图形加速技术浅谈之拓展篇
拓展知识—显卡的接口和功能

    其实除了 3D处理,显卡还有很多的功能,尤其是具有视频相关的一些功能。不过,这些功能有些是做为扩展功能被制造商附加在显卡上的,所以我下面说的,并不是每个人的显卡都有这些功能哦!我们先来看最简单的:

    一、VGA 输出接口

    呵呵,你一定在笑我吧,VGA 接口,这个也说?我想所有用电脑的朋友都知道 VGA这个缩写吧,可是既然要介绍显卡,当然要全面一点喽。VGA 接口是很早以前就制定出来的接口规范了,最早的 VGA标准分辨率为 640x480, 16 色。VGA的输出信号呢,是模拟信号,也就是说它通过输出不同的电压强度来达到表示不同色彩的目的,R,G,B 分别用3条信号线来传输。

    大家都应该知道 CRT(阴极射线管)显示器是怎样工作的吧,通过电子枪从左到右,从上到下的扫描,一幅图像就呈现在了显示器上。关于显示器的详细原理呢,由于不涉及到显卡的范畴,我就不详谈了,具体的资料也有很多。我介绍CRT 的主要目的,是因为 VGA 接口的信号本身就是为 CRT 显示器量身制定的(Oh, 我的 LCD怎么会是 VGA 接口….faint)。显示器不断的扫描,而电子枪的电压强度也要随之而变化,这个变化的信号就是显卡的 VGA 接口提供的。

    这里我要提醒大家,既然是模拟信号,那么必然存在信号衰减的问题。所以这时候模拟信号的传输质量,就和显卡的模拟输出电路,VGA接口和线缆,以及显示器内的电路设计息息相关了。好,让我们来看看 VGA 接口部分有什么东东:

    1.1 模拟输出电路

    模拟输出电路,主要有 RAMDAC 和 低通滤波电路(Low-Pass Filter) 组成。RAMDAC的全称是:RAM Digital/AnalogConverter。也就是内存数字/模拟转换器。它的职责是把显卡内存(也就是显存啦!)里储存的屏幕数据(也被称作帧缓存 Framebuffer)转换成高低变化的电信号,然后输出给显示器用的。要显示图像,显卡输出信号的速度和显示器接受信号的速度必须是xx一致的,也就是要做到同步。这么一来,RAMDAC也要搭载一定的频率来给显示器提供模拟信号了。以前的显卡,RAMDAC都是独立的芯片,所以我们拿一张老的显卡,可以看到卡上有一个(或多个) 芯片,上面赫赫写着 RAMDAC 的,就是这个了。而新型的显卡,它们的图形核心都有很高的集成度,所以 RAMDAC 也被集成到了图形核心里了。

    低通滤波电路的作用,我想看名字大家也能猜得差不多,就是滤掉高频杂讯,让低频信号通过…其实这个低通滤波电路也不简单呢!凡是模拟信号电路,都存在一个信号保真度的问题。滤波电路也一样,存在一个信号截止频率范围的设定。也就是说,模拟信号不可能从一个频率一刀切下,总会存在还原度不佳的可能,所以在低通滤波电路的设计上,较好的显卡往往采用4 层,甚至5层电路来逼近,也就是尽量做到能把高/低频信号分割的干净,这对于模拟信号输出质量的提高很有帮助。比如Matrox Parhelia-512 的模拟输出部分就采用了 5 层低通滤波电路来保证信号的纯净。

    1.2 EMI 电磁屏蔽电路

    拿起一张显卡,大家都能看到,在蓝色的 VGA接口后面,有着密密麻麻的元件位置,可是你仔细看的话,可以发现有好多的元件位都是空着的。这是怎么回事呢?其实在VGA的输出端前面的很多元件,是为了降低显卡输出信号的电磁辐射而设计的。这个电路的元件的使用尤其挑剔,如果元件不好的话将严重的降低信号的质量。所以只有很少数的xx显卡真正的使用了这部分的设计。而其他的显卡,在电磁辐射量允许的情况下,会省略这部分的电路,所以有很多的显卡VGA 端口处都空很多元件,那些就是给 EMI 电磁屏蔽电路预留的位置(预留?它会回来吗?呵呵)…

    二、TV 输出功能 (TV-OUT)

    这个是现在民用级显卡上很常用的功能,很多中/xx的显卡已经把它当作标准配置了。TV-OUT的功能当然就是输出显示信号到电视咯,而 TV-OUT的接口一般有两种,即 TV 上常用的 同轴信号端口和S-Video 信号端口,而信号的格式,也有 NTSC 和 PAL 两种国际标准。为了支持 TV-OUT 功能,显卡上也必然要有负责处理这部分信号转换的电路。同样的,以前的显卡会有外置的 TV-OUT 芯片,而新型的图形处理核心也把它集成到了里面 ( :blink: 哇噻,好厉害!什么都能集成?)

    TV-OUT功能对于民用级的显卡来说,是非常实用的,因为它可以把电脑的屏幕输出到电视上,从而让播放视频,玩游戏的功能可以在大屏幕电视的帮助下变得更有趣。

    三、VIVO:我们是视频采集卡

    很多朋友都问:VIVO 是什么?顾名思义,VIVO – Video In Video Out,即视频输入输出。相对于 TV-OUT 来说,VIVO {zd0}的不同就在于它的视频输入上。这种显卡可以通过同轴信号接口或 S-Video 接口把 NTSC/PAL 图像信号接收进来,也就是说,它可以完成视频信号的采集功能。大家都知道,把显存里的数字信号输出到模拟信号接口,需要 DAC(数字/模拟转换器)的帮助,而 NTSC/PAL 信号也属于模拟信号,那么采集它们的时候,就要进行互逆的过程了:ADC(Analog/Digital Converter 模拟/数字转换器)。VIVO 功能一般都通过外置的芯片来支持,因为需要 ADC 的过程。而一些{zx1}的图形核心,把 VIVO 功能也集成到了里面(…) 如 GeForce FX 5900 系列。

    拥有 VIVO 功能的显卡数量就没有只拥有 TV-OUT 功能的显卡那么多了。有少数的厂商才给某些型号的显卡配备VIVO功能。这样的功能对于需要录制影片节目,或拥有摄像机的朋友来说,比较实用。因为它可以把影片或摄像机的信号输入电脑,保存在硬盘上。可是要想通过显卡看电视,VIVO功能是不行的。因为它缺少了接受电视信号所特有的部分:高频头。 B)

    四、TV 接收功能

    拥有TV 接收功能的显卡,属于真正的多功能复合卡。它的种类就更加少了。如果大家见过 TV卡(就是单纯用来接收电视信号的扩展卡)的话,一定见过它上面那个用金属包着的,大大的,方方的,怪怪的盒子。这个就是高频头。高频头所起的作用就是把从空中,或有线电视网络接受到的调制好的电视高频信号,转换成可供采集的视频信号。正因为是高频信号,所以很容易受到干扰。所以优质的高频头用料,做工都非常的棒,而价格也很昂贵。我们最常见的带TV 接收功能的显卡有 ATI 的 AllInWonder 系列显卡 等等。

    有了 TV 接收功能,你的电脑就变成电视机了 呵呵。很多 TV接收卡还附赠了遥控器,以使你的电脑看起来更像个电视(1万多元买个小电视……)。最重要的是,你不仅能看电视,还可以把好看的节目录下来,以后慢慢回味,或留作纪念。

    五、数字时代的开始:DVI

    显卡上配 DVI 接口,大概在近两年里才开始兴起。DVI 的全称是 Digital VisualInterface。即:数字视频界面。相比 VGA 接口的模拟信号,DVI 输出的则是数字信号。这样,显示信号将{bfb} 的被完好的传输到显示器里。DVI 所对应的是数字显示设备,即 LCD 液晶显示器,Plasma等离子显示器 等等的显示装置。原因是液晶显示器和等离子显示器的显示原理都是基于数字信号的,这样当接受到 DVI所输出的数字信号后,就可以方便的直接将它显示出来了。

    关于 DVI 的详细信息,我给大家一个网址,这是 DVI 的制定组织 DDWG的网站,大家可以到这里找自己想要得信息:这里我想解释两个大家常见的问题:

    5.1 DVI 转 VGA 的接头是怎么回事?

    其实 DVI 接口在制定的时候,保留了模拟信号输出的通道。DVI 一共有两种接口:DVI-D(Digital only) 和 DVI-I(Integerated)。DVI-D的信号就是单纯的数字信号,而 DVI-I 则是保留模拟信号通道的 DVI 接口,大家可以找一个 DVI接口的显卡来看(怎么不贴图?哦,你自己找找看实物,印象比较深嘛!),它的左边有一个十字形的接口,这个呢,就是模拟信号的通道,而右边则是三排规则的接口,这个就是数字信号通道啦!

    所以,可以利用 DVI-I 的模拟信号通道,来输出模拟信号。到这里,大家就别再问 DVI 能转VGA,VGA 怎么就不能转 DVI 的傻傻问题了。    5.2 液晶显示器的 VGA 接口又怎么解释?

    这个问题,是不太好解释(#@)。按道理说,LCD 液晶显示器都应该配备 DVI接口来接受纯净的数字信号,这样现实效果会好很多。VGA 信号输入到液晶显示器后,还要进行 ADC的转换,才能被显示出来。这样看:如果用 DVI 接口来接液晶显示器的话,路径是这样的:

    显存的数字信号 => 编码 => DVI => 显示器 => 解码 => 显示

    其中的“编码”和“解码”过程,是 DVI 标准所制定的,不过因为是纯数字无损编码,所以没有任何损失的

    而用 VGA 接口,则变成了这样:

    显存的数字信号 => DAC => VGA 传输(损耗) => 显示器 => ADC => 显示….

    大家都能看出来后面的做法是多么的可笑啊!从数字到模拟,然后把模拟信号传输过去,加上损耗和干扰,再还原成数字信号……可是为什么家用级的显示其都只有VGA 接口呢?我想可能是出于兼容性的考虑。由于现阶段 VGA接口的显卡占绝大多数,所以商家怕出现“买到显示器插不上”的尴尬情况,决定用 VGA接口。另一方面的原因,则是商业原因。DVI作为后来才发展起来的接口技术,虽然对于数字显示有着先天的优势,而且成本并不高昂,可是厂商出于利益考虑,就只能通过这种手段来提高DVI 制品的收入了。一旦数字显示技术普及,DVI 接口一定会受到更广泛的应用。

    六、3D 立体眼镜

    好玩吧,3D 立体眼镜。我想绝大多数人都没有体验过戴上它玩 3D 游戏是什么感觉。

    其实它的原理是这样的:人的眼睛判断物体的远近,其实是由物体在两个眼睛里成像的细微差别来判断的。你可以做一个试验,伸出双手,两手各握一支笔,一上一下的顺着视线对成一条直线。用两只眼睛的话,你一定可以轻而易举的把两只笔对成一条竖线(做不到?%#$%$#%快去找眼科医生检查…)。好了,现在闭上一只眼,再试着把它们对成一条直线…是不是很困难了 呵呵。就是这样,要看到真正的立体物体,两眼的图像是不同的。

    3D 立体眼镜的原理,就是通过让左/右眼看到不同的图像,来让大脑认为你看到的东西是“立体”的。怎么能看到不同的图像?!是这样的:当 3D立体眼镜被xx的时候,游戏的 3D场景渲染过程会发生一些变化。这时候显示器将以换页交替的方式,轮流的显示出左/右眼的画面(怎么做的?就是移动游戏里摄像机的位置啊!)。而此时,3D眼镜便偷偷的轮流挡住你的右眼和左眼(通过液晶片的变色),这样显示器显示左眼画面的时候,你用左眼看;显示器显示右眼画面的时候,你用右眼看…你看到立体画面了!呵呵,基本的原理就是这样的。

    这篇写了这么多有关显卡功能的东西,有的地方可能比较难理解,不好意思咯… 大家慢慢的看,一定能看懂的!呵呵我们总结了显卡的 六大功能/接口:VGA, TV-OUT, VIVO, TV-IN, DVI, 3D Glasses。其他一些奇异的功能,我就不说了,我们只讲潮流嘛 呵呵...



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