Controladora de vídeo

La controladora de vídeo és un dispositiu de sortida per adaptar la imatge digital emmagatzemada a la RAM al senyal analògic (VGA) o digital (DVI) del monitor.

Més concretament, les tasques d'una controladora gràfica són bàsicament 2:

• Transformar la informació gràfica de la VRAM al format analògic de sortida.
• Alliberar la CPU dels càlculs relacionats amb l'entorn gràfic: Acceleració 2D i 3D.

Arquitectura del controlador

Per dur a terme aquestes tasques la targeta necessita:

• E/S: per comunicar-nos amb la CPU ens caldrà un adaptador d'entrada/sortida que gestioni el diàleg amb el bus PCI-e o AGP. Aquest mòdul introduïrà les dades que subministri la CPU i les col·locarà a la VRAM.
• VRAM: Vídeo RAM, és ràpida i té doble port per ser accedida simultàniament pel microprocessador i el RAMDAC.
• RAMDAC: RAM Digital to Analog Converter. Dispositiu encarregat de recollir les dades de la RAM i generar un senyal analògic interpretable per un monitor CRT. La sortida del RAMDAC serà una VGA o S-VIDEO, ambdúes analògiques..
• GPU: Graphics Processing Unit. És un microprocessador encarregat de les tasques gràfiques (2D o 3D). És molt especialitzat en aquestes tasques i pot arribar a ser molt potent, utilitzant arquitectures de 256 bits que poden ser més adequades al processament gràfic.

ArquitecturaTargetaDeVideo.gif

Paràmetres del controlador

• Resolució: nombre de píxels d'amplada i alçada. Els modes estàndard (per a la relació d'aspecte 4:3) son:
  • 640x400 (VGA: Vídeo Graphics Array)
  • 800x600 (SVGA: Super VGA)
  • 1024x768 (XGA: eXtended Graphics Array)
  • etc.
• Profunditat de color: nombre de bytes dedicats a especificar el color de cada píxel. Podem tenir:
  • 1 Byte: només 256 colors (resultat pobre)
  • 2 Bytes (16 bits): 65.536 colors (millors resultats però encara millorables a la vista humana).
  • 4 bytes o color real (només s'aprofiten 24 bits per la tricomía): 12,7 milions de colors (resultat òptim per les capacitats de la vista humana, més enllà d'aquesta profunditat l'ull detecta molt poca millora).
• Freqüència de refresc: nombre de imatges per segon que s'envien al monitor. Pels monitors CRT (tub) cal enviar com a mínim 70 imatges per segon per tal que treballar no sigui carregós per la vista. Per un monitor TFT o LCD podem rebaixar fins a 50 imatges/segon ja que no produeixen pampallugueig.

Els 2 primers paràmetres determinaran la quantitat de memòria RAM necessària per la targeta. Multiplicant resolució horitzontal per vertical i per la profunditat de color trobarem els bytes necessaris per contenir una imatge.

Per exemple, una XGA amb color real necessitaria 1024x768 píxels x 4 Bytes/píxel = 3 MB de memòria RAM

Les targetes amb acceleració disposen de més memòria que la estrictament necessària per la imatge que s'envia al monitor, ja que realitzen funcions de càlcul 2D/3D (i textures) que requereixen espais de memòria molt amples.

Tricomía (R,G,B)

Ens basem en la tricomía per representar la paleta de colors possibles. Amb els tres colors primaris (vermell, verd i blau) podem generar la resta de colors. Els secundaris són:

• Cyan (verd + blau)
• Magenta (blau + vermell)
• Groc (vermell + verd)

És degut a que utilitzem només 3 colors que es fa difícil aprofitar el 4t byte dels 32 bits. S'utilitza un byte per cada color primari, és a dir 24 bits, deixant el darrer desocupat.

Connectors

Interfícies analògiques:

• VGA: tipus D-sub de 15 pins (en 3 files). Comunicació sèrie en components RGB.
• S-VIDEO: connector DIN rodó amb senyal Super VHS (Video Home System), és a dir, una versió millorada del vídeo analògic domèstic. Encara s'utilitza per connectar-se a projectors i televisions CRT (Cathodic Ray Tube o tub de raigs catòdics).
• Senyal de vídeo compost: un sol connector (groc) tipus RCA on passa tot el vídeo. És de baixa qualitat.
• Senyal en components: alguns monitors i sistemes poden utilitzar interfícies amb components (RGB o YPbPr) amb 3 connectors RCA separats. És una connexió analògica utilitzada abans per sistemes amb més qualitat.

Interfícies digitals:

• DVI: Digital Video Interface, dissenyat pel consorci DDWG (Digital Display Working Group) per dispositius d'alta qualitat. Parcialment compatible amb el HDMI però sense àudio.
• HDMI: High Definition Multimedia Interface, més comú en televisions i aparells audiovisuals. És parcialment compatible amb DVI, però amb l'àudio.