Ускорители трехмерной графики

В настоящее время возникла необходимость в решении таких задач, когда уровень развития существующих видеоадаптеров, даже "монстров" с объемом видеопамяти 8 Мб и стоимостью свыше 1000 USD, уже не в состоянии с ними справиться. Для решения этих задач требуются еще большие скорости по генерированию многоугольников и просчету в реальном масштабе времени трехмерных объектов. Это новейшие разработки в области виртуальной реальности, профессиональные 2D- и ЗD - приложения CAD, компьютерное моделирование, обработка трехмерных изображений и т. п. Кроме того, появление программ ЗD - анимации и аппаратно-ориентированных игровых приставок типа 3DO, Sony Plantation или Sega Saturn еще более стимулировало развитие индустрии в области видео.

Среди передовых технологий, которые могут значительно ускорить процесс внедрения 3D в мир PC, первой следует назвать Intel MMX (Multimedia Extension).

Любая трехмерная операция в принципе может быть запрограммирована обычными средствами без применения аппаратного ускорения или только при помощи "двухмерных" функций. Однако даже современные высокопроизводительные CPU Pentium и качественные программы далеко не всегда позволяют достичь удовлетворительного соотношения между реалистичностью изображения и частотой кадровой развертки монитора. При мощностях со временных процессоров любое усложнение изображения или увеличение разрешения неизбежно потребует либо применения аппаратного ускорения трехмерной графики, либо снижения частоты кадров до неприемлемого уровня.

Все вышесказанное и послужило причиной появления аппаратных 3D-ycкoрителей, или, как их еще называют, 3D-блacтеров, 3D-акселераторов.

3D-aкceлepaторы – это аппаратные средства, способные самостоятельно, без участия процессора, рассчитывать взаимное расположение фигур в трех мерном пространстве и в реальном масштабе времени отображать требуемую двухмерную проекцию на мониторе PC.

Функции 3D-акселераторов

Для создания наиболее реалистичного изображения используются различные методы.

Закраска Гуро выглядит реалистичнее простой плоской закраски, получаемой при интерполяции значений цветов вдоль поверхностей многоугольников. Отображение текстуры подразумевает наложение шаблонов, представляемых битовыми картами на поверхности объектов с учетом эффектов перспективы.

Функция сглаживания интерполирует цвета смежных пикселов для устранения ступенчатости на границах объектов. Другие специальные приемы, та кие как дымка, альфа-смешение цветов и пространственное упорядочение, помогают улучшить правдоподобность изображения.

Функция Z-буферизации использует информацию о пространственном положении каждого пиксела, чтобы определить, нужно ли выводить данный пиксел или он закрыт более близким объектом,

Двойная буферизация обеспечивает более плавную анимацию путем формирования следующего кадра во внутреннем буфере одновременно с выводом на экран текущего кадра. Двойная и Z-буферизация иногда дополняются механизмами быстрого вывода на экран и пространственного удаления. Шаблоны, маски и информация об отсечении частей объекта или целых объектов, невидимых в зависимости от ракурса, используются для определения атрибутов каждого пиксела и сужения пространства графического вывода, а также дополняют основные приемы визуализации.

 

Офисное оборудование

Телевидение

Телевизионные стандарты

Введение

Начало развития телевидения обычно относят к 1875–1877 гг., когда были сформулированы основные принципы получения и передачи сигналов изображения движущихся объектов. Это – разбивка его на отдельные элементы и поочередно-последовательная их передача и воспроизведение. Они сохранились до наших дней. Сам термин "телевидение" впервые был использован русским инженером-электриком К. Д. Перским в 1900 г. в докладе "Электрическое телевидение" на Международном конгрессе в Париже.

Неизменной сохраняется и структура тракта передачи: преобразователь оптических изображений в электрические сигналы, каналы передачи сигналов изображения и звукового сопровождения, устройства их приема и воспроизведение изображения и звука у потребителя. Параметры сигналов и звеньев тракта, а также используемые технические решения непрерывно совершенствовались.

На первом этапе все технические решения в мире основывались на оптико-механических способах малострочного разложения и обратного синтеза изображения.

Первые массовые передачи относят в Англии, США и СССР к 1925 – 1926 гг., а регулярное вещание – к 1928 – 1931 гг.

 

Телевизионные стандарты

С точки зрения телевизионных стандартов, можно сказать, мир «раскололся» на 11 групп. В телевизионном стандарте оговорены основные параметры вещания – телевизионные системы, частотные каналы, система цветного телевидения.

Параметры телевизионных систем полностью определяют содержание видеосигнала, число строк разложения изображения, ширину канала, виды модуляции поднесущих частот изображения и звука и др.

Существуют три основные системы цветного телевидения – SECAM (СЕКАМ), PAL (ПАЛ), NTSC (НТСЦ).

Различные комбинации составляющих телевизионного стандарта и составили действующие в мире 11 групп стандартов.

Для удобства обозначений их в краткой форме была введена буквенная, условная индексация. Расшифровка основных параметров телевизионных систем, соответствующих буквенным индексам, приведена в таблице (см. Табл. 5.1.1)

Полное условное наименование телевизионного стандарта составляется из индекса телевизионной системы и наименования системы кодирования (сигнала цветности), например:

B/PAL, D/SECAM, M/NTSC (в некоторых случаях возможно написание PAL-B, SECAM-D. NTSC-M).

Таким образом, аппарат с условным обозначением B/PAL характеризуется:

v возможностью работы по стандарту (см. Табл. 5.1.1);

v с числом строк – 625;

v частотой полей – 50;

v разносом между несущими изображения и звука–5,5 МГц (эта частота в телевизионном приемнике используется для демодуляции сигналов звукового сопровождения);

v система кодирования (декодирования) цветового сигнала – PAL метровый диапазон.

В нашей стране применен телевизионный стандарт, соответствующий обозначениям D/SECAM (в диапазоне MB), K/SECAM (в диапазоне ДМВ).

Табл. 5.1.1

Телевизионного стандарта	Условный индекс телевизионного стандарта
	М	N	В, О*	Н	I	D, К*	KI	L
Число строк за кадр	525	625	625	625	625	625	625	625
Частота полей, Гц	60	50	50	50	50	50	50	50
Частота строк, Гц	15750	15625	15625	15625	15625	15625	15625	15625
Ширина полосы радиоканала, МГц	6	6	В-7 G-8	8	8	8	8	8
Ширина основной боковой полосы сигнала ид обряжения, МГц	4,2	4,2	5	5	5,5	6	6	6
Ширина частично подавленной боковой полосы сигнала изображения, МГц	0,75	0,75	0,75	1,25	1,25	0,75	1,25	1,25
Частотный разнос между несущими изображения и звука, МГц	4,5	4,5	5,5	5,5	6	6,5	6,5	6,5
Полярность модуляции несущей изображения	Негатив	Негатив	Негатив	Негатив	Негатив	Негатив	Негатив	Позитив
Вид модуляции несущей звука	ЧМ	ЧМ	ЧМ	ЧМ	ЧМ	ЧМ	ЧМ	AM
Девиация частоты несущей звука, кГц	±25	±25	±50	±50	±50	±50	±50
Стандарты: В и G, D и К различаются значениями частот телевизионных каналов

 

Телевизионные передатчики

Когда передающая телевизионная студия сформирует полный телевизионный сигнал, его можно передать в эфир. Первые передачи электронного телевидения с высокой четкостью (625 строк разложения) велись на метровых волнах УКВ диапазона. Выделенные каналы сохранились до настоящего времени. Это каналы I-V на частотах 48,5...100 Мгц (6,2...3м).

По мере строительства телецентров во всех крупных городах этих каналов оказалось недостаточно, ведь расположенные рядом телецентры должны работать на разных каналах, иначе на границе областей обслуживания возможны сильные помехи. Выделили еще семь каналов в диапазоне частот 174...230 МГц (1,7…1,3 м). К настоящему времени и этого оказалось недостаточно, и к 12 каналам на метровых волнах добавили еще два десятка каналов на ДМВ в диапазоне 470...630 МГц (64...47 см).