3. Сканерлар. Плоттерлар. Дигитайзерлар

7. Компьютер видеотизимларининг эволюцияси.
Компьютер видеотизимларини IBM PC груҳидаги персонал компьютерлар мисолида кўриб чиқамиз. IBM компаниясинг биринчи персонал компьютери 1981 йилда пайдо бўлди. Худди ана шу компьютерларни кенг тарқалишига олиб келди. IBM PC архетектурасининг айрим хусусиятлари хозирга пайтгача сақланиб қолган. (1 расм)

1-расм. IBM PC архетектураси

Унинг бошқа персонал компьютерлардан фарқи архитектурасининг очиқлигидандир. Бу компьютерларни модернизация қилишнинг соддалигини, турли қурилмаларни улаш имкониятининг катталигини англатади. Персонал компьютернинг кўп тарқалган бўлиб, у IBM PC учун кичик бўлган (масалан Apple компьютерларига нисбатан. Аммо у бошқа кўрсатгичларга нисбатан яхши эди, биринчи навбатда график имкониятлари бўйича).
Бундан ташқари, IBM PC гурухидаги компютерларидан фойдаланувчиларга турли дастурий воситалар билан ишлашга энг бошидан тўхсат берилди. Ва минглаб фойдаланувчиларнинг ўзлари дастурий таъминот ишлаб чиқиш имконияти ни олди. Бу ларнинг хаммаси IBM PC компьютерларини кенг тарқалишига ва турли турли сохаларда қулланишга олиб келди.
Персонал компьютер архетектурасининг муҳим томони ( график нуқтаи назардан) – бу видео тизим (видеоадаптер) контроллер процессор ва оператив хотира билан ёнма – ён жойлашганлиги. У тизим ишлашига тезкор локал шина орқали уланган. Бу оператив хотира билан видео хотира ўртасида маълумотларни алмашиш юқори тезликда амалга ошириш имкониятини беради. График тасвирларни чиқариш учун, айниқса анимация режимида , маълумотларни узатиш тезлиги жуда катта бўлиши керак. Катта компьютерларда (мэйфреймларда) маълумотларни дисплейдаги узатиш бундан фарқ қилади. Уларда маълумотлар дисплайга кириш чиқиш каналининг интерфайси орқали ўзатилган. Бу интерфейс тизим шинасига нисбатан бироз секин ишлайди. Чунки мэйнфрамлар, одатда, кўп дисплаейлар билан ишлайди ва компьтердан анча узоқ масофада жойлашган.
Биринчи IBM PC компьютерларига MDA (Monochrome Display Adaptor) видео адапториқўйилган эди. Бу видеотизим матн режимда иўлаш учун мулжалланган.бўлиб, ҳар бир қаторда 80 символдан иборат 25 қатарни акс этдирди.
Орадан бир йил ўрнатилган сўнг Herculs фирмаси Herculs Graphic Card видеоадаптерини чиқари бошлайди. У матн режими билан бир қаторда 790х348 ўлчами оқ-қора график режимда ишлаш имкониятини беради.
Видеотизимлар эволюциянинг навбатдаги қадами CGA (color graphic adapter) видеоадаптери бўлди. Бу IBM PC учун бирнчи рангили модел. CGA адаптер рангли матн ва график режмларда ишлаш имкониятиниберди. Режимларини қараймиз. CGA учун икки график режим бор эди: 640х200 оқ-қора ва 320х200 рангли. Рангли режимда фақат турт рангни бир вақтда акс эттириш мумкин эди (ҳар бир пикселга 2 бит )
1984 йилда EGA(Enhanced Graphic Adaptor) адаптери пайдо бўлди. Бу IBM PC грухидаги персонал компьютерлар учун жуда катта ютуқ эди. 16 рангли 640х350 писел учун мулжалланган график видео режим пайдо бўлди. 64 рангли палитрадан рангни танлаш мумкин. Бу вақтга келиб юқорироқ сифатга эга бўлган график тасвирлар асосида ишлаб чиқилган компьютер ўйинларида ва тасвирлар билан ишлаш учун мулжалланган график дастурлар кенг тарқала бошлади. Аммо фотография типидаги тасвирларни кўрсатиш учун 16 рангнинг камлиги равшан эди. Лойхалашнинг автоматлаштирилган тизимларидан ишлашга мулжалланган график пакетлар учун бу адаптернинг имконияти етарли эмас эди. 640х350 видеоадаптернинг яни бир камчилиги шундан ибоатки горизантал вертикал ўқи бўйича рўхсат берилган хатолик турлича – “пикселлар квадрат эмас”.
1987 йилда MCGA (Multi Color Graphic Array) ва VGA(Video Graphic Adaptor) видеоадаптерлари пайдо бўлди. Улар 256 рангли видеорежимларни таъминлаш учун мулжалланган.
VGA адаптери анча мукаммал эди. Шунинг учун у MCGA адаптерига нисбатан кўп тарқалди. 320х200 ўлашрастрда VGA адаптери 256 рангли график видеорежимга эга бўлди. Бу ниранг оқ-қора дастурларинг акс эттириш билан боғлиқ иҳтиёжни тўла қондириш имкониятини берди. Рангли фотографияларетарлича сифат билан акс эттирилди. Аммо 256 ранг кам эди. Шунинг учун компьютер ўйинларида ва график пакетларда дизерингдан актив фойдаланилди. Бундан ташқари, 320х200 режими ҳам вертикал ва горизантал ўқув бўйича рухсат берилган хатолик турлича эди. IBM PC груҳидаги персонал компьютерларда фойдаланиладиганмониторлар учун горизантал ва вертикал ўқлари бўйича жойлашган пикселлар сони 7:3 пропорцияда бўлиши керак. Яъни 320х200 ўрнида320х240 бўлиши керак. VGA учун бундай видеорежим расмий ўужжатларда йўқ. Аммо, VGA видеорежимда 256 рангли 320х240 видеорежиммини қандай хосил қилиши мисол сифатида Дж Бриджес[39] кўрсатилган. Унинг регистрларга мос қийматларини ёзиб, видеоадапторларни дастурлаштириш мумкин. Бунинг натижасида “Х” Видеоадапторларини олиш мумкин. Дж Бриджес[39] мақолада келтирган натижаларини В. Порев текшириб кўрганлигини ва VGA видеотизим учун 256 рангли 320х240 режимни ўрнатиш мумкинэканлигини тасдиқлаган. [Порев В. КБ-СПб: БХВ-Питербург, 2002 –432 с.]
VGA видеоадаптер 16 рангли 640х480 видеорежимига ҳам эга. Бу “кватрат пикселларга” мос келади. Рухсат берилган хатоликнинг камаеши EGA билан тақосланган жуда кичик эмас, аммо сезиларли даражада. Бу эса персанал компьютерларга мулджалланган график дастуроларнинг ревожланиши учун янги туртки бўлди.
IBM PCгрухидаги компьютерлар учун мулжалланган видеоадапторларнинг кийинги тарақиёти ранглар сонинг ортиши ва рухсат берилган хажмнинг камайиши билан боғлиқ..бунга IBM 8514 видеотизимни кўрсатиш мумкинтурли фирмаларнин видеоадапторлари пайдо бўла бошлади. Улар олдин 800х600, кейинчалик эса 1024х768 видеорижимларни 16 рангда, 256 рангда таъминлаш имконини яратди. Бу видеоадаптерлар Super VGA деб аталди. Бундан бироз кейинроқ IBM XGA видеоадаптери пайдо бўлди.
Ранг чуқирлигини биринчи бўлиб Targa фирмаси Targa24 видеоадаптери билан 24 битга етказди. Бу IBM PC компьютерларида TrueColor видео режимини олишга имкон берди. Бундай ютуқни бу грухдаги персанал компьютерларда профессоналграфиканинг бошланиши деб хисоблаш мумкин.
Ҳозир Pentium процессорларига эга бўлган IBM PC компьютерларида кўп турдаги видеоадаптердан фойдаланилади. Видео тизимларнинг ҳаммаси растр типига мансуб. Уларнинг баъзи бирлари растр ўлчами 1600х1200ва катта бўлган пикселдаги ранг чуқирлиги 32 битга тенг видео рижемни ўрнатиш имкониятини беради. Видеорежимлар учун VESA (Video Electronic Standards Association) томонидан ўрнатилган стандартлар мавжуд. Тасвирларни экранга акс эттириш параметрлари фақат видеоадаптер моделидан эмас, баълки ўрнатилган видео хотира хажмидан ҳам боғлиқ. Монитор экранида кўрсатиладиган растрли тасвир персонал компьютернинг видеокартасида (VRAM Video RAM) сақланади. Монитордаги тасвир видеохотирадаги жорий маълумотларга тўлиқ мос келади. Монитордаги кадрлар частатаси билан видео хотира доимо сканер қилиниб турилади видеохотирадаги янги маълумотларни ёзиш монитордаги таъсвирни тезда ўзгаришига олиб келади. Зарур видео хотиранинг ҳажми пикселларда берилган экран растиринг юзи бир пикселдаги битлар (ёки байтлар) сонинг кўпайтмаси асосида ўисобланади. Масалан, 24 битли 1024х768 видео рижим учун 24х1024х768=18874368(бит) ёки 2.25 Мбайт видеохотира керак.
Видеоадаптерларнинг биринчи авлодларидаги видеохотиранинг ҳажми

Кбайтларда ҳисобланган эди. Масалан, CGA адаптер 16 Кбайт видеохотирага эга бўлган (6,29) замонавий видеоадабтерларда ҳисоб мегабайтларда олиб борилади . Одатда, видеохотиранинг ҳажми иккининг даражасига каррали бўлади яъни, 1,2,4,8 Мбайт. Ҳатто 16Мбайт ва ундан ҳам катта видеохотирага эга бўлган видеоадаптерлар учрайди. Ҳозирги пайтда видеоадаптерларда видеохотира ҳажимнинг ортиб бориши тендицияси кузатилмоқда. Унга мос равишда видео тизимларнинг ранг чуқурли ва тасвирни аниқ акс эттириш имконияти ошиб бормоқда. Видеохотирада тасирнинг бир неча кадрларини сақлаш мумкин. Бундан анимацияда фойдаланилади. Бундан ташқари, айрим видеоадаптерларда бошқа ахборотларни (масалан, 2-буфер, растрлар текстураси) сақлаш учун видео хотирадан фойдаланиш имконияти назарда тутилган.

Процессор мурожат қиладиган видеохотиранинг адериси умумий адреслар фазосида жойлашган. Масалан, 256 рангли 320х200, 16 рангли 640х480 VGA видеорежмлар учун, ҳамда бир неча бошқалар учун видеохотиранинг биринчи байтини адреси қуйдагига тенг:А 000:0000(сегмент: силжиш) ёки А 000 (абсолют адрес) (2-расм).

Айрим видеорежмлар (эски типдаги) учун бошқа адресдан фойдаланилади, масалан, CGA 320х200 учун В800:0000. Замонавий видеоадаптерлар олдин фойдаланилган видеорежимлар билан, одатда, ишлаш имкониятига эга. Бу эса дастурларни ишлатиш имкониятини таъминлаш учун қилинади. Ҳар бир видеорежим ўзининг шахсий рақамига (кодига) эга. Компьютер хотирасини физик умумий адрес фазосида бир ўлчамли байтлар массивли (векторли) кўринишидан ташкил этишдан ташқари видеохотирани логик ташкил этишни ҳисобга олиш зарур. Шуни такидлаб ўтиш зарурки турли даражада кўриб чиқишлар учун “физик ” ва “логик” ташкил этиш номи турли нарсаларни англатиши мумкин. Масалан, агар хотирани физик ташкил этиш ҳақида гапирилган бўлса, у микрасхемада бир ўлчамли байтлар массиви (вектори) кўринишида эмас, балки икки ўлчамли байтлар массиви (матрицаси) кўринишига эга. Видеохотирани логик ташкил этиш видеорежимга боғлиқ. VGA адаптернинг 256 рангли 320х200 видео режими (унинг коди 13h) мисол сифатида 3-расмда келтирилган

VGA адаптернинг 16 рангли 640х480 видеорежими (унинг коди 12h) учун видеохотирани логик ташкил этиш бироз мураккаб бўлиб, у 4-расмда кўрсатилган. Бу видеорежимда хотира байтларининг 4 массивидан фойдаланилади. Ҳар бир массив битлар текислиг деб номланган бўлиб ҳар бир пексил учун турли текисликдан маълумотларнинг бир хил битларидан фойдаланилади. Битлар текислигининг ҳар бири бир қатор 80 байтдан иборат. Текисликлар хотирада бир хил адресга эга. Алоҳида бир текисликни ўзидаги маълумотларни олиш учун видеоадаптернинг мос регистерига текислик индекисини ўрнатиш зарур. Видеохотирани ташкил этишни бу каби усуллари кўплигини бошқа видеорежимларда фойдаланилади. У маълум имкониятларни яратади, масалан, пекселлар массивидан тез нусха кўчириш.

Тасвирни бир неча кадрларини сақлаш учун айрим видеорежимларда бир хил логик ташкил этилган видеохотиранинг алоҳида саҳифалари назарда тутилган.Бундай холда видеохотиранинг башланғич адресини ўзгартириш мумкин. Бу тасвирни экранда силжишига олиб келад. Аммо график рижимларда видеохотиранинг бошланғич адреси экраннинг чапдаги юқори пикселига мос келади. Шунинг учун дастурлаштиришнинг кўплаб интерфайсларида (масалан API Windows график интерфайсида) маркази (0,0) координаталар билан берилган ёки (олдиндан келишилган ўрнатилган холда) координата тизими сифатида кўпгина чапдаги юқори бурчакга жойлашган растдан фойдаланилади.

Видео тизимлар учун тизим шинаси бўйича маълумотлар алмашивуни процессор, видеоадаптер ва локал шиналар контроллери таъминлайди. 2000-2001 йийларгача видеоадаптерларни улаш учун РСI (Peripheral Component Interconnect local bus) локал шинасидан фойдаланилар эди. РСI шинаси фақат график учун мулжалланган эмас, у турли қурилмаларни улаш (масалан модемлар, тармоқ контроллерлари ва шунга ўхшаш қурилмаларни улаш стандартидир) бу шина 32 битли бўлиб, 33 Мгц частата билан ишлайди. Маълумотларни алмашувинг максимал тезлиги 132 мбайт\секунд.

Охирги пайтларда видео адаптерлар AGP ( accelerated graphics port) локал шинаси орқали уланади.бу шина 64 битли, 66 Мгц частста билан 528 Мбайт\секунд алмашув тезлигини таъминлайди. Хозир AGP бундан ҳам юқори частаталарджа ишлайди. Видеоадаптер ва оператив хотира ўртасида маълумотлар алмашиву тезлигини РСIшина имкониятларига нисбатан ошириш учун AGP шинаси ишлаб чиқилган эди. Буграфик 3D-асселираторлар ишлаганда кадрлар частатасини ошириш имкониятини беради. Оператив хотира билан юқори тезликда алмашув бухотирада растр текистураларини сақлаш имконини беради. Олдинлари бунинг учун кўпинча видео хотирадан фойдаланилар эди, аммо у одатда етарлича сиғимга эга эмас AGP портининг бўлиши хам РСI шинаси ишини камайтириш хисобига компьютер тезлигини оширади. Бу компьютерда мултемедиа ва тармоқ билан ишлаш учун самарали фойдаланиш имкониятини беради.
Замонавий видеадаптерлар мураккаб электрон қурилмалардир. Видеоадаптер платасида видеохотирадан ташқари бақувват график процессор жойлашган бўлиб, у мураккаблиги бўйича марказий прцессорга яқинлашмоқдю видео адаптернинг графмк процессори видеохотирадаги маълумотларни визуаллаштиришдан ташқари растр операцияларини хам бажаради.

Такрорлаш учун саволлар

1. 
   Компьютер графикасининг аппарат таъминоти қандай гуруҳларга бўлинади?
   
2. 
   Қандай турдаги видеомониторни биласиз?
   
3. 
   Видеомониторлар қандай режимларда ишлайди?
   
4. 
   Видеомониторлар қандай турларини биласиз?
   
5. 
   Видеоназоратчилар.қандай вазифани бажаради?
   
6. 
   Видеоназоратчиларни қандай турларини биласиз?
   
7. 
   Сканерлар қандай вазифани бажаради?
   
8. 
   Плоттерлар. қандай вазифани бажаради?
   
9. 
   Дигитайзерлар қандай вазифани бажаради?
   
10. 
    Видеотехнологияни таъминловчи қандай воситаларни биласиз?
    
11. 
    Компьютер видеотизимларининг ревожланиш тенденцияларини тушунтиринг.