10. Illesztőkártyák, interfészek, csatlakozók
10.6 Videokártyák
A számítógépes munkánk vizuális információinak logikai reprezentálását megvalósító illesztőkártya a videokártya. A jelet többnyire monitoron jelenítjük meg, előadások alkal-mával pedig kivetítőn (projektor). Manapság már más eszközök (LCD TV, HDTV) is használhatók erre a célra. A videokártya lehet alaplapra integrált vagy különálló illesztő-kártya is. Az integrált videokártyák egy része dedikált memóriával rendelkezik. A másik megoldás (pl. hordozható számítógépeknél), hogy a videojelek kezeléséhez szükséges vi-deo memóriát a hagyományos RAM-ból csípik le (shared, azaz osztott memória).
A manapság egyre inkább elterjedő 3D-s alkalmazások, valamint a nagyobb és nagyobb felbontású (és gyakoribb frissítésű) kijelzők egyre magasabb igényekkel jelentkeznek.
Nyilván más volt a video memória és jelfeldolgozás-szükséglet a két évtizede használatos 80x25 karakteres, 2D-s renderelésű, egyszínű kijelzés, és napjaink nagyfelbontású (pl.
1280x1024 pixeles), 3D-s grafikus, hozzávetőlegesen 16 millió színű megjelenítése esetén.
101. ábra Videokártya
10.6.1 A GPU, A VPU
A számítógépes grafikák renderelésének eszköze a videokártya grafikus feldolgozó egysége (Graphics Processing Unit, GPU), más néven vizuális feldolgozó egység (Visual Processing Unit, VPU). A modern GPU-k jóval hatékonyabbak a grafikus számításokban, mint a CPU, ráadásul tehermentesítik is azokat. A korszerű grafikus processzorok már háromdimenziós grafikák renderelését is támogatják, sőt a digitális videózáshoz hasznos funkciókat is tartalmaznak.
A GPU-k fő típusai: dedikált grafikus kártya, integrált video, hibrid megoldások, vala-mint az adatfolyam-feldolgozó (stream processing vagy általános célú grafikus feldolgozó egység, General Purpose Graphics Processing Unit, rövidítve GPGPU).
102. ábra GPU 10.6.2 Szabvány felbontások
A számítógépes kijelzők, monitorok körében igen sokféle felbontás terjedt el. Egyre gyakoribbak a szélesvásznú (16:9, 16:10 képarányú) kijelzők.
Ezek egy része szabványos, más részüket csak kevés helyen használják:
− VGA: 640x480 (évek óta alapszabvány, a legtöbb monitor ismeri)
− WVGA: 800x480 (főként az UMPC-kre jellemző felbontás)
− SVGA: 800x600
− XGA: 1024x768 (napjainkban igen elterjedt felbontás)
− WXGA: 1280x800 vagy 1440x800
− SXGA: 1280x1024 (napjainkban igen elterjedt felbontás)
− WXGA+: 1440x900 (16:9)
− SXGA+: 1400x1050
− UXGA: 1600x1200
− WSXGA: 1680x1050 vagy 1680x1200 (16:9)
− WUXGA: 1920x1200
− HD: 1920x1080
10.6.3 A videokártyák tulajdonságai
A videokártyától alapvetően azt várjuk, hogy monitort csatlakoztatva hozzá megkapjuk a beállított paraméterű képernyőképet. A monitor a kártyán lévő, régóta használt VGA (illetve D-SUB) monitorcsatlakozóhoz kapcsolódik, illetve az újabb kártyák esetén a TFT-monitorok csatlakozója a DVI (Digital Video Interface) vagy a HDMI (High-Definition Multimedia Interface). A kártyák rendelkeznek egy speciális processzorral, ami sok mun-kát elvégez az alaplapon található processzor helyett. Az aktuális képernyőkép pontjainak adatait a grafikus kártya memóriája tárolja. A grafikus felbontóképességtől függően ez több száz MBájt. A vezérlőkártya memóriája lehet DRAM vagy a hatékonyabb – egyszerre írható és olvasható – speciális Video-RAM (VRAM).
A kártya alapvető funkcióján kívül sok egyébbel is fel lehet szerelve. Tekintsük át a legfontosabb speciális szolgáltatásokat!
3D gyorsító: a háromdimenziós (3D) multimédiás és játékprogramok használják ki leg-inkább ezt a lehetőséget, így gyorsan lehet a térhatású képeket megjeleníteni. Ilyenek vol-tak pl. a Voodoo nevű kártyák.
Video kimenet: a video magnetofont csatlakoztathatjuk a kártyához, és a monitoron lá-tottak a videomagnetofonnal felvehetők, televízión is nézhetők.
Video bemenet: a video magnetofont csatlakoztathatjuk a kártyához. A videojel digita-lizálását egy ún. capture kártya segítségével tehetjük meg. Az analóg videojelből kell a számítógép számára értelmezhető, digitális adatot képezni.
TV-tuner bemenet: televíziós antennabemenet. A televízióban látott csatornák adásai így a számítógép monitorán megjeleníthetők. A kártyától függően akár több csatorna is nézhető egy időben.
Hardveres lejátszás: a mozgóképek lejátszásához speciális program szükséges. A hardveres lejátszás azt jelenti, hogy a mozgóképek adatainak tömörítéséhez hardvert hasz-nál.
10.6.4 A videomemória mérete
A videomemória-igényt a használandó felbontás és a színmélység határozza meg. A színmélység azt mutatja, hogy adott pillanatban hány színt lehet megjeleníteni. Mivel a kijelzők összeadó (additív) színkeverést alkalmaznak, minden színes képpont színárnyala-tát a három alapszín (vörös, zöld, kék) kombinációjával állítjuk elő.
Nyilvánvaló, hogy az egyetlen színes képpont megjelenítéséhez szükséges memória nagysága a színek számától függ. 8 bites színmélység 28, azaz 256 színt jelent, a 16 bites 216, vagyis 65 536 árnyalatot (High Color), a 24 bites színmélység 224, tehát hozzávetőle-gesen 16,7 millió színt (TrueColor). A napjainkban oly gyakori 32 bites színmélység 232, vagyis 4,3 milliárd színárnyalatot jelentene, de a 24 bithez képest a többletinformációt itt az ún. alfa-csatorna igényli, ami szükséges többek között az áttetsző felületek megjeleníté-séhez.
Ha megvizsgáljuk az egyik legnagyobb felbontás, a WUXGA memóriaigényét legna-gyobb színmélységgel, akkor azt tapasztaljuk, hogy a video memória mai kapacitása még itt is nagyságrendekkel kisebb (64, 128, 256 vagy 512 MB). Ugyanis 1920 x 1200 x 232 = 9895604649984000 bit = 1236950581248000 bájt = 1207959552000 KB = 1179648000MB = 1152000 GB.
Miért van akkor szükség ilyen óriási video memóriával rendelkező kártyákra? A választ az egyéb funkciók, a 3D-s renderelés és a különféle megjelenítést gyorsító funkciók me-móriaigénye adja. A fenti példa háromdimenziós megjelenésben már háromszoros memó-riaigénnyel jelentkezik (x, y, z irány).
Az utóbbi években a hangsúly áttevődött a gyorsító funkciókra. Míg a karakteres operá-ciós rendszerek idején a VGA felbontás is bőven elegendő volt, addig napjaink grafikus operációs rendszerei esetén már más a helyzet. Egy néhány százszor néhány száz pixeles kisméretű ablak húzásakor több tízezer képpontot kell letörölni, illetve más helyen kiraj-zolni. A gyakran előforduló műveletekhez (ablakeltolás, kurzorkezelés, vonalhúzás, terü-letkitöltés, kör-rajzolás) ma már nincs szükség a processzorra, azt a grafikus kártya végzi el.
10.6.5 A legnagyobb gyártók
Grafikus processzort, illetve grafikus kártyát gyárt többek között az ATI Technologies, az nVIDIA Corporation, az ARM Norway, a Fujitsu, a 3Dlabs, a Matrox, az XGI Technology, az Intel, a 3dfx (jelenleg az NVIDIA része), az S3 Graphics (a VIA Techno-logies része).
Az ATI Radeon szériája és az NVIDIA GeForce kártyái között jó ideje folyik a harc. A két óriás közötti folyamatos versengés eredménye, hogy ha az egyik előrukkol valami donsággal, akkor a másik sem akar lemaradni tőle. Az új modell sokszor nem is igazi új-donság, hiszen a grafikus kártyáknál bevett gyakorlat, hogy ugyanazt a grafikus procesz-szort építik be több kártyába is. Emellett azonban a termék neve megváltozik, azt sugallva, hogy egy teljesen más kártyáról van szó, holott elképzelhető, hogy csupán trükkös beállítá-sokról és kedvezőbb árról beszélhetünk.