1. Grafická karta

2. Ciele dnešnej grafickej karty
Cieľom je dosiahnuť fotorealistickú kvalitu, aby človek z obrazu a pohybu nedokázal určiť, či sa jedná o reálne, alebo len o vykreslené postavy a objekty.
Dnes je jedinou hnacou silou pre neustály vývoj grafických kariet hranie počítačových hier, pretože iné bežné činnosti nedokážu výpočtový výkon grafických kariet využiť ani na zlomok percenta. .
Dnešné grafické karty majú výkon a kapacitu pamäte väčšiu, ako celé počítače len spred niekoľkých rokov.

3. Princíp grafickej karty
kombinácia grafickej pamäte, grafického procesora a RAMDAC prevodníka
videoprocesor pravidelne číta obsah grafickej pamäte , jej obsah
spracuje a vysiela ho na monitor analógovým alebo digitálnym signálom
RAMDAC prevodník zabezpečuje prevod digitálneho signálu na analógový pre staršie CRT monitory
logika zabezpečujúca nekonfliktný prístup CPU počítača a videoprocesora do grafickej pamäti

4. Čo by mala dnešná grafika mať
Grafická pamäť : DDR2, GDDR3, GDDR4
Zbernica : AGP 8x, PCIe 16x
Typ
Frekvencia [MHz]
Šírka pásma [GB/s]
DDR2
8.5 – 16
GDDR3
5.6 – 54.4
GDDR4
64 – 156.6
Typ
Šírka [bit]
Frekvencia [MHz]
Šírka pásma [GB/s]
Spôsob prenosu
AGP 8x 32
533
2000
paralelný
PCIe 16x
1*32
25/50
1600/3200
sériový

5. História Prehľad zobrazovacích štandardov:
MDA * KB
CGA * * KB
HGC * * KB
EGA * * KB
IBM * *
MCGA * *
VGA * * KB
SVGA * * MB
XGA * *768 65,536 1 MB
Štandard VGA musí zobraziť každá grafická karta bez nainštalovaných ovládačov!

6. Druhy grafických kariet
Jednoduchý grafický adaptér, v ktorom sa všetky grafické operácie (napríklad presun okna alebo animácia)  vykonávajú pomocou procesora počítača CPU, čím sa stráca jeho výkon.
Grafický akcelerátor, samotné vykonávajú väčšinu grafických operácii, takže procesor sa môže venovať iným činnostiam.  Procesoru teda stačí poslať karte jednoduché základné inštrukcie a prekresľovanie obrazu ponechá jej.
grafický procesor GPU (Graphics Processor Unit) v mnohých ukazovateľoch nezaostáva za mikroprocesorom. GPU vykonáva všetky grafické inštrukcie a tak nielen šetrí strojový čas mikroprocesora počítača, ale najmä zrýchľuje dostupnosť údajov. Tie už totiž nemusia pri spracovaní v mikroprocesore putovať prostredníctvom zbernice do operačnej pamäte a odtiaľ do grafickej karty. V praxi to teda vyzerá tak, že v momente, keď sa v programe vyskytne inštrukcia na spracovanie obrazu, tú vykoná nie CPU, ale GPU.

8. Vlastnosti Môže mať dve podoby: Dôležité parametre:
Integrovaná (na základnej doske)
Samostatná karta do slotu matičnej dosky
Dôležité parametre:
rýchlosť (bodová frekvencia/riadková a snímková frekvencia)
rozlíšenie (počet zobrazených bodov v oboch smeroch)
farebná hĺbka (počet zobraziteľných farieb, vyjadrené počtom bitov)
veľkosť pamäte, jej typ a rýchlosť
typ zbernice, prostredníctvom ktorej je karta pripojená do počítača (PCI, AGP, PCIe)

9. Zbernice pre graf. kartu
ISA: 16 bitová architektúra, 8 MHz, používaná od 1981, dominantná technológia v 1980.
MCA: 32 bit, 10 MHz. 1987, nekompatibilná s ISA.
EISA: 32 bit, 8.33 MHz. 1988, kompatibilná s predchádzajúcimi typami.
VESA: rozšírenie ISA. 32 bit, 33 MHz.
PCI: 32 bit, 33 MHz. nahradila všetky zbernice od Zaviedla rýchle dynamické prepojenie medzi zariadeniami na zbernici bez nutnosti nastavovania. Plná podpora PnP.
PCI-X zvýšila PCI na 64 bit a 133 MHz.
AGP: Vyčlenená len pre grafiku, 32 bit, 66 MHz.
PCI-Express: 2004, od 2006 PCI 2x.

10. AGP zbernica na základnej doske (hore) Grafická karta s AGP rozhraním

11. Zbernice a rozhrania
PCI Express sloty (smerom zhora-dole: x4, x16, x1 a x16)
porovnanie s tradičným 32-bit PCI slotom (úplne dole)...
Grafická karta s PCI Express rozhraním

12. Rýchlosť zbernice AGP a PCI-Expres
Typ priepustnosť:
AGP1X MB/s
AGP2X MB/s
AGP4X MB/s
AGP8X MB/s
Typ priepustnosť každým smerom:
PCI Expres x MB/s
PCI Expres x MB/s
PCI Expres x MB/s
PCI Expres x MB/s
PCI Expres x MB/s
PCI Expres x MB/s

13. Aké výstupy na grafických kartách poznáme ???
VGA
S-VIDEO
DVI
HDMI
DisplayPort

14. VGA VGA (Video Graphics Adapter)
pracuje v rozlíšení 640 x 480 bodov v 16-tich farbách
rozlíšenie základné, ktoré musí každá grafická karta zobraziť na akomkoľvek monitore pripojenom k počítaču.

15. SVGA štandard (Super VGA) s rozlíšením 800 x 600 bodov.
nutnosť dodávať ku každej grafickej karte grafické ovládače k rôznym operačným systémom, pretože výrobcovia dosahovali toto rozlíšenie rôznymi cestami
väčšie rozlíšenia v neprekladanom móde 1024 x 768, 1200 x 1024 a viacej bodov
počet naraz zobrazených farieb, aby bolo možné čo najvernejšie zobrazenie v grafických aplikáciách. Staršie 8 bitové karty zvládli maximálne farieb.

16. S-VIDEO
štandard prenosu analógového video signálu používajúci na prenos obrazových dát video signál rozdelený na farbu a jas
je omnoho lepší ako základný kompozitný video signál prenášajúci celý signál jednou cestou
pre prenos S-video signálu sa najčastejšie využívajú 4-vývodové mini-DIN konektory (na obrázku).
S-Video je najčastejšie používané na prenos obrazu v štandardnom televíznom rozlíšení. Zvuk sa neprenáša spoločne s obrazom v jednom kábli

17. DVI Digital Video Interface
odpadáva prevod v karte na analógový signál
Typy výstupov DVI

18. V súčasnosti len zopár grafických kariet obsahuje 2x DVI(-I) monitor výstupy, na prepojenie s LCD monitor. Kombinácia 1x VGA a 1x DVI(-I) konektoru je častejšia . Dualne DVI-I napájanie je budúcnosť, aj keď v súčasnosti sa väčšinou napájajú analógové monitory pomocou adaptéru.
Pomocou špeciálneho adaptéru môžeme prepojiť analógové monitory k DVI-I konektoru. Väčšinou sa dodáva s novšími grafickými kartami

19. HDMI High Definition Media Interface
HDMI je rozhranie, ktoré kombinuje HDTV audio / video signály do jedného kábla bez konverzie digitálneho signálu na analógový
100 % digitálny signál, prenáša obraz v štandardnom, rozšírenom a HD formáte, digitálny viackanálový zvuk aj riadiace dáta
projektovaná dátová priepustnosť je až 5 Gb/s
rozlíšenie x pixelov

20. HDMI Redukcie na HDMI Výhody rozhrania HDMI
rozhranie spätne kompatibilné s DVI
umožňuje prenos dát bez straty kvality pri konverziách a prestupoch signálu konektormi a v kábloch.
použitie jediného rozhrania ako náhrady mnohých iných
integrované diaľkové ovládanie zariadení, pričom jediným tlačidlom možno nakonfigurovať celý reťazec zariadení zabezpečujúcich prehrávanie multimediálnych dát.

21. Káble a konektory Rozhranie je koncipované tak, aby využívalo klasické medené káble s veľkou dĺžkou, ktorá však nie je normou špecifikovaná. Výrobcovia predpokladajú dodávky káblov s dĺžkou až 15 m, pričom ďalšie zdokonalenie technológie umožní ich predĺženie. Konektor je 19-pólový a má šírku iba 14 mm.

22. DisplayPort
Redukcie na DisplayPort
nové štandardné rozhranie (schválené v máji 2006, aktuálna verzia 1.1 schválená v apríli 2007)
najmodernejší prenos digitálneho zvuku/videa
táto linka môže mať 1, 2 alebo 4 páry/dráhy (lanes), ktorých max. prenosová rýchlosť môže byť 1.62 alebo 2.7 Gbps, takže hlavná linka so 4 pármi môže poskytnúť prenosovú kapacitu až 10.8 Gbps.

23. DisplayPort menší konektor oproti VGA a DVI
väčšia prenosová kapacita 10.8 Gbps než má DVI Dual Link.
podporuje väčšie rozlíšenia ako QXGA (2048x1536)
viac než 24 bitov pre informáciu o farbe
DisplayPort 1.1 bude podporovať aj HDCP verziu 1.3, čo umožní zobraziť aj šifrovaný obsah z HD DVD a Blue-ray diskov
Prepojenie zariadení s DVI/HDMI a DiplayPort konektormi bude možné aj pomocou káblových adaptérov.
Pre prepojenie na väčšie vzdialenosti (napr. s projektormi) sa používajú až 15 metrové káble, umožňujúce podporovať minimálne 1080p rozlíšenie.

24. Káble a konektory
HDMI
DVI

25. S-Video
SVGA
(D-Sub)

26. Výrobcovia grafických chipov
Pre samostatné grafické karty : - nVidia
- ATI
- Matrox
Pre integrované grafické karty : - Intel
- S3 Graphics

27. Prepojenie dvoch samostatných kariet
NVidia : SLI
ATI : Cross Fire

28. Technológia SLI
Obidve grafické karty sú vysokorýchlostne spojené cez zdvojený MIO port, cez ktorý budú spolu tiež komunikovať a renderovať výslednú scénu. Jedna karta spracováva vrchnú časť obrazu, druhá jeho spodok.   Hovorí sa o cca 70% vzraste výkonu oproti jednej karte V prípade optimalizovaných driverov dosiahne až 90% zvýšenie rýchlosti rendrovania.

29. Technológia Cross Fire
Cross Fire X
Cross Fire

30. Výrobcovia grafických kariet
Asus
Club 3D
EPoX
EVGA
Gainward
Gigabyte
HIS
Inno3D
Leadtek
MSI
Sapphire
Sparkle
Xpertvision

31. Novinky Radeon HD 5870 X2 Radeon HD 4850 X2 GeForce GTX 280
Spoločnosť AMD/ATI bude všetky svoje grafické procesory podporujúce DirectX 11 vyrábať 40 nm výrobným procesom spoločnosti TSMC.
Radeon HD 4850 X2
GeForce GTX 280

32. Novinky
september spoločnosť AMD uvádza na trh nové grafické procesory radu ATI Radeon HD 5000 (s jadrom R800) a následne aj GPU pre notebooky, teda ATI Mobility Radeon HD 5000.
séria ATI Radeon HD modely HD 5850 a HD 5870, ktoré nahradia v súčasnosti predávané HD 4850 a HD 4870.
Budú to prvé GPU od spoločnosti AMD hardvérovo priamo podporujúce vizuálne efekty technológií DirectX 11 a OpenGL 3.1.
Budú mať 1600 shaderových jednotiek (takmer dvakrát viac ako predchádzajúca generácia ATI Radeon HD 4000).
Technológia ATI Radeon Eyefinity - (podpora troch a viac obrazoviek, zapojených spolu na jednej karte). Dekódovanie, kódovanie a transkódovanie videa na hardvérovej úrovni, ako aj podpora CrossFire X pre systémy s viacerými kartami budú samozrejmosti. Na kartách sa bude nachádzať 1 GB videopamäte GDDR5.
ATI Radeon HD 5870 X2 Hemlock - Pre vášnivých hráčov je to dvojmikročipová karta obsahujúca „dvojnásobné množstvo sily“, a teda aj 2 GB pamäte.

33. Základné pojmy grafiky:
Pixel : základný bod, z ktorého sa skladá obraz , počet je daný rozlíšením , napr. 800x600 , 1024x768 , 1600x1200 atď. Pixel môže byť vždy iba jednej farby.
Pixel shader : program určený na vykonávanie výpočtov súvisiacich s pixelmi.
Vertex shader : program určený na geometrické výpočty s vrcholovými uhlami (vertexami), nahradil T&L, ktoré sa požívalo pri starších grafických kartách.
Pixel a Vertex pipeline : jednotky na spracovanie Pixel a Vertex operácií v grafickom čipe , vyšší počet pixel a vertex pipeline umožňuje spracovať viac pixelov za takt. Z toho vyplýva že, čim viac ich graficka karta obsahuje, tým je rýchlejšia.

34. Základné pojmy grafiky:
Filtering : Bilinear , Trilinear , Anisotropic 2,4,8,16x , metóda slúžiaca na rozmazavanie ( filtrovanie ) vzdialenejších textúr. Násobok určuje koľko je krokov medzi najostrejšiou teda najbližšiou a najrozmazanejšou teda najvzdialenejšou texturou.
Fill Rate (vykresľovacia rýchlosť) udáva počet textúrovaných i tieňovaných pixelov vykreslených za sekundu do pamäte grafickej karty, často sa používa pre porovnávanie výkonnosti kariet. Závisí na rýchlosti grafického procesora a dátovej šírke pamäťovej zbernice. Udáva sa v miliónoch pixelov za sekundu (Mp/s), dnešné grafické čipy dosahujú Mp/s aj viac.

35. Grafické techniky Anti Aliasing
Buffer techniky : Frame buffer, Accumulation buffer,
Z-buffer, Stencil buffer, T-buffer
Bump Mapping
Environment-Mapped Bump Mapping
Shader Model 3.0
HDR
Motion blur
Depth of field
Fresnel effect

36. Anti Aliasing
Je to technika na vyhladzovanie hrán objektov v 3D alebo 2D scéne priemerovaním výpočtu hrany objektu pri rôznom rozlíšení. Zapnutie funkcie výrazne uberie na výkone grafickej karty. Dve najpoužívanejšie metódy sú SuperSampling (SS) a MultiSampling (MS).

37. Buffer techniky
Frame buffer - Slúži na odkladanie vyrenderovaných pixelov a textúr pre ich neskoršie použitie v zobrazovanej scéne.
Accumulation buffer - Slúži na akumuláciu bodov, k operáciám s pixelami pre ich neskoršie kopírovanie do frame bufferu. Dajú sa tým dosiahnuť rôzne efekty (Motion Blur, Radial Blur ...).
Z-buffer - Slúži na odkladanie hĺbky jednotlivých pixelov vo frame bufferi.
Stencil buffer - Slúži ako maska pri jednotlivých operáciách s pixelmi vo frame bufferi. Dajú sa tým dosiahnuť rôzne efekty (zrkadlenie, siluety ...). S ním sú preskakované objekty, ktoré sú stále v popredí.
T-buffer: počíta z rôznych uhlov pohľadu viackrát rovnaký obraz a vytvorí z toho jeden obraz. Dosiahne sa tým priestorovosť, hĺbka, ostrosť pohybujúcich sa objektov.

38. Bump Mapping
Získava textúru s informáciami o tieňoch závislých na uhle a intenzite osvetlenia.

39. Environment-Mapped Bump Mapping
Táto funkcia zobrazuje zrkadlenia a vlnenia na vodných hladinách.

40. Shader Model 4.0 Pixel Shader, Vertex Shader :
slúži na vytvorenie realistických povrchov (kameň, voda ...)
vďaka tomu, že pomáha tieňovať jednotlivé body. Stará sa o osvetlenie, atmosférické a optické efekty

41. HDR – High Dynamic Range
Rýchle dynamické renderovanie: technika rozširujúca rozsah jasu v reálnych scénach (od svetelného zdroja po tmavé tiene).
Dosahuje sa to tým, že na jeden farebný kanál sa namiesto celého čísla zloženého z 8 bitov použije 16, resp. 32-bitové desatinné číslo.
Rozsah zobrazovaných farieb je teda oveľa väčší, scéna je omnoho kontrastnejšia a vyvoláva dojem reálnych svetelných podmienok.

42. Motion blur
technika rozmazávania rýchlo sa pohybujúcich objektov

43. Depth of field
technika rozmazávania objektov vo veľkej ďiaľke

44. Fresnel effect
odrazy od objektov, zrkadlenia na lesklých plochách v závislosti od uhla pohľadu

45. Porovnanie DirectX 9 a DirectX 10