видеоадаптеру необхідно підключити дисплей. Зображення, створюване комп’ютером, формується видеоадаптером і передається на дисплей надання її кінцевому пользователю.

Видеоадаптер призначений для зберігання відеоінформації і його відображення на екрані монітора. Він безпосередньо управляє монітором, і навіть процесом виведення інформації на екран з допомогою зміни сигналів малої й кадрової розгорнення ЕПТ монітора, яскравості елементів зображення параметрів змішання квітів. Основними вузлами сучасного видеоадаптера є власне видеоконтроллер (зазвичай, замовна БІС — ASIC), відео BIOS, видеопамять, спеціальний цифроаналоговый перетворювач RAMDAC (Random Access Memory Digital to Analog Converter), кварцовий генератор (чи кілька) і мікросхеми інтерфейсу з системної шиною (ISA, VLB, PCI, AGP або інший). Важливим елементом відеопідсистеми є власна пам’ять. З цією метою використовується пам’ять видеоадаптера, що найчастіше також називається видеопамятью, чи фрейм-буфером, або ж частина оперативної пам’яті ПК (в архітектурі з поділюваної пам’яттю UMA).

Усі сучасні відеопідсистеми можуть працювати у одному із двох основних видеорежимов: текстовому чи графічному. У текстовому режимі екран монітора розбивається деякі символьні позиції, у кожному у тому числі одночасно може виводитися лише одне символ. Для перетворення кодів символів, які зберігаються відеопам'яті адаптера, в точкові зображення на екрані служить так званий знакогенератор, який звичайно є ПЗУ, де зберігаються зображення символів, «розкладені» по рядкам. При отриманні коду символу знакогенератор формує своєму виході відповідний двоїчний код, і потім перетворюється на відеосигнал. Текстовий режим у сприйнятті сучасних операційні системи використовується лише з етапі початковій загрузки.

Видеопамять.

Тут двоє ключових запитань: скільки, і якого типу? Обсяг, це — щонайменше двох мегабайтів. Причому обсяг необхідної пам’яті безпосередньо пов’язані з дозволом, з яким планується працювати, і глибиною уявлення цвета.

Дозвіл. Кількість пикселей, представлене бітами в відеопам'яті, чи адресуемое дозвіл. Видеопамять може організовуватися співвідношенням пікселів (бітов) по осі x (пикселы на рядку) до пікселів по осі y (стовпчики) і до розміру що відводиться пам’яті подання глибини кольору. Стандартна видеопамять VGA 640 пікселів на 480 пікселів і звичайно, з глибиною уявлення кольору 8 біт. Що дозвіл, тим паче детально зображення, тим більше треба про неї інформації. Не вся збережена інформація то, можливо відображена на дисплее.

Піксель. Комбінований термін, що означає піксел, що є найменшим елементом екрана монітора. Інше назва — pel.

Зображення на екрані складається з сотень тисяч пикселей, об'єднаних для формування зображення. Піксель є мінімальним сегментом растрової рядки, яка дискретно управляється системою, котра утворює зображення. З з іншого боку, це координата, використовувана визначення горизонтальній просторової позиції пикселя не більше зображення. Пікселі на моніторі - це світні точки яскравого фосфору, є мінімальним елементом цифрового зображення. Розмір пикселя може бути менше точки, яку монітор може утворити. На кольоровому моніторі точки складаються з груп тріад. Тріади формуються трьома різними фосфорами: червоним, зеленим і синім. Фосфоры розташовуються вздовж сторін одне одного. Пікселі можуть бути різні розмірами і формою, залежно від монітора й графічного режиму. Кількість точок на екрані визначаються фізичним співвідношенням ширини до висоті трубки.

І ось: |Разреш|16 квітів (4-х |256 квітів (8|65К квітів |16.7 млн. квітів | |. |бітний) |біт) |(16 біт) |(24 біт) | |640×48|512 Kb |512 Kb |1 Mb |1 Mb | |0 | | | | | |800×60|512 Kb |1 Mb |2 Mb |2 Mb | |0 | | | | | |1024×7|1 Mb |1 Mb |2 Mb |4 Mb | |68 | | | | | |1280×1|1 Mb |2 Mb |4 Mb |4 Mb | |024 | | | | | |1600×1|2 Mb |2 Mb |4 Mb |8 Mb | |200 | | | | | |1800×1|2 Mb |4 Mb |8 Mb |8 Mb | |440 | | | | |.

Що ж до типу відеопам'яті, то рекомендується використовувати видеоадаптеры з SGRAM, VRAM, WRAM чи MDRAM.

Трохи технічних подробностей.

Перш ніж стати зображенням через монітор, двоичные цифрові дані обробляються центральним процесором, потім через шину даних направляють у видеоадаптер, де їх обробляються і перетворюються на аналогові дані та вже після цього направляють у монітор і формують зображення. Спочатку дані в цифровому вигляді з шини потрапляють у відеопроцесор, де їх починають оброблятися. Після цього оброблені цифрові дані направляють у видеопамять, де створюється образ зображення, що має бути виведено на дисплее.

Затем, досі на цифровому форматі, дані, що утворюють образ, передаються в RAMDAC, де їх конвертуються в аналоговий вид, після чого передаються в монітор, у якому виводиться необхідну изображение.

Отже, на всьому шляху проходження цифрових даних з них виробляються різні операції перетворення, стискування і збереження. Новий Турбогенератор Оптимізує ці операції, можна домогтися підвищення продуктивності всієї відеопідсистеми. Лише передостанній відтинок шляху, від RAMDAC до монітора, коли дані мають аналоговий вид, не можна оптимизировать.

Розглянемо докладніше етапи прямування даних Центрального процесора системи до монитора.

1. Швидкість обмін даними між CPU і графічним процесором безпосередньо залежить від частоти, де працює шина, якою передаються дані. Робоча частота шини залежить від чипсета материнської плати. Для видеоадаптеров оптимальними за швидкістю є шина PCI і AGP. Що робоча частота шини, то швидше дані Центрального процесора системи дійдуть до графічного процесора видеоадаптера.

2. Ключовою момент, впливає на продуктивність відеопідсистеми, поза залежність від специфічних функцій різних графічних процесорів — це передача цифрових даних, опрацьованих графічним процесором, в видеопамять, а звідти в RAMDAC. Найвужче місце будь-який відеокарти — це видеопамять, невпинно обслуговує два головних устрою видеоадаптера: графічний процесор і RAMDAC, які завжди перевантажені роботою. Першої-ліпшої хвилини, коли на екрані монітора відбуваються зміни (вони відбуваються у безупинному режимі, наприклад, рух покажчика миші, миготіння курсору в редакторі тощо.), графічний процесор звертається до відеопам'яті. У той самий час, RAMDAC повинен безупинно зчитувати дані з відеопам'яті, щоб зображення не пропадало з екрана монітора. Тому, щоб продуктивність відеопам'яті, виробники застосовують різні технічні рішення. Наприклад, використовують різні типи пам’яті з поліпшеними властивостями і просунутими можливостями, наприклад, VRAM, WRAM, MDRAM, SGRAM, чи збільшують ширину шини даних, через яку графічний процесор чи RAMDAC обмінюються інформацією з видеопамятью, використовуючи 32- розрядну, 64-разрядную чи 128-разрядную видеошину.

Одне з варіантів — використовувати двухпортовую видеопамять.

Т.е. графічний процесор здійснює читання з відеопам'яті чи запис в неї через один порт, а RAMDAC здійснює читання даних із відеопам'яті, використовуючи другий незалежний порт. Через війну графічної процесору большє нє слід очікувати, поки RAMDAC завершить свої операції з видеопамятью, і навпаки, RAMDAC большє нє потрібно очікувати, поки графічний процесор не завершить своєї роботи з видеопамятью.

Другим методом збільшення продуктивності є збільшення розрядності шини, якою графічний процесор і RAMDAC обмінюються даними з видеопамятью.

Та особливо поширеним нині методом оптимізації роботи видеоадаптеров є застосування підвищеної тактовою частоти, на якої працює графічний процесор, видеопамять і RAMDAC, що дозволяє збільшити швидкість обміну інформацією між компонентами платы.

RAMDAC принципи праці та параметры.

RAMDAC має дві режиму роботи. У першому режимі чипсет оперує даними колірної гами чи палітри (palletized data). У цьому вся режимі 8 бітні дані конвертуються в RGB кольору. Кожен з 256 можливих значень кольору відповідає положення в колірної палітрі, яка розміщається в DAC (цифро-аналоговый перетворювач). Колірна палітра формується і зберігається в RAM (пам'ять із довільною вибіркою) — тому й назва RAMDAC — і може бути завантажена з кожного комбінацією квітів. Щоразу, коли нове піксел передається в DAC для відображення на екрані, значення переданих даних використовують у ролі покажчика на становище у палітрі, інформації з палітри, використовують у ролі значення кольору для DAC. Палітра, що зберігається у RAM, має 256 позицій, кожна з яких зберігає 24 біта даних про кольорі, по 8 біт кожного з з трьох основних складових квітів Red, Green і Blue. Ємність RAM соответстует значенням 256×24 = 6144 біт чи 768 байт. Для RAM використовується стандартна пам’ять, виготовлена по технології DRAM і інтегрована разом із графічним контролером і DAC в одну мікросхему, інакше кажучи — до одного силікон (кремний).

До речі, технологія включення RAM для DAC в графічний чипсет немає найменшого стосунку до так званої Embedded RAM (Встраиваемая пам’ять). Остання використовують у ролі локальної пам’яті (Local Memory), як і званої буфером кадра.

У другому режимі RAMDAC оперує колірними даними. У цьому вся режимі (при 16, 24 чи 32 біт поданні кольору) даними є RGB колір. Наприклад, при 16 битном поданні кольору, 5 біт визначають червоний (Red), 6 біт зелений (Green) і п’яти біт синій (Blue) кольору. Для зеленкуватого кольору використовується більше біт, оскільки человечиский очей вразливий до зеленому. При 24 чи 32 біт поданні кольору, кожного з квітів використовують за 8 біт даних. У цьому вся режимі дані, що визначають колір, передаються безпосередньо в DAC без використання RAM, тобто. не використовуються загружаемые палітри і дані передаються прямо з відеопам'яті. Оскільки RAM не задіяна, то немає та обмеження в 205 MHz для частоти, де працює DAC. Єдиним обмеженням є максимально можлива швидкість роботи DAC.

Вибір режиму роботи RAMDAC відбувається так: операційна система Windows95/98/NT чи додаток повідомляє про необхідному режимі драйверу видеоадаптера, що й переводить RAMDAC до одного або інший режим роботи. Утиліта управління режимами монітора (Display Control Panel) в Windows дає можливість вибору між 8, 16 чи 24/32 біт поданням кольору. Це і спосіб, з допомогою якого Windows вибирає режим роботи RAMDAC. Додаток, яке запускається на повний екран може встановлювати будь-який, необхідний йому режим, головне, щоб ця режим підтримувався видеоадаптером.

Операційна система чи драйвер роблять запит, щоб визначити дозвіл, глибину кольору та частоту відновлення екрана. Драйвер може або реалізувати отриманий відповідь, чи повідомлення, у тому, що запитаний режим не підтримується чи неможливий. І тут операційна система чи додаток повинні спробувати запросити установки іншого видеорежима.

Вибір режиму роботи RAMDAC неможливо пов’язані з типом використовуваної видеопамяти.

Вибір режиму, в которм працює RAMDAC, залежить кількості можливих квітів. DAC має розрядність 8*8*8 біт, тобто. по 8 біт за кожен RGB колір, що він відповідає здібності відображати 16 777 216 (16М) квітів. При 8 битном поданні кольору, для палітри можна використовувати 256 із 16-ти мільйонів можливих квітів. З використанням даних колірної гами (палітри), активними є лише 256 квітів, які можуть опинитися відображатись на екрані у будь-якій довільно обраний момент часу. Втім, палітра можна змінити додатком будь-якої миті. При 8 бітної глибині уявлення кольору, за завантаження палітри відповідає кожне додаток. При 16 битном кольорі, є фіксований набір кольорів та для відображення можуть використовуватися будь-які кольору з 65 536 (64К) доступних. При 24 чи 32 битном кольорі, DAC може відображати кожній із 16 мільйонів (16М) можливих цветов.

Кожен користувач може помітити, що з 8 битном кольорі будь-яке графічне зображення виглядає негаразд добре, як із 16 битном поданні кольору. Проте, більшість користувачів що неспроможні помітити різниці під час перегляду добре сделаного графічного зображення на режимі 16 бітного і 32 бітного уявлення кольору. Фраза «добре зроблене графічне зображення «означає растрирование (dithering — дизеринг) — процес змішування двох сусідніх квітів, щоб одержати третього з одночасним забезпеченням плавних переходів між елементами зображення. Через війну використання технології растрирования виходять зображення, які виглядають практично однакова в режимах з різною глибиною уявлення цвета.

Для 16 бітного уявлення кольору потрібно на майже удвічі більше пам’яті, ніж для 8 бітного, а 32 бітного уявлення кольору потрібно на два рази більше пам’яті, ніж для 16 бітного. У зв’язку з тим, що графічні адаптери обмежені обсяги пам’яті, економія цього ресурсу стає одним із пріоритетних завдань. До того ж, відображення 32 бітних даних найчастіше відбувається довше, ніж відображення 16 бітних даних. І вельми належить до проблеми продуктивності, що також забувати. Саме тому звичайному поьзователю стоїть використовувати 16 бітне уявлення кольору ще на Windows95/98/NT.

Користувач чи додаток вибирають той режим уявлення кольору, який них зручний. Текстовий процесор, електронна таблиця і 2D гри можуть чудово працювати у режимі 8 бітного уявлення кольору. Відеофільми, 3D ігри та зовсім 3D докладання зазвичай використовують 16 бітний режим уявлення кольору, як компромісу між якістю зображення продуктивністю. З використанням програм для перегляду високоякісних фотографій, їх редагування, а як і додатків для створення графіки найкраще використати 24/32 бітне уявлення цвета.

Які ж дізнатися, що не режимі працює RAMDAC? Якщо ви використовуєте Windows, те в Вас є вибрати глибину уявлення кольору між режимами 8, 16 чи 24/32 біт. У 8 битном режимі використовується палітра, тобто. RAMDAC працює зі швидкістю 205 MHz, у всіх інших режимах, з іншого глибиною уявлення кольору, палітра немає і RAMDAC працює зі швидкістю 220 MHz. Якщо запускається виконання додаток, працююче в полноэкранном режимі (наприклад, у тому режимі працюють більшість ігор), тоді саме додаток визначає, що не режимі працюватиме RAMDAC. Іноді додаток обравши режим роботи повідомляє цю інформацію користувачеві. Але у більшості випадків такого бути не происходит.

Користувач може дізнатися лише, що не режимі працює RAMDAC, виконавши такі дії: Знайдіть поверхню, яка має плавний перехід від одного кольору до іншого (як, наприклад, у небі ви над головою). Якщо перехід від однієї кольору до іншого така, ніби складається з перемежованих точок, сильно які відрізняються кольору, отже ваше додаток працює у 8 битном режимі уявлення кольору. Інакше, тобто. якщо перехід від однієї кольору до іншого справді плавний, ваше додаток працює із інший глибиною уявлення кольору. У цьому, не зайве вкотре нагадати, що таке середній користувач неспроможна впевнено опредилить, з яким глибиною уявлення кольору вона має справа, із 16-го чи 24/32 бит.

Пересвідчитися, що заявлені значення швидкості роботи RAMDAC щоправда — не так важко. Якщо відомо, що не вирішенні ви працюєте, наприклад 1024×768, і з яким частотою відбувається відновлення зображення (refresh rate), наприклад 75 Hz, отже можна почути як і швидкість роботи DAC. Швидкості в 220 MHz цілком достатньо відображення в режимах 1280×1024 при 85 Hz і 1600×1200 при 75 Hz. Для режиму 1600×1200 при 85 Hz потрібно швидкість 250 MHz. Відомо, що у Європейським стандартам переважають у всіх санкціях повинна підтримуватися частота відновлення екрана в 85 Hz, проте лише окремі моделі сучасних моніторів можуть працювати у режимі 1600×1200 при 85 Hz.

Нагадаємо відомі факти: якщо частота відновлення екрана занадто низька, то користувачеві буде помітно мерехтіння зображення, у слідстві чого можна зіпсувати зір. Частота відновлення екрана в 75 Hz вже досить швидка, щоб очей людини міг помітити мерехтіння. Тому, значно більше розумно зосередити увагу до значеннях частоти відновлення зображення, а чи не зі швидкістю роботи DAC, тим паче, що це значення взаимосвязаны.

• Графічні акселератори (прискорювачі) — спеціалізовані графічні сопроцессоры, які збільшують ефективність відеосистеми. Їх застосування звільняє центральний процесор від великого обсягу операцій із видеоданными, оскільки акселератори самостійно обчислюють, які пікселі відображати на екрані та від них кольору. Видеоакселераторы.

Зображення, яку ми бачимо на екрані монітора, є виведене спеціальним цифроаналоговым перетворювачем RAMDAC (Random Access Memory Digital to Analog Converter) і пристроєм розгорнення вміст відеопам'яті. Це вміст може змінюватися як центральним процесором, і графічним процесором відеокарти — прискорювачем двомірної графіки (синоніми: 2D-ускоритель, 2D-акселератор, Windowsакселератор чи GDI-акселератор). Сучасні віконні інтерфейси вимагають швидкої (за десяті частки секунд) перемальовування вмісту екрана при открытии/закрытии вікон, їх переміщенні тощо. п., інакше користувач буде відчувати недостатньо швидку реакцію системи з його дії. І тому процесор був би обробляти дані і передавати їх за шині зі швидкістю, лише у 2−3 рази меншої суми, ніж швидкість роботи RAMDAC, але це десятки і навіть сотні мегабайт в секунду, що її практично нереально навіть із сучасним мірками. Свого часу підвищення швидкодії системи розроблено локальні шини, а пізніше — 2D-ускорители, які мають собою спеціалізовані графічні процесори, здатні самостійно малювати на екрані курсор миші, елементи вікон та стандартні геометричні постаті, передбачені GDI — графічної бібліотекою Windows. 2Dприскорювачі обмінюються даними з видеопамятью зі своєї власної шині, не завантажуючи системну шину процесора. По системної шині 2D-ускоритель має тільки GDI-инструкции Центрального процесора, у своїй обсяг переданих даних, і завантаження процесора у сотні разів меньше.

Сучасні 2D-ускорители мають 64- чи 128-разрядную шину даних, причому для ефективне використання можливостей цієї шини на відеокарті має бути встановлено 2 чи 4 Мбайт відеопам'яті відповідно, інакше дані передаватимуться по вдвічі вужчої шині із відповідною втратою в быстродействии.

Можна сміливо сказати, що до нинішнього моменту 2D-ускорители досягли досконалості. Усі вони працюють так швидко, що попри те, що їх продуктивність на спеціальних тестах може відрізнятиметься від моделі до моделі на 10−15%, користувач, швидше за все, не помітить цієї розбіжності. Тому, за виборі 2D-ускорителя слід звернути увагу до інші чинники: якість зображення, наявність додаткових функцій, якість і функціональність драйверів, підтримувані частоти кадрової розгорнення, сумісність з VESA (для любителів DOS-игр) тощо. п. Мікросхеми 2Dприскорювачів нині виробляють ATI, Cirrus Logic, Chips&Technologies, Matrox, Number Nine, S3, Trident, Tseng Labs та інші компании.

Під мультимедиа-акселераторами зазвичай розуміють устрою, які крім прискорення звичайних графічних операцій можуть також виконувати ряд операцій із обробці відеоданих від різних источников.

Насамперед, це функції прискоренню виведення відео в форматах AVI, Indeo, MPEG-1 та інших. Проблемою є те, що відеофільм в форматі NTSC йде зі швидкістю 30 кадрів в секунду, PAL і SECAM — 25 кадр/с. Швидкість зміни кадрів в цифровому відео перелічених форматів також менше, або дорівнює 30 кадр/с, проте дозвіл зображення рідко перевищує 320×240 пікселів. За цих параметрах швидкість надходження інформації становить близько 6 Мбайт/с і процесор встигає провести її декомпресію і пересилку по шині в видеопамять. Але такий розмір зображення замалий для комфортного перегляду на екрані, тому його зазвичай масштабируют все екран. І тут швидкість потоку даних зростає до десятків і сотень мегабайтів в секунду. Ця обставина призвело до появи видеоакселераторов, які вміють самостійно масштабувати відео в форматах AVI і MPEG-1 все екран, і навіть виконувати згладжування отмасштабированного зображення, щоб він не виглядало, як набір квадратиків. Переважна більшість сучасних 2Dприскорювачів є у той час і видеоускорителями, і деякі, наприклад ATI Rage128, вміють відтворювати і відео в форматі MPEG-2 (т. е. з вихідним дозволом 720×480).

До мультимедиа-функциям також відносять апаратну цифрову компресію і декомпресію відео (тобто майже не зустрічається на масових видеокартах), наявність композитного видеовыхода, висновок TV-сигнала на монітор, низькочастотний видеовход і високочастотний TV-вход, модуль до роботи з телетекстом та інші функции.

Видеоакселераторы.

3D-акселераторы.

Коли ролі двигуна прогресу виступили комп’ютерні ігри, 2Dприскорювачі (див. Видеоакселераторы) майже вичерпали свої можливості, і еволюція відеокарт пішла шляхом наділення їх усіх більш потужними засобами прискорення тривимірної машинної графіки. Видеоадаптеры, здатні прискорювати операції тривимірної графіки, дістали назву 3D-ускорителей (синонімом є 3D-акселератор, і навіть часто встречаемое жаргонне «3Dfx» для позначення всіх 3D-ускорителей, Не тільки вироблених компанією 3Dfx Interactive). Взагалі, 3D-ускорители існували і зараз, але областю їх застосування було тривимірне моделювання і САПР, коштували вони дорого (від 1 до 15 тис. доларів) і було практично недоступні масовому пользователю.

Які самі діяння прискорює 3D-акселератор? У комп’ютері тривимірні об'єкти видаються з допомогою геометричних моделей, які з сотень і тисяч елементарних геометричних постатей, зазвичай трикутників. Задаються також просторове становище джерел кольору, відбивні властивості матеріалу поверхні об'єкта, ступінь його прозорості й т. п. У цьому деякі об'єкти можуть частково загороджувати одне одного, з-поміж них може переотражаться світло; простір може бути абсолютно прозорим, а затягнутим туманом чи серпанком. Для більшого реалізму необхідно і ефект перспективи. Щоб поверхню смоделированного об'єкта не виглядала штучної, її у наноситься текстура — двомірна картинка невеликого розміру, передає колір і фактуру поверхні. Усі перелічені тривимірні об'єкти з урахуванням застосованих до них ефектів мають у кінцевому результаті бути перетворені на пласке зображення. Цю операцію, звану рендерингом, і виконує 3D-ускоритель.

Перерахуємо найпоширеніші операції, які 3D-ускоритель виконує на апаратній уровне:

Видалення невидимих поверхонь. Зазвичай виконується методом Z-буфера, який у тому, що проекції всіх точок тривимірної моделі об'єкта на площину зображення сортуються у спеціальній пам’яті (Zбуфері) за відстанню від площині зображення. Як кольору зображення на даної точці вибирається колір тієї точки в Z-буфере, яка найближча до площині зображення, інші ж точки вважаються невидимими (а то й включений ефект прозорості), оскільки вони загороджені від нас найпершої точкою. Ця операція виконується величезною більшістю 3D-ускорителей. У багатьох сучасних прискорювачів передбачені 16- розрядні Z-буферы, що міститимуться в відеопам'яті на плате.

Зафарбування (Shading) надає трикутниками, що становить об'єкт, певний колір, залежить від освітленості. Буває рівномірним (Flat Shading), коли кожний трикутник закрашивается рівномірно, що викликає ефект не гладкою поверхні, а багатогранника; по Гуро (Gouraud Shading), коли интерполируются значення кольору вздовж кожній грані, що дає криволинейным поверхням більш гладкий вид без видимих ребер; по Фонгу (Phong Shading), коли интерполируются вектори нормальний до, що дозволяє домогтися максимальної реалістичності, проте потребує великих обчислювальних витрат й у масових 3D-ускорителях доки використовується. Більшість 3D-ускорителей вміє виконувати зафарбування по Гуро.

Відсікання (Clipping) визначає частина об'єкта, видиму на екрані, і обрізає решта, ніж виконувати зайвих расчетов.

Розрахунок висвітлення. На виконання цієї процедури часто застосовують метод трасування променів (Ray Tracing), дозволяє врахувати переотражения світла між об'єктами та його прозорість. Цю операцію з різними якістю вміють виконувати все 3D-ускорители.

Накладення текстур (Texture Mapping), або накладання плоского растрового зображення на тривимірний об'єкт із єдиною метою надання поверхні більшої реалістичності. Наприклад, внаслідок такого накладення дерев’яна поверхню виглядатиме саме як виклепана з дерева, а чи не з невідомого однорідної матеріалу. Якісні текстури зазвичай займають велике місце. Робота із нею застосовують 3D-ускорители на шині AGP, які підтримують технологію стискування текстур. Найбільш скоєні карти підтримують мультитекстурирование — одночасне накладення двох текстур.

Фільтрація (Filtering) і згладжування (Anti-aliasing). Під згладжуванням розуміється зменшення спотворень текстурных зображень з допомогою їх інтерполяції, особливо у межах, а під фільтрацією розуміється спосіб зменшення небажаної «зернистості» за зміни масштабу текстури при наближенні до 3D-объекту або за віддаленні нього. Відома билинейная фільтрація (Bilinear Filtering), у якій колір пиксела обчислюється шляхом лінійної інтерполяції квітів сусідніх пікселів, і навіть більш якісна трилинейная фільтрація з допомогою MIP-карт (Trilinear MIP Mapping). Під MIP-картами (від латів. Multum in Parvum — «багато речей одному») розуміється набір текстур з різними масштабами, що дозволяє у процесі трилинейной фільтрації виконувати усереднення між сусідніми пикселами та між сусідніми MIP-картами. Трилинейная фільтрація дає особливий ефект при накладення текстур на протяжний об'єкт, удаляющийся від спостерігача. Сучасні плати підтримують трилинейную фильтрацию.

Прозорість, чи альфа-канал зображення (Transparency, Alpha Blending) — це про прозорості об'єкта, що дозволяє будувати такі прозорі і напівпрозорі об'єкти, як вода, скло, вогонь, туман і димку. Накладення туману (Fogging) часто виділяється на окрему функцію і обчислюється отдельно.

Змішування квітів, чи дизеринг (Dithering) застосовується при обробці двохі тривимірних зображень з велику кількість квітів на устрої з меншою їх кількістю. Цей прийом залежить від малюванні малим кількістю квітів спеціального візерунка, що створює під час видалення від цього ілюзію використання великої кількості квітів. Приклад дизеринга — застосовуваний у поліграфії спосіб передачі градацій сірого кольору з допомогою нанесення дрібних чорних точок з різноманітною просторової частотою. У 3Dприскорювачах дизеринг використовується передачі 24-битного кольору ще на 8- чи 16- бітних режимах.

Для підтримки функцій 3D-ускорителя в іграх та інших програмах є кілька інтерфейсів прикладного програмування, чи АПІ (Application Program Interface), дозволяють додатку стандартним чином скористатися наявними можливостями 3D-ускорителя. Сьогодні існує багато тих інтерфейсів, серед найбільш відомі Direct3D (Microsoft), OpenGL (Silicon Graphics), Glide (3Dfx), 3DR (Intel), Heidi (Autodesk), RenderGL (Intergraph).

Інтерфейс Direct3D компанії Microsoft став фактичним стандартом для більшості ігор; більшість 3D-ускорителей укомплектовані Direct3D-драйверами. Проте слід пам’ятати, що Direct3D підтримується лише серед Windows 95/98, а в Windows NT більшість плат не підтримує апаратних функцій ускорения.

Розроблений компанією Silicon Graphics на свої графічних станцій Iris GL інтерфейс прикладного програмування OpenGL став загальноприйнятим стандартом для програм тривимірного моделювання і САПР. Використовуваний в професійних 3D-ускорителях, вона дозволяє якраз описувати параметри сцени. OpenGL нині є відкритим стандартом, контрольованим асоціацією OpenGL Architecture Review Board, у якому крім Silicon Graphics входять Digital, IBM, Intel, Intergraph, Microsoft і ін. Попри це, є безліч діалектів OpenGL. По поширеності у галузі ігор OpenGL поступається Direct3D.

Драйвер 3D-ускорителя може підтримувати OpenGL у двох режимах: усіченому MCD (Mini Client Driver) і його повній ICD (Installable Client Driver). Драйвер MCD реалізує лише базовий набір операцій, ICD— высокооптимизированный драйвер, що забезпечує максимальне швидкодія. На жаль, багато виробників 3D-ускорителей, заявивши про своєї повну підтримку OpenGL, не забезпечують її ще лише на рівні MCDдрайвера. Наявністю стабільних ICD-драйверов можуть похвалитися тільки деякі 3D-ускорители (здебільшого базі чіпсетів 3DPro, Glint, Permedia 2 і RivaTNT).

Інтерфейс Glide розроблений компанією 3Dfx Interactive для вироблених нею прискорювачів Voodoo. Glide здобув стала вельми поширеною серед виробників ігор, хоча, на відміну OpenGL, Glide не універсальний 3D АПІ і підтримує лише можливості Voodoo.

Нині найвідоміші такі 3D-ускорители: ATI 3D Rage Pro і 3D Rage 128; Intel i740; Number Nine Ticket to Ride IV; Mitsubishi 3DPro/2mp, Matrox G100 і G200; S3 Savage3D; Riva128 і RivaTNT; Rendition V2100 і V2200; 3Dlabs Permedia 2 і трьох; 3Dfx Voodoo, Voodoo2 і Voodoo Banshee; NEC PowerVR PCX2. На базі цих чіпсетів виробляються власне відеокарти, причому як переліченими компаніями, чи компаніями, не які випускають власні графічні процесоры, наприклад ASUSTek, Creative Labs чи Diamond Multimedia. Сучасні 3D-видеокарты мають і функціями прискорення двомірної графіки. Винятком є прискорювачі з урахуванням 3Dfx Voodoo і Voodoo2, які підключаються до виходу звичайної відеокарти перед монітором спеціальним зовнішнім з'єднувальним кабелем. Таке рішення погіршує якість 2D-изображения, і при цьому неможлива робота у віконному режимі. У 3Dfx Voodoo Banshee від цього схеми відмовилися, і її є повноцінний 2D/3D-ускоритель.

———————————- [pic].