Introduccion a Los Conceptos de Graficos Por Computadora

7/25/2019 Introduccion a Los Conceptos de Graficos Por Computadora

1/42


2/42

Tema1:Intro

duccin

1

Teora

Mircoles 9:00h-10:30h, aula 0D25, Aulario II.

15:00h-16:30h, aula 0D25, Aulario II

Prcticas

Lunes 10:00h-11:30h, lab. L02, EPS I

11:30h-13:00h, lab. L02, EPS I

13:00h-14:30h, lab. L02, EPS I.

Mircoles 11:00h-12:30h, lab. L16, EPS I.

12:30h-14:00h, lab. L16, EPS I.

Viernes 9:30h-11:00h, lab. L16, EPS I.

11:00h-12:30h, lab. L16, EPS I.

0. Horarios Curso 2007-2008


3/42

Tema1:Intro

duccin

2

CPU

Placas Base

Bus

Tarjeta Grfica (GPU)

Conectores

Pantallas

Modos Grficos

1. Conceptos Bsicos

Escenario


4/42

Tema1:Intro

duccin

3

1. Conceptos Bsicos

AGP

Conector AGP (Accelerated Graphics Port)

Bus PCI: 33MHz

AGP 1x: 66MHz

AGP 2x: 2x66MHz

AGP 4x: 4x66MHz

AGP 8x: 8x66MHz

533 MHz (2 GB/s)


5/42

Tema1:Intro

duccin

4

1. Conceptos Bsicos

PCI Express

Conector PCIe (PCI Express, admite SLI

2 a 8x con puente, 1 a 16x y otra a 4x sin puente)

Bus PCI: 33MHz

AGP 8x: 8x66MHz

PCIe 1x: 0.5 GB/s

PCIe 4x: 2 GB/sPCIe 16x: 8 GB/sSLI=Scalable Link Interface


6/42

Tema1:Intro

duccin

5

1. Conceptos Bsicos

Tarjeta Grfica

Tarjetas Grficas Avanzadas (Vertex Shaders,Pixel Shaders, T&L)

Silenciosas, Home Theatre PC (HTPC) GPU DPU

Conectores digitales:

DVI, HDMI


7/42Tema1:Intro

duccin

6

1. Conceptos Bsicos

DVI

Conector DVI: Admite seal analgica (VGA) y digital Permite Doble Enlace

Modos de pantalla (enlace nico): 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 (dobleenlace): QXGA (2048 1536) a 75 Hz HDTV (1920 1080) a 85 Hz 2560 1600 (en pantallas LCD de 30

pulgadas)


8/42Tema1:Intro

duccin

7

1. Conceptos Bsicos

HDMI

Conector HDMI (DVI+Sonido+USB ?):

Interfaz multimedia de alta definicin, sin

compresin Video de alta definicin 1920x1080 (Bandaancha)

8 canales de sonido de 1 bit (Super Audio CD)


9/42Tema1:Intro

duccin

8

1. Conceptos Bsicos

Proteccin de contenidos

Encriptacin HDCP

High-Bandwidth Digital Content Protection

Reproduccin de Blue-RAY y HD-DVD Resoluciones Alta Definicin

Proporciones 4:3 - 16:9 - 2.40:1(Cine) 480p, 576p 720p 1080i, 1080p (Full HD: 1920x1080)


10/42T

ema1:Intro

duccin

9

1. Conceptos Bsicos

Proteccin de contenidos

HD Ready (1080p a 24, 50 y 60Hz)->

1280x720 a 50 y 60Hz (720p)

1920x1080 a 50 y 60 Hz (1080i) La resolucin fsica debe ser de al menos 720lneas

Entrada de alta definicin por:Analgica por componentes YPbPr DVI o HDMI

La entrada DVI o HDMI debe soportar HDCP


11/42

T

ema1:Intro

duccin

10

Resoluciones

1. Conceptos Bsicos

Resoluciones

352x288 - VHS

DVD


12/42

T

ema1:Intro

duccin

11

1. Conceptos Bsicos

Alta Definicin

(HD) Alta Definicin (SD) Definicin normal

Hasta 5 veces ms definicin


13/42

T

ema1:Intro

duccin

12

1. Conceptos Bsicos

Pantallas

CRT, Plasma, LCD, OLED CRT, un haz de electrones bombardea cada pxel que

contiene fsforo y este al ser excitado empieza a emitir

luz

Plasma, tiene tambin fsforo pero se excita medianteel plasma contenido dentro de cada pxel (gases

nobles, nen y xon)

LCD, la electricidad pasa a travs de un cristal lquido yse puede orientar sus molculas, segn sta emite uncolor u otro

OLED, organic light-emitting diode, pequeos, menorconsumo, pero duran slo 9400h


14/42

T

ema1:Intro

duccin

13

1. Conceptos Bsicos

Plasma - LCD

Plasma LCDPxeles Efecto Memoria (Overburning)

Grandes

Pxeles Muertos (Garanta)

Tamao ms pequeo

ResolucinMs baja (848x480)

42 en 1024x1024

Mayor por ser menores los pxeles

42 en 1920x108, mx. 4096x2160

Conexiones HDMI, DVI,VGA, Euroconectores, S-Video, Entrada por

componentes

Angulo de visin

Formato170

16:9

De 60 a 170 en LCD polarizados

16:9

Tamao(Distancia)

Pxeles grandes >42

Sobre 3.5 m

Todos. Alta definicin

Depende del tamao

Colores Al usar fsforo se parecen msa los CRT

Al emitir luz de fondo los negros

parecen grises. Nuevos modelos losolucionan

Precio/TDT Menor/SI Mayor/SI


15/42

T

ema1:Intro

duccin

14

1. Conceptos Bsicos

Plasma - LCD

Plasma LCDVida 20.000h (11 aos, 5h/da)

Problema del desgaste

50.000h

Tecnologa fra, no existe

Consumo 42 unos 315w 42 unos 180w

Distancia Para tamao informtico sobre pocos cm

2.7 veces el tamao de la diagonal 42 unos 3m

Contraste 10000:1 1300:1 (Escalas distintas)

Brillo Similar Similar Tiempo de

RespuestaNo es problema Debe ser < 16 ms, aunque se

encuentra modelos < 8 ms


16/42

T

ema1:Intro

duccin

15

2. Perifricos Grficos

CRT (Tubo de Rayos Catdicos)

Imagen tomada de www.wikipedia.com


17/42

T

ema1:Intro

duccin

16


CRT (Tubo de Rayos Catdicos)
http://graphics.lcs.mit.edu/~mcmillan/comp136/Lecture1/disptech.html


18/42

T

ema1:Intro

duccin

17


Clasificacin de los terminales grficos

a) Vectoriales

Los primeros dispositivos basados en

esta tecnologa, generaban los

grficos de forma vectorial, es decir,

el can barra solamente aquellas

zonas donde existieran lneas (comoun plotter/trazador).
http://graphics.lcs.mit.edu/~mcmillan/comp136/Lecture1/disptech.html


19/42

T

ema1:Intro

duccin

18


Las lneas se guardan de forma aleatoria. La velocidad de refresco depende del nmero de lneas. Si hay pocas lneas el sistema espera para evitar refrescar

ms de lo necesario.

Presentan problemas al intentar dibujar polgonos rellenos. Las posibilidades de color son mnimas. Las lneas son exactas en su trazo (no hay efecto escalera). La secuencia de dibujo es siempre la misma si no existe

movimiento.

Al borrar una lnea, 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.


20/42

T

ema1:Intro

duccin

19


b) DVST (Direct View Storage Tube)

Finales de los 60

Malla de almacenaje con fsforo insertado La imagen se almacena una sola vez, y semantiene hasta que se cambia la carga de la

malla.

Puede incorporar color Dispositivo lento (slo vlido para imgenesestticas)


21/42

T

ema1:Intro

duccin

20


c) Raster(Barrido por lneas)

Principios de los 70
http://graphics.lcs.mit.edu/~mcmillan/comp136/Lecture1/disptech.htmlhttp://graphics.lcs.mit.edu/~mcmillan/comp136/Lecture1/disptech.html


22/42

T

ema1:Intro

duccin

21


La imagen completa la forman lneas horizontalesformadas por pxeles.

Se realizan barridos de forma horizontal, de arriba aabajo.

Para cada pxel se ajusta la intensidad del haz. El refresco tiene una frecuencia fija, entre 25 y 30imgenes.

Las rdenes de dibujo que recibe el controlador setransforman a pxeles.

Incorporan fcilmente objetos rellenos (color o patrn). El coste es menor. La velocidad de refresco no depende de la complejidad

de la imagen.


23/42

T

ema1:Intro

duccin

22


Dada la naturaleza discreta de los pxeles , esnecesaria la conversin de primitivas a pxeles

Los pxeles pueden dar apariencia de escalera(aliasing). Tcnicas antialiasing


24/42

T

ema1:Intro

duccin

23

Pxel: (picture cell)

Raster: Matriz de pxeles

Paleta: nmero simultneo de colores enpantalla

Profundidad de Pxel: n de bits para

codificar el color Resolucin: ancho x alto x profundidad

3. Modos Grficos


25/42

T

ema1:Introduccin

24

3. Modos Grficos

RGB, RGBA: Codificacin de los coloresempleando rojo, verde, azul y (alfa)

LUT: Look Up Table, tabla de definicinde colores

DAC: Conversor DigitalAnalgico

Frecuencia de barrido: n de veces quese dibuja la imagen por segundo, se mideen Hz, 60Hz-75Hz para monitores


26/42

T

ema1:Introduccin

25

3. Modos Grficos

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 5:5:6 (sin LUT)

True Color: 24 bits, 16,7 millones de colores,ojo humano aprox. 10m, tonos sobre 200.


27/42

T

ema1:Introduccin

26

3. Modos Grficos

Organizacin 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

Posicin = PPPPP16


28/42

T

ema1:Introduccin

27

3. Modos Grficos

Memoria de Video: entre A000 y DFFF-1

en el primer byte

Operaciones rpidas, sin emplearproductos ni divisiones

Mdulo, desplazamientos SHL, SHR,

ROR, ROL DIV 2n SHR n MOD 2n AND 2n-1


29/42

T

ema1:Introduccin

28

3. Modos Grficos

Modo Texto:

80 x 25 (Columnas x Filas), 16 colores de Tinta

y 16 colores de fondo. Low Color 2 Bytes por carcter, ASCII + Color Color (4 bits fondo :4 bits tinta) y un bit opcional

de parpadeo (Blink)

Posicin de memoria Segmento B800 Pgina de Video: 80x25x2 = 4000 4Kb


30/42

T

ema1:Introduccin

29

3. Modos Grficos

CGA Monocromo:

640 x 200 x 1 (8 pxeles por byte)

Modo entrelazado (pantallas tambin) Segmento B800 Pgina de video: 80 x 100 = 8000, hueco de

192 bytes, 8000 y 192 16 Kb


31/42

T

ema1:Introduccin

30

3. Modos Grficos

Modo EGA:

640 x 350 x 4 (16 Colores, sin LUT)

No entrelazado Segmento A000, 4 planos compartiendoposicin de memoria

Registros especiales para activar los planos

Pgina de video: 80 x 350 x 4 = 112.000 bytes 128 Kb


32/42

T

ema1:Introduccin

31

3. Modos Grficos

Modo VGA:

320 x 200 x 8 (256 colores, con LUT)

Modo favorito de los juegos hasta hace poco No entrelazado Segmento A000 Pgina de video: 320 x 200 = 64000 64 Kb


33/42

T

ema1:Introduccin

32

3. Modos Grficos

Modos SVGA, XGA, etc:

Resolucin 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)


34/42

T

ema1:Introduccin

33

3. Modos Grficos

Relleno de rectngulos Empleo de mscaras izquierda y derecha

Relleno de bytes completos

Evitar repetir clculos Coherencias (explotar la organizacin de

la memoria de video para optimizar)

Coherencia Espacial (eje X) Coherencia ScanLine (eje Y) Coherencia de Fronteras (m)


35/42

T

ema1:Introduccin

34

4. Formatos Grficos

GIF (Graphic Interchange Format), compresin sinprdidas LZW, permite animaciones

PNG (Portable Network Format) JPEG (Joint Photographic Experts Group ),

compresin con prdida basada en fractales,

calidad/tamao, estructura basada un flujo de trozos

(stream of chunks)

BMP, formato nativo de Windows


36/42

T

ema1:Introduccin

35

4. Formatos Grficos

JPEG transforma la imagen en

cuadros de 8x8 y los almacena como

una combinacin lineal de los 64

bloques, si separece mucho a 0, por

ejemplo, se puede eliminar si queafecte demasiado a la calidad


37/42

T

ema1:Introduccin

36

5. Formatos Video

Contenedores (avi, mpeg, wmv, qtv, mkv)

Codecs (mjpeg, DivX, Xvid, H.264)

Compresin (keyframes+reconstruccin)

Tiempo

Keyframe


38/42

T

ema1:Introduccin

37

5. Formatos de Video

VCD: (1.1) MPEG1 Video: PAL 352x288, 25 fps

NTSC 352x240 29,97 fps

Audio: 44100Hz, 224 kbit/s Extras: imgenes 704x576/480,352x288/240

En 1995 se public VCD 2.0, admite PBC, mens

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: imgenes 704x576/480,352x288/240

Hasta 4 subttulos


39/42

T

ema1:Introduccin

38


DVD: MPEG2, max bitrate 9800 kbit/s (audio+video 10080) Video: PAL 720x576, 25 fps

NTSC 720x480 29,97 fps

Audio: 48000Hz, 32-1536 kbit/s, 8 pistas PCM, DD (AC3), DTS Extras: imgenes 704x576/480,352x288/240

Hasta 32 subttulos, 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: mltiple capa, 50 GB


40/42

T

ema1:Introduccin

39


Estructura 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 Explanation

AUDIO_TS (undefined) DVD Audio

VIDEO_TS VIDEO_TS.BUP

VIDEO_TS.IFO The first video play item, IFO, usally a copyright notice or a menu

VIDEO_TS.VOB The first video play item, VOB

VTS_01_0.BUP

VTS_01_0.IFO Title 01, IFO, usually the main movie

VTS_01_0.VOB Title 01, VOB 0, the menu for this title

VTS_01_1.VOB Title 01, VOB 1, the video for this title

VTS_01_2.VOB Title 01, VOB 2, if larger than 1 GB it will be splitted into several vobs

VTS_01_3.VOB Title 01, VOB 3

VTS_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 extras

VTS_02_0.VOB Title 02, VOB 0, the menu for this title

VTS_02_1.VOB Title 02, VOB 1, the video for this title

VTS_xx_x.BUP

VTS_xx_x.IFO And so on

VTS_xx_x.VOB

VTS_99_9.VOB Up to 99(1-99) titles with max 10(0-9) VOB files each


41/42

T

ema1:Introduccin

40

6. Tarjetas Grficas Actuales

GPU, graphics processor unit

Memoria ultra rpida, DDR2, DDR3

Antialiasing, por hardware Hardware programable por usuario

Vertex Shaders: pequeas porciones de cdigo (ensamblador especfico)

lenguajes de alto nivel como Cg (NVIDIA SDK). op. como productos escalares, vectoriales, mdulos, etc aritmtica de alta precisin, etc

Pixel Shaders, Calculan las propiedades de los colores de los pxeles


42/42

ema1:Introduccin

6. Tarjetas Grficas

Tecnologa de Video

PUREVIDEO (Nvidia) y AVIVO (ATI)

Buscan mejorar la reproduccin de videomediante: (HQV Benchmark, video de tests)

Aceleracin hardware MPEG2 y WMV Y ahora para HD: H.264/AVC, VC-1 Desentrelazado adaptativo (Motion compensation)

3:2 Pulldown (reconstruccin film) Escalado alta calidad (sin pixelacin) Correccin gamma (brillo), realzando la viveza

Introduccion a Los Conceptos de Graficos Por Computadora

Documents

Transcript of Introduccion a Los Conceptos de Graficos Por Computadora