tema 1 introducción.dccia.ua.es/dccia/inf/asignaturas/gc/apuntes/tema 1... · 2006. 10. 26. ·...

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a 1 IntroducciIntroduccióón.n.

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TeoríaMiércoles 9:00h-10:30h, aula 0A11, Aulario II.

15:00h-16:30h, aula 0A11, Aulario II

PrácticasLunes 10:00h-11:30h, lab. L02, EPS I

11:30h-13:00h, lab. L02, EPS I13:00h-14:30h, lab. L02, EPS I.

Miércoles 11:30h-13:00h, lab. L16, EPS I.13:00h-14:30h, lab. L16, EPS I.

Viernes 8:00h- 9:30h, lab. L16, EPS I.9:30h-11:00h, lab. L16, EPS I.

11:00h-12:30h, lab. L16, EPS I.

0. Horarios Curso 20060. Horarios Curso 2006--20072007

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CPUPlacas BaseBusTarjeta Gráfica (GPU)ConectoresPantallasModos Gráficos

1.1. Conceptos BConceptos BáásicossicosEscenarioEscenario

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1.1. Conceptos BConceptos BáásicossicosAGPAGP

Conector AGP (Accelerated Graphics Port)

Bus PCI: 33MHzAGP 1x: 66MHzAGP 2x: 2x66MHzAGP 4x: 4x66MHzAGP 8x: 8x66MHz533 MHz (2 GB/s)

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1.1. Conceptos BConceptos BáásicossicosPCI ExpressPCI Express

Conector PCIe (PCI Express, admite SLI2 a 8x con puente, 1 a 16x y otra a 4x sin puente)

Bus PCI: 33MHzAGP 8x: 8x66MHzPCIe 1x: 0.5 GB/sPCIe 4x: 2 GB/sPCIe 16x: 8 GB/sSLI=Scalable Link Interface

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1.1. Conceptos BConceptos BáásicossicosTarjeta GrTarjeta Grááficafica

Tarjetas Gráficas Avanzadas (Vertex Shaders, Pixel Shaders, T&L)

Silenciosas, Home Theatre PC (HTPC)GPU DPUConectores digitales:DVI, HDMI

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1.1. Conceptos BConceptos BáásicossicosDVIDVI

Conector DVI:• Admite señal analógica (VGA) y digital• Permite Doble Enlace• Modos de pantalla (enlace único):

• HDTV (1920 × 1080) a 60 Hz• 1920 x 1200 a 60 Hz (154 Mhz) • UXGA (1600 × 1200) a 60 Hz• SXGA (1280 × 1024) a 85 Hz

• Ejemplos de modos de pantalla (doble enlace): • QXGA (2048 × 1536) a 75 Hz• HDTV (1920 × 1080) a 85 Hz• 2560 × 1600 (en pantallas LCD de 30

pulgadas)

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1.1. Conceptos BConceptos BáásicossicosHDMIHDMI

Conector HDMI (DVI+Sonido ?):• Interfaz multimedia de alta definición, sin

compresión• Video de alta definición 1920x1080 (Banda

ancha)• 8 canales de sonido de 1 bit (Super Audio CD)

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1.1. Conceptos BConceptos BáásicossicosProtecciProteccióón de contenidosn de contenidos

Encriptación HDCP• High-Bandwidth Digital Content Protection• Reproducción de Blue-RAY• y HD-DVD

Resoluciones Alta Definición • Proporciones 4:3 - 16:9 - 2.40:1(Cine)• 480p, 576p• 720p • 1080i, 1080p (Full HD: 1920x1080)

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1.1. Conceptos BConceptos BáásicossicosProtecciProteccióón de contenidosn de contenidos

HD Ready• 1280x720 a 50 y 60Hz (720p)• 1920x1080 a 50 y 60 Hz (1080i)• La resolución física debe ser de al menos 720

líneas• Entrada de alta definición por:

• Analógica por componentes YPbPr• DVI o HDMI

• La entrada DVI o HDMI debe soportar HDCP

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Resoluciones

1.1. Conceptos BConceptos BáásicossicosResolucionesResoluciones

352x288 - VHS

DVD

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1.1. Conceptos BConceptos BáásicossicosAlta DefiniciAlta Definicióónn

(HD) Alta Definición (SD) Definición normalHasta 5 veces más definición

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1.1. Conceptos BConceptos BáásicossicosPantallasPantallas

CRT, Plasma, LCD, OLED …• CRT, un haz de electrones bombardea cada píxel que

contiene fósforo y este al ser excitado empieza a emitir luz

• Plasma, tiene también fósforo pero se excita mediante el plasma contenido dentro de cada píxel (gases nobles, neón y xéon)

• LCD, la electricidad pasa a través de un cristal líquido y se puede orientar sus moléculas, según ésta emite un color u otro

• OLED, organic light-emitting diode, pequeños, menor consumo, pero duran sólo 9400h

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1.1. Conceptos BConceptos BáásicossicosPlasma Plasma -- LCDLCD

Mayor/SIMenor/SIPrecio/TDT

Al emitir luz de fondo los negros parecen grises. Nuevos modelos lo solucionan

Al usar fósforo se parecen más a los CRT

Colores

Todos. Alta definiciónDepende del tamaño

Píxeles grandes >42”Sobre 3.5 m

Tamaño(Distancia)

De 60º a 170º en LCD polarizados16:9

170º16:9

Angulo de visiónFormato

HDMI, DVI,VGA, Euroconectores, S-Video, Entrada por componentes

Conexiones

Mayor por ser menores los píxeles42” en 1920x108, máx. 4096x2160

Más baja (848x480)42” en 1024x1024

Resolución

Píxeles Muertos (Garantía)Tamaño más pequeño

Efecto Memoria (Overburning)Grandes

Píxeles

LCDPlasma

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1.1. Conceptos BConceptos BáásicossicosPlasma Plasma -- LCDLCD

Debe ser < 16 ms, aunque se encuentra modelos < 8 ms

No es problemaTiempo de Respuesta

SimilarSimilarBrillo

1300:1 (Escalas distintas)10000:1Contraste

Para tamaño informático sobre poco cm2.7 veces el tamaño de la diagonal 42” unos 3m

Distancia

42” unos 180w42” unos 315wConsumo

50.000hTecnología fría, no existe

20.000h (11 años, 5h/día)Problema del desgaste

Vida

LCDPlasma

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2. Perif2. Perifééricos Grricos Grááficosficos

CRT (Tubo de Rayos Catódicos)

Imagen tomada de www.wikipedia.com

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CRT (Tubo de Rayos Catódicos)

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Clasificación de los terminales gráficosa) Vectoriales

Los primeros dispositivos basados en esta tecnología, generaban los gráficos de forma vectorial, es decir, el cañón barría solamente aquellas zonas donde existieran líneas (como un plotter/trazador).

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• Las líneas se guardan de forma aleatoria.• La velocidad de refresco depende del número de líneas.• Si hay pocas líneas el sistema espera para evitar refrescar

más de lo necesario.• Presentan problemas al intentar dibujar polígonos rellenos.• Las posibilidades de color son mínimas.• Las líneas son exactas en su trazo (no hay efecto escalera).• La secuencia de dibujo es siempre la misma si no existe

movimiento.• Al borrar una línea, no se produce la estela.• La imagen se almacena en memoria (buffer de refresco)

como una secuencia de comandos de dibujo.• Los comandos se procesan de forma indefinida.

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b) DVST (Direct View Storage Tube)• Finales de los 60• Malla de almacenaje con fósforo insertado• La imagen se almacena una sola vez, y se

mantiene hasta que se cambia la carga de la malla.

• Puede incorporar color• Dispositivo lento (sólo válido para imágenes

estáticas)

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c) Raster (Barrido por líneas)• Principios de los 70

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• La imagen completa la forman líneas horizontales formadas por píxeles.

• Se realizan barridos de forma horizontal, de arriba a abajo.

• Para cada píxel se ajusta la intensidad del haz.• El refresco tiene una frecuencia fija, entre 25 y 30

imágenes.• Las órdenes de dibujo que recibe el controlador se

transforman a píxeles. • Incorporan fácilmente objetos rellenos (color o patrón).• El coste es menor.• La velocidad de refresco no depende de la complejidad

de la imagen.

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• Dada la naturaleza discreta de los píxeles , es necesaria la conversión de primitivas a píxeles

• Los píxeles pueden dar apariencia de escalera (aliasing). Técnicas antialiasing

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Píxel: (picture cell)Raster: Matriz de píxelesPaleta: número simultáneo de colores en pantallaProfundidad de Píxel: nº de bits para codificar el colorResolución: ancho x alto x profundidad

3. Modos Gr3. Modos Grááficosficos

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RGB, RGBA: Codificación de los colores empleando rojo, verde, azul y (alfa)LUT: Look Up Table, tabla de definición de coloresDAC: Conversor Digital – AnalógicoFrecuencia de barrido: nº de veces que se dibuja la imagen por segundo, se mide en Hz, 60Hz-75Hz para monitores

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Modos de Color:• Low Color: 16 colores fijos, modo texto (sin

LUT)• Pseudo Color: 8 bits, 256 colores (con LUT)• High Color: 15 bits o 16 bits, 32768 o 65536

colores, formato 5:5:5 ó 5:5:6 (sin LUT)• True Color: 24 bits, 16,7 millones de colores,

ojo humano aprox. 10m, tonos sobre 200.

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Organización de la Memoria en PC

(1)

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(2)

64Kb …

(9)

64Kb

(A)

64Kb …

(D)

64Kb

(E) Ext. Rom

64Kb

Memoria de Video (256Kb)

(F) Rom

64Kb

Memoria de Apps (640Kb)

Memoria Total del PC x86. 220=1024Kb

Segmento = SSSS16Desplazamiento = DDDD16

Posición = PPPPP16

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Memoria de Video: entre A000 y DFFF-1 en el primer byteOperaciones rápidas, sin emplear productos ni divisionesMódulo, desplazamientos SHL, SHR, ROR, ROL• DIV 2n → SHR n• MOD 2n → AND 2n-1

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Modo Texto:• 80 x 25 (Columnas x Filas), 16 colores de Tinta

y 16 colores de fondo. Low Color• 2 Bytes por carácter, ASCII + Color• Color (4 bits fondo :4 bits tinta) y un bit opcional

de parpadeo (Blink)• Posición de memoria Segmento B800• Página de Video: 80x25x2 = 4000 ≈ 4Kb

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CGA Monocromo:• 640 x 200 x 1 (8 píxeles por byte)• Modo entrelazado (pantallas también)• Segmento B800• Página de video: 80 x 100 = 8000, hueco de

192 bytes, 8000 y 192 ≈ 16 Kb

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Modo EGA:• 640 x 350 x 4 (16 Colores, sin LUT)• No entrelazado• Segmento A000, 4 planos compartiendo

posición de memoria• Registros especiales para activar los planos• Página de video: 80 x 350 x 4 = 112.000 bytes≈ 128 Kb

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Modo VGA:• 320 x 200 x 8 (256 colores, con LUT)• Modo favorito de los juegos hasta hace poco• No entrelazado• Segmento A000• Página de video: 320 x 200 = 64000 ≈ 64 Kb

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Modos SVGA, XGA, etc:• Resolución mayor a 1024 x 768 x 24• Bancos de 64K direccionamiento de 20 bits• Buffer lineal empleando registros de 32 bits• Segmento A000.• Memoria superior a 256 Kb (mapeo de la VGA)

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Relleno de rectángulos• Empleo de máscaras izquierda y derecha• Relleno de bytes completos• Evitar repetir cálculos

Coherencias (explotar la organización de la memoria de video para optimizar)• Coherencia Espacial (eje X)• Coherencia ScanLine (eje Y)• Coherencia de Fronteras (m)

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4. Formatos Gr4. Formatos Grááficosficos

GIF (Graphic Interchange Format), compresión sin pérdidas LZW, permite animaciones

PNG (Portable Network Format )

JPEG (Joint Photographic Experts Group ), compresión con pérdida basada en fractales, calidad/tamaño, estructura basada un flujo de trozos (stream of chunks)

BMP, formato nativo de Windows

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4. Formatos Gr4. Formatos Grááficosficos

JPEG transforma la imagen en cuadros de 8x8 y los almacena como una combinación lineal de los 64 bloques, si separece mucho a 0, por ejemplo, se puede eliminar si que afecte demasiado a la calidad

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5. Formatos Video5. Formatos Video

Contenedores (avi, mpeg, wmv, qtv, mkv)

Codecs (mjpeg, DivX, Xvid, H.264)

Compresión (keyframes+reconstrucción)

Tiempo

Keyframe

Reconstrucción

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5. Formatos de Video5. Formatos de Video

VCD: (1.1) MPEG1• Video: PAL 352x288, 25 fps

NTSC 352x240 29,97 fps• Audio: 44100Hz, 224 kbit/s • Extras: imágenes 704x576/480,352x288/240

En 1995 se publicó VCD 2.0, admite PBC, menús

SVCD: MPEG2, max bitrate 2600 kbit/s (audio+video 2778)

• Video: PAL 480x480 (CVD 352x480), 25 fpsNTSC 352x240 29,97 fps

• Audio: 44100Hz, 32-384 kbit/s (Hasta 2 pistas)• Extras: imágenes 704x576/480,352x288/240

Hasta 4 subtítulos

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5. Formatos de Video5. Formatos de Video

DVD: MPEG2, max bitrate 9800 kbit/s (audio+video 10080)

• Video: PAL 720x576, 25 fpsNTSC 720x480 29,97 fps

• Audio: 48000Hz, 32-1536 kbit/s, 8 pistas PCM, DD (AC3), DTS• Extras: imágenes 704x576/480,352x288/240

Hasta 32 subtítulos, se emplea en DVB-S/C/T

HD: MPEG2, H.264/AVC y SMPTE VC-1

• Blu-Ray y HD-DVD• Video: 1280x720p

1920x1080i/p (Full HD)• Extras: múltiple capa, 50 GB

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5. Formatos de Video5. Formatos de VideoEstructura de un DVDEstructura de un DVD

BUP = Backup files of the IFO files..IFO = The IFO files includes information such as chapters, subtitle tracks and audio tracks..VOB = The VOB files contains the actual video,audio,subtitles and menus.

Folder Files ExplanationAUDIO_TS (undefined) DVD AudioVIDEO_TS VIDEO_TS.BUP

VIDEO_TS.IFO The first video play item, IFO, usally a copyright notice or a menuVIDEO_TS.VOB The first video play item, VOBVTS_01_0.BUP VTS_01_0.IFO Title 01, IFO, usually the main movieVTS_01_0.VOB Title 01, VOB 0, the menu for this titleVTS_01_1.VOB Title 01, VOB 1, the video for this titleVTS_01_2.VOB Title 01, VOB 2, if larger than 1 GB it will be splitted into several vobsVTS_01_3.VOB Title 01, VOB 3VTS_01_4.VOB Title 01, VOB 4, up to 10(0-9) VOB files if necassaryVTS_02_0.BUP VTS_02_0.IFO Title 02, IFO, usually movie extrasVTS_02_0.VOB Title 02, VOB 0, the menu for this titleVTS_02_1.VOB Title 02, VOB 1, the video for this titleVTS_xx_x.BUPVTS_xx_x.IFO And so onVTS_xx_x.VOBVTS_99_9.VOB Up to 99(1-99) titles with max 10(0-9) VOB files each

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6. Tarjetas Gr6. Tarjetas Grááficas Actualesficas Actuales

GPU, graphics processor unitMemoria ultra rápida, DDR2, DDR3Antialiasing, por hardwareHardware programable por usuario• Vertex Shaders:

• pequeñas porciones de código (ensamblador específico)• lenguajes de alto nivel como Cg (NVIDIA SDK).• op. como productos escalares, vectoriales, módulos, etc…• aritmética de alta precisión, etc

• Pixel Shaders, • Calculan las propiedades de los colores de los píxeles

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6. Tarjetas Gr6. Tarjetas GrááficasficasTecnologTecnologíía de Videoa de Video

PUREVIDEO (Nvidia) y AVIVO (ATI)• Buscan mejorar la reproducción de video

mediante: (HQV Benchmark, video de tests)

• Aceleración hardware MPEG2 y WMV• Desentrelazado adaptativo (Motion compensation)

• 3:2 Pulldown (reconstrucción film)

• Escalado alta calidad (sin pixelación)• Corrección gamma (brillo), realzando la viveza

de los colores

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