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2.6 显 卡

 

2.6     

如图2-23所示,显示卡(简称显卡)的主要作用是把图像输出到各种显示设备上。早期的计算机,CPU和标准的EGAVGA显示卡以及帧缓存(用于存储图像),可以对大多数图像进行处理,但是它们只是起一种传递作用,我们所看到的就是CPU所提供的。这对老的操作系统如DOS,以及文本文件的显示是足够的,但是这种组合对复杂的图形和高质量的图像的处理就显得力不从心了,特别是当用户使用Windows操作系统后,CPU已经无法对众多的图形函数进行处理,而最根本的解决方法就是图形加速卡。图形加速卡拥有自己的图形函数加速器和显存,这些都是专门用来执行图形加速任务,因此可以大大减少CPU必须处理的图形函数。

2-23  显卡外观

2.6.1  显卡的工作原理

1.显示接口

就是把显卡插在主板上的接口,有ISAPCIAGPPCI-E,这其中也有版本之分,比如AGP,就是AGP1.0AGP2.0AGP3.0,这种版本之分其实在速率上也有差别,不同的接口在传输速率上会有区别。随着科技的发展,显卡要处理的东西越来越多,打个比方,显卡接口是门,CPU传输的信息就是要运送的货物,运货车就是显卡,门越大,一次也就能运越多,但是就算你货物车很大,一次能运很多东西,如果门不够大,也只能分几次传输过去,就会影响运送的时间,所以自然是门越大越好。

2.显卡芯片

信息从显卡的接口过去了,就到达了显卡芯片(GPU,即Graphic Processing Unit)。显卡芯片负责处理这些信息,主要生产的厂商是NVIDIAATINVIDIA的产名有6600GT7800GTX6800GS等,ATI产品的有X800X1600PROX1800XT等。其实这些指的是显卡的芯片名称,但是在上市时却用GPU的名字来定义显卡的名字,可见GPU的重要性。

3.显存

显存,就是显示内存,那么显存有什么用呢?显存越大,处理速度就越快。一般来说,显存128M就够了。但如果你开启了高分辨率,或者一些需要处理较多的贴图的游戏中,大显存就比较有优势了,当然,显存和整个显卡的性能也有搭配,比如说显卡性能就这么强,根本不需要更多的显存来处理,那多余的显存就是浪费了。

4RAMDAC

RAMDAC,就是模转换器,就是转换CPU提供的数据的东西,RAMDAC的传输速率用MHz表示。实际上,计算机上输出的数据是一张一张的,只是速度高过你肉眼的反应速度,所以看不到它在闪烁。

其实RAMDAC的速率和显示器带宽差不多,RAMDAC决定了当你在显存足够时显卡所支持的最高分辨率,比如1024×768就需要达到85Hz的传输速率,所以RAMDAC至少是1024×768×85×1.344(折算系数)/106,约等于90MHz。相信这个问题也解决了为什么给计算机拍照时会有黑条,实际上那是计算机正在刷新。

5.传送

讲到将数据传送到显示器,就要提一下显卡的接口了,有DVI数字输出,S端子输出和RGB模拟输出,其中RGB是传输给纯平显示器,DVI就是传输给液晶显示器了,S端子就是把图像传输给电视的接口了。

2.6.2  显卡的性能指标

1.色深

16位色能在显示器中显示出65536种不同的颜色,24位色能显示出1670万种颜色,而对于32位色所不同的是,它只是技术上的一种概念,它真正的显示色彩数也只是同24位色一样,只有1670万种颜色。对于处理器来说,处理32位色的图形图像要比处理24位色的负载更高,工作量更大,而且用户也需要更大的内来存运行在32位色模式下。

2AGP接口

AGP是一种PC总线体系,它的出现是为了弥补PCI的一些不足。AGPPCI有更高的工作频率,这就意味着它有更高的传输速度。AGP可以用系统的内存来当作材质缓存,而在PCI3D显卡中,材质只能被储存在显示卡的显存中。

3.透明混合处理

它是用来使物体产生透明感的技术,比如透过水、玻璃等物理看到的模糊透明的景象。以前的软件透明处理是给所有透明物体赋予一样的透明参数,这显然很不真实;如今的硬件透明混合处理又给像素在红绿蓝以外又增加了一个数值来专门储存物体的透明度。高级的3D芯片应该至少支持256级的透明度,所有的物体(无论是水还是金属)都由透明度的数值,只有高低之分。

4.各向异性过滤

各向异性过滤是最新型的过滤方法,它需要对映射点周围方形8个或更多的像素进行取样,获得平均值后映射到像素点上。对于许多3D加速卡来说,采用8个以上像素取样的各向异性过滤几乎是不可能的,因为它比三线性过滤需要更多的像素填充率。但是对于3D游戏来说,各向异性过滤则是很重要的一个功能,因为它可以使画面更加逼真,自然处理起来也比三线性过滤会更慢。

5.抗锯齿

由于3D图像中的物体边缘总会或多或少的呈现三角形的锯齿,而抗锯齿就是使画面平滑自然,提高画质以使之柔和的一种方法。如今最新的全屏抗锯齿(Full Scene Anti-Aliasing)可以有效的消除多边形结合处(特别是较小的多边形间组合中)的错位现象,降低了图像的失真度。全景抗锯齿在进行处理时,须对图像附近的像素进行24次采样,以达到不同级别的抗锯齿效果。3dfx在驱动中会加入对2×24×4抗锯齿效果的选择,根据串联芯片的不同,双芯片Voodoo5将能提供2×2的抗锯齿效果,而四芯片的卡则能提供更高的4×4抗锯齿级别。简而言之,就是将图像边缘及其两侧的像素颜色进行混合,然后用新生成的具有混合特性的点来替换原来位置上的点以达到柔化物体外形、消除锯齿的效果。

6.像素填充率

像素填充率即每秒钟显示芯片能在显示器上画出的点的数量。像素填充率的最大值为3D时钟乘以渲染途径的数量。如NVIDIAGeForce 2 GTS芯片,核心频率为200 MHz4条渲染管道,每条渲染管道包含2个纹理单元。那么它的填充率就为4×2像素×2亿/=16亿像素/秒。

7RAMDAC速度

RAMDAC(数模转换器),作用是将显存中的数字信号转换为显示器能够显示出来的模拟信号。其转换速率以MHz表示,决定了刷新频率的高低(与显示器的“带宽”意义近似)。其工作速度越高,频带越宽,高分辨率时的画面质量越好。该数值决定了在足够的显存下,显卡最高支持的分辨率和刷新率。

8Z-Buffer

这是一项处理3D物体深度信息的技术,它对不同物体和同一物体不同部分的当前Z坐标进行纪录,在进行着色时,对那些在其他物体背后的结构进行消隐,使它们不被显示出来。Z-Bufer所用的位数越高,则代表它能够提供的景深值就越精确。现在图形芯片大多支持24bit Z-Buffer而加上8bit的模板Buffer后合为32bit Z-Buffer

9.多边形生成率

多边形生成率体现了3D芯片每秒能画出骨架(三角形)的个数的性能。由于3D贴图,效果渲染都需要在这些骨架上进行。所以多边形生成率越高,3D芯片/卡能提供的画面越细腻。

10.材质过滤处理

当材质被贴到屏幕所显示的一个3D模型上时,材质处理器必须决定哪个图素要贴在哪个像素的位置。由于材质是2D图片,而模型是3D物件,所以通常图素的范围与像素范围不会是恰好相同的。此时要解决这个像素的贴图问题,就得用插补处理的方式来解决。而这种处理的方式共分三种:“近邻取样”、“双线过滤”和“三线过滤”。