Як працює відеоадаптер

Принцип роботи відеоадаптера легко зрозуміти, простеживши історію появи цього пристрою. Винахід моніторів істотно спростило життя користувачам персональних комп`ютерів. Але для спільної роботи монітора і системного блоку потрібен був прилад, що перетворює дані з пам`яті комп`ютера в відеосигнал для дисплея. Таким пристроєм стала графічна плата (відеокарта, відеоадаптер). Перші відеоадаптери не справляли ніяких обчислень, і колір кожного пікселя в кадрі розраховувався центральним процесором.

Однак вимоги до реалістичності, чіткості та кольоровості зображення росли, що створювало збільшене навантаження на центральний процесор. Рішенням проблеми розвантаження процесора стало винахід графічних прискорювачів - нового різновиду відеокарт, які могли забезпечувати певні графічні функції на апаратному рівні. Тобто вони могли проводити розрахунки кольору пікселів при відображенні курсору, при переміщенні вікон або заливці виділеної площі зображення. Таким чином, відеоадаптер відповідав вже за процес створення зображення. У 90-х роках минулого століття з`явилася нова проблема, пов`язана з прискоренням ігрових 3D-движків. Для вирішення цього питання були винайдені 3D-прискорювачі. Ці пристрої функціонували тільки спільно з графічним адаптером. При запуску тривимірних додатків 3D-прискорювачі виробляли розрахунки 3D моделей зображення і конвертували їх в двовимірні. Дані обчислень відправлялися видеоадаптеру, який «має бути доповнений» кадр інтерфейсом і передавав на дисплей. У недавньому минулому відеоадаптери і 3D-прискорювачі з`єдналися в один пристрій. Власне, це і є сьогоднішній відеоадаптер.

Те, як працює відеоадаптер зручно проілюструвати на прикладі побудови кадру тривимірного додатки. У комп`ютерному моделюванні будь 3D-об`єкт є безліч трикутників - граней, або «полігонів». Різноманітні моделі чагарників, будівель, зброї і рухомих істот - це всього лише майстерно поєднані один з одним межі з розтягнутими на них текстурами. При розрахунку зображення центральний процесор передає в пам`ять відеокарти координати точок - вершин графічного об`єкта і текстури. Текстура покриватиме каркас розрахункової 3D-моделі. Решта - за відеоадаптером.

Тривимірна модель - всього лише монотонна сукупність однорідно зафарбованих граней. Процес оформлення каркаса вершин і текстур в результуючу картинку кадру називається графічним конвеєром. Спочатку вершини потрапляють в верховий процесор, який займається їх обертанням, перенесенням, масштабуванням і визначенням кольору кожної вершини з урахуванням освітлення (Transforming & Lighting). Потім йде проектування - конвертація координат 3D-середовища в двовимірну систему координат дисплея. Далі йде растеризация. Це безліч операцій з пікселями зображення. Видаляються невидимі поверхні, наприклад, зворотні сторони об`єктів зображення. Для кожної точки кадру розраховується її віртуальна віддаленість від площини дисплея і здійснюється відповідна зафарбування. На цій стадії здійснюються відбір текстур і згладжування.

Сучасні відеоадаптери - це електронні пристрої з грандіозної обчислювальної продуктивністю. У зв`язку з цим існує багато ідей альтернативного використання відеоадаптерів в медицині і метеорологічному прогнозуванні.