Графические карты

Сегодня во многих компаниях графика играет все более важную роль. Телевизионные компании, компании по производству фильмов и видеоигр являются очевидными примерами предприятий, которым требуются высококачественные графические карты для удовлетворения их потребностей. Другие, менее очевидные примеры требуют такого же внимания к своим графическим картам. Некоторые из этих предприятий могут быть крупными промышленными компаниями, которым требуется сложная система контроля и мониторинга. Эти системы все больше и больше включают сложную графику, диаграммы и видео, что приводит к необходимости в соответствующих графических картах.

Другие предприятия также начинают разрабатывать требования к высокопроизводительным графическим картам. Во многом это связано с ростом количества онлайн-инструментов для встреч и совместной работы. Каким бы бизнесом ни занималась ваша сеть, администратору сети важно хорошо разбираться в графических картах. Даже если бизнес не подпадает ни под одну из перечисленных выше категорий, важно хорошо разбираться в графических картах, чтобы приобрести оборудование, подходящее для вашей сети.

Преимущество графической карты для вашего компьютера заключается в том, что обработка всей графики происходит за пределами материнской платы. Многие материнские платы имеют встроенную возможность обработки двухмерных изображений. Этого достаточно для просмотра веб-страниц и создания документов и, вероятно, достаточно для многих потребностей бизнеса. Некоторым предприятиям требуется больше.

Для переноса обработки графики с материнской платы требуется отдельная печатная плата, которая подключается к материнской плате. Графическая печатная плата (в какой момент она становится видеокартой?) подключается к материнской плате таким же образом, как я описал в предыдущей статье под названием «Память и хранилище. Часть 3: характеристики шины».

Чтобы сделать из этой печатной платы видеокарту, нам понадобится несколько вещей. Самое главное, нам нужен графический процессор (GPU). Графический процессор очень похож на ЦП компьютера, за исключением того, что он оптимизирован для математических операций, обычно используемых при обработке графики. Эта оптимизация является основным отличием многих графических процессоров на рынке. Честно говоря, только самые требовательные графические потребности потребуют от вас особого внимания к этим различиям. Простая обработка графики на графическом процессоре, который вообще был оптимизирован, скорее всего, даст вам все, что нужно.

Еще одним элементом, необходимым для видеокарт, является память. GPU использует эту память для временного хранения информации, необходимой для эффективной обработки графики. Эта память также может использоваться в качестве буфера для хранения изображений, которые должны быть отображены в ближайшее время. Объем и тип памяти, используемой видеокартой, важны. Чтобы узнать о правильной памяти, которая может обеспечить повышение производительности, см. мои предыдущие статьи под названием «Память и хранилище».

Графической карте также нужен способ подключения к монитору. Большинство графических карт имеют RAMDAC. RAMDAC — это специальный цифро-аналоговый (ЦАП) ОЗУ для подключения к аналоговому монитору, такому как традиционные ЭЛТ-мониторы. RAMDAC, как следует из его названия, преобразует цифровую информацию в аналоговый сигнал. Некоторые графические карты могут даже иметь несколько RAMDAC, что позволяет карте поддерживать несколько мониторов.

Большинство современных графических карт также имеют выходные разъемы DVI, которые используются для подключения к ЖК-монитору. Также часто можно увидеть дополнительные выходные слоты, такие как S-Video, компонентное видео или HDMI. Эти дополнительные слоты могут быть удобны, если вы хотите использовать телевизор в качестве монитора или проектора.

Рис. 1. Разъемы графической карты предоставлены http://en.wikipedia.org/
Мне нравится думать о видеокарте как о вторичной материнской плате. Он имеет процессор, память, входы и выходы, BIOS, требует питания (либо от материнской платы, либо от блока питания), имеет собственную систему охлаждения. Система охлаждения обычно представляет собой радиатор, но может быть любой из систем, описанных в моей предыдущей статье под названием «Технологии компьютерного охлаждения».

Как и в случае с материнской платой, для графических карт существует множество стандартов. Два общих стандарта, которые вы, вероятно, увидите, — это стандарты API, называемые Direct3d и OpenGL. Direct3d — это проприетарный API Microsoft, совместимый с операционными системами Windows (и Xbox). OpenGL — это открытый межъязыковой и кроссплатформенный API. Оба этих API раскрывают двухмерные и трехмерные возможности графических процессоров и позволяют разработчикам программного обеспечения легко использовать расширенные возможности.

Сглаживание

Одна из этих расширенных возможностей, доступных в большинстве графических карт, называется сглаживанием. В этом контексте сглаживание «сглаживает» графику и делает изображение более реалистичным. Хотя это объяснение правильное, оно на самом деле не оправдывает сглаживание. В области цифровой обработки сигналов сглаживание является хорошо известным методом. Полное и подробное объяснение не подходит для этой статьи, но если вы хотите узнать больше, отправьте мне электронное письмо, и я укажу вам на дополнительную литературу.

Рендеринг с высоким динамическим диапазоном

Рендеринг HDR — еще одна расширенная функция, присутствующая во многих качественных графических картах. Этот тип рендеринга обеспечивает две важные возможности, связанные со светом. Во-первых, как очень светлые, так и очень темные области могут содержать детализированную графику, которая создает более четкие изображения, как показано на рис. 2. Во-вторых, отражение света может иметь ту же яркость, что и источник света. Это дает более реалистичные изображения, как видно на рисунке 3.

Рис. 2. Сравнение HDR и LDR (любезно предоставлено http://en.wikipedia.org/)

Рисунок 3: Как отражается свет (любезно предоставлено http://en.wikipedia.org/)

Отображение текстуры

Отображение текстуры — это возможность, с помощью которой графический процессор может применить к поверхности предварительно рассчитанную текстуру или узор. Затем эта текстура сопоставляется с этой поверхностью. Это преимущество, поскольку текстуру не нужно пересчитывать и перерисовывать каждый раз при перерисовке поверхности.

уравнения Френаля

Уравнения Френаля описывают отражение света от различных поверхностей. У продвинутых графических карт эти уравнения доступны для программистов. iChat от Apple хорошо использует эту возможность. Наличие этой возможности означает, что программе не нужно постоянно рассчитывать и отображать отражения. С помощью этой функции можно высвободить значительный объем вычислительной мощности.

Размытие

Многие графические карты также имеют возможность автоматически размывать изображения с заранее заданной глубиной резкости. Это означает, что изображения позади и перед основным изображением автоматически размываются. Размытие движения, как следует из названия, может автоматически размывать движущиеся изображения.
Эти расширенные возможности и многие другие делают одно из двух. Они либо делают сгенерированную компьютером графику более реалистичной и/или детализированной, либо значительно упрощают и ускоряют отрисовку сложной графики (например, отражений или текстур). Все это приводит к повышению производительности для пользователя.
Многие из расширенных возможностей, которые я описал в этой статье, довольно сложны. Я рекомендую вам прочитать об этих возможностях, потому что все они весьма интересны. Как всегда, если у вас есть какие-либо вопросы, не стесняйтесь, присылайте мне по электронной почте.