Studij Slucaja Arhitektura Racunara

7/31/2019 Studij Slucaja Arhitektura Racunara

1/38

SVEUILITE/ UNIVERZITET VITEZ U TRAVNIKU

FAKULTET POSLOVNE INFORMATIKE U TRAVNIKU

TRAVNIK

JASMIN HODI

GRAFIKA KARTICA

STUDIJ SLUAJA

TRAVNIK, 2011


2/38

SVEUILITE/ UNIVERZITET VITEZ U TRAVNIKU

FAKULTET POSLOVNE INFORMATIKE U TRAVNIKU

TRAVNIK

GRAFIKA KARTICA

STUDIJ SLUAJA

IZJAVA:

Ja Jasmin Hodistudent Sveuilita/Univerziteta VITEZ Travnik, Index broj:0021-10/DIT odgovorno i uz moralnu i akademsku odgovornost izjavljujem da sam

ovaj rad izradio potpuno samostalno uz koritenje citirane literature i pomo asistentaodnosno profesora.

Potpis:________________

Predmet: Arhitektura i organizacija raunarskih sistema

Mentor: Doc.dr. Sinia Mini

Student: Jasmin Hodi

Broj indeksa: 0021-10/DIT

Smjer: Informacione tehnologije

Travnik, decembar 2011.


3/38

Sadraj:

1. Uvod...............................................................................................................................1

2. Rezolucija.......................................................................................................................2

3.Dubina boja.....................................................................................................................44.Stvaranje meutonova.....................................................................................................5

4.1.Sastavni dijelovi.........................................................................................................5

4.1.1.Grafiki procesor..................................................................................................6

4.1.2.Video memorija....................................................................................................6

4.1.3.RAMDAC............................................................................................................8

4.1.4 Upravljaki softver (drajver)................................................................................9

5.Digitalne kartice..............................................................................................................9

6.3D..................................................................................................................................10

6.1Geometrija.................................................................................................................11

6.2Realistino prikazivanje(renderovanje)....................................................................12

7.3D akceleracija..14

8.FSAA........15

9.DirectX..16

10.OpenGL..17

11.Direct3D.1712.Talisman......................................................................................................................18

13.Literatura.....................................................................................................................21


4/38

1

1.UvodRaunar je modularan ureajj tj. sastoji se od velikog broja standardnih dijelova kao

to su grafike kartice, diskovi itd. Modularnost odgovara i korisnicima i proizvoaima

zato to omoguuje meusobnu kompatibilnost raunarskih sistema, a sistemi postajujeftiniji. Svi ti dijelovi su meusobno povezani preko glavne centrale cijelog raunara-

matine ploe.

Unoenje velike koliine podataka u raunar nee biti od velike koristi ako nemamo

prilike da pomou nekog izlaznog ureaja saznamo rezultate njihove obrade. Najei

izlazni ureaji su monitor i tampa. Monitori i grafike kartice prikazuju tekst, grafiku i

slike. Grafike kartice su integrisane na matinoj ploi ili se nalaze na posebnoj kartici

koja je utaknuta u utinicu za proirivanje.

Grafiki adapter, ili grafika kartica, proizvodi sliku koja se prikazuje na ekranu.

Ranije su sve grafike karticebile u obliku kartica za proirivanje, dok su danas jeftinije

kartice ugraene na matinu plou raunara. Grafika kartica koja je ugraena na

matinu plou moe da se iskljui i da se umesto nje koristi kvalitetnija grafika kartica

koja e biti ugradjena u podnoje za proirenje. Ove kartice, koje zadovoljavaju

standarde VESA (Video Electronics Standards Association), kontroliu rezoluciju i broj

boja koje se prikazuju na ekranu.

Danas se najee upotrebljavaju VGA (Video Graphics Array) i SVGA (Super

Video Graphics Array) grafike kartice. Standardno, VGA grafika kartica prikazuje

sliku u rezoluciji 640480 i u 16 boja, dok SVGA kartice prikazuju slike iste ili vee

rezolucije, u vie boja, na primer, 640480 u 256 boja, 800600 u 16 boj a ili 800600 u 16

miliona boja.Najei izlazni ureaji su monitor i tampa.

Svim monitorima je neophodan izlaz iz grafike kartice. Monitori su slini televizorima,

ali koriste drugu tehnologiju za prikaz slike. Kvalitet monitora se mjeri brojem

horizontalnih i vertikalnih piksela, odnosno rezolucijom. Kvalitet prikazane slike zavisi iod broja boja koje mogu da se prikau na ekranu.


5/38

2

2.Rezolucija

Rezolucija se odnosi na otrinu, ili stepen detaljnosti vizuelnog prikaza. Ona je pr-

venstveno funkcija monitora i odredjena je dimenzijama mlaza i korakom taaka

(ponekad se odnosi i na "korak linije"). Slika sa stvara kada mlaz elektrona pogodi

fosforne estice kojima je pokrivena osnova "ekrana" monitora. Piksel je grupa koja

obuhvata jedan crveni, jedan zeleni i jedan plavi fosfor. Piksel predstavlja najmanji dio

ekrana kojim moe pojedinano da se upravlja. Svaki piksel moe da se postavi na

drugaiju boju i intenzitet osvetljenosti. Cijela slika na ekranu sastoji se od vie hiljada

piksela i rezolucija ekrana - odredjena brojem redova puta broj kolona - predstavlja

maksimalni broj piksela koji se mogu prikazati. to je vea rezolucija, to se moe

prikazati vie piksela, a samim tim i vie informacija na ekranu u bilo kom datom

vremenu.

Rezolucije obino padaju u unapred definisane skupove i sledea tabela prikazuje niz

video standarda, poevi od CGA (Kolor grafiki adapter), prvog od njih koji je podrao

sposobnost grafike u boji:

Datum Standard Opis Rezolucija Broj boja

1981 CGA Kolor grafiki adapter640 x 200

160 x 200

Nijedna

16

1984 EGA Poboljani grafiki adapter 640 x 350 16 od 64

1987 VGA Video grafika matrica640 x 480

320 x 200

16 od 262144

256

1990 XGA Proirena grafika matrica800 x 600

1024 x 768

16.7 miliona

65,536

SXGA Super proirena grafika matrica 1280 x 1024 65,536UXGA Ultra proirena grafika matrica 1600 x 1200 65,536

Tabela 1. Vrste grafikih kartica kroz istoriju sa njihovim karakteristikama.

Nedostatak iroko prihvaenog standarda za adresibilnost piksela veu od VGA je slian

problem kako za proizvoae, konstruktore sistema i programere, tako i za krajnje

korisnike. Posledica toga je da svaki proizvodja mora da obezbijedi specifine

upravljake programe (drajvere) za svaki operativni sistem koji se podrava na svakoj
http://www.pctechguide.com/glossary/06graphics.htm#CGAhttp://www.pctechguide.com/glossary/06graphics.htm#CGAhttp://www.pctechguide.com/glossary/06graphics.htm#EGAhttp://www.pctechguide.com/glossary/06graphics.htm#EGAhttp://www.pctechguide.com/glossary/06graphics.htm#VGAhttp://www.pctechguide.com/glossary/06graphics.htm#VGAhttp://www.pctechguide.com/glossary/06graphics.htm#XGAhttp://www.pctechguide.com/glossary/06graphics.htm#XGAhttp://www.pctechguide.com/glossary/06graphics.htm#XGAhttp://www.pctechguide.com/glossary/06graphics.htm#VGAhttp://www.pctechguide.com/glossary/06graphics.htm#EGAhttp://www.pctechguide.com/glossary/06graphics.htm#CGA


6/38

3

od njihovih kartica. Proirena grafika matrica, XGA (Extended Graphic Array) je bio

prvi adapter displeja firme IBM koji je koristio VRAM (Video RAM memoriju), sa

mogunou konfigurisanja u kapacitetima od 500 Kbajta ili 1 Mbajt. Super proirena

grafika matrica SXGA (Super Extended Graphic Array) i Ultra proirena grafika

matrica UXGA (Ultra Extended Graphic Array) su sledei IBM-ovi standardi, ali ni

jedan od njih nije bio iroko usvojen.

Tipino, SVGA displej moe da podri paletu do 16,7 miliona boja, mada koliina

video memorije u nekom posebnom raunaru moe da ogranii stvarni broj prikazanih

boja na neto manje od toga. Razliite su specifikacije rezolucije slike. Uopteno

posmatrano, to je vea dimenzija dijagonale SVGA monitora, to vie piksela on moe

da pokae horizontalno i vertikalno. Mali SVGA monitori (sa dijagonalom od 14 ina)

obino koriste rezoluciju od 800x600, a najvei (sa dijagonalom veom od 20 ina)mogu da prikau 1280x1024, ili ak 1600x1200 piksela.

Pikseli su manji pri veim rezolucijama i prije operativnog sistema Windows 95 - i

uvodjenja skalabilnih objekata na ekranu - Windows ikone i natpisi su bili uvijek po

veliini u istom broju piksela, bez obzira na to kakva je rezolucija. Shodno tome, to je

vea rezolucija ekrana, manji su objekti koji se na njemu pojavljuju - to ima za

posledicu da vie rezolucije bolje rade na fiziki veim monitorima, gdje su pikseli u

odgovarajuoj srazmeri vei. Danas, mogunost da se skaliraju Windows objekti -

zajedno sa opcijom da se koriste manji ili vei fontovi - dozvoljavaju korienje daleko

vee fleksibilnosti, inei sasvim moguim da se koriste mnogi monitori od 15 ina sa

rezolucijama do 1024x768 piksela i monitori od 17 ina sa rezolucijama do 1600x1200

piksela.

800x600 1024x768 1152x882 1280x1024 1600x1200 1800x1440

15 ina DA DA17 ina DA DA DA DA

19 ina DA DA DA21 in DA DA

Tabela 2. Tabela identifikuje razliite SVGA standarde i pokazuje odgovarajue veliine

monitora za svakog od njih


7/38

4

Svi SVGA standardni podravaju displej od 16 miliona boja, ali broj boja koje mogu

istovremeno da se prikau ogranien je koliinom video memorije instalirane u sistemu.

to je vei broj boja, ili to je via rezolucija, to e biti zahtijevano vie video memorije.

Medjutim, kako je memorija dijeljeni resurs, smanjivanje jednog e dozvoliti poveanje

onog drugog.

3.Dubina boja

Svaki piksel slike na ekranu se prikazuje korienjem kombinacije tri signala boje: Crvenog, Plavog i Zelenog.

Precizno pojavljivanje svakog piksela se kontrolie intenzitetom te tri zrake svetlosti, a

koliina informacija koja se pamti o pikselu odredjuje njegovu dubinu boja. to je vie

bitova upotrebljeno po pikselu ("dubina bitova"), to su finiji detalji boja slike.

Dubina boje Opis Broj boja Bajta popikselu

4-bitna Standardni VGA 16 0.5

8-bitna Reim 256 boja 256 1.016-bitna Boja visokog kvaliteta 65536 2.0

24-bitna Prava boja 16777216 3.0

Tabela 3. Tabela pokazuje dubine boja koje se trenutno koriste

Da bi displej mogao da prevari ljudsko oko tako da mu izgleda da vidi punu boju,

potrebno je 256 nijansi crvenog, zelenog i plavog; to je 8 bita po svakoj od primarnih

boja, odnosno ukupno 24 bita. Medjutim, neke grafike kartice stvarno zahtevaju 32 bita

po svakom pikselu da bi prikazale pravu boju (true colour), zbog naina na koji one

koriste video memoriju - tih 8 dodatnih bitova se obino upotrebljavaju za alfa kanal

(transparentnosti).

Reim boje visokog kvaliteta (high colour) koristi dva bajta da pamti vrijednosti

intenziteta za tri boje, po 5 bitova za plavu i crvenu i 6 bitova za zelenu. Ono to se

dobije su 32 razliita intenziteta za plavu i crvenu i 64 razliita intenziteta za zelenu, to


8/38

5

sve zajedno rezultuje vrlo malim gubitkom u vidljivom kvalitetu slike, uz prednost

manjih zahteva za video memorijom i bru performansu.

Reim 256 boja koristi nivo indirektnosti uvodjenjem koncepta "palete" boja koja se

moe birati iz celokupnog opsega od 16,7 miliona boja. Svaka boja u paleti od 256 boja

je definisana pomou standardne 3-bajtne definicije koja se koristi za pravu boju: po 256

moguih intenziteta za crvenu, plavu i zelenu. Svaka data slika onda koristi bilo koju

boju iz njene pridruene palete.

Pristup palete je izvanredno rjeenje koje dozvoljava daleko veu preciznost u sli ci

nego to bi to bilo mogue upotrebom 8 bita raspoloivih pomou, na primjer,

dodjeljivanja svakom pikselu 2-bitne vrednosti za plavu i 3-bitnih vrednosti za zelenu i

crvenu. Zbog svojih relativno malih zahtjeva za video memorijom, reim 256 boja je

iroko korieni standard, naroito u PC raunarima namenjenih prvenstveno poslovnim

primenama.

4.Stvaranje meutonova

Stvaranje meutonova (dithering) zamjenjuje kombinaciju boja koje je grafika

kartica u stanju da generie sa bojom koju ona ne moe da proizvede. Na primer, ako je

grafiki podsistem sposoban da radi sa 256 boja, a prikazuje se slika koja koristi 65000

boja, one boje koje nisu raspoloive bie zamenjene bojama stvorenim iz kombinacija

raspoloivih boja. Kvalitet boje slika na kojima je primenjeno stvaranje meutonova

manji je od onih na kojima to nije uinjeno.

Stvaranje meutonova se takodje odnosi i na tehniku u kojoj se koriste dvije boje da bi

se stvorilo pojavljivanje tree, to daje glatkiji izgled naglim prelazima koji bi se inae

pojavljivali. Drugim rijeima, to je takodje metoda upotrebe uzoraka da bi se imitirali

stepeni sivog ili sjenke boja, ili za izravnjavanje nazubljenog izgleda krivih linija.

4.1.Sastavni dijelovi

Savremene grafike kartice za PC raunare sastoje se od etiri glavna sastavna dijela:

grafikog procesora video memorije


9/38

6

digitalno-analognog konvertora memorije sa direktnim pristupom (RAMDAC) upravljakog softvera (drajvera).

Prvi VGA sistemi su bili spori. Centralna procesorska jedinica je bila veomazaposlena obradom grafikih podataka, a koliina podataka koji su prenoeni preko

magistrale predstavljala je suvie veliko optereenje za sistem. Problemi su bili jo vie

pogorani zbog injenice da u obinu DRAM grafiku memoriju nije moglo

istovremeno da se upisuje i iz nje ita, to je znailo da bi RAMDAC morao da eka da

proita podatke dok centralna procesorska jedinica upisuje i obrnuto.

4.1.1Grafiki procesor

Problem sporosti sistema je rijeen uvodjenjem namjenskih ipova za grafiku

obradu na savremenim grafikim karticama. Umjesto da alje sirovu ekransku sliku kroz

bafer kadra, centralna procesorska jedinica alje mali skup naredbi za crtanje koje

interpretira sopstveni upravljaki program grafike kartice i koji se izvrava od strane

posebnog procesora na samoj kartici.

Operacije koje obuhvataju prenose bit mapa i slikanje, promjenu veliine okvira injegovog poloaja, iscrtavanje linija, skaliranje fontova i crtanje poligona, mogu da

budu opsluene od strane procesora grafike kartice, koji je projektovan tako da obavlja

ove zadatke u hardveru, daleko veim brzinama nego to bi to bio u stanju softver koji

se izvrava na centralnoj procesorskoj jedinici sistema. Grafiki procesor zatim upisuje

podatke o kadru u bafer kadra. Kako ima manje podataka za prenos, manje je

nagomilavanje na sistemskoj magistrali i znatno se smanjuje optereenje centralne

procesorske jedinice.

4.1.2 Video memorija

Memorija u kojoj se dri video slika se takodje naziva i bafer kadra i obino je

ugradjena na samoj kartici. Na prvim sistemima, video memorija je bila izgradjena od

standardne DRAM memorije. Medjutim, to zahteva stalno osveavanje podataka, da bi


10/38

7

se sprijeilo da se oni izgube, a oni se ne mogu mijenjati za vrijeme tog procesa

osvjeavanja. Posledica je znatna degradacija performanse, naroito sa vrlo brzim

generatorima takta koje zahtevaju savremene grafike kartice.

Prednost ugradnje video memorije na samoj grafikoj kartici je u tome to ona moe

biti prilagodjena za svoj specifian zadatak i, zaista, to je rezultovalo obiljem novih

memorijskih tehnologija:

Video RAM memorija (VRAM): Poseban tip DRAM memorije sa dva pristupa,u kojoj se moe upisivati i iz nje itati u isto vrijeme. Ona takodje zahtijeva rjee

osvjeavanje od obine DRAM memorije i shodno tome mnogo bolje radi.

Windows RAM memorija (WRAM): Koristi je veoma uspjena kartica MatroxMillennium, takodje je sa dva pristupa i moe da radi neto malo bre od

konvencionalne VRAM memorije.

EDO DRAM memorija: Obezbedjuje vei propusni opseg od DRAM memorije,moe da se taktuje viom uestanou od normalne DRAM memorije i da se

efikasnije upravlja ciklusima itanja/upisivanja.

SDRAM memorija: Slina EDO RAM memoriji, izuzev to memorijski igrafiki ipovi rade sa zajednikim generatorom takta koji se koristi za

odravanje podataka, to dozvoljava da SDRAM memorija radi bre od obine

EDO DRAM memorije.

SGRAM memorija: Ista kao SDRAM, ali podrava takoe i upisivanje blokova iupisivanje po bitu, to donosi bolju performansu na grafikim ipovima koji

podravaju te dodatne osobine.

DRDRAM memorija: Direktna RDRAM memorija predstavlja potpuno novuarhitekturu memorije opte namjene koja obeava oko 20 puta bolju performansu

od konvencionalne DRAM memorije.


11/38

8

Pojedine konstrukcije integriu grafika kola u samu matinu plou i koriste dio

sistemske RAM memorije za bafer kadra. To se zove arhitektura sa ujedinjenom

memorijom i koristi se samo u cilju smanjenja cijene. Kako takve implementacije ne

mogu da imaju koristi od specijalizovanih tehnologija za video memoriju, one e kao

rezultat uvijek imati slabiju grafiku performansu.

Informacija u video memorijskom baferu podataka je slika ta se deava na ekranu,

smjetena kao bit mapa. Ali, dok video memorija sadri digitalnu informaciju svog

izlaznog medijuma, monitor koristi analogne signale. Analogni signal zahtjeva vie od

obinog signala "ukljueno" ili "iskljueno", jer se koristi da odredi gdje, kada i kojim

intenzitetom e biti okinut elektronski top dok skenira uzduno i popreno po ekranu

monitora. Tu dolazi do izraaja uloga digitalno-analognog konvertora memorije sa

direktnim pristupom - RAMDAC.

EDO VRAM WRAM SDRAM SGRAM RDRAM

Maksimalnapropustljivost

(Mbajta/s)

400 400 960 800 800 600

Sa dva ili

sa jednim

pristupom

sa jednim sa dva sa dva sa jednim sa jednim sa jednim

Tipina irina

podataka

64 64 64 64 64 8

Brzina

(tipina)50-60 ns 50-60 ns 50-60 ns 10-15 ns 8-10 ns

330 MHz

(brzina

generatoratakta)

Tabela 3.Tabela sumira karakteristike est popularnih tipova memorija koje se koriste

u grafikim podsistemima

Ako ukupna koliina instalirane video memorije ne bude potrebna za posebnu rezolu-

ciju, viak memorije se esto koristi za informacije skrivene memorije za grafiki

procesor.

4.1.3 RAMDAC

Mnogo puta u sekundi, RAMDAC ita sadraj video memorije, konvertuje ga u

analogni RGB signal i alje ga preko video kabla na monitor. Da bi konvertovao


12/38

9

digitalni signal u nivo napona za svaku boju, RAMDAC koristi tabelu za pretraivanje.

Postoji po jedan digitalno-analogni konvertor za svaku od tri primarne boje koje katodna

cijev koristi da bi stvorila cijeli spektar boja. eljeni rezultat je prava mjeavina koja je

potrebna da bi se stvorila boja pojedinog piksela. Brzina kojom RAMDAC moe da

konvertuje informacije i konstrukcija samog grafikog procesora diktiraju opseg brzina

osvjeavanja koje grafika kartica moe da podri. RAMDAC takodje diktira i broj

raspoloivih boja za datu rezoluciju, zavisno od njegove unutranje arhitekture.

4.1.4 Upravljaki softver (drajver)

Upravljaki softver (drajver) savremene grafike kartice je od vitalne vanosti za

njenu performansu i druge osobine. Za veinu primjena, drajveri prevode ono toprimjena eli da prikae na ekranu u instrukcije koje moe da koristi grafiki procesor.

Nain na koji drajveri prevode ove instrukcije je od vrhunskog znaaja. Savremeni

grafiki procesori rade mnogo vie od pukog mijenjanja po jednog piksela istovremeno;

oni imaju usavrene sposobnosti iscrtavanja linija i oblika, mogu da pomjeraju velike

blokove informacija unaokolo, kao i da ine jo mnoge stvari pored toga. Posao drajvera

je da odluuje o najefikasnijem nainu upotrebe takvih osobina grafikog procesora,

zavisno od toga ta primjena zahtjeva da bude prikazano.

U veini sluajeva, poseban upravljaki softver se koristi za svaku rezoluciju ili

dubinu boje. To znai da, ak uzimajui u obzir razliite podrke koje su pridruene

razliitim rezolucijama i bojama, grafika kartica moe da ima upadljivo razliite

performanse na raznim rezolucijama, zavisno od toga koliko dobro je odredjeni

upravljaki program napisan i optimizovan.

5.Digitalne kartice

Dananji paneli pokazivaa sa tenim kristalima (LCD - Liquid Cristal Display) se

povezuju na VGA konektor na grafikoj kartici koji je ve pretvorio signal u analogni

oblik, u cilju prenosa na monitor sa katodnom cevi. Obzirom da su LCD uredjaji po

svojoj prirodi digitalni, potrebna su unutranja elektronska kola da bi se signal ponovo


13/38

10

pretvorio iz analognog u digitalni oblik. To poveava cijenu LCD pokazivaa,

pogorava kvalitet slike, posebno u oblasti tanosti boja, a postavlja i pitanja

sinhronizacije (centriranje, itd.) koja teko moe da se podesi na nekim grafikim

adapterima. Novi digitalni LCD pokazivai obeavaju bolju, pouzdaniju sliku, ali

zahtjevaju novi konektor i unutranja elektronska kola na grafikoj kartici.

U situaciji kada LCD pokazivai dobijaju dio trita sve veom brzinom, javlja se

pritisak na proizvodjae grafikih adaptera da naprave proizvode koji to dozvoljavaju i

vie njih trenutno radi na rjeenjima digitalnih grafikih kartica - namjenskim

digitalnim, dualnim digitalno/analognim ili analognim sa digitalnim dodacima.

Medjutim, neslaganja o potrebnim standardima prijete da uspore taj napredak.

Obje tehnologije imaju prednosti i mane: na primjer, PanelLink nee podravati

rezolucije iznad 1280x1024, a LVDS koristi etiri para provodnika umesto tri.PanelLink zavisi od jednog jedinog proizvodjaa sastavnih dijelova (Silicon Image) za

svoje glavne elemente, ali zato moe da radi sa kablom duine do pet metara, to ga ini

pogodnijim za udaljene pokazivae.

6. 3D

Raunarska trodimenzionalna (3D) grafika zahtjeva mnogo procesne moi raunara i

velike koliine memorije.

Grafiki ip, bilo da je namijenjen za trodimenzionalnu (3D) grafiku, bilo da je ip

dvostruke namjene 2D/3D, rastereuje centralnu procesorsku jedinicu u znatnoj mjeri i

izvodi operacije realistinog prikaza (renderovanje) same slike. Sve u vezi tog

renderovanja, ili iscrtavanja, radi se kroz grafiku protonu obradu u dva glavna

stepena: geometriji i realistinom prikazivanju. Stepen geometrije koji izvodi centralna

procesorska jedinica, radi sve poligonske aktivnosti i pretvara 3D prostorne podatke u

piksele. Stepen realistinog prikaza, koji opsluuje 3D hardverski akcelerator, upravljasvim aktivnostima u vezi sa memorijom i pikselima i vri pripreme za prikazivanje boja

na monitoru.


14/38

11

6.1.Geometrija

U stepenu za geometriju, sve trodimenzionalne (3D) slike se razbijaju u poligone.

Svaki poligon se analizira i pridruuju mu se razliite karakteristike. Objekti se definiu

pomou svojih koordinata i kombinuju se u jedinstveni koordinatni sistem koji se zoveWorld Space Co-ordinate. Bilo koji element koji pada van okvira za dijalog ("prozora")

na pokazivau se odsjeca ili odbacuje.

Korisnikov ulaz u okviru World Space ini da se objekt pomjera. Kako se on pomjera,

njegove geometrijske osobine moraju da se preispitaju i ponovo proraunaju. To se zo ve

transformacija i obuhvata promjene u pravcu X, Y i Z ose. Dobar primjer je Duke

Nukem 3D: kako glavni junak (odnosno igra) utrava kroz vrata i kree na levo u sobu,

tako se cijela scena mijenja; kad se pomjera blie vratima, ona moraju da postanu vea,

a kada se okree na lijevo, mora da se stvori cijela nova scena sobe, dajui iluziju

dubine. Tome se dodaju promjene u kameri, osvjetljenju, teksturi i bojama objekata,

koje sve moraju da se izraunaju ili ponovo proraunaju.

Sve to se zajedno zove geometrijska postavka - to je tradicionalno bio zadnji stepen

grafike protone obrade koji izvodi glavna centralna procesorska jedinica, prije nego

to 3D procesor preuzme dalju obradu radi izvravanja funkcije realistinog prikaza.

Moe se smatrati da pridrueni prorauni izravaju sledee funkcije:

Skaliranje, koje ini objekte veim ili manjim, zavisno od toga koliko daleko seoni nalaze u vidnom polju;

Translaciju, koja obuhvata pomjeranje objekata na njihova tana mjesta; Rotaciju, koja obre objekat tako da on zauzima svoj taan poloaj.

U raunarskoj igri sa dvadeset razliitih objekata na ekranu u bilo kom datom

trenutku, centralna procesorska jedinica mora da izvri svaku od gore pomenutihprocedura za svaki objekat. I ako to do sada nije dovoljno sloeno, ekran raunara jo

mora da se osvjeava vie od sedamdeset puta u sekundi. Zato, svaka promjena poloaja

ovih objekata mora takodje da se prorauna i prikae, za svako osveavanje ekrana.


15/38

12

Postavka trouglova pretvara podatke koje je stvorila postavka geometrija u oblik koji

moe da bude ulaz za 3D akcelerator. Neke grafike kartice imaju sopstvene maine za

postavku trouglova koje preuzimaju deo napora od sistemskog procesora. Medjutim, ak

i te jedinice za postavljanje trouglova mogu da obradjuju samo mali dio podataka:

ostatak mora da uradi glavna centralna procesorska jedinica.

6.2 Realistino prikazivanje (renderovanje)

U stepenu za realistino prikazivanje, koji izvodi hardverski akcelerator, 3D maina radi

sa pikselima. Usko grlo ovde je pristup memoriji - odnosno koliko brzo pikseli mogu da

se itaju iz, ili upisuju u bafer kadra. Postoji na hiljade poligona za svaki kadar scene i

svi oni moraju da se auriraju i prenose kroz memoriju najmanje trideset puta u s ekundi,

da bi se stvorila iluzija pokreta. Ovaj prenos u bafer kadra je poznat kao brzina kadra i

meri se u broju kadrova u sekundi (fps - frames per second). Odatle, kadrovi se alju u

RAMDAC i pretvaraju u analogni signal za monitor gde se, posle mnogo matematikih

manipulacija, odigrava akcija.

Proces realistinog prikaza obuhvata upotrebu razliitih 3D tehnika:

Preslikavanje tekstura je tehnika za dodavanje posebnih detalja 3D objektu.Ona se najbolje moe opisati kao omotavanje trodimenzionalnog (3D) objekta u

dvodimenzionalni (2D) obojeni papir. Na primer, data 3D slika automobila na

ekranu bi bila omotana teksturom koja treba da prikae njegovu metaliziranu

boju. To je mukotrpan posao, jer treba da se ponovi za svaki piksel na objektu i

svaki piksel teksture nad njim - zvani teksel. Mnoge teksture mogu da se stave

na isti objekat i to se zove multiteksturisanje.

MIP preslikavanje moe da se posmatrakao redukovana forma preslikavanjatekstura u kojoj je vie teksela stvoreno bez izvodjenja ekvivalentnog broja

prorauna. Ako je MIP preslikavanje jedna etvrtina originalne teksture, itanje

jednog teksela iz takvog preslikavanja je isto kao itanje etiri teksela iz

originalne teksture. Ako se ono primeni uz upotrebu odgovarajuih filtara,

kvalitet slike e u stvari biti bolji, jer ova tehnika poravnava nazubljene ivice.


16/38

13

Bilinearno filtriranjeita etiri teksela, proraunava njihovu srednju vrijednost- odnosno srednju vrijednost njihovih relativnih poloaja - boju i tako dalje, i

prikazuje rezultat kao jedan teksel na ekranu. Ovo ima za rezultat zamagljivanje

u bliskim delovima slike, to sa svoje strane poboljava njen izgled koji bi inae

bio u vidu neprirodnih blokova. Bilinearno filtriranje je sada standard na veini

grafikih kartica za PC raunare.

Z-baferovanjeje metod proraunavanja piksela koji treba da se smeste u baferkadra, memoriju koja dri podatke koji e uskoro biti prikazani. ipovi 3D

akceleratora uzimaju jedan piksel, renderuju ga i prelaze na sledei. Problem saovim metodom je da akcelerator nema nikakav nain da zna da li proraunati

piksel treba da bude prikazan odmah ili kasnije. Z-baferovanje ukljuuje "Z"

vrednost u svaki proraunati piksel. Ako je Z vrednost za odredjeni piksel manja

nego za neki drugi, to znai da e piksel sa manjom Z vrednou biti prvi

prikazan.

Uklanjanje nazubljenostije tehnika da se smanji "um" prisutan na slici. Da bise predstavila neka slika, potrebna je izvesna koliina informacija. Ako je objekt

u pokretu, u idealnom sluaju, te informacije bi trebalo da obuhvate njegov svaki

mogui poloaj, boju, promene veliine i tako dalje. Ali ako ove informacije nisu

raspoloive, centralna procesorska jedinica esto popunjava nedostajue

segmente sa umom bez ikakvog znaenja. Uklanjanje nazubljenosti, zajedno sa

MIP preslikavanjem, uklanja taj um.

Gouraud sjenenje ini objekte da izgledaju solidniji, primjenjujui sjenke napovrini objekta. Algoritam odredjuje boje susednih poligona i pravi gladak

prelaz izmedju njih. To osigurava da nema iznenadnih promena boje na objektu.

Bump preslikavanje je poboljanje ee koriene tehnike "ispupavanja"(embossing) koja se koristi za davanje "neravnog" izgleda povrinama. Ono


17/38

14

koristi razliite mape tekstura da bi stvorilo iluziju dubine na povrinama i moe

da se upotrebi za stvaranje efekata kao to su boginjavi, od metaka izreetani

zidovi ili neravno zemljite.

7. 3D akceleracija

Opsluivanje razliitih 3D tehnika za realistian prikaz (renderovanje) obuhvata

sloene proraune koji napreu centralnu procesorsku jedinicu. ak i sa namjenskim 3D

akceleratorima koji izvravaju mnoge od ranije navedenih funkcija, centralna

procesorska jedinica je jo uvek glavno usko grlo za bolju grafiku. Glavni razlog za to je

to centralna procesorska jedinica opsluuje veinu geometrijskih prorauna - to znai

poloaj svakog filtriranog, MIP i Bump preslikanog piksela koji se pojavljuje na ekranu.Uz moderne 3D akceleratore koji izbacuju vie od 100 miliona piksela u sekundi, to je

izvan sposobnosti ak i najbrih centralnih procesorskih jedinica. 3D akcelerator

doslovno mora da eka da centralna procesorska jedinica zavri svoje proraune.

Postoje dva vrlo razliita sredstva za prevazilaenje ovog problema. Proizvodjai

hardvera za 3D zalau se za upotrebu namjenskog geometrijskog procesora. Takvi

procesori preuzimaju geometrijska proraunavanja od glavne centralne procesorske

jedinice. Na drugoj strani rasprave, to je najmanje prihvatljivo rjeenje za proizvodjae

procesora jer, jednom kada geometrijski procesori postanu standard na grafikim

ploama, bie potreban samo sasvim osrednji procesor za izvodjenje ostalih funkcija,

kao to su rad operativnog sistema i nadgledanje uredjaja. Njihov odgovor bio je da

pojaaju 3D performansu svojih centralnih procesorskih jedinica obezbedjenjem

specijalizovanih skupova instrukcija, KNI (Katmai New Instructions - nove instrukcije

procesora Katmai) u sluaju Intel-a i 3Dnow! kod firme AMD.

Medjutim, problem je u tome to e u duem vremenu ak i takva performansa,

obezbjeena pomou ovih novih instrukcija u stilu MMX, biti nedovoljna da bi mogla

uspeno da se nosi sa sirovom snagom nove generacije 3D akceleratora. Pored toga,

veina korisnika - ak i oni koji se bave raunarskim igrama ne nadograuju redovno

svoje raunare i imaju relativno spore centralne procesorske jedinice. Imajui sve to u

vidu, namjenski geometrijski procesori su se pokazali kao najbolje rjeenje.


18/38

15

8. FSAA

Sredinom 2000. godine, firma 3dfx je traila nain da uzvrati udarac rivalu nVidia u

bitci za prvenstvo u grafikoj areni pomou svoje tehnologije T-Buffer, otkrivene na

njenom nizu kartica Voodoo5. T-Buffer dozvoljava vie kljunih digitalnih efekata za

poboljanje fotorealizma u trodimenzionalnom grafikom realistinom prikazivanju u

realnom vremenu. Do sada, ovi efekti nisu bili raspoloivi na PC raunarima

potroakog nivoa na brzinama koje su potrebne za rad u realnom vremenu. To su

sledei efekti:

zamagljivanje pokreta da bi se dodala realistina zamagljenost objektima upokretu koji bi inae bili definisani otrije od realnih stvarno fotografisanih

objekata na hemijskom filmu,

dubinska otrina da bi se dodala vizuelna naznaka koja pomae da se definierastojanje do svakog objekta u sceni pomou razliitih nivoa otrine, na

razliitim dubinama i, to je moda i najvanije,

uklanjanje nazubljenosti na celom ekranu (FSAAfull-screen anti-aliasing).Nazubljenost se javlja u dva oblika: "stepenice" na kosim linijama i "svjetlucanje"

vrlo tankih poligona. To su prostorne pojave, jer se javljaju zato to je uzorak sa scene

koja se realistino prikazuje suvie mali. Ranije raspoloivo samo u profesionalnim

sistemima za vizuelnu simulaciju kao to su vojni simulatori leta - FSAA uklanjanje

nazubljenosti ispravlja zupaste linije i uklanja svetlucanje veoma tankih objekata

uzimanjem mnogo uzoraka scene i njihovim mijeanjem. Rezultat je smirenija, daleko

realistinija i dopadljivija slika.

Ono to je tako znaajno u vezi tehnologije FSAA je injenica da ona odmah radi

aplikacioni softver ne mora posebno da se kodira da bi mogao da je koristi. Korisnici

mogu da konfiguriu upravljaki program (drajver) grafike kartice tako da koriste

FSAA u mjeri u kojoj to ele: nijedan, dva ili etiri uzorka. to je vei broj uzoraka,

pojavie se smirenija rezultujua slika.


19/38

16

9. DirectX

Rjeenje je u programskom interfejsu aplikacije, API (Application Programming

Interface). API radi kao posrednik izmedju aplikacionog softvera i hardvera na kome se

on izvrava. Prodavac softvera pie kd koji na izlazu daje podatke API drajveru putem

standardizovanih komandi, a ne direktno preko hardvera. Drajver, napisan od strane

proizvodjaa hardvera, onda prevodi taj standardni kd u originalni format koji poseban,

dati model hardvera moe da razumije.

Prvi put predstavljen 1995. godine, DirectX je integrisani skup alata za programiranje,

projektovan tako da pomogne programerima da naprave niz multimedijskih primjena za

platformu operativnog sistema Windows. On pokriva gotovo sve aspekti multimedije i u

vreme DirectX 7.0 - svoje este glavne verzije uvedene 1999. godine - obuhvatao je

sledee glavne komponente:

Direct3D - koriten za 3D grafiku u realnom vremenu; DirectDraw - koriten za 2D grafiku; DirectSound - koriten za audio reprodukciju; DirectPlay - koriten za mreno povezivanje (posebno za raunarske igre za vie

uesnika preko Interneta);

DirectInput - koriten za komandne palice i druge sline uredjaje; DirectMusic - koriten za muzike podatke zanovane na porukama.

DirectX 8.0 uveden krajem 2000. godine spojio je DirectSound i DirectMusic u

komponentu DirectX Audio, dok su do tada razdvojene funkcionalnosti za 2D i 3D

grafiku, DirectDraw i Direct3D spojene u komponentu DirectX Graphics. Tada je,

takodje, komponenta DirectShow, ranije implementirana kao poseban API, postala

zvanina komponenta DirectX.


20/38

17

10.OpenGL

OpenGL API je projektovan tako da se obrati irokom skupu naprednih grafikih

tehnika za realistian prikaz, kao to su preslikavanje tekstura (sposobnost da seprimjeni slika na grafiku povrinu), uklanjanje nazubljenosti, transparentnost,

zamagljivanje, osvjetljavanje (sposobnost da seprorauna obojenost povrine kada su na

nju primjenjeni razliiti modeli osvetljavanja iz jednog ili vie izvora svetlosti), glatko

sjenenje (sposobnost da se proraunaju efekti sjenenja kada svjetlost dolazi na

povrinu pod uglom, to rezultuje finim razlikama u nijansama boje na povrini),

zamagljivanje pokreta i transformacija za modelovanje (sposobnost promjene mjesta,

veliine i perspektive objekta u trodimenzionalnom koordinatnom prostoru).

Skup njegovih osobina je slian onome koji ima Direct3D, ali je on API nieg nivoa

od svog rivala, obezbedjujui vrlo fino upravljanje osnovnim elementima 3D scene, kao

to su informacije o takama i trouglovima. Aplikacija u OpenGL mora da obezbedi sve

geometrijske informacije za svaku od primitiva (taka, linija ili trougao) u sceni, kao i za

efekte koji e se primeniti na primitive (boja, transparentnost, zamaglji itd.). Nivo

upravljanja koji se daje programerima je glavni inilac koji stoji iza tvrdnje da je sa

OpenGL API mnogo lake praviti aplikacije nego sa Direct3D, kao i da je to mnogo

pouzdaniji proizvod na razliitim hardverskim platformama.

U sutini postoje dva nivoa za hardverski ubrzanu podrku OpenGL. To su ICD

(Installable Client Drivers klijent drajveri koji se mogu instalirati) koji ubrzavaju

osvetljavanje, transformacije i rasterizaciju i MCD (Mini Client Drivers mali klijent

drajveri) koji podravaju samo rasterizaciju. Dok su MCD laki za prodavce hardvera,

ICD nude bolju performansu.

11.Direct3D

Obezbjedjuje spregu sa pogodnostima koje su iroko implementirane u 3D grafikom

hardveru i dozvoljava proizvodjaima da naprave drajvere koji povezuju HAL sa

hardverom. Toomoguava primjenama Direct3D da iskoritavaju osobine hardvera bez

potrebe autorizacije za te posebne uredjaje.


21/38

18

Direct3D se obino smatra manje fleksibilnim od OpenGL, uprkos tome to nudi reim

programiranja na niskom nivou (poznatom kao Intermediate Mode), koji namijenjen da

bi ga uinio vie odgovarajuim njegovom rivalu.

U protonoj obradi za realistian prikaz Direct3D, geometriju 3D objekata obradjuje

centralna procesorska jedinica glavnog raunara, pre nego to 3D akcelerator pone da

prikazuje scenu na ekranu. Tokom 1998. godine kada su se proizvodjai ipova

sumanuto utrkivali za pravo da se mogu pohvaliti da imaju najbri 3D akcelerator

DirectX 5 brzo postao usko grlo u procesu 3D realistinog prikaza. Kako je situacija

postala jo gora sa pojavom 3D ipova tree generacije, Microsoft je paljivo preispitao

API u DirectX za transformaciju i osvjetljavanje, da bi poboljao efikasnost

geometrijske obrade i uravnoteio arhitekturu sistema.esta verzija komponente Direct3D podrava mogunost novijih grafikih kartica da

izvode renderovanje sa vie tekstura u jednom prolazu, to dramatino smanjuje vrijeme

potrebno da bi se primjenile mape tekstura. Ona takodje ukljuuje novije tehnike za

dodavanje realnosti 3D scenama, kao to su anizotropno filtriranje, koje dodaje element

dubine trilinearnom filtriranju, i bump preslikavanje, koje stvara iluziju realnih

tekstura i izvora svjetlosti na ravnim povrinama. Trend za objedinjavanje osobina

OpenGL nastavio se sa operacijama postavljanja slika na 3D scenu, a ne tekstura na

pojedinane 3D objekte.

Pored toga to je bio optimizovan da radi 20% bre od svog prethodnika, V7.0 je

ukljuio i izvjestan broj novih osobina. Najvanija medju njima je podrka za hardverski

ubrzanu transformaciju i osvetljavanje (T&L) koji su podrani od veine 3D kartica

najnovije generacije - a posebno one zasnovane na skupovima ipova GeForce 256

firme nVidia i S3 firme Savage. Obzirom da transformacija i osvjetljavanje predstavljaju

zadatke u savremenim raunarskim igrama koji zahtevaju najvie rada centralne

procesorske jedinice, preusmeravanje tog posla na namjenski 3D akcelerator oslobadja

znaajnu koliinu procesorovog kapaciteta za druge zadatke - to dozvoljava da se u

razvoju da ugradi vie detalja u realistino prikazivanje i vie specijalnih efekata koji

traeintenzivno angaovanje procesora.


22/38

19

12.Talisman

Talisman je inicijativa firme Microsoft za poboljanje kvaliteta i performanse i za

integraciju audio i video medijskih tehnologija na PC raunarima. Krajnji cilj jejedinstvena PCI ploa za proirenje koja integrie audio, video, dvodimenzionalnu i

trodimenzionalnu grafiku i dekodovanje MPEG-2. Radije nego da bude samo

preiavanje postojeih tehnologija, Talisman-ov grafiki element predstavlja pokuaj

da se definie nova, fundamentalno razliita arhitektura, koja rjeava probleme

ogranienja propusnog opsega, malih brzina kadrova i velikih kanjenja/male interakcije

koji su ranije koili trodimenzionalnu grafiku zasnovanu na PC raunarima.

Microsoft ga opisuje kao zamjenu "sinteze slike" sa "obradom slike", zasnovanom naspecijalizovanim digitalnim procesorima signala. Umjesto uobiajene grafike protone

obrade, sa slikama napravljenim od primitiva, rasterizovanim i poslatim u bafer kadra

kao cjelina, arhitektura Talisman stvara seriju odvojenih slojeva slike koji mogu da se

realistino prikazuju i kojima se manipulie nezavisno. Umjesto auriranja cijele slike za

svaki kadar, svaki sloj se aurira po potrebi, na osnovu prioriteta koje postavlja softver.

Na primjer, zamagljeni objekt u pozadini trodimenzionalne scene treba da se aurira

manje esto i tano od jasno vidljivih objekata u prvom planu. Kako svi slojevi slike ne

moraju da se auriraju i istom trenutku, postoji znaajna uteda u vremenu obrade i

propusnom opsegu. Realistino prikazivanje objekata u slojevima dozvoljava da se

trodimenzionalne transformacije zamene dvodimenzionalnim operacijama nad slikama,

sve dok nema dovoljno velikih izoblienja koja zahtevaju kompletno ponovno

realistino prikazivanje.

Talisman isto tako koristi i proces u kome se slike razlau na dijelove od po 32x32

piksela. Sva geometrija u jednom takvom dijelu se realistino prikazuje prije nego to se

predje na sledei. Kako Z-bafer radi samo sa jednim takvim dijelom istovremeno, ontreba da bude njegove veliine i, kao rezultat, dovoljno je mali da moe da se

implementira na ipu. Ovaj proces omoguava kompresiju slike orijentisanu na blokove:

jednom realistino prikazan i sa uklonjenom nazubljenou, svaki takav deo moe da

bude komprimovan i sauvan za buduu upotrebu.


23/38

20

Slika 1. Dijagram predstavlja odnos razliitih grafikih kartica u pogledu

karakteristika:

Primjer jedne grafike kartice je MSI nVidia NX7950GX2, njene karakteristike su:

512-bitni memorijski interfejs NVIDIA SLI tehnologija MSI Vivid Video tehnologija Dual 400MHz RAMDAC 90nm proces. tehnologija Dual Dual-Link DVI podrska


24/38

21

Microsoft DirectX 9.0 Shader Model 3.0, High Dynamic-Range (HDR)Rendering, NVIDIA UltraShadow II

NVIDIA CineFX 4.0 Engine, ForceWare, High-Definition H.264, MPEG-2,WMV hardverska akceleracija, ...

Integrisani HDTV Encoder

13.Literatura

1.www.pcpress.com.2.www.microsoft.co.

3.www.mikroknjiga.co.

5.www.krstarica.com

6.www.goggle.com


25/38

22


26/38

23


27/38

24


28/38

25


29/38

26


30/38

27


31/38

28


32/38

29


33/38

30


34/38

31


35/38

32


36/38

33


37/38

34


38/38

Documents

Studij Slucaja Arhitektura Racunara