- charakterizujte základné grafické formáty
- popíšte grafické modely RGB, CMYK
- popíšte základné časti grafických adaptérov
- charakterizujte vývojové štandardy grafických adaptérov CGA, EGA, VGA
- definujte pojem API, grafický akcelerátor
- vysvetlite princíp CRT, LCD a plazmového monitora a porovnajte ich vlastnosti
Grafika
Podľa spôsobu vzniku a záznamu grafickej informácie v digitálnom tvare, poznáme rastrovú a vektorovú grafiku a rozdeľujeme grafické editory na rastrové (bitmapové) a vektorové (objektové).
Rastrová grafika
Pri rastrovej grafike grafická informácia obsahuje popis jednotlivých bodov usporiadaných v mriežke. Každý bod Farba pixelu môže byť opísaná pomocou farebného modelu, alebo opisom farby a jasu. Množstvo použitých bitov, potrebných na opis, závisí od zvolenej farebnej hĺbky. Výhodou tejto metódy je možnosť relatívne presného opisu aj veľmi nesúrodého a zložitého objektu, nevýhodou je výsledná veľkosť súboru. Príkladmi formátov rastrovej grafiky sú BMP, GIF, JPEG, PNG, TIFF.Vektorová grafika
Pri vektorovej grafike je obrázok zložený z objektov skladajúcich sa z kriviek, kde jednotlivé objekty sú popísané matematicky. Súbor obsahujúci vektorový obrázok sa skladá z definície súradnicového systému, z rovníc (s konkrétnymi hodnotami parametrov) opisujúcich jednotlivé objekty a z vlastností objektov. Výhodou tejto metódy je možnosť zväčšenia bez straty kvality výstupu. Príkladom sú formáty CDR (CorelDraw), ZMF (Zoner Callisto), DXF (AutoCAD). Väčšina vektorových grafických editorov umožňuje export vektorových obrázkov aj do rastrových formátov BMP, JPG, GIF atď.Porovnanie rastrovej a vektorovej grafiky
Vektorová grafika má proti rastrové grafike niektoré výhody:
- je možné ľubovoľne zmenšovať alebo zväčšovať obrázok bez straty kvality
- je možné pracovať s každým objektom v obrázku oddelene
- výsledná pamäťová náročnosť obrázka je obvykle omnoho menšia ako pri rastrovej grafike
Grafické formáty
BMP (BitMaP) je grafický formát navrhnutý firmou Microsoft ako základný rastrový obrazový formát pre svoje operačné systémy Microsoft Windows. Z technologického hľadiska je formát zložitý na spracovanie a ponúka minimum užitočných vlastností. Každá farba je v palete reprezentovaná štvorbajtovou hodnotou (4.bajt je vždy 0)! Používa veľmi jednoduchú a neúčinnú kompresiu.
GIF (Graphics Interchange Format) je grafický formát určený pre rastrovú grafiku. GIF používa bezstratovú kompresiu, umožňuje animácie.
JPG (JPEG, Joint Photographic Experts Group) je štandardná metóda stratovej kompresie používanej pre ukladanie počítačových obrázkov vo fotorealistickej kvalite. JPEG bol vytvorený tak, aby sa strácali iba informácie, ktoré môže ľudské oko len veľmi ťažko rozlíšiť, ľudské oko je viac citlivé na zmeny v intenzite ako na zmeny farieb. JPEG je najčastejší formát používaný pre prenášanie a ukladanie fotografií na webe. Nie je však vhodný pre perokresbu, zobrazenie textu alebo ikonky (v obrázkoch s ostrými hranami vznikajú okolo hrán chyby).
Farebné modely
Farebný model RGB je najčastejšie využívaný (na zobrazovanie na monitore).
Všetky farby sa dajú vytvoriť zmiešaním troch farieb červenej (Red), zelenej (Green) a modrej (Blue).
Pri použití 256 odtieňov každej z farieb červená, zelená a modrá.
Pri takomto kódovaní je odtieň každej základnej farby RGB zakódovaný 8 bitmi, výsledná farba 24 bitmi.
Napr. 255 255 255 - biela, 0 0 0 - čierna farba.
Farebný model CMYK je model, ktorý používa doplnkové farby. V modeli RGB platilo, že ak zmiešame všetky tri základné farby s maximálnou sýtosťou, dostaneme bielu farbu. Takýto spôsob je výhodný pri obrazovkách monitorov, pretože tienidlo je čierne. Pri tlačiarňach sa však tlačí na biely papier, preto potrebujeme vziať také farby, pri ktorých, ak zmiešame ich najsýtejšie odtiene, dostaneme čiernu farbu. Takéto farby dostaneme, keď zoberieme doplnkové farby k farbám červená, zelená a modrá. Týmito farbami sú azúrová (Cyan), purpurová (Magenta) a žltá (Yellow). Kvôli tomu, že je lacnejšie vyrobiť čierny atrament ako ho miešať pomocou týchto troch farieb, sa k týmto farbám pridáva i samostatná čierna farba a tento model sa označuje tiež CMYK, kde posledné písmeno je odvodené od blacK - čierna. Výhodou tohto formátu je to, že výsledná farba CMY sa dá veľmi jednoducho získať z modelu RGB pomocou vzorcov:
C = (255 - R); M = (255 - G); Y = (255 - B).
Základné časti grafických adaptérov
- čip (procesor)
- chladič pre procesor
- čipy pre operačnú pamäť
- konektory pre pripojenie monitora/monitorov
- slot k pripojeniu na matičnú dosku
Grafický procesor GPU je mikroprocesor optimalizovaný pre prácu s plávajúcou desatinnou čiarkou (floating point) a prednostne určený pre 2D a 3D renderovanie. GPU obsahuje radič pamäte, unifikované shadery, TMU jednotky, ROP jednotky a ďalšie.
Radič pamätí – stará sa o komunikáciu medzi grafickou pamäťou a GPU.
Grafická pamäť - Ak je grafická karta integrovaná na matičnej doske, používa pamäť RAM počítača. Ak je pamäť na karte, tak je označená ako VRAM. Dôležitou súčasťou video pamäte je tzv. Z-buffer, v ktorom sú uložené hodnoty koordinátov (súradníc) pri zobrazení v 3D režime.
Video BIOS (firmware) je čip obsahujúci základný program ovládajúci operácie na grafickej karte, a vykonáva inštrukcie dávané grafickému procesoru z hlavného procesora, má na starosti správu pamäti VRAM, niekedy je umožnený zápis do BIOSu a je možné zmeniť hodnoty napr. časovania pamätí (pretaktovanie).
RAMDAC - digitálno – analógový prevodník prevádza digitálny signál z procesora grafickej karty do analógovej formy pre monitor (displej).
Výstupy - Na grafických kartách býva viacero konektorov slúžiacich na prepojenie karty a monitora, alebo iných prídavných zariadení, napr. SVGA (D-Sub), DVI, S-Video, RGB, HDMI, Display port atď.
Zbernice - ISA, PCI, PCI-X, AGP, PCI-Express
Chladenie - So zvyšovaním výkonu grafických kariet stúpa aj stratový výkon, a karty sa čoraz viac nahrievajú, karty s vysokým výkonom vyžadujú externé chladenie.
Napájanie - Do roku 2006 nebol so spotrebou grafických kariet vážnejší problém. So stúpajúcim výkonom však stúpla aj energetická náročnosť kariet. Niektoré karty potrebujú dodatočný prívod energie, prídavné napájacie konektory prepojené priamo so zdrojom počítača. Tak isto zdroj počítača musí byť dimenzovaný na zvýšenú spotrebu.
Grafické štandardy
Štandardy charakterizujúce rozlíšenie a farebnú hĺbku, ale aj obnovovacie frekvencie a prepojenie monitora s grafickou kartou. V histórii počítačov PC sa vyrábalo niekoľko grafických kariet a tomu zodpovedajúcich typov monitorov.
CGA (Color grafic Adapter) - r. 1981
16kB videoRAM; 320x200 v 4 farbách
EGA (enhanced CGA)
64 kB videoRAM; 640x350 v 16-tich farbách
VGA (video graphic adapter) - od roku 1987 po dnes najbežnejší štandard
256 kB videoRAM; 640x480 bodov (16 farieb); 320x200 (256 farieb);
sVGA (super VGA od asociácie VESA)
1 MB videoRAM;
rozlíšenia : 800x600, 1024x768, 1280x1024, 1600x1200
využíva štandardný pomer 4 : 3.
Grafické karty s podporou 3D (grafické akcelerátory)
Pôvodne sa v PC používali klasické grafické karty. Ich hlavnou nevýhodou bolo, že obrazovú informáciu zapisoval do VideoRAM sám procesor. Výhodou grafického akcelerátora je, že pracuje ako procesor, nezávisle od hostiteľského procesora prijíma iba požiadavky na zobrazenie určitého útvaru a zobrazenie realizuje samostatne graf.karta, pričom procesor sa v tom čase môže zaoberať inými úlohami.
Grafické rozhrania (API)
API (Application Programming Interface) – rozhranie pre programovanie aplikácií. Ide o procedúry, funkcie a triedy knižnice, ktoré môže použiť programátor využívajúci knižnicu, namiesto toho, aby ich sám naprogramoval. Dnes sa najviac používajú dve grafické API – OpenGL a DirectX, ktoré vykonávajú zložité výpočty v 3D priestore. Spôsob ich vykonania závisí na konkrétnom počítači, podľa jeho výkonu a podľa výkonu grafickej karty. Umožňujú nízkoúrovňový prístup k 3D akcelerátoru a hardvéru vôbec, čím výrazne urýchľujú grafické operácie.
Monitory
CRT monitory - Základnou časťou CRT monitora je vákuová elektrónka. Elektromagnetické lúče sú „vystreľované“ z elektrónového dela (3 delá – RGB alebo jeden emitor, ktorý vypúšťa tri samostatné lúče - usporiadanie TRINITRON). O správne usmernenie zväzku lúčov sa starajú vychyľovacie cievky. Pred dopadom na obrazovku prechádzajú lúče maskou, maska zabezpečí, že lúče dopadnú na správne miesto v tzv. luminiscenčnej vrstve - náteru svietiacich bodov. Svetelný bod je zostavený z 3 luminofórových zložiek RGB. Monitory vyžarujú elektromagnetické žiarenie, preto sa používajú filtre, ktoré však aj dnes môžu byť veľmi užitočné najmä tým, že tlmia odrazy svetla pochádzajúceho z iných zdrojov a šetria zrak používateľa.
LCD monitory - Aktívna plocha monitora je tvorená tekutými kryštálmi. Striedavé napätie privádzané ku každej bunke pomocou matice vodičov spôsobuje natočenie tekutého kryštálu.
Kvalita obrazu je ovplyvňovaná:
- rovnomerným podsvietením
- kontrastom - okolo 400:1
- jasom (napr. 250 cd/m2)
- veľkosťou bodu – okolo 0,25 mm
- uhlom pohľadu - udávajú z akého uhla nie je obraz podstatne skreslený
- dobou odozvy - rýchlosť natočenia tekutého kryštálu; optimálny do 35 ms, obvykle okolo 25 ms;
Plazma (plazmový monitor/zobrazovač) – plazmový displej/zobrazovač (PDP) je typ plochého zobrazovacieho panela typický pre veľkoplošné televízory (32 palcov alebo väčší). Pozostáva z mnohých maličkých buniek medzi dvoma panelmi zo skla, v ktorých je zmes vzácnych plynov (neón, argón ,hélium…). Plyn v bunkách sa pôsobením elektrického prúdu meni na plazmu, ktorá potom vyžaruje svetlo. Plazmové displeje by sa však nemali zamieňať s LCD. Technológia poskytuje vysoký kontrast a jas. Cenovo sa stále viac približuje k LCD.
Videoprojektor – zobrazuje premietaním obrazu na odrazovú plochu (špeciálne plátno, biela stena). Výhodou je veľký obraz. Ide vlastne o maličký priehľadný LCD monitor s vysokým rozlíšením na palec, a s vysokou odolnosťou voči teplu. Vysoké teplotné zaťaženie, nutné prídavné chladenie a tým vyššia hlučnosť.
Žiadne komentáre:
Zverejnenie komentára