Відеоадаптер

Відеопідсистема будь-якого комп'ютера складається з двох частин --відеоадаптера, що вставляється в роз'єм розширення на системній платі ідисплея, що підключається до відеоадаптера.

Відеоадаптер може бути оформлений у вигляді окремої плати, що вставляється вслот розширення комп'ютера, або може бути розташований безпосередньо насистемної плати комп'ютера.

Відеоадаптер включає в себе відеопам'ять, в якій зберігаєтьсязображення, що відображається в даний момент на екрані дисплея, постійнезапам'ятовуючий пристрій, в якому записані набори шрифтів, які відображаютьсявідеоадаптером в текстових і графічних режимах, а також функції BIOS дляроботи з відеоадаптером. Крім того, відеоадаптер містить складнеуправляючий пристрій, що забезпечує обмін даними з комп'ютером,формування зображення й деякі інші дії.

Відеоадаптери можуть працювати в різних текстових і графічнихрежимах, що розрізняються дозволом, кількістю показаних квітів ідеякими іншими характеристиками.

Сам відеоадаптер не відображає дані. Для цього до відеоадаптеранеобхідно підключити дисплей. Зображення, що створюється комп'ютером,формується відеоадаптером і передається на дисплей для надання їїкінцевому користувачеві.

Відеоадаптер призначений для зберігання відеоінформації та її відображенняна екрані монітора. Він безпосередньо керує монітором, а такожпроцесом виведення інформації на екран за допомогою зміни сигналів малоїта кадрової розгортки ЕЛТ монітора, яскравості елементів зображення іпараметрів змішування кольорів. Основними вузлами сучасного відеоадаптерає власне відеоконтролер (як правило, рекомендована БІС - ASIC),відео BIOS, відеопам'ять, спеціальний Цифроаналоговий перетворювач RAMDAC
(Random Access Memory Digital to Analog Converter), кварцовий генератор
(один або декілька) і мікросхеми інтерфейсу з системною шиною (ISA, VLB,
PCI, AGP або інший). Важливим елементом відеопідсистеми є власнапам'ять. Для цієї мети використовується пам'ять відеоадаптера, яка частотакож називається відеопам'яттю, або фрейм-буфером, або ж частину оперативноїпам'яті ПК (в архітектурі з пам'яттю, що розділяється UMA).

Всі сучасні відеопідсистеми можуть працювати в одному з двох основнихвидеорежимов: текстовому або графічному. У текстовому режимі екран моніторарозбивається на окремі символьні позиції, у кожній з якиходночасно може виводитися тільки один символ. Для перетворення кодівсимволів, що зберігаються у відеопам'яті адаптера, в точкові зображення на екраніслужить так званий знакогенератор, який зазвичай є
ПЗУ, де зберігаються зображення символів, «розкладені» по рядках. Приодержанні коду символу знакогенератор формує на свій вихідвідповідний двійковий код, який потім перетвориться у відеосигнал.
Текстовий режим в сучасних операційних системах використовується тільки наетапі початкового завантаження.

Відеопам'ять.

Тут два питання: скільки, і якого типу? Що стосується обсягу, то це --не менше двох мегабайт. Причому обсяг необхідної пам'яті безпосередньо пов'язаний зроздільною здатністю, з яким планується працювати, і глибиною поданнякольору.

Дозвіл. Кількість пікселів, представлене битами у відеопам'яті,або адресується дозвіл. Відеопам'ять може організовуватися співвідношеннямпікселів (бітів) по осі x (пікселі на рядку) до числа пікселів по осі y
(стовпці) і до розміру відводиться пам'яті на подання глибини кольору.
Стандартна відеопам'ять VGA 640 пікселів на 480 пікселів і, звичайно, зглибиною представлення кольору 8 біт. Чим вище дозвіл, тим більш детальнозображення, і тим більше потрібно зберігати про нього інформації. Але не всязберігається інформація може бути відображена на дисплеї.

Піксель. Комбінований термін, що позначає елемент зображення,який є найменшим елементом екрана монітора. Інша назва --pel.

Зображення на екрані складається з сотень тисяч крапок, об'єднаних дляформування зображення. Піксель є мінімальним сегментом растровоїрядка, який дискретно управляється системою, що утворює зображення. Зіншого боку, це координата, яка використовується для визначення горизонтальноїпросторової позиції пікселя в межах зображення. Пікселі намоніторі - це крапки, що світяться яскравого фосфору, що є мінімальнимелементом цифрового зображення. Розмір пікселя не може бути менше точки,яку монітор може утворити. На кольоровому моніторі точки складаються згруп тріад. Тріади формуються трьома різними фосфору: червоним,зеленим і синім. Фосфор розташовуються уздовж сторін один одного. Пікселіможуть відрізнятися розмірами та формою, залежно від монітора іграфічного режиму. Кількість точок на екрані визначаються фізичнимспіввідношенням ширини до висоти трубки.

І ось чому:
| Озв | 16 кольорів (4-х | 256 кольорів (8 | 65К цветов | 16.7 млн. квітів |
|. | бітний) | біт) | (16 біт) | (24 біт) |
| 640х48 | 512 Kb | 512 Kb | 1 Mb | 1 Mb |
| 0 | | | | |
| 800х60 | 512 Kb | 1 Mb | 2 Mb | 2 Mb |
| 0 | | | | |
| 1024х7 | 1 Mb | 1 Mb | 2 Mb | 4 Mb |
| 68 | | | | |
| 1280х1 | 1 Mb | 2 Mb | 4 Mb | 4 Mb |
| 024 | | | | |
| 1600х1 | 2 Mb | 2 Mb | 4 Mb | 8 Mb |
| 200 | | | | |
| 1800х1 | 2 Mb | 4 Mb | 8 Mb | 8 Mb |
| 440 | | | | |

Що стосується типу відеопам'яті, то рекомендується використовувативідеоадаптери з SGRAM, VRAM, WRAM або MDRAM ..

Трохи технічних подробиць.

Перш ніж стати зображенням на моніторі, двійкові цифрові даніобробляються центральним процесором, потім через шину данихнаправляються в відеоадаптер, де вони обробляються і перетворюються ваналогові дані і вже після цього направляються в монітор і формуютьзображення. Спочатку дані в цифровому вигляді з шини потрапляють ввідеопроцесор, де вони починають оброблятися. Після цього обробленіцифрові дані направляються в відеопам'ять, де створюється образзображення, яке має бути виведено на дисплеї.

Потім, все ще в цифровому форматі, дані, що утворюють образ, передаються в
RAMDAC, де вони конвертуються в аналоговий вигляд, після чого передаються вмонітор, на якому виводиться потрібне зображення.

Таким чином, майже на всьому шляху проходження цифрових даних над нимипроводяться різні операції перетворення, стискання та зберігання.
Оптимізуючи ці операції, можна домогтися підвищення продуктивності всієївідеопідсистеми. Лише останній відрізок шляху, від RAMDAC до монітора, колидані мають аналоговий вигляд, не можна оптимізувати.

Розглянемо докладніше етапи проходження даних від центрального процесорасистеми до монітора.

1. Швидкість обмін даними між CPU і графічним процесором прямозалежить від частоти, на якій працює шина, через яку передаютьсядані. Робоча частота шини залежить від чіпсета материнської плати. Длявідеоадаптерів оптимальними за швидкістю є шина PCI і AGP. Чим вищеробоча частота шини, тим швидше дані від центрального процесора системидійдуть до графічного процесора відеоадаптера.

2. Ключовий момент, який впливає на продуктивність відеопідсистеми, позаЗалежно від специфічних функцій різних графічних процесорів --це передача цифрових даних, оброблених графічним процесором, ввідеопам'ять, а звідти в RAMDAC. Саме вузьке місце будь-якої відеокарти - цевідеопам'ять, яка безперервно обслуговує два головних пристроївідеоадаптера: графічний процесор і RAMDAC, які вічно перевантаженіроботою. У будь-який момент, коли на екрані монітора відбуваються зміни
(іноді вони відбуваються в безперервному режимі, наприклад, рух покажчикамиші, миготіння курсору в редакторі і т.д.), графічний процесор звертаєтьсядо відеопам'яті. У той же час, RAMDAC має безперервно зчитувати дані звідеопам'яті, щоб зображення не пропадало з екрану монітора. Тому,щоб збільшити продуктивність відеопам'яті, виробники застосовуютьрізні технічні рішення. Наприклад, використовують різні типи пам'яті зпокращеними властивостями просунутими можливостями, наприклад, VRAM, WRAM,
MDRAM, SGRAM, або збільшують ширину шини даних, за якою графічнийпроцесор або RAMDAC обмінюються інформацією з відеопам'яттю, використовуючи 32 --розрядну, 64-розрядну або 128-розрядну відеошіну.

Один з варіантів - використовувати двупортовий відеопам'ять.

Тобто графічний процесор здійснює читання з відеопам'яті або запис унеї через один порт, а RAMDAC здійснює читання даних з відеопам'яті,використовуючи другий незалежний порт. У результаті графічного процесорабільше не треба чекати, поки RAMDAC завершить свої операції з відеопам'яттю,і навпаки, RAMDAC більше не потрібно чекати, поки графічний процесорне завершить свою роботу з відеопам'яттю.

Іншим методом для збільшення продуктивності є збільшеннярозрядності шини, через яку графічний процесор і RAMDAC обмінюютьсяданими з відеопам'яттю.

Але найбільш поширеним на сьогоднішній день методом оптимізаціїроботи відеоадаптерів є застосування підвищеної тактової частоти, наякій працює графічний процесор, відеопам'ять і RAMDAC, що дозволяєзбільшити швидкість обміну інформацією між компонентами плати.

RAMDAC принципи роботи та параметри

RAMDAC має два режими роботи. У першому режимі чіпсет оперуєданими колірної гами або палітри (palletized data). У цьому режимі 8бітові дані конвертуються в RGB кольору. Кожному з 256 можливих значенькольору відповідає положення в колірній палітрі, яка розміщується в DAC
(цифро-аналоговий перетворювач). Колірна палітра формується і зберігаєтьсяв RAM (пам'ять з довільною вибіркою) - звідси і назва RAMDAC - і можебути завантажена з будь-якою комбінацією кольорів. Кожного разу, коли новий піксельпередається в DAC для відображення на екрані, значення даних, що передаютьсявикористовується в якості покажчика на становище в палітрі, інформація зпалітри, використовується в якості значення кольору для DAC. Палітра,що зберігається в RAM, має 256 позицій, кожна з яких зберігає 24 бітаданих про колір, по 8 біт для кожного з трьох основних складових квітів
Red, Green і Blue. Ємність RAM відпо значенням 256 х 24 = 6144 бітабо 768 байт. Для RAM використовується стандартна пам'ять, виготовлена затехнології DRAM і інтегрована разом з графічним контролером і DAC водну мікросхему, інакше кажучи - в один силікон (кремній).

До речі, технологія включення RAM для DAC в графічний чіпсет не маєніякого відношення до так званої Embedded RAM (Вбудована пам'ять).
Остання використовується як локальної пам'яті (Local Memory), так самозваної буфером кадру.

У другому режимі RAMDAC оперує колірними даними. У цьому режимі (при
16, 24 або 32 біт уявленні кольору) даними є RGB колір. Наприклад,при 16 бітному уявленні кольору, 5 біт визначають червоний (Red), 6 бітзелений (Green) і 5 біт синій (Blue) кольору. Для зеленого кольору використовуєтьсябільше біт, так як человечіскій очей більш чутливий до зеленого. При 24або 32 біт уявленні кольору, для кожного з квітів використовується по 8 бітданих. У цьому режимі дані, що визначають колір, передаються безпосередньов DAC без використання RAM, тобто не використовуються для завантаження палітри ідані передаються безпосередньо з відеопам'яті. Так як RAM не задіяна, тонемає і обмеження в 205 MHz для частоти, на якій працює DAC.
Єдиним обмеженням є максимально можлива швидкість роботи
DAC.

Вибір режиму роботи RAMDAC відбувається так: операційна система
Windows95/98/NT або додаток повідомляє про потрібному режимі драйверувідеоадаптера, який і переводить RAMDAC в один або інший режим роботи.
Утиліта керування режимами монітора (Display Control Panel) в Windowsнадає можливість вибору між 8, 16 або 24/32 біт поданнямкольору. Це і є спосіб, за допомогою якого Windows вибирає режим роботи
RAMDAC. Додаток, який запускається на повний екран може встановлюватибудь-який, потрібний йому режим, головне, щоб цей режим підтримувавсявідеоадаптером.

Операційна система або драйвер роблять запит, щоб визначитироздільну здатність, глибину кольору і частоту оновлення екрану. Драйвер може абореалізувати отриману відповідь, або повернути повідомлення, про те, щозапитаний режим не підтримується або взагалі неможливо. У цьому випадкуопераційна система або додаток повинні спробувати зробити запит установкиіншого відеорежиму.

Вибір режиму роботи RAMDAC ніяк не пов'язаний з типом використовуваноївідеопам'яті.

Вибір режиму, в котрому працює RAMDAC, залежить від кількості можливихквітів. DAC має розрядність 8 * 8 * 8 біт, тобто по 8 біт на кожен RGB колір,що відповідає здатності відображати 16777216 (16М) кольорів. При 8бітному уявленні кольору, для палітри може використовуватися 256 з 16мільйонів можливих кольорів. При використанні даних колірної гами
(палітри), активними є тільки 256 кольорів, які можуть відображатисяна екрані в будь-який довільно вибраний момент часу. Втім, палітраможе бути змінена додатком у будь-який момент. При 8 бітної глибиніпредставлення кольору, за завантаження палітри відповідає кожен додаток. При 16бітному кольорі, є фіксований набір квітів і для відображення можутьвикористовуватися будь-які кольори з 65536 (64К) доступних. При 24 або 32 бітномукольорі, DAC може відображати будь-який з 16 мільйонів (16М) можливих кольорів.

Кожен користувач може зауважити, що при 8 бітному кольорі будь-якийграфічне зображення виглядає не так добре, як при 16 бітномууявленні кольору. Однак, більшість користувачів не можуть помітитирізниці при перегляді добре зроблений графічного зображення в режимі 16бітного і 32 бітного представлення кольору. Фраза "добре зробленуграфічне зображення "означає растрування (dithering - Дизеринг) --процес змішування двох сусідніх кольорів, для отримання третього зодночасним забезпеченням плавних переходів між елементами зображення.
У результаті використання технології растрування виходять зображення,які виглядають практично однакова в режимах з різною глибиноюпредставлення кольору.

Для 16 бітного представлення кольору потрібно в два рази більше пам'яті,ніж для 8 бітного, а для 32 бітного представлення кольору потрібно в дварази більше пам'яті, ніж для 16 бітового. У зв'язку з тим, що графічніадаптери мають обмежені обсяги пам'яті, економія цього ресурсустає одним із пріоритетних завдань. До всього іншого, відображення 32бітних даних часто відбувається довше, ніж відображення 16 бітних даних.
А це вже відноситься до проблеми продуктивності, про що теж не вартозабувати. Саме тому звичайному поьзователю варто використовувати 16 бітнеуявлення кольору в Windows95/98/NT.

Користувач або додаток вибирають той режим представлення кольору,який для них найбільш зручним. Текстовий процесор, електронна таблиця і
2D ігри можуть прекрасно працювати в режимі 8 бітного представлення кольору.
Відеофільми, 3D ігри і 3D програми зазвичай використовують 16 бітний режимпредставлення кольору, як компроміс між якістю зображення іпродуктивністю. При використанні програм для переглядувисокоякісних фотографій, їх редагування, а також програм длястворення графіки краще всього використовувати 24/32 бітне уявлення кольору.

Як же дізнатися, в якому режимі працює RAMDAC? Якщо Ви використовуєте
Windows, то у Вас є можливість вибрати глибину представлення кольоруміж режимами 8, 16 або 24/32 біт. У 8-біт використовується палітра,тобто RAMDAC працює зі швидкістю 205 MHz, у всіх інших режимах, з іншогоглибиною представлення кольору, палітра не використовується і RAMDAC працює зішвидкістю 220 MHz. Якщо запускається на виконання програму, що працює вповноекранному режимі (наприклад, в такому режимі працюють більшість ігор),то тоді сам додаток визначає, в якому режимі буде працювати RAMDAC.
Іноді додаток вибравши режим роботи повідомляє цю інформацію користувачеві.
Але в більшості випадків такого не відбувається.

Користувач може дізнатися, в якому режимі працює RAMDAC, виконавшинаступні дії: Знайдіть поверхню, в якій є плавний перехід відодного кольору до іншого (як, наприклад в небі у вас над головою). Якщоперехід від одного кольору до іншого виглядає так, ніби складається зпереміжних точок, що сильно відрізняються за кольором, значить ваш додатокпрацює в 8-біт представлення кольору. В іншому випадку, тобтоякщо перехід від одного кольору до іншого дійсно плавний, вашедодаток працює з іншого глибиною представлення кольору. При цьому, незайве ще раз нагадати, що середній користувач не може з упевненістюстав відомий, з якою глибиною представлення кольору він має справу, з 16 або
24/32 біт.

перевірки, що заявлені значення швидкості роботи RAMDAC правда --достатньо?? росто. Якщо відомо, в якому дозволі ви працюєте, наприклад
1024х768, і як часто відбувається оновлення зображення (refreshrate), наприклад 75 Hz, значить можна дізнатися яка швидкість роботи DAC.
Швидкості в 220 MHz цілком достатньо для відображення в режимах 1280х1024при 85 Hz і 1600х1200 при 75 Hz. Для режиму 1600х1200 при 85 Hz потрібношвидкість в 250 MHz. Відомо, що з Європейських стандартів у всіхдозволах повинна підтримуватися частота оновлення екрану в 85 Hz, однаклише деякі моделі сучасних моніторів можуть працювати в режимі
1600х1200 при 85 Hz.

Нагадаємо відомі факти: якщо частота оновлення екрану занадтонизька, то користувачеві буде помітно мерехтіння зображення, в слідствічого можна зіпсувати зір. Частота оновлення екрану в 75 Hz вжедосить швидка, щоб око людини міг помітити мерехтіння. Тому,набагато розумніше зосередити увагу на значеннях частотионовлення зображення, а не на швидкості роботи DAC, тим більше, що цізначення взаємопов'язані.

• Графічні акселератори (прискорювачі) - спеціалізованіграфічні співпроцесори, що збільшують ефективність відеосистеми. Їхзастосування звільняє центральний процесор від великого обсягу операцій звідеоданими, так як акселератори самостійно обчислюють, які пікселівідображати на екрані і які їхні кольори. Відеоакселератора

Зображення, яке ми бачимо на екрані монітора, являє собоювиводиться спеціальним цифроаналоговим перетворювачем RAMDAC (Random
Access Memory Digital to Analog Converter) і пристроєм розгорткивміст відеопам'яті. Це вміст може змінюватися як центральнимпроцесором, так і графічним процесором відеокарти - прискорювачемдвомірної графіки (синоніми: 2D-прискорювач, 2D-акселератор, Windows -акселератор або GDI-акселератор). Сучасні віконні інтерфейси вимагаютьшвидкої (за десяті частки секунди) перемальовування вмісту екрану привідкриття/закриття вікон, їх переміщення і т. п., інакше користувач будевідчувати недостатньо швидку реакцію системи на його дії. Для цьогопроцесор мав би обробляти дані і передавати їх по шині зшвидкістю, всього в 2-3 рази меншою, ніж швидкість роботи RAMDAC, а цедесятки і навіть сотні мегабайт за секунду, що практично нереально навіть засучасними мірками. У свій час для підвищення швидкодії системи булирозроблені локальні шини, а пізніше - 2D-прискорювачі, які представляютьсобою спеціалізовані графічні процесори, здатні самостійномалювати на екрані курсор миші, елементи вікон і стандартні геометричніфігури, передбачені GDI - графічною бібліотекою Windows. 2D -прискорювачі обмінюються даними з відеопам'яттю за своєю власною шині,не завантажуючи системну шину процесора. За системної шини 2D-прискорювачотримує тільки GDI-інструкції від центрального процесора, при цьому обсягпереданих даних та завантаження процесора в сотні разів менше.

Сучасні 2D-прискорювачі мають 64 - або 128-розрядну шину даних,причому для ефективного використання можливостей цієї шини на відеокартіповинно бути встановлено 2 або 4 Мбайт відеопам'яті відповідно, інакшедані будуть передаватися за вдвічі більше вузької шині з відповідноювтратою у швидкодії.

Можна сказати, що до цього моменту 2D-прискорювачі досяглидосконалості. Всі вони працюють настільки швидко, що не дивлячись на те, що їхпродуктивність на спеціальних тестах може відрізнятися від моделі домоделі на 10-15%, користувач, швидше за все, не помітить цієї різниці.
Тому при виборі 2D-прискорювача слід звернути увагу на іншіфактори: якість зображення, наявність додаткових функцій, якість іфункціональність драйверів, підтримувані частоти кадрової розгортки,сумісність з VESA (для любителів DOS-ігор) і т. п. Мікросхеми 2D -прискорювачів в даний час виробляють ATI, Cirrus Logic,
Chips & Technologies, Matrox, Number Nine, S3, Trident, Tseng Labs і іншікомпанії.

Під мультимедіа-акселераторами звичайно розуміють пристрої, якікрім прискорення звичайних графічних операцій можуть також виконувати рядоперацій з обробки відео даних від різних джерел.

Перш за все, це функції щодо прискорення виводу відео у форматах AVI,
Indeo, MPEG-1 та інших. Проблема в тому, що відеофільм у форматі NTSC йдезі швидкістю 30 кадрів в секунду, PAL і SECAM - 25 кадр/с. Швидкістьзміни кадрів в цифровому відео перерахованих форматів також менше або дорівнює
30 кадр/с, проте здатність зображення рідко перевищує 320 x
240 пікселів. При цих параметрах швидкість надходження інформаціїскладає близько 6 Мбайт/с і процесор встигає виконати їїдекомпресію і пересилання по шині в відеопам'ять. Однак такий розмірзображення надто малий для комфортного перегляду на екрані, тому йогозвичайно масштабує на весь екран. У цьому випадку швидкість потоку данихзростає до десятків і сотень мегабайт за секунду. Ця обставинапризвело до появи відеоакселератора, які вміють самостійномасштабувати відео у форматах AVI і MPEG-1 на весь екран, а такожвиконувати згладжування маштабована зображення, щоб воно невиглядало, як набір квадратиків. Переважна більшість сучасних 2D -прискорювачів є в той же час і відеоприскорювачами, а деякі,наприклад ATI Rage128, вміють відтворювати і відео у форматі MPEG-2 (тобтоз вихідним роздільною здатністю 720 х 480).

До мультимедіа-функцій також відносять апаратну цифрову компресію ідекомпресію відео (що майже не зустрічається на масових відкритих),наявність композитного відеовиходу, висновок TV-сигналу на монітор,низькочастотний відеовхід і високочастотний TV-вхід, модуль для роботи зтелетекстом та інші функції.

відеоакселератора

3D-акселератори

Коли в ролі двигуна прогресу виступили комп'ютерні ігри, 2D -прискорювачі (див. відеоакселератора) майже вичерпали свої можливості, іеволюція відеокарт пішла шляхом наділення їх все більш потужними засобамиприскорення тривимірної машинної графіки. Відеоадаптери, здатні прискорюватиоперації тривимірної графіки, отримали назву 3D-прискорювачів (синонімомє 3D-акселератор, а також розповсюджені жаргонне «3Dfx» дляпозначення всіх 3D-прискорювачів, а не тільки вироблених компанією 3Dfx
Interactive). Взагалі, 3D-прискорювачі існували й раніше, але областю їхзастосування було тривимірне моделювання та САПР, коштували вони дуже дорого
(від 1 до 15 тис. доларів) і були практично недоступні масовомукористувачеві.

Які ж дії прискорює 3D-акселератор? У комп'ютері тривимірніоб'єкти представлені за допомогою геометричних моделей, що складаються із сотеньі тисяч елементарних геометричних фігур, звичайно трикутників. Задаютьсятакож просторове положення джерел світла, відбивні властивостіматеріалу поверхні об'єкта, ступінь його прозорості і т. п. При цьомудеякі об'єкти можуть частково загороджувати один одного, між ними можепереотражаться світло; простір може бути не абсолютно прозорим, азатягнутим туманом або серпанком. Для більшого реалізму необхідно врахувати іефект перспективи. Щоб поверхня змодельованого об'єкта не виглядалаштучної, на неї наноситься текстура - двомірна картинка невеликогорозміру, що передає колір і фактуру поверхні. Всі перерахованітривимірні об'єкти з урахуванням застосованих до них ефектів повинні в кінцевомупідсумку бути перетворені в плоске зображення. Цю операцію, яка називаєтьсярендерінгом, і виконує 3D-прискорювач.

Перелічимо найбільш поширені операції, які 3D-прискорювачвиконує на апаратному рівні:

Видалення невидимих поверхонь. Зазвичай виконується за методом Z-буфера,який полягає в тому, що проекції всіх точок тривимірної моделіоб'єкта на площину зображення сортуються в спеціальній пам'яті (Z -буфері) по відстані від площини зображення. В якості кольорузображення в даній точці вибирається колір тієї точки в Z-буфері, яканайбільш близька до площини зображення, а інші точки вважаютьсяневидимими (якщо не обрано ефект прозорості), так як вони загороджені віднас найпершою крапкою. Ця операція виконується переважною більшістю
3D-прискорювачів. У більшості сучасних прискорювачів передбачені 16 --розрядні Z-буфери, що розміщуються у відеопам'яті на платі.

зафарбовування (Shading) надає трикутниках, що становлять об'єкт,певний колір, що залежить від освітленості. Буває рівномірним (Flat
Shading), коли кожен трикутник закрашується рівномірно, що викликаєефект не гладкої поверхні, а багатогранника; по Гуро (Gouraud Shading),коли інтерполюється значення кольору уздовж кожної грані, що надаєкриволінійним поверхнях більш гладкий вид без видимих ребер; по Фонг
(Phong Shading), коли інтерполюється вектори нормалі до поверхні, щодозволяє домогтися максимальної реалістичності, однак вимагає більшихобчислювальних витрат і в масових 3D-прискорювачах поки не використовується.
Більшість 3D-прискорювачів вміє виконувати зафарбовування по Гуро.

Відсікання (Clipping) визначає частину об'єкта, видиму на екрані, іобрізає все інше, щоб не виконувати зайвих розрахунків.

Розрахунок освітлення. Для виконання цієї процедури часто застосовують методтрасування променів (Ray Tracing), що дозволяє врахувати переотраженного світламіж об'єктами та їх прозорість. Цю операцію з різною якістю вміютьвиконувати всі 3D-прискорювачі.

Накладення текстур (Texture Mapping), або накладення плоского растровогозображення на тривимірний об'єкт з метою надання його поверхні більшоїреалістичності. Наприклад, у результаті такого накладення дерев'янаповерхня буде виглядати саме як зроблена з дерева, а не зневідомого однорідного матеріалу. Якісні текстури зазвичай займаютьбагато місця. Для роботи з ними застосовують 3D-прискорювачі на шині AGP, якіпідтримують технологію стиснення текстур. Найбільш досконалі картипідтримують мультітекстурірованіе - одночасне накладення двох текстур.

Фільтрація (Filtering) і згладжування (Anti-aliasing). Під згладжуваннямрозуміється зменшення спотворень текстурних зображень за допомогою їхінтерполяції, особливо на кордонах, а під фільтрацією розуміється спосібзменшення небажаної «зернистості» при зміні масштабу текстури принаближенні до 3D-об'єкту або при видаленні від нього. Відома Білінійнафільтрація (Bilinear Filtering), в якій колір пікселя обчислюється шляхомлінійної інтерполяції кольорів сусідніх пікселів, а також більш якіснатрілінейная фільтрація з використанням MIP-карт (Trilinear MIP Mapping).
Під MIP-картами (від лат. Multum in Parvum - «багато що в одному») розумієтьсянабір текстур з різними масштабами, що дозволяє в процесі трилінійноїфільтрації виконувати усереднення між сусідніми пікселами і між сусідніми
MIP-картами. Трілінейная фільтрація дає особливий ефект при накладеннітекстур на протяжний об'єкт, хто від спостерігача. Сучасніплати підтримують трилінійної фільтрацію.

Прозорість, або альфа-канал зображення (Transparency, Alpha
Blending) - це інформація про прозорість об'єкту, що дозволяє будуватитакі прозорі і напівпрозорі об'єкти, як вода, скло, вогонь, туман ісерпанок. Накладення туману (Fogging) часто виділяється в окрему функцію іобчислюється окремо.

Змішання квітів, або Дизеринг (Dithering) застосовується при обробцідво-і тривимірних зображень з великою кількістю квітів на пристрої зменшим їх кількістю. Цей прийом полягає у малюванні малимкількістю квітів спеціального візерунка, що створює при видаленні від ньогоілюзію використання більшої кількості кольорів. Приклад дізерінга --вживаний в поліграфії спосіб передачі градацій сірого кольору за рахунокнанесення дрібних чорних крапок з різною просторовою частотою. У 3D -прискорювачах Дизеринг використовується для передачі 24-бітного кольору в 8 - або 16 --бітних режимах.

Для підтримки функцій 3D-прискорювача в іграх та інших програмахіснує декілька інтерфейсів прикладного програмування, або API
(Application Program Interface), що дозволяють з додатком стандартним чиномвикористовувати можливості 3D-прискорювача. На сьогоднішній день існуєбезліч таких інтерфейсів, серед яких найбільш відомі Direct3D
(Microsoft), OpenGL (Silicon Graphics), Glide (3Dfx), 3DR (Intel), Heidi
(Autodesk), RenderGL (Intergraph).

Інтерфейс Direct3D компанії Microsoft став фактичним стандартом длябільшості комп'ютерних ігор, і більшість 3D-прискорювачів укомплектовані
Direct3D-драйверами. Проте варто мати на увазі, що Direct3D підтримуєтьсятільки в середовищі Windows 95/98, а вже в Windows NT більшість плат непідтримує апаратних функцій прискорення.

Розроблений компанією Silicon Graphics для своїх графічних станцій
Iris GL інтерфейс прикладного програмування OpenGL став загальноприйнятимстандартом для програм тривимірного моделювання та САПР. Використаний упрофесійних 3D-прискорювачах, він дозволяє дуже точно описуватипараметри сцени. OpenGL в даний час є відкритим стандартом,контрольованим асоціацією OpenGL Architecture Review Board, в якукрім Silicon Graphics входять Digital, IBM, Intel, Intergraph, Microsoft іін Незважаючи на це, існує безліч діалектів OpenGL. Запоширеності в галузі комп'ютерних ігор OpenGL поступається Direct3D.

Драйвер 3D-прискорювача може підтримувати OpenGL в двох режимах:усіченому MCD (Mini Client Driver) і повному ICD (Installable Client
Driver). Драйвер MCD реалізує тільки базовий набір операцій, ICD -високооптімізірованний драйвер, який забезпечує максимальнешвидкодію. На жаль, багато виробників 3D-прискорювачів, заявивши просвою повну підтримку OpenGL, не забезпечують її навіть на рівні MCD -драйвера. Наявністю стабільних ICD-драйверів можуть похвалитися лишенебагато 3D-прискорювачі (в основному на базі чіпсетів 3DPro, Glint, Permedia
2 і RivaTNT).

Інтерфейс Glide розроблений компанією 3Dfx Interactive для виробленихнею прискорювачів Voodoo. Glide здобув широке розповсюдження середвиробників комп'ютерних ігор, хоча, на відміну від OpenGL, Glide НЕє універсальним 3D API і підтримує тільки можливості Voodoo.

В даний час найбільш відомі наступні 3D-прискорювачі: ATI 3D
Rage Pro і 3D Rage 128; Intel i740; Number Nine Ticket to Ride IV;
Mitsubishi 3DPro/2mp, Matrox G100 і G200; S3 Savage3D; Riva128 і RivaTNT;
Rendition V2100 і V2200; 3Dlabs Permedia 2 і 3; 3Dfx Voodoo, Voodoo2 і
Voodoo Banshee; NEC PowerVR PCX2. На базі цих чіпсетів виробляютьсявласне відеокарти, причому не тільки перерахованими компаніями, а йкомпаніями, не випускають власні графічні процесори, наприклад
ASUSTek, Creative Labs або Diamond Multimedia. Сучасні 3D-відеокартиволодіють і функціями прискорення двомірної графіки. Винятком єприскорювачі на базі 3Dfx Voodoo і Voodoo2, які підключаються до виходузвичайної відеокарти перед монітором спеціальним зовнішнім з'єднувальнимкабелем. Таке рішення погіршує якість 2D-зображення, і до того жнеможлива робота у віконному режимі. У 3Dfx Voodoo Banshee від цієї схемивідмовилися, і вона являє собою повноцінний 2D/3D-ускорітель.

-----------------------< br>