Немного о видеокартах

Итaк, oсoбoгo порядка в статье создать не получится, да и в принципе очень трудно это сделать т.к. будет всего три пункта, которые никак нельзя разделить:

1. принципы работы и мелкие нюансы;
2. технологии обработки графики (в этой части я расскажу о таких страшных словах, как "Anti Aliasing" "Bump mapping" и прочие иностранные создания...);
3. разгон видеокарт, где опишу некоторые методы разгона.

При покупке видеоплаты постоянно возникают вопросы, что такое 64-х битная шина и 128-и битная, сколько мегагерц должна иметь память видеокарты и что должен "уметь" процессор видеокарты да и самое главное, почему цены так отличаются? Да, все видеоплаты отличаются друг от друга как ценой, производительностью, так и качеством... Конечно, можно спросить у продавца "посоветуйте пжалста, у меня n денег и хочу "гамиться", но в ответ продавец может:

1. похлопать глазами на слово "гамиться" и вообще он может не иметь ни малейшего понятия о видеоплатах;
2. посоветовать то что ему больше выгодно;
3. наврать и "втулить" вам видеокарту которая ещё хуже той, что у вас есть... (по причине 2-х предыдущих пунктов вместе взятых).

Конечно, я не могу сказать, что 100% продавцов сволочи и вруны, может продавец отличный спец по мониторам или принтерам, а не видеоплатам, а может это новичок и он ошибся. Ну да ладно. Единственное, что я хочу сказать этим, это то, что когда пойдёте в магазин, не развешивайте уши, когда продавцы вам пропагандируют с серьёзным видом GeForce 4000, когда по рынку гуляют GT6600 и при этом говорят что 4000-е круче...

Технические характеристики видеокарт

И так приступим: первое, что очень сильно влияет на производительность платы, это количество и скорость памяти (пояснение: в дальнейшем, я не буду упоминать о памяти ОЗУ и скорости ЦП наших системников, так что при появлении "скорость памяти и процессора" речь идёт только о видеокартах). На данный момент можно наблюдать разные типы памяти с разными пропускными способностями - 64, 128 и 256 битные шины. Эти параметры всегда хорошо синхронизированы и единственное что нужно знать - это чем шире шина (больше значение) и выше тактовая частота памяти (больше Мгц), тем лучше.

Ширина шины памяти определяет количество переданных бит между процессором и памятью за один такт. На коробках видеокарт можно увидеть нечто, как "4Gb/s", этот параметр рассчитывается по простой формуле: "(шина памяти -биты-) * (частота памяти -Мгц-) = (х бит пропуск) / (бит в байте (8бит))" например, имея видео плату со 128 битной шиной, 250Мгц частотой памяти получим следующее:

128*250=32000/8

Значит, у этой видеокарты пиковая пропускная способность равна 4 Гигабайт в секунду.

Пиковая пропускная способность памяти - это очень важный момент, ведь именно с этой скоростью процессор видеокарты сможет получать данные, например (буду говорить о стариках гигантах, как GeForce2 MX200 и MX400) MX400 имея чуток больше Мгц в ядре, чем МХ200 в 2.5 раза быстрее! А всё почему? Потому что МХ400 (хороших компаний) имели пропускную способность в 128 бит, а МХ200 в 64...

Во всех видеокартах, как от nVidia, так и от ATI используются технологии экономии пропускной способности. Работает это примерно так: перед началом накладывания текстур, процессор отбрасывает те полигоны, которые не будут играть роли на окончательном изображении (их не будет видно), т.е. обрабатывается не вся сцена, а только часть, которую видно. Данный процесс позволяет экономить до 20% пропускной способности.

Ну вот, немного разобрались с памятью, настала очередь процессора. Один из самых важных критериев, это конечно же частота. Опять же определение - чем больше, тем лучше.

Помимо этого, не менее важный фактор это число конвейеров. Это определяет количество запрашиваемых пикселей за один такт. Стандарт - 4 конвейера (дешевки и по 2 бывают). Таким путём определяется характеристика "Пиковая частота заполнения". Как и пропускная способность памяти, она рассчитывается, опять же, по простой формуле: (частота ядра)*(кол-во конвейеров). Допустим если частота ядра 300Мгц то получим: 300х4=1200 мегапикселей в секунду. Помимо этого есть ещё и количество текстурных блоков на каждом конвейере, как следствие - количество накладываемых за проход текстур (стандарт у nVidia два текстурных блока и от двух до четырех текстур за проход, у ATI три блока и три текстуры за проход).

Используется наложение только двух текстур, вот и ещё один параметр: скорость заполнения в мегатекселях (пикселях текстур) равен удвоенной скорости заполнения в мегапикселях.

Активно используется "блок аппаратного T&L (transform and lighting)", этот блок имеет две определяющие характеристики: максимальное количество источников света и количество обрабатываемых полигонов. Видеокарт без аппаратного T&L уже толком то и не найти

Используемые технологии

Производительность видеокарт (частоты, ширина шины данных и т.д.) растёт плавно, а вот качество очень даже скачкообразным образом, т.к. качество зависит не только от производительности карты, а ещё и (точнее самое важное) от используемых технологий в данном видеочипе. Теперь давайте рассмотрим самые популярные технологии обработки 3-хмерной графики.

В своё время появилось очень нашумевшее Antialiasing (аппаратное сглаживание), но эта технология уже давно интегрирована в видеоплаты, а вот FSAA (FullSceneAntiAliasing) существует не так давно. Это, так сказать, "детище" AntiAliasing.

Если вы используете разрешение 800х600 в игре, для сглаживания картинка рассчитывается на разрешении в два раза больше (FSAAx2) и потом сжимается до нужного. Зачем столько мороки, если можно выставить разрешение на 1600х1200 и играть? Просто потому, что далеко не все мониторы хорошо работают на таких частотах и разрешениях (об этом подробнее в другой статье), а падение производительности при обоих случаях абсолютно такое же.

После этого, появилось ещё более интересное новшество: FragmentAntiAliasing, созданное компанией Matrox и заключается в следующем: вместо того, чтобы обрабатывать 100% сцены, технология обрабатывает только граничные пиксели полигонов, таким образом, видеочип работает только с 5% сцены! Да, как всегда есть одно "НО", дело в том, что данная технология очень сложная и могут появляться ошибки при обработке, но Martox-яне упорно утверждают что их очень мало
Ещё одно направление развития технологий - придание видимой объёмности.

Первый шаг - Bumpmapping. Суть её в следующем: помимо основной текстуры используется дополнительная, обычно в оттенках серого, имитирующая разный уровень освещённости участков полигона, таким образом, создаётся видимость рельефности объекта.

После Bumpmapping (её дальнейшее развитие) EMBM (EnvironmentMapBumpMapping), добавляет ещё одну текстуру, с помощью которой создаются такие эффекты, как искажение изображения, отражение, горячий воздух, искажающий фон и т.д.

Немного уходящая в сторону ветвь развития - DisplacementMaps (карты смещения), опять же, разработка Matrox. Заключается в добавлении текстуры смещения, создающей реально объёмный объект.

Немного о фильтрациях

Билинейная, Трилинейная и Анизотропная пока сильно трогать тему не будем (будет затронута в подробностях в другой статье), единственное скажу: с анизотропной фильтрацией лучшее изображение.

И немного о Шейдерах, великие и страшные, кто они?

Пиксельные и вершинные шейдеры - это функции, выполняемые специальным пиксельным и вершинным блоком GPU, а прелесть их в том, что они программируются разработчиком, т.е. программисты получили очень мощный инструмент, с помощью которого они сами могут создавать собственные эффекты, не завися от того, что вложили производители в видеокарту. Шейдеры - это новая ступень развития, как, например, был блок аппаратного T&L. Помимо наличия шейдеров, есть ещё и их версия как, например, 2.0 которая вышла с появлением DirectX9.

Разгон

Кому надо дёргающееся изображение? Какой русский такое потерпит? А у кого есть деньги на крутую видеокарту? Да, быстро любят все, а деньги есть не у всех, поэтому и появился "Разгон" о котором мы сейчас и побеседуем...

Методов разгона есть "большие поезда маленькие тележки", ведь каждый "секущий" в данной теме может разработать свой собственный метод разгона, а о самых популярных и наиболее практичных я вам расскажу.

Кому это надо? Людей занимающихся разгоном видеокарт можно грубо поделить на две группы:

1. спортсмены (те, которые просто из любопытства мучают старую видеокарту догоняя до предела частот и облепляя её всевозможными радиаторами - в общем пытаются побить рекорды);
2. люди которые не имеют средств для покупки "крутой видюхи" и которые вынуждены мучить свою старушку, чтоб добиться оптимальной производительности для их целей.

Приведём плюсы и минусы разгона:

Плюс - это бесплатное решение апгрейта видеоускорителя (заманчиво, НО!, зачастую старые платы не имеют тех же возможностей, как более новые только потому, что в новых видеоплатах интегрируются новые технологии обработки графики (о которых я немного рассказал ранее) хотя их частоты могут и совпадать).

Минус - можно спалить видеокарту (конечно, это не так просто, но можно, если делать не осторожно). До кучи, как гарантийную потом "втулить" не получится, на фирмах прекрасно знают, когда видео платы сгорают от overclocking-а.