Tema 1 Introducción.dccia.ua.es/dccia/inf/asignaturas/GC/Apuntes/Tema 1... · 2006. 10. 26. ·...
Transcript of Tema 1 Introducción.dccia.ua.es/dccia/inf/asignaturas/GC/Apuntes/Tema 1... · 2006. 10. 26. ·...
Tem
a 1
Tem
a 1 IntroducciIntroduccióón.n.
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
11
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
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
22
CPUPlacas BaseBusTarjeta Gráfica (GPU)ConectoresPantallasModos Gráficos
1.1. Conceptos BConceptos BáásicossicosEscenarioEscenario
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
33
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)
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
44
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
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
55
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
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
66
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)
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
77
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)
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
88
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)
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
99
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
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
1010
Resoluciones
1.1. Conceptos BConceptos BáásicossicosResolucionesResoluciones
352x288 - VHS
DVD
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
1111
1.1. Conceptos BConceptos BáásicossicosAlta DefiniciAlta Definicióónn
(HD) Alta Definición (SD) Definición normalHasta 5 veces más definición
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
1212
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
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
1313
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
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
1414
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
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
1515
2. Perif2. Perifééricos Grricos Grááficosficos
CRT (Tubo de Rayos Catódicos)
Imagen tomada de www.wikipedia.com
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
1616
2. Perif2. Perifééricos Grricos Grááficosficos
CRT (Tubo de Rayos Catódicos)
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
1717
2. Perif2. Perifééricos Grricos Grááficosficos
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).
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
1818
2. Perif2. Perifééricos Grricos Grááficosficos
• 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.
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
1919
2. Perif2. Perifééricos Grricos Grááficosficos
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)
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
2020
2. Perif2. Perifééricos Grricos Grááficosficos
c) Raster (Barrido por líneas)• Principios de los 70
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
2121
2. Perif2. Perifééricos Grricos Grááficosficos
• 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.
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
2222
2. Perif2. Perifééricos Grricos Grááficosficos
• 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
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
2323
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
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
2424
3. Modos Gr3. Modos Grááficosficos
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
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
2525
3. Modos Gr3. Modos Grááficosficos
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.
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
2626
3. Modos Gr3. Modos Grááficosficos
Organización de la Memoria en PC
(1)
64Kb
(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
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
2727
3. Modos Gr3. Modos Grááficosficos
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
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
2828
3. Modos Gr3. Modos Grááficosficos
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
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
2929
3. Modos Gr3. Modos Grááficosficos
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
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
3030
3. Modos Gr3. Modos Grááficosficos
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
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
3131
3. Modos Gr3. Modos Grááficosficos
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
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
3232
3. Modos Gr3. Modos Grááficosficos
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)
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
3333
3. Modos Gr3. Modos Grááficosficos
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)
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
3434
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
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
3535
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
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
3636
5. Formatos Video5. Formatos Video
Contenedores (avi, mpeg, wmv, qtv, mkv)
Codecs (mjpeg, DivX, Xvid, H.264)
Compresión (keyframes+reconstrucción)
Tiempo
Keyframe
Reconstrucción
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
3737
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
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
3838
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
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
3939
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
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
4040
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
Tem
a 1:
Int
rodu
cci
Tem
a 1:
Int
rodu
cci óó
nn
4141
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