Последний уровень раздела предыдущего изложения   Текущий уровень изложения предыдущего раздела   Текущий уровень изложения следующего раздела   Следующий уровень изложения текущего раздела   Уровень:


Стандарты видеокарт: MDA, CGA, EGA, VGA, SVGA

За время существования IBM PC-совместимых персональных компьютеров сменилось несколько поколений видеоадаптеров и связанных с ними стандартов представления изображения. Основным параметром в этих стандартах является разрешение (количество символов, или пикселов по горизонтали и вертикали), количество одновременно отображаемых на экране цветов и частота кадровой развертки (которая представляет собой частоту перерисовки изображения на экране монитора, выполняемую устройством развертки).

Первые видеоадаптеры

Достоянием истории стали первый монохромный адаптер MDA, работавший только в текстовом режиме (40 x 25 или 80 x 25 символов), первый цветной графический адаптер CGA (320 x 200 пикселов, 16 цветов; 640 x 200 пикселов, 2 цвета) и монохромный графический адаптер высокого разрешения Hercules (720 x 480 пикселов). Доживают свой век в составе 286 и 386 компьютеров видеоадаптеры и мониторы EGA (640 x 350 пикселов, 16 цветов из палитры в 64 цвета).

Последним из видеоадаптеров этой эпохи, успешно дожившим до наших дней, стал разработанный компанией IBM видеоадаптер VGA (640 x 480 пикселов, 16 цветов и 320 x 200 пикселов, 256 цветов). Его долголетие объясняется тем, что применяемый с ним монитор использует аналоговый сигнал в формате RGB. В дальнейшем практически все мониторы стали аналоговыми, что позволяет выбирать произвольную комбинацию "монитор-видеоадаптер" (прежние модели VGA-карт нельзя было использовать с EGA-монитором). В методе RGB цвет на экране монитора формируется наложением красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue) лучей, поэтому видеоадаптер и отклоняющая система одновременно создают три соответствующих изображения. В VGA для описания интенсивности каждой из цветовых компонент использовалось 6 разрядов, что позволяло создавать до 218 (262144) различных цветов (но не более 256 одновременно). VGA стал своего рода "наименьшим" общим знаменателем современных видеосистем: любой видеоадаптер и любая операционная система умеют работать в режиме VGA.

Видеоадаптеры SVGA

После VGA различные производители начали выпускать различные видеоадаптеры с несовместимыми друг с другом режимами высокого разрешения. Появление Windows 3.1 и 95, а также OS/2 несколько выправило ситуацию: производители вынуждены были обеспечить совместимость своих изделий с этими операционными системами путем выпуска драйверов для них и поддержки определенных видеорежимов, которые были оформлены ассоциацией VESA (Video Electronic Standards Association) в качестве стандартов. Видеорежимы, превосходящие VGA по разрешению и числу цветов, стали называть Super VGA или SVGA. Так же стали именовать поддерживающие эти режимы видеоадаптеры и мониторы.

В настоящее время к стандартам VESA SVGA и стандартам SVGA, действующим де-факто, относятся:

Разрешения:

Количество бит/цветов:

Частоты кадровой развертки:

Под альфа-каналом понимается степень прозрачности цвета, что часто используется в трехмерной машинной графике. Кроме того, зачастую хранение цветовой информации в 32 разрядах оказывается более эффективным по скорости работы, чем в хранение в 24 разрядах, так как разрядности современных процессоров, шин и интерфейсов памяти кратны именно 32.

Частота кадровой развертки является чрезвычайно важным с точки зрения эргономики параметром. Изображение на экране монитора рисуется электронным лучом с частотой смены кадров, равной частоте кадровой развертки. Если эта частота ниже 75 Гц, то глаз успевает заметить мерцание изображения, что действует на него очень утомляюще. Мерцание наиболее легко заметить, если загрузить изображение с белым фоном (например, открыть новый документ WordPad в Windows 95), и, отклонив взгляд от экрана на 60-80deg;, посмотреть на изображение краем глаза. Если мерцание заметно, то следует увеличить частоту кадровой развертки. Обычно установка рекомендованной VESA частоты 85 Гц полностью устраняет мерцание. Установка более высоких частот может не поддерживаться видеокартой и/или монитором, а в случае применения в видеокарте однопортовой памяти способна снизить производительность видеокарты.

В свое время была распространена чересстрочная (interlaced) развертка в режимах высокого разрешения (1024 x 768 и выше), при которой изображение на экране обновляется за два прохода луча: по четным и нечетным строкам (как в телевизорах). Частота обновления кадра при этом составляет всего 43,5 Гц. Из-за крайне низкого качества изображения от чересстрочных режимов давно отказались и их можно встретить только в самых старых мониторах (хотя в целях совместимости большинство видеоадаптеров способно работать в interlaced-режиме 8514).

Для использования SVGA-видеорежимов под MS-DOS (в основном в компьютерных играх) ассоциация VESA предложила стандартное расширение системы команд обычного VGA, который хранится в VGA BIOS. Этот набор, называемый VESA BIOS Extension, реализуется производителем видеоадаптера либо в системе команд BIOS, либо в виде загружаемого драйвера. Существуют драйверы сторонних производителей, например программа UniVBE компании Scitech Software.

Объем видеопамяти

Возможные для данного конкретного видеоадаптера режимы определяются количеством установленной на нем видеопамяти. На борту VGA-адаптера устанавливалось обычно 256 Кбайт памяти, для ранних SVGA и для видеоадаптеров недорогих ноутбуков характерно использование 512 Кбайт и 1 Мбайта видеопамяти, современные видеоадаптеры начального и среднего уровня имеют объем памяти 2, 2,25 и 4 Мбайта, а наиболее совершенные изделия, встречающиеся на массовом рынке, оснащены от 8 до 32 Мбайт видеопамяти. Количество видеопамяти, необходимой для поддержки того или иного режима, вычисляется очень просто: для этого достаточно умножить количество пикселов изображения по горизонтали и вертикали на число бит и разделить полученное значение на 8 (число бит в байте). Так можно получить максимально возможные разрешения для различных объемов видеопамяти (следует иметь в виду, что на предельном по разрешению режиме видеокарта, как правило, имеет недопустимо низкие частоты кадровой развертки):

Здесь приведены максимальные разрешения, начиная с которых поддерживается заданная глубина цвета. Отсюда видно, что 8 Мбайт видеопамяти удовлетворяют все мыслимые на сегодняшний день потребности для всех размеров мониторов. Больший объем видеопамяти нужен только для поддержки функций ускорения трехмерной графики.

Объем видеопамяти

Следующим важным показателем видеоадаптера является максимальная частота работы цифроаналогового преобразователя RAMDAC (Random Access Memory Digital to Analog Converter), который должен успеть опросить все пикселы кадра столько раз, сколько раз в секунду перерисовывается кадр, поскольку в один момент времени он может обрабатывать только один пиксел. При рекомендуемой VESA частоте кадровой развертки 85 Гц для перечисленных разрешений частота работы RAMDAC должна составлять как минимум:

На практике эта частота выше, поскольку существует еще обратный ход луча развертки, во время которого изображение не выводится, поэтому перечисленные значения следует увеличить на 10-20%. Большинство массовых видеокарт сейчас оснащены встроенным в графический процессор RAMDAC на 120-135 МГц, чего вполне хватает для режимов вплоть до 1280 x 1024, что актуально для массовых мониторов с диагональю до 19 дюймов включительно. В конечном счете лимитирующим фактором в установке высоких частот кадровой развертки является скорее быстродействие видеопамяти, а не RAMDAC. Частота 135 МГц выбрана не случайно: именно до этой частоты сигнальный кабель монитора способен передавать сигнал без искажений. Для достижения больших разрешений и больших частот кадровой развертки применяются видеокарты с RAMDAC на 220-250 МГц, 4-8 Мбайт двухпортовой видеопамяти WRAM или VRAM, 21-дюймовый или больший монитор и специальный коаксиальный (BNC) сигнальный кабель, способный без искажений передавать видеосигнал от видеокарты к монитору. Подобные видеокарты выпускаются Matrox, ATI, Number Nine.