Issuu on Google+

2011

De grafische kaart

Bart Raets Syntra Genk


De grafische kaart

De werking van de videokaart Binnen de computer wordt altijd met digitale data gewerkt. Dat betekent dat beelden in computertaal als een enorme reeks 1-en en 0-en weergegeven worden. De videokaart zet deze digitale data (aangeleverd door de CPU) om in een analoog signaal dat naar de monitor verstuurd wordt. Een videokaart is bijna een computer op zich. Je treft er net als op het moederbord een chipset met een processor en geheugen aan. De processor op de videokaart wordt Graphics

Bart Raets – Syntra Genk

Hoofdstuk: De grafische kaart

De videokaart is met name onder gamers een veel besproken computeronderdeel. Welke videokaart geschikt is voor een computer hangt af van de manier waarop deze gebruikt wordt. Een gamer zal een krachtige videokaart zoeken met goede 3D prestaties. Een kantoorgebruiker heeft daarentegen meestal genoeg aan een simpele, eventueel in het moederbord geĂŻntegreerde videokaart. Tussen deze extremen bevindt zich een groot scala aan middenklassers. Het grote aanbod, onlogische serienummers, afkortingen en het algemene videokaartjargon maken een videokaart kiezen soms een lastige klus. Het is vrij gemakkelijk om 50 Euro meer te besteden aan een videokaart die eigenlijk minder presteert dan zijn goedkopere alternatief. In dit artikel ga ik in op de werking, de prestaties en de terminologie van videokaarten. Hopelijk helpt dit artikel je een videokaart kiezen die past bij jouw gebruik.

1


Processing Unit (GPU) genoemd. De GPU lijkt op de hoofdprocessor van de computer (CPU). De GPU is alleen specifiek ontworpen voor het verwerken van grafische data. Maar hoe werken deze dingen samen om beelden weer te geven? Hieronder staat in chronologische volgorde hoe een beeldje door de onderdelen op de videokaart op het scherm gezet wordt.  

   

Informatie over het weer te geven plaatje wordt in digitale vorm van de CPU naar de videokaart gestuurd. Deze data is gegenereerd door software op de computer. De data wordt in de GPU verwerkt. Er wordt een plaatje opgebouwd door voor elke pixel op het beeldscherm de juiste kleur te bepalen. Dit proces is in het bijzonder bij 3D spellen zeer intensief. Het beeld wordt opgeslagen in het geheugen van de videokaart. Het beeld wordt vanuit het geheugen naar de digitaal-naar-analoog-converter gestuurd (RAMDAC). Deze zet het digitale plaatje om in een analoog signaal. Het analoge signaal wordt vanuit de RAMDAC via de kabel naar de monitor gestuurd. De monitor geeft het plaatje weer.

De videokaart die dit proces het vaakst kan herhalen in een seconde is de snelste. Dat is een beetje simpel gezegd, maar dat is waar het op neerkomt. De processor, het geheugen en de RAMDAC bepalen tezamen de snelheid van de videokaart. Om moderne computerspellen zonder haperingen te kunnen spelen is het prettig als de videokaart het proces hierboven minimaal zo'n 40 keer per seconde kan uitvoeren. Niet elke beeldje is even moeilijk om op te bouwen voor de videokaart. In feite moet de videokaart voor elke pixel op het beeldscherm bepalen wat de kleur wordt. Hoe meer pixels het plaatje bevat (resolutie), hoe meer data de videokaart te verwerken krijgt. Een spelletje spelen op een resolutie van 1024 * 768 pixels is daarom aanzienlijk zwaarder dan op een resolutie van 800 * 600 pixels. Verder is de kleurdiepte (het aantal mogelijke kleuren die een pixel kan aannemen) bepalend voor de zwaarte van het beeld.

Hoofdstuk: De grafische kaart

De werking van de videokaart ligt in werkelijkheid een stuk ingewikkelder dan wat hierboven beschreven staat. De GPU van een moderne videokaart is in staat in hoog tempo zeer complexe berekeningen te maken. Deze komen onder andere van pas in 3D games. Om een 3D game weer te geven krijgt de videokaart data aangeleverd van de CPU. Hier moet de videokaart een 'wireframe' (draadmodel) van bouwen en dat frame vervolgens vullen met textures, schaduw en lichteffecten. Dit moet ter plekke gebeuren, 40 keer per seconden, waarbij het beeld steeds afhangt van waar de speler heen kijkt. Dat is zwaar werk.

Bart Raets – Syntra Genk

2


Het produceren van opeenvolgende beeldjes zoals bij een 3D game heet 'renderen'. Het renderen van bovenstaande theepot zal voor de videokaart een klein klusje zijn. In een spel met bewegende mannetjes, bergen, lucht, gedetailleerde schaduw, etc ligt dat anders. De videokaart kan zelf een effecten en technieken toepassen om beelden er beter uit te laten zien en om de videokaart beter te laten presteren. Antialiasing - Maakt de randen van 3D objecten gladder. De pixels die zich aan de randen van een object bevinden worden gemengd met omliggende pixels zodat de overgang tussen een object en bijvoorbeeld zijn achtergrond veel gladder wordt. In de afbeeldingen hieronder is links geen en rechts wel antialiasing toegepast.

Met antialiasing

In bovenstaand voorbeeld wordt gebruik gemaakt van Full-Scene Antialiasing (FSAA). Dat wil zeggen dat het hele beeld in een keer ga-antialiased wordt. Vaak kun je verschillende sterktes van antialiasing instellen in een game. In Het voorbeeld hierboven (Battlefield 2) kun je kiezen tussen geen, 2x of 4x FSAA. Antialiasing heeft een negatieve invloed op de prestaties van het spel. Anisotropic filtering - anisotopische filtering is een methode om textures netjes en mooi over een object (3D draadmodel) heen te plakken. Het verbetert het uiterlijk van deze textures als Bart Raets – Syntra Genk

Hoofdstuk: De grafische kaart

Zonder antialiasing

3


ze zich op grote afstand bevinden of als ze op een schuin vlak liggen ten opzichte van het 'camerastandpunt'. Anisotropisch filteren is voor de videokaart een zeer zware klus. Het zal de game qua uiterlijk mooier maken, maar het zal een negatieve invloed op de snelheid hebben. Bovenstaande effecten kom je tegen op moderne videokaarten. Er zijn nog een hoop andere technieken waar videokaarten gebruik van maken om het beeld te verbeteren, dan wel om de videokaart sneller te laten presteren (wat uiteindelijk ook een positieve invloed op het beeld heeft). Sommige van deze technieken zijn specifiek voor een bepaalde fabrikant. Om niet in ingewikkelde uitleg en definities te vervallen beperk ik me in dit artikel tot bovengenoemde technieken.

Aansluitingen en uitgangen Aansluitingen

PCI - Peripheral Component Interconnect wordt bij moderne systemen niet meer gebruikt om videokaarten op aan te sluiten. Wel worden PCI slots (sleuven) nog gebruikt om andere kaarten in te steken, zoals geluidskaarten, netwerkkaarten en tv-kaarten. Ze zijn vaak crème wit gekleurd en je vindt er een aantal op elk moederbord. PCI videokaarten worden niet of nauwelijks meer verkocht. (Verwar PCI niet met PCI-Express, zie onder). De PCI sloten delen een verbinding naar de processor en naar het geheugen. Door deze verbinding (de "PCI bus") past 133 Mb per seconde. AGP - Accelerated Graphics Port is de opvolger van PCI en biedt meer 'bandbreedte' dan PCI. Meer bandbreedte wil zeggen dat er meer data tegelijk door de verbinding tussen moederbord en videokaart kan. Een AGP slot is vaak donkerbruin en wordt uitsluitend gebruikt voor het aansluiten van videokaarten. De AGP poort heeft zijn eigen verbinding met de CPU en het geheugen en hoeft zoals bij PCI de verbinding niet te delen met andere apparaten. De AGP bus werkt op 66Mhz, waar PCI slechts op 33Mhz werkt. AGP werkt dus twee keer zo snel. Doordat er per kloktik meerdere keren data verstuurd kan worden is deze bandbreedte opgeschroefd naar maar ruim 2 Gigabyte per seconde (AGP8x).. PCI-Express is een seriële aansluiting, waar PCI en AGP beide parallel zijn. PCI-Express is een schaalbare aansluitmethode die niet alleen voor videokaarten ontworpen. Schaalbaar wil zeggen dat er PCI-Express aansluitingen van verschillende snelheden mee gemaakt kunnen worden. Er zijn momenteel PCI-Express x1, x2, x4, x8, x12, x16 en x32 slots mogelijk. Op moderne moederborden vind je tegenwoordig een PCI-Express x16 aansluiting voor de videokaart. Deze zorgt voor een bandbreedte van 4 Gigabyte per seconde in beide richtingen. PCI-Express maakt het mogelijk om met twee videokaarten tegelijk te werken. Een optie voor de grafisch artiest of de die-hard gamer die echt niets aan prestaties wil inleveren. Moederborden met twee PCI-Express x16 sloten worden aangeduid met SLI (Scalable Link Interface).

Momenteel zitten we in de overgangsfase van AGP naar PCI-Express. Voor mensen die kort geleden een dikke nieuwe AGP videokaart gekocht hebben is dit nadelig. Willen zij een nieuw moederbord kopen, dan zal dit zeer waarschijnlijk een moederbord met PCI-Express worden. Een AGP videokaart past (en werkt) niet in een PCI-Express slot en er zijn naar mijn weten geen moederborden die zowel met AGP als PCI-Express uigerust zijn.

Bart Raets – Syntra Genk

Hoofdstuk: De grafische kaart

Er zijn verschillende manieren om een videokaart op het moederbord aan te sluiten.

4


Uitgangen Vroeger had een monitor alleen een vga-connector en dat was het. Maar tegenwoordig is het aantal aansluitingen haast niet meer te tellen. In deze cursus bespreken we alle mogelijke aansluitingen, laten we zien waar ze voor dienen en hoe u ze in de praktijk het beste kunt gebruiken! 1 Overzicht aansluitingen

HDMI – digitale connector voor hd-video en audio.

Component – analoge of digitale video, HD-resolutie (rood, groen, blauw).

Composiet – analoge video in PAL-resolutie (geel).

Bart Raets – Syntra Genk

Hoofdstuk: De grafische kaart

S-VHS – analoge video in PAL-resolutie.

5


Audio – analoge audio (rood en wit).

DVI – digitaal videosignaal (wit).

Vga – analoog videodigitaal (blauw of zwart).

Usb – usb-hub op monitor. 2 Composiet

3 Duallink-DVI

De eerste DVI-poorten hadden een beperkte bandbreedte van 3,7 Gbps (ter vergelijking: bij HDMI is dit 14,9 Gbps). Hierdoor is de maximale resolutie beperkt tot 1920 x 1200 pixels (iets meer dan 1080p). Als u een monitor met een hogere resolutie wilt gebruiken, bijvoorbeeld 2560 x 1600 pixels (gangbaar bij 30inch-monitoren), hebt u een duallink-DVIpoort nodig. Dankzij twee parallelle verbindingen biedt deze twee keer zoveel bandbreedte. Dit is op moderne grafische kaarten standaard (bijvoorbeeld vanaf de GeForce 8xxx-serie).

Bart Raets – Syntra Genk

Hoofdstuk: De grafische kaart

De analoge composietingang (geel) wordt onder andere gebruikt om beeld in standaardresolutie weer te geven. Veel notebooks en digitale camera’s gebruiken deze methode om videosignalen te versturen. Het signaal is niet geschikt voor HD-video en bevat geen audio.

6


4 DisplayPort

Een nieuwe standaard is de ‘DisplayPort’. Dit is een alternatief voor HDMI en zou de opvolger moeten worden voor DVI. Hoewel de connector lijkt op een HDMI-aansluiting, is hij niet compatibel. De standaard is in het leven geroepen door een groep hardwarebedrijven, waaronder ATI, NVIDIA, Dell, HP, Samsung, Intel en Philips. Opvallend is dat fabrikanten voor het gebruik van deze standaard geen licenties hoeven te betalen. DisplayPort is compatibel met HDCP en biedt een bandbreedte van 10,8 Gbps. Momenteel is er beperkte aantal monitoren, computers en grafische kaarten op de markt met ondersteuning voor DisplayPort. 5 HDMI-switch

Moderne lcd-tv’s zijn meestal voorzien van meerdere HDMI-aansluitingen. Maar bij computers is dat niet het geval. Stel dat u uw pc standaard op uw monitor hebt aangesloten, maar af en toe ook de tv wilt gebruiken (bijvoorbeeld voor een film of spelletje), dan kunt u een HDMI-switch kopen. Hiermee kunt u eenvoudig schakelen tussen bijvoorbeeld monitor en tv. Er zijn varianten met twee en vier aansluitingen. 6 Component

Hoofdstuk: De grafische kaart

Veel HD-tv’s hebben ook ingangen voor tulpstekkers, Component Video genaamd. De kleuren blauw (Pb), rood (Pr) en groen (Y) worden gebruikt voor het doorgeven van HDvideo, net zoals HDMI. Deze kabels worden ook wel YPbPr genoemd. De digitale variant heet YCbCr. De Y wordt gebruikt voor het helderheidssignaal en Pb en Pr voor de kleursignalen. Het voordeel van Component Video is dat – goede - kabels circa 20 meter afstand kunnen overbruggen zonder kwaliteitsverlies. Standaard HDMI-kabels zijn beperkt tot een meter of vijf.

Bart Raets – Syntra Genk

7


Via Component Video kunt u een HD-video-signaal doorgeven tot wel twintig meter. 7 Kabellengte HDMI

Alle HDMI-kabels zijn in principe geschikt om 1080p-beeldsignalen door te sturen. Desondanks zijn er wel kwaliteitsverschillen, die vooral te maken hebben met de dikte, het aantal interne kabels en de lengte. Een kleine storing in een digitaal signaal resulteert al snel in een zichtbaar mindere beeldkwaliteit. Een HDMI-kabel kan beter niet langer zijn dan vijf meter. Professionele HDMI-kabels (type B, met 29 draden in plaats van 19) kunnen een afstand van circa 15 meter overbruggen. Hebt u last van storingen op uw HD-tv, overweeg dan een kwalitatief betere kabel te kopen.

Moderne monitoren hebben vaak zowel een vga- als een DVI-aansluiting. Een veel gehoorde vraag is welke beter is. Met andere woorden: is het kwaliteitsverschil tussen DVI en vga echt zichtbaar? Het verschil is in de praktijk niet erg groot, maar DVI biedt een net iets betere beeldkwaliteit en een scherper beeld. Het grote verschil is dat er bij vga wat kwaliteitsverlies optreedt vanwege de conversie van een digitaal naar analoog signaal. Bij DVI wordt de kleurinformatie rechtstreeks (digitaal) van de videokaart naar de monitor gestuurd. Een ander verschil is dat bij DVI ook informatie toevoegt over de resolutie, waardoor u dit nooit handmatig hoeft in te stellen. Het verschil is vooral te zien op hoge resoluties.

Bart Raets – Syntra Genk

Hoofdstuk: De grafische kaart

8 DVI of VGA

8


9 HDMI of DVI?

Het grootste verschil tussen HDMI en DVI is dat de eerste variant ook geluidssignalen overbrengt. Ook is HDMI compatibel met de kopieerbeveiliging van Blu-ray (HDCP) en DVI niet. Dat is van belang als u via uw computer Blu-ray-video wilt afspelen. De bandbreedte van HDMI is wel een stuk groter ten opzichte van DVI (zie Duallink-DVI). Wilt u uw pc via DVI op een HDMI-aansluiting koppelen, dan kunt u gebruikmaken van een DVI-naar-HDMIkoppelstukje. 10 Schoonmaken

Reinig een lcd-monitor of –tv nooit met een normaal schoonmaakmiddel, maar met een speciale vloeistof zonder alcohol en vetten. Een licht vochtig doekje met water is ook een optie, maar dat haalt vetvlekken (zoals vingerafdrukken) niet goed weg. Pas altijd op met teveel vloeistof, want als het de behuizing binnendringt kan er kortsluiting ontstaan (waarvoor geen garantie geldt). Droog de monitor vervolgens met een zachte droge, niet pluizende doek. Druk niet te hard op de monitor, want achter de beschermlaag zitten vloeibare kristallen.

Bart Raets – Syntra Genk

Hoofdstuk: De grafische kaart

Vroeg of laat wordt een lcd-monitor (of -tv) vuil. Stof wordt door warmte en statische elektriciteit aangetrokken. Stof is op zichzelf niet erg, maar in combinatie met vingerafdrukken en vlekken (bijvoorbeeld van een blikje cola dat geopend wordt) kan dat de coating aantasten en daarmee het scherm beschadigen. Deze coating is een dun filmlaagje en vormt een belangrijke beschermlaag. Deze laag is bovendien stofafwerend en minimaliseert reflecties. Daarnaast kijkt een vieze monitor natuurlijk niet prettig. Het is dus raadzaam om een lcd-monitor of –tv met enige regelmaat te reinigen. Een lcd-monitor kan het beste worden schoongemaakt met speciaal reigingsmiddel. Het gebruik van klassieke schoonmaakmiddelen zoals Glassex, alcohol of spiritus wordt door monitorfabrikanten sterk afgeraden. Deze bevatten alcohol, waardoor de kunststof wordt aangetast. Ook zit er vaak een beetje vet in dergelijke middelen, waardoor een mat oppervlak na verloop van tijd glimmend wordt (en dus gevoeliger wordt voor reflecties). Er zijn daarom speciale doekjes en vloeistoffen op de markt (bijvoorbeeld van Safeclean).

9


Welke videokaart? Wat voor jou de beste videokaart is hangt af van hoe je de videokaart gebruikt. Voor surfen, e-mailen, tekstverwerken in Word, etc kun je met de goedkoopste videokaart af. Deze toepassingen leveren allemaal platte statische beelden op die zeer gemakkelijk te verwerken zijn voor de videokaart. 3D games zijn het andere uiterste. Voor de nieuwste 3D games heb je een dijk van een videokaart nodig. Welke kaart het beste is voor de nieuwste game is typisch iets wat je op internet kunt opzoeken. De strijd om de snelste videokaart gaat al tijden tussen ATI van Toms Hardware worden de laatste modellen besproken en 'gebenchmarked'. Een benchmark is een snelheidstest. Bij Tomshardware kun je in grafieken zien welke kaart sneller presteert in welke omstandigheden. Of je de snelste videokaart wil kopen is aan jou. De prijs zal er in elk geval niet om liegen. Vaak betaal je voor de aller-snelste videokaart een stuk meer dan voor een videokaart die iets trager is. Hoe sneller videokaarten worden hoe meer je betaalt voor steeds minder prestatiewinst. Persoonlijk kies ik altijd een videokaart die zich aan de onderkant van het gamers segment bevindt. Dat komt in de praktijk neer op een kaart waarvoor al het normale kantoor- en internetwerk een fluitje van een cent is en die ook de laatste games nog aardig draait. Een keuze voor prijs-versus-prestatie in plaats van alleen prestatie dus. Hieronder volgen nog een paar sites die je kunnen helpen bij het maken van een goede keuze: 

Hoofdstuk: De grafische kaart

Gathering of Tweakers - Videoplanken en beeldkanonnen Dit subforum van Gathering of Tweakers gaat over videokaarten en monitoren. Door de laatste discussies te lezen krijg je al gauw een indruk van welke kaarten momenteel populair zijn. Tweakers.net - Pricewatch videokaarten De pricewatch van Tweakers geeft een goede indruk van de prijs en van de populariteit van videokaarten. Bovendien kun je er een winkel mee uitzoeken die de videokaart van jouw keuze voor een leuke prijs verkoopt. Anandtech -Video Anandtech (Engels) bespreekt regelmatig de laatste videokaarten en hun prestaties.

Bart Raets – Syntra Genk

1 0


04_De grafische kaart