Видео адаптеры, видео режимы

Первый цифровой видеоинтерфейс был  разработан в 1997 г. организацией VESA, предложившей стандарт Plug-and-Display (P&D), который не нашел поддержки у разработчиков и производителей персональных компьютеров. Затем компания SiliconImage предложила технологию PanelLink с протоколом TMDS (Transition Minimized Differential Signaling), а корпорация Compaq -стандарт DFP, которые также не получили широкого распространения. Более удачной была попытка корпорации Intel, совместно с рядом других фирм предложившей стандарт DVI, который постепенно начинают внедрять различные производители компьютерного оборудования.

Модификация стандарта DVI-I предусматривает  подключение традиционного аналогового  монитора. Пропускная способность интерфейса 330 МГц, что позволяет использовать разрешения 2048x1536 при 60 Гц для плоских панелей и 1920x1080 при 85 Гц для мониторов с вакуумным кинескопом. 
В стандарте используется 24+4-контактный разъем, по которому передается как цифровой, так и аналоговый видеосигнал. Такая странная комбинация контактов означает, что 4 контакта предназначены для передачи аналогового видеосигнала, а остальные — для цифрового, а также, возможно, для различных внешних интерфейсов и аудио сигналов.

Кабель для соединения DVI-выхода видеоадаптера и монитора показан  на рис. Так как стандартов на цифровой видеоинтерфейс, увы, много, то кабель может быть оборудован различными разъемами, показанными на рис., кроме того, на практике, возможно, придется использовать какой-либо переходник для соединения видеоадаптера и монитора.

Рис.15 Разьем DVI.

Рис.16 Цифровой кабель.

Рис.17 Разтемы которые могут быть устанавлены на цифровом кабеле.

Рис.18 Переходник для видео интерфейса.

 

2. РЕЖИМЫ РАБОТЫ ВИДЕОАДАПТЕРА

 

Как это и ни странно звучит сегодня, но основной видеорежим у персональных компьютеров — это текстовый режим, в котором графические элементы создаются с использованием псевдографических символов. Лишь в дальнейшем, уже по командам операционной системы, видеоадаптер переключается в графический режим.

Это хорошо заметно, когда после  включения питания компьютер работает под управлением программ BIOS. Во время начальной загрузки вывод информации на экран осуществляется в текстовом режиме с разрешением 720x400 (частота строк— 31,5 кГц, частота кадров— 70 Гц). Лишь изредка, во время тестирования самого видеоадаптера, происходит переключение в графический режим с разрешением 640x480 (частота строк — 31,5 кГц, частота кадров — 60 Гц). А вот пользователи используют текстовый режим работы видеоподсистемы только в режиме MS-DOS или, например, в операционной системе Linux в режиме терминала.

Появление двух различных принципов  построения изображения на экране монитора возникло исторически. Текстовый режим  достался персональному компьютеру IBM PC от вычислительных машин, где графический  режим в то время являлся весьма уникальной особенностью, для поддержки которой требовалось необычайно много ресурсов. При этом, чтобы рисовать на экране или печатающем устройстве, использовались различные ухищрения, например, создавали изображение с помощью набора символов букв, цифр и знаков препинания. Кстати, тогда активно использовался термин "средства машинной графики".

Для всемерного сокращения аппаратных и программных ресурсов в персональных компьютерах IBM PC был реализован великолепный способ "рисования", в котором  использовались символы так называемой псевдографики. На рис. показан принцип рисования графических элементов (псевдографики) в текстовом режиме. Рядом с каждым элементом указан его код, который можно вызвать, если при нажатой клавише <Alt> набрать какое-либо десятичное число на включенной цифровой клавиатуре (группа клавиш справа).

Рис.19 Коды псевдографики (десятичные значения).

 

Для вывода символов букв и цифр, а  также псевдографики используется очень простой принцип, который  может быть реализован даже с помощью  обычных стандартных логических микросхем. Вся площадь экрана разделяется на маленькие области — знакоместа. Например, площадь экрана в 720 точек по горизонтали и 350 по вертикали делится на прямоугольники 9x14 (используются также варианты 8x14, 9x16 и пр.), образуя 80 столбцов и 25 строк. В этом случае, скажем, буква "А" может быть нарисована так, как показано на рис. (конечно, варианты бывают разные).

Используя такой принцип, для запоминания  символа требуется всего одна ячейка памяти, а образ символа, который  будет построен на экране монитора, хранится в "постоянной" памяти видеоадаптера.

Рис.20 Построение буквы “А” в матрице 9 х 14.

 

Следует заметить, что в персональных компьютерах IBM PC для каждой точки  использовались два байта - в первом хранился код символа, а во втором - атрибуты символа (цвет, яркость, мигание), что приводило к необходимости выделения 4 Кбайт для каждого кадра. В персональных компьютерах IBM PC XT образы символов хранились в микросхеме ПЗУ, что приводило к проблемам, например русификации компьютера. То есть требовалось снять микросхему ПЗУ с платы видеоадаптера и установить новую с другой прошивкой (в не таких уж старых принтерах точно так же приходится поступать, когда надо русифицировать принтер для режима MS-DOS).Начиная с IBM PC AT, таблица знакогенератора загружается центральным процессором в ОЗУ видеоадаптера, причем пользователь может указать, какая кодовая таблица ему нужна.

После удешевления микросхем памяти и повышения производительности процессоров текстовый режим  перестал пользоваться популярностью у пользователей, которые теперь предпочитают работать в графической оболочке, например операционной системы Windows. Но в таком случае компьютеру приходится помнить о каждой точке на экране, т. е. один байт управляет не группой точек, как в текстовом режиме, а всего лишь одной. В дальнейшем для хранения информации о цвете и яркости точки стали отводить 2 байта, а потом и 3.

Так как пользователи после непродолжительного восторга от новейшего компьютера очень  скоро снова становятся недовольными возможностями вывода графической информации на монитор, то разработчики компьютерного железа систематически вводят все новые и новые стандарты построения изображения. Вначале человеку приходилось работать за черно-белым монитором, потом появились цветные с довольно скромными характеристиками. Далее последовательно увеличивалось число выводимых на экран точек и количество цветов, которые можно было отобразить. Соответственно, каждый стандарт характеризовался разрешением и глубиной цвета (одновременно менялись значения кадровой и строчной развертки монитора, а также способ синхронизации изображения).

Для того чтобы видеоадаптер и монитор  могли корректно работать в любом  стандарте, введены номера режимов, которые однозначно характеризуют  разрешение, глубину цветности, частоты разверток, а также режим работы — текстовый или графический (номер режима используется программистами для работы с видеоадаптерами).Для стандартов MDA, CGA, HGC и EGA предназначены режимы работы видеоадаптера от 0 до 13h. Для стандарта VGA были введены режимы от 18h до 27h. Для стандарта VESA VGA определены номера от 101h до 11Ah (это также и режимы SVGA). Кроме указанных номеров режимов, конкретный видеоадаптер может поддерживать и свои фирменные стандарты. Заметим, что основной режим видеоадаптера — это 7 (только текст), в котором монитор работает с разрешением 720x400 (старые мониторы в этом режиме используют разрешение720x350). 
 
                      Характеристики режимов стандарта VGA

	Режим	Разрешение В графическом режиме	Разрешение в текстовом режиме	Примечание
	18 19 1А	720x480 720x473 720x480	80x30 80x43 80x60	Текст Текст Текст
	1В	1188x350	132x25	Текст
	1C	1188x480	132x30	Текст
	1D	1188x473	132x43	Текст
	1Е	1188x480	132x60	Текст
	1F	800x600	100x75	Графика
	20	960x720	120x45	Графика
	21 22 23	960x720 768x1024 1024x768	128x48 96x64 128x48	Графика Графика Графика
	24	512x512	64x32	Графика
	25 26 27	640x400 640x480 800x600	80x25 80x30 100x75	Графика Графика Графика

Характеристики режимов стандарта VESA VGA

	Режим	Разрешение	Глубина цвета	Частота строк, в кГц	Частота кадров, в Гц
	101	640x480	265	37,9	72
	102	800x600	16	48,1	72
	103	800x600	16	48,1	72
	104	1024x768	265	60	75
	105	1024x768	16	60	75
	106	1280x1024	16	76,7	72
	107	1280x1024	265	76,6	72
	110	640x480	32768	37,9	72
	111	640x480	65536	37,9	72
	112	640x480	16,5мл.	37,9	72
	113	800x600	32768	48,1	72
	114	800x600	65536	48,1	72
	115	800x600	16,5мл.	48,1	72
	116	1024x768	32768	60	75
	117	1024x768	65536	60	75
	118	1024x768	16,5мл.	60	75
	119	1280x1024	32768	76,7	72
	11А	1280x1024	65536	76,7	72

 

2.1 Глубина цвета и разрешение

 

Первые компьютерные мониторы оперировали  только двумя значениями яркости  точки на экране: есть изображение  точки — точка погашена. В настоящее время, наиболее популярные режимы — это VGA с разрешением 640x480 точек и SVGA с разрешением 800x600 (для 17-дюймовых мониторов — 1024x768). То есть при разрешении 640x480 изображение на экране монитора состоит из 307 200 точек, а при 800x600 — из 480 000.

Для каждой точки изображения указывается  строго определенный цвет, который  получается из смеси трех первичных  цветов — красного, зеленого и синего. Общее количество оттенков может  достигать миллионов цветов, но для  самых простых режимов используется 16 или 256 цветов (это режимы VGA).

Объем необходимой видеопамяти  определяется в зависимости от разрешения (числа строк, умноженного на число  точек в строке) и глубины цвета (необходимого числа байтов для хранения информации о каждой точке). Соответственно, формула, связывающая объем видеопамяти с разрешением и количеством воспроизводимых цветов, выглядит так: 
Объем ОЗУ = (число точек в строке) х (число строк) х х (число байтов на одну точку).

Первые два значения определяются желаемым вам режимом, а число  битов (байтов) на одну точку или количество цветов выбирается из табл. 
Часто бывает так, что для желаемого режима чуть-чуть не хватает памяти, например у видеоадаптера ровно 2 Мбайт видеопамяти, а нужно больше. В этом случае надо выбрать меньшее разрешение или меньшее количество цветов. Возможные варианты выбора приведены в табл. (указаны только те режимы, которые позволяют использовать современное программное обеспечение).

Соотношение между глубиной цвета  и числом битов на один пиксел

	Количество цветов	Число битов	Количество цветов	Число битов
	2	1	256	8
	4	2	32768	15
	16	4	65536	16

 

 

 

Разрешение и минимальный объем  видеопамяти