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Capítulo 26 Placas de vídeo emonitoresA placa de vídeo está presente em todos os PCs, exceto nos casos daquelesque possuem placas de CPU com os circuitos de vídeo embutidos. A maioriados PCs produzidos entre 1995 e 1998 utiliza placas de vídeo PCI, como amostrada na figura 1. PCs produzidos a partir de 1998, em sua maioria,utilizam placas de vídeo AGP (figura 2), ou placas de CPU com vídeoembutido (onboard).

Figura 26.1

Placa de video PCI.

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Figura 26.2

Placa de vídeo AGP.

Além das placas de vídeo PCI e AGP, você poderá encontrar nos PCs aindamais antigos, placas de vídeo ISA e VLB, que hoje são obsoletas, e eramrestritas a computadores 486 anteriores, apesar de existirem alguns raroscasos de computadores Pentium mal configurados, equipados com placas devídeo ISA.

Figura 26.3

Placas de vídeo ISA e VLB.

Caso você precise lidar com placas de vídeo ISA e VLB, é preciso configuraros seus jumpers de acordo com as instruções do seu manual. Quanto àsconfigurações de software, por incrível que pareça, são as mesmas das placasmodernas. Apenas a instalação é diferente, já que essas antigas placas nãocontam com o recurso Plug and Play.

Capítulo 26 – Placas de vídeo e monitores 26-3

Na figura 4 vemos o conector VGA de 15 pinos (DB-15 fêmea), utilizado emtodas as placas de vídeo VGA e superiores. Neste conector devemos ligar ocabo de vídeo do monitor. Este tipo de conector é padrão, e é encontradotanto em placas de vídeo como nas placas de CPU com vídeo embutido.

Figura 26.4

Conector para o monitor.

As placas de vídeo possuem também um conector interno, mostrado nafigura 5, chamado VGA Feature Connector. Serve para a conexão comoutras placas que operam em conjunto com a placa de vídeo, como porexemplo, algunas placas digitalizadoras de vídeo.

*** 35% ***Figura 26.5

Feature Connector.

Existem placas de vídeo com múltiplas funções, e portanto, com múltiplosconectores, como a mostrada na figura 6. Esta é a placa ATI All in Wonder.Entre outros recursos, possui entrada de RF (para ligação de uma antenareceptora de TV), entrada de vídeo composto (para digitalização de vídeo), esaída de vídeo composto (para ligação em uma TV, fazendo com que aimagem do monitor seja exibida na TV).

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Figura 26.6

Placa com múltiplas entradas e saídas.

Nos últimos anos, as placas de vídeo passaram a incluir diversas funções:

Aceleração 2D. Este recurso faz com que gráficos bidimensionais sejamproduzidos em alta velocidade. Está presente em todas as placas de vídeomodernas.

Aceleração 3D. Bastante útil para jogos tridimensionais, mas também paraprogramas de CAD, e trabalhos sérios que exijam representações em 3dimensões. Essas placas surgiram no mercado em 1995, mas eram muitoraras e caras. A partir de 1998 tornaram-se bastante comuns e com custosmais acessíveis. Atualmente todas as placas de vídeo são aceleradoras 2D e3D.

Descompressão de vídeo. Este recurso faz com que imagens de vídeo(filmes, por exemplo) possam ser exibidas com qualidade de imagemidêntica à de uma TV. Circuitos de hardware realizam este trabalho comgrande eficiência, sendo muito mais velozes que o próprio processador nestetipo de trabalho. Nem todas as placas de vídeo atuais possuem este recurso,mas podem fazer o mesmo trabalho por software. Como os processadoresutilizados nas placas de CPU modernas são muito velozes e possueminstruções especiais para manipulação de imagens e sons (MMX esuperiores), a descompressão de vídeo pode ser feita desta forma, comresultados quase tão bons quanto os obtidos com uma placa de vídeo comhardware dedicado.

Memória de vídeo

Trata-se de uma área de memória na qual ficam representadas as imagensque vemos na tela do monitor. Todas as placas de vídeo possuem chips dememória para esta função. Os modelos modernos possuem em geral 16 MBou 32 MB de memória de vídeo. Modelos baratos podem apresentar


quantidades de memória mais modestas, como 8 MB ou 4 MB. Modelosantigos (1995-1997) podem ter ainda menos memória, alguns chegando a 2MB ou 1 MB. Modelos avançados de “alto cu$to e alto de$empenho”podem apresentar quantidades bem elevadas de memória, como 64 MB, 128MB ou 256 MB.

Memória custa dinheiro. Apesar do custo não ser muito elevado, pesaconsideravelmente no preço dos PCs mais simples. Para resolver o problema,fabricantes de chipsets criaram novos produtos que fizeram muito sucesso:chipsets com circuitos de vídeo embutidos. Esses chipsets, além decontrolarem os barramentos da placa de CPU, o acesso à memória e outrosrecursos, possuem ainda os mesmos circuitos encontrados em uma placa devídeo simples. Desta forma o produtor de PCs economiza o custo da placade vídeo. Para o custo ficar ainda menor, a maioria dessas placas não têmchips de memória de vídeo exclusivos. Eles utilizam uma parte da memóriada placa de CPU. Em geral é possível configurar através do CMOS Setup, aquantidade de memória a ser usada pelo vídeo. Podemos encontrar opçõesde 1 MB, 2 MB, 4 MB e 8 MB. Em uma placa de CPU equipada com 64 MBde RAM, na qual 8 MB são usados pelos circuitos de vídeo, sobram 56 MBpara o processador.

Figura 26.7

Memória de vídeo. Nesta placa é formadapor 8 chips de memória, montados emtorno do chip gráfico principal.

Placas básicas e avançadas

Existem placas de vídeo com diversos preços e capacidades. Em placas deCPU de baixo custo com vídeo onboard, os circuitos de vídeo sãopraticamente gratuitos. Existem placas de vídeo simples que custam 20dólares, outras na faixa de 100, 200, algumas chegam a custar mais de 1000dólares. A placa deve ser escolhida de acordo com as tarefas que iráexecutar. Não faz sentido utilizar uma placa de 1000 dólares para trabalhosde edição de texto e acesso à Internet. Da mesma forma, não é conveniente

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utilizar placas de vídeo simples e baratas para exibir gráficos 3D complexos,com alta velocidade, alta qualidade e alta resolução.

Todas as placas de vídeo atuais, bem como os circuitos de vídeo onboard,possuem recursos tridimensionais. Possuem chips gráficos capazes deexecutar por hardware, de forma extremamente rápida (algumas mais, outrasmenos), as principais funções envolvidas na geração de gráficostridimensionais. A geração de figuras tridimensionais é realizada através darepresentação na forma de uma série de triângulos. Cada triângulo recebeuma cor ou uma textura. Para dar a sensação de tridimensionalidade, épreciso calcular que partes da figura serão visualizadas, e que partes ficamocultas, aplicar diferentes níveis de intensidade luminosa e outros efeitos quedão realismo às imagens.

Figura 26.7

Imagem 3D simulada em placa 2D (jogoDOOM2).

Até alguns anos atrás, muitos dos jogos para PC utilizavam, com algumasrestrições, gráficos tridimensionais. Podemos citar por exemplo os jogos parao modo MS-DOS originados do Wolf 3D, como DOOM, Hexen, Tekwar,Dark Forces, Duke Nukem 3D e diversos outros. Temos ainda os exemplosde jogos de corridas de carros. Infelizmente, a geração de gráficostridimensionais em tempo real consome muito tempo de processamento. Atémesmo um processador moderno não é capaz de gerar, 30 vezes porsegundo (como é necessário para ter a sensação de continuidade demovimentos), telas tridimensionais de alta qualidade. Todos esses jogosfazem aproximações que diminuem o realismo das figuras, para que possamser geradas de forma mais rápida. Entre essas aproximações podemos citar:

Eliminação das sombras Uso de baixa resolução (320x200 ou 320x240) Eliminação de texturas


Diminuição da parte móvel da figura Adicionar neblina - com ela não é preciso desenhar o que está longe Eliminação de transparências, reflexão e outros efeitos luminosos

Em geral, os jogos aplicam uma ou mais dessas aproximações para permitir ageração rápida de gráficos tridimensionais simplificados. Essas técnicas eramutilizadas nos programas que precisavam gerar imagens em 3D utilizandoplacas de vídeo que não tinham recursos 3D nativos. As mesmassimplificações são usadas para que programas 3D de última geraçãofuncionem em placas 3D de baixo desempenho.

Figura 26.9

Imagem gerada em uma placa 3D debaixo desempenho.

Figura 26.10

Imagem 3D gerada em uma placa 3D debom desempenho.

As figuras 9 e 10 mostram imagens geradas, respectivamente, por placas 3Dde baixo e de alto desempenho. A principal diferença é a qualidade gráfica,mas existe ainda a questão da velocidade. Placas de baixo desempenhopodem gerar imagens de alta qualidade, porém são muito lentas, o que tornainviável utilizá-las com programas que exijam movimentos rápidos, como é o

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caso dos jogos 3D modernos. Para que essas placas possam gerar imagenscom rapidez, é preciso reduzir a qualidade gráfica. Como resultado, naprática as placas de baixo desempenho são obrigadas a operar com imagensde baixa qualidade.

Figura 26.11

Imagem 3D em um jogo moderno, usandoplaca 3D (FAKK2).

Placa x onboard

Placa de vídeo avulsa não é sinônimo de alto desempenho, assim comovídeo onboard não é sinônimo de baixo desempenho. Tanto os circuitosonboard como as placas de vídeo avulsas podem ser encontradas em versõesde alto ou baixo desempenho. Por exemplo:

Tipo de vídeo Alguns exemplosPlaca de vídeo de alto desempenho Placa da série Voodoo (chips da 3DFx), placas com chips gráficos TNT2, placas com

chip gráfico Gforce. Placa de vídeo de baixo desempenho A maioria das placas de baixo custo, placas Trident, placas com chips gráficos SiS.Vïdeo onboard de baixo desempenho A maioria dos encontrados nas placas de CPU de baixo custo. Vídeo onboard de alto desempenho Placas de CPU equipadas com o chipset Intel i815, seu vídeo onboard 3D é de bom

desempenho, bem acima da média de outras placas com vídeo onboard.

A questão do desempenho do vídeo baixo ou alto está muito mais ligada aocusto que ao fato de ser onboard ou não. Placas de CPU baratas com vídeoonboard, assim como placas de vídeo de baixo custo, sempre apresentambaixo desempenho do vídeo.

MonitoresÀ primeira vista pode parecer que os monitores são todos iguais, e que oúnico detalhe que importa é o tamanho da tela. Não é bem assim. Otamanho da tela é muito importante, mas existem outras características


diretamente relacionadas com a qualidade da imagem, e até com o cansaçovisual provocado no usuário.

Tamanho da tela

Os monitores mais comuns no Brasil são os que possuem telas de 14 pole-gadas (escreve-se 14”), devido ao seu baixo custo. Muito vendido durante osanos 90 foi o Samsung SyncMaster 3, considerado o “Fusca” dos monitores.Este monitor já não é mais fabricado, mas deu lugar a outros modelos commelhores características técnicas, mas os de 14” continuam sendo os maisbaratos e os preferidos nos PCs de baixo custo. Note entretanto que osmodelos de 17” já estão com preços bastante acessíveis.

A medida em polegadas normalmente atribuída à tela de um monitor corres-ponde ao comprimento da sua tela, em diagonal. As telas dos monitoresapresentam uma relação de aspecto de 4:3, o que significa que a largura datela é igual a 4/3 da sua altura. Por isso, as resoluções mais usadas pelasplacas de vídeo apresentam seus números de pontos também na proporçãode 4:3, como 640x480, 800x600 e 1024x768. Outras resoluções apresentamrelações de aspecto ligeiramente diferentes.

Se calcularmos a medida da diagonal de um retângulo que tem como lados4 e 3, encontraremos para esta diagonal o valor 5 (basta usar o Teorema dePitágoras). Portanto, a largura da tela vale 4/5 da diagonal, e a altura vale 3/5da mesma. Infelizmente, a medida em diagonal não corresponde exatamenteà área visível da imagem. Em um monitor de 14”, a diagonal da área visívelé um pouco superior a 12” (30 cm). O mesmo ocorre em monitores de telasmaiores.

São comuns as telas de 14”, 15”, 17”, 19”, 20” e 21”. Obviamente, quantomaior é o tamanho da tela, maior é o preço do monitor. Esta regra possuialgumas exceções. Existem por exemplo, monitores com minúsculas telas de5” a 10”. Seus preços não são baixos como sugere a regra. Muitas vezes che-gam a custar mais que os monitores de 14”.

Monitores de 17”, e superiores são indicados para editoração eletrônica,CAD, Web Design, enfim, nos trabalhos que envolvem criação de imagens.Essas atividades experimentam um considerável ganho de produtividadecom o uso de resoluções mais altas, o que requer telas maiores. Com 17”,podemos trabalhar confortavelmente na resolução de 1024x768. Essesmonitores em geral podem chegar a resoluções mais altas, como 1600x1200,desde que a placa de vídeo também seja capaz de operar nessas resoluções.

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Outra característica interessante relacionada com a tela é a sua curvatura. Osmonitores antigos apresentavam uma tela curvada, como ocorre com as telasusadas em televisores. Os monitores mais modernos apresentam tela plana.Na verdade, essas telas não são planas, e sim, “quase planas”. O uso de umatela plana (vamos chamar assim, mesmo sabendo que não são perfeitamenteplanas) oferece um maior conforto visual.

Dot pitch

Este é o principal responsável pela qualidade da imagem de um monitor. Atela de um monitor colorido é formada por minúsculos pontos vermelhos,verdes e azuis. Na verdade, esses pontos são formados por vários tipos defósforo, capazes de emitir luz com essas cores ao serem atingidos por umacorrente elétrica. Três feixes eletrônicos percorrem continuamente a tela domonitor, atingindo os pontos de fósforos que emitem essas cores. Cada grupode três pontos, sendo um vermelho, um verde e um azul, é chamado detríade. Chamamos de Dot Pitch a medida das tríades. A figura 12 mostra astríades e o seu Dot Pitch.

*** 35% ***Figura 26.12

Tríades e Dot Pitch.

Na figura 12, cada grupo de 3 pontos R (vermelho), G (verde) e B (azul) é oque chamamos de tríade. Tradicionalmente, a medida usada como dot pitché a distância entre dois pontos próximos de mesma cor, como a distânciamostrada entre os dois pontos de fósforo verde (G). Devido à disposiçãoentre os pontos que formam as tríades, pontos próximos de mesma cor ficamsempre alinhados em diagonal, ou então no sentido vertical. Em outraspalavras, a distância entre os dois pontos verdes (G) na diagonal mostradosna figura é igual à distância entre qualquer ponto verde e o próximo pontoverde, localizado imediatamente abaixo. Portanto seria correto usar ostermos “dot pitch diagonal” ou “dot pitch vertical”. Entretanto os fabricantesnão usam o termo “dot pitch vertical” desta forma, e sim como mostrado nafigura 12.


*** 35% ***Figura 26.13

Tela de um monitor que usa a tecnologia aperture grille.

Uma outra tecnologia de construção de monitores utiliza, ao invés deminúsculos pontos vermelhos, verdes e azuis, finíssimas tiras verticais dessasmesmas cores. Esta tecnologia é chamada de aperture grille. Nesse caso éusado o termo “grille pitch”, ao invés de “dot pitch”. Para ter melhorqualidade de imagem, quanto menor é o valor do dot pitch ou do grillepitch, melhor. Entretanto essas medidas não são equivalentes. Aocompararmos dois monitores, um com cada tecnologia, sendo o primeirocom dot pitch de 0,25 mm, e o outro com grille pitch também de 0,25 mm, oprimeiro monitor apresentará melhor definição de imagem. Para que sejafeita uma comparação mais justa, os fabricantes de monitores passaram autilizar o dot pitch medido na direção horizontal, como também mostra afigura 12. Há poucos anos eram comuns os monitores de dot pitch com 0,28mm, medido no sentido diagonal. Hoje em dia são comuns monitores,mesmo de baixo custo, com dot pitch de 0,24 mm. Não se trata daconstrução de telas com tríades menores (o que efetivamente melhoraria adefinição da imagem), e sim, da nova forma de realizar a medida.

Freqüência

Este é outro detalhe muito importante, que se não for observado, podeprovocar desconforto e cansaço visual com o uso prolongado do monitor.Para compreender do que se trata, precisamos antes entender como éformada a imagem na tela de um monitor.

A imagem na tela de um monitor é formada por um feixe eletrônico (na ver-dade são três feixes independentes que caminham em conjunto, um res-ponsável pela formação do vermelho, outro pelo verde e outro pelo azul)que percorre a tela continuamente, da esquerda para a direita, de cima para


baixo. O feixe triplo faz o seu percurso formando linhas horizontais. Ao che-gar na parte direita da tela, o feixe é apagado momentaneamente e surgenovamente na lateral esquerda da tela, mas posicionado um pouco maisabaixo, e percorre novamente a tela da esquerda para a direita, formandooutra linha. Este processo se repete até que o feixe chega à parte inferior datela. O feixe é então apagado momentaneamente e surge novamente naparte superior da tela, pronto para percorrê-la novamente.

Figura 26.14

Trajetória do feixe eletrônico na tela deum monitor.

A velocidade deste feixe é muito alta. Na maioria dos monitores modernos,o feixe eletrônico descreve mais de 50.000 linhas por segundo. Em termostécnicos, isto é o mesmo que dizer que o monitor está operando com umafreqüência horizontal de 50 kHz.

A figura 14 mostra a trajetória do feixe eletrônico. Nesta figura simples temos600 linhas, o que ocorre na resolução de 800x600. Na resolução de 640x480,são percorridas 480 linhas. Na resolução de 1600x1200, são percorridas 1200linhas. Seja qual for o caso, o número de linhas descritas pelo feixe é igual àresolução vertical.

Em função da freqüência vertical e do número de linhas descritas pelo feixe,podemos calcular o número de vezes que a tela é preenchida a cadasegundo. É um resultado muito importante, pois para que tenhamos maiorconforto visual é recomendável que a tela seja inteiramente preenchida cercade 75 vezes por segundo. Vejamos portanto como este cálculo é feito.Suponha que o monitor opere nas seguintes condições:

Freqüência horizontal: 50 kHzResolução: 800x600


Ao chegar na parte inferior da tela, o feixe eletrônico é apagado e movidoaté a parte superior da tela. O período em que esta movimentação é feitachama-se retraço vertical. Em geral, o retraço vertical demora cerca de 5% a10% do período necessário para o feixe descrever todas as linhas da tela (30 a60 linhas, levando em conta a resolução de 800x600). Somando as 600 linhascom as 60 (valor máximo) correspondentes ao retraço vertical, chegamos aum total de 660 linhas. Como o feixe eletrônico deste monitor percorre50.000 linhas por segundo, o número de vezes que este feixe percorrerá atela inteira em um segundo é igual a:

50.000 / 660 = 75

Que sorte! Exatamente o número recomendado. Isto é o mesmo que dizerque o monitor está operando com a taxa de atualização de 75 Hz, ou com afreqüência vertical de 75 Hz. Significa que o feixe eletrônico percorre a telainteira 75 vezes por segundo. Graças à rapidez com a qual a tela épreenchida, temos a sensação visual de que se trata de uma imagem estática,como se fosse a projeção de um slide.

Se este mesmo monitor operasse com a resolução de 1024x768, teríamoscerca de 840 linhas (768 + 10% relativos ao retraço vertical), e a freqüênciavertical seria de:

50.000 / 840 = 60, aproximadamente

Seriam então 60 telas por segundo. Com esta freqüência vertical, podemosperceber uma pequena cintilação na tela, ou seja, podemos perceber que aimagem na tela não é estática, mas pisca em alta velocidade. Esta cintilação(em inglês, flicker) provoca cansaço visual, podendo ainda causar dores decabeça e pior ainda, problemas de visão. Para que isso não ocorra, é precisoque o monitor opere com freqüência vertical de no mínimo 70 Hz, sendo 75Hz o ideal. O monitor precisa suportar uma elevada freqüência horizontal(linhas por segundo) para que a vertical também seja elevada.

Varredura entrelaçada

A varredura entrelaçada é um método que permite aumentar artificialmentea resolução em monitores que não suportam freqüências horizontaiselevadas. Começou a ser utilizado nos primeiros monitores Super VGA, queoperavam com freqüência horizontal máxima de 35,5 kHz, para chegar àresolução de 1024x768. Operavam com 818 linhas (768 + 6%), o queresultaria na freqüência vertical de:


35.500 / 818 = 43

Com 43 Hz de freqüência vertical, o flicker seria insuportável. Uma soluçãopara este problema seria fazer com que o monitor operasse com uma fre-qüência horizontal mais elevada. Apesar de ser relativamente fácil fazer comque os circuitos da placa SVGA comandem o feixe eletrônico de forma maisrápida, é eletronicamente difícil fazer o monitor suportar esta velocidademais alta. Seus circuitos teriam que ser mais sofisticados para permitir amovimentação mais rápida do feixe sem causar distorções na imagem. Umasolução simples para o problema é utilizar uma técnica já empregada nossistemas de televisão, chamada varredura entrelaçada. Consiste em, ao invésde fazer o feixe eletrônico percorrer todas as 768 linhas da tela, fazê-lopercorrer primeiro as linhas ímpares (1, 3, 5, e assim sucessivamente até alinha 767), chegando mais rapidamente no final da tela. Após o retraçovertical, o feixe descreve as linhas pares (2, 4, 6, e assim sucessivamente até alinha 768). Como em cada tela, é percorrido apenas a metade do número delinhas, o seu preenchimento é duas vezes mais rápido, e o número de telaspor segundo é duas vezes maior. Ao invés de 43 Hz, a freqüência vertical éde aproximadamente 86 Hz, o que resulta em uma imagem totalmente isentade cintilação.

Infelizmente, apesar de não apresentar cintilação, a varredura entrelaçadaprejudica consideravelmente a qualidade da imagem, que perde muito desua nitidez. As fronteiras entre cores diferentes deixam de ser bem definidas,passando a ficar ligeiramente embaçadas. A figura 15 mostra a diferençaentre uma imagem normal e uma imagem entrelaçada.


Figura 26.15

A qualidade ruim resultante davarredura entrelaçada.

Parte superior – varredura normalParte inferior – varredura entrelaçada

Os monitores modernos não precisam mais operar com varreduraentrelaçada na resolução de 1024x768. Mesmo os modelos mais simplesaceitam freqüências horizontais de até 50 kHz, o que corresponde afreqüências verticais em torno de 60 Hz, sendo desnecessário o uso davarredura entrelaçada. Ainda assim, para chegar a resoluções muitoelevadas, como 1600x1200, as placas de vídeo podem fazer uso da varreduraentrelaçada. Note que o uso da freqüência vertical de 60 Hz é aceitávelquando a utilização do monitor não é muito prolongada. Para quem precisautilizar o computador durante horas seguidas, é altamente recomendável usartaxas acima de 70 Hz.

Largura de banda do monitor

Este é um parâmetro menos conhecido, mas que também tem uma grandeinfluência na qualidade da imagem nas altas resoluções. É uma medida queindica a capacidade que o feixe eletrônico tem para variar rapidamente deintensidade. Esta variação rápida é importante para que as linhas verticais daimagem sejam bem nítidas. Caracteres representados na tela são repletos delinhas verticais, e sua nitidez dependerá da largura de banda.

A largura de banda de um monitor é medida em MHz. São comuns monito-res com larguras de banda de 100 até 250 MHz. Para avaliar se um monitortem uma largura de banda suficiente para apresentar uma boa qualidade de


imagem em uma determinada resolução, faça o seguinte cálculo: multipliquea freqüência horizontal usada pelo número de pontos no sentido horizontal(ou seja, a resolução horizontal). Chamamos este resultado de dot clock, quetambém é medido em MHz. A largura de banda deve ser, prefe-rencialmente, maior que o dobro deste valor. Quanto maior for a largura debanda em relação ao dot clock, mais nítida será a imagem. Considere porexemplo um monitor operando com as seguintes características:

Freqüência horizontal: 65 kHzResolução: 800x600Largura de banda: 90 MHz

O dot clock será de, aproximadamente:

65.000 x 800 = 52 MHz

A largura de banda, sendo de 90 MHz, não chega a ser igual ao dobro doDot Clock, o que significa que haverá perda de nitidez nas bordas verticaisda imagem. Entretanto, podemos melhorar a qualidade da imagem, bai-xando o valor da freqüência horizontal (isto é feito através do quadro deconfigurações da placa de vídeo). Observe que com 65 kHz em 800x600, afreqüência vertical será de:

65.000 / 660 = 98 Hz

Este valor é exageradamente alto, visto que uma freqüência vertical em tornode 75 Hz é suficiente para apresentar imagem sem cintilação. Façamos entãoa programação da placa SVGA para que opere com 50 kHz nesta resolução.Isto resultará em uma freqüência vertical satisfatória:

50.000 kHz / 660 = 75 Hz

Na verdade o que alteramos no quadro de configurações de vídeo é afreqüência vertical, e não a horizontal, apesar de ambas estarem diretamenterelacionadas. Com esta alteração, o dot clock será de aproximadamente:

50.000 x 800 = 40 MHz

A banda passante de 90 MHz é agora mais que o dobro do Dot Clock, oque resulta em boa nitidez nas linhas verticais. A figura 16 mostra, de formaaproximada, o que ocorre quando a banda passante é baixa em relação aodot clock.


Figura 26.16

Imagem em um monitor com largura debanda baixa e outra em um monitorcom uma largura de banda alta, ambosoperando com a mesma resolução e amesma freqüência horizontal.

Muitos usuários reclamam que as imagens nos seus monitores parecem sermais nítidas quando as resoluções são mais baixas. Parecem que, porexemplo, 800x600 tem mais nitidez que 1024x768. Alguns ficam surpresosem ver monitores iguais, operando na mesma resolução, mas com diferençasna nitidez. Em parte isto é causado pela forma como o Windows configura afreqüência vertical (taxa de atualização). Ao usar uma freqüência superior a75 Hz, não temos melhoramento no flicker, mas a imagem fica com menosintensidade e a nitidez é prejudicada devido ao aumento do dot clock. Asolução para o problema é regular a taxa de atualização do monitor para nomáximo 75 Hz, através do quadro de propriedades de vídeo.

Figura 26.17

Regulando a taxa de atualização.

Para fazer este ajuste, use o comando Vídeo no Painel de Controle, selecionea guia Configurações, use o botão Avançadas e selecione a guia Adaptador.Ajuste então a taxa de atualização, como mostra a figura 17.


O ajuste das freqüências do monitor pode ser feito diretamente comomostramos na figura 17, no caso do Windows 98 e superiores. O Windows95 não possuía este ajuste. Para fazê-lo era preciso instalar utilitários queacompanham as placas de vídeo. Esses utilitários também podem serempregados em versões mais novas do Windows, apesar de seremdesnecessários. Muitas vezes os utilitários são instalados juntamente com osdrivers da placa de vídeo.

Figura 26.18

Regulando a freqüência vertical em um PC com Windows95, utilizando utilitário da placa Trident 9440.

As figuras 18 e 19 mostram utilitários de configuração de vídeo, com o qual épossível regular a freqüência vertical. Esses utilitários são para Windows 95,mas existem versões novas para o Windows 98 e superiores. Nesses casos,podemos alterar a freqüência vertical pelo método padrão ou através dessesutilitários.


Figura 26.19

Regulando a freqüência vertical em um PC com Windows95, utilizando utilitário da placa Expert Color.

Um monitor com largura de banda maior apresenta mais nitidez nasresoluções mais altas, mas isto tem um custo. Normalmente esses monitoressão um pouco mais caros que modelos aparentemente semelhantes, comcaracterísticas iguais (tamanho da tela, dot pitch e freqüência horizontalmáxima). Para ter maior banda, não só os circuitos internos do monitor(desde a entrada SVGA até a chegada ao tubo de imagem) precisam serprojetados para admitir sinais com variações mais rápidas, mas também otubo de imagem deve ter características apropriadas.

Monitores PnP

Todos os monitores modernos são Plug and Play. Através do cabo que osliga à placa de vídeo, eles informam sua marca e modelo. A placa de vídeopassa esta informação para o Windows, e desta forma podem ser instaladosos drivers corretos. As principais funções do driver de um monitor são oajuste das freqüências, o posicionamento das imagens na tela e os controlesde gerenciamento de energia. Este driver é fornecido em um disquete queacompanha o monitor, mas em caso de extravio deste disquete, o Windowspossui drivers para praticamente todos os monitores do mercado.

Esta identificação é possível graças ao padrão DDC (Display Data Channel),no qual o monitor envia informações para a placa de vídeo, através de doisdos 15 pinos do conector DB-15. Todas as placas de vídeo modernasapresentam suporte para o DDC. Ao conectar um monitor Plug and Play,este informa através do DDC seu modelo e fabricante, bem como asresoluções suportadas. Desta forma é possível utilizar automaticamente asmelhores freqüências horizontais e verticais, com grande facilidade. Se aplaca de vídeo ou o monitor forem antigos e não oferecerem suporte ao


DDC, o monitor será indicado no Windows como “monitor desconhecido”(Windows 95 e 98) ou “monitor padrão” (Windows ME).

Certificações internacionais

A tela de um monitor sempre emite radiação. Alguns monitores emitemquantidades muito pequenas, inofensivas de radiação. Outros emitemquantidades elevadas que podem causar problemas à visão, ou na melhordas hipóteses, dores de cabeça e cansaço visual. Órgãos internacionais denormatização produziram especificações de níveis de radiação máximosaceitáveis, emitidas pela tela de um monitor. As duas principais normas são aMPR-II e a TCO. Na parte traseira do monitor existem indicações doscertificados dessas normas. Exija um monitor que tenha pelo menos acertificação MPR-II. Melhor ainda é a certificação TCO, que recomendaníveis de radiação ainda menores. Basta checar os logotipos existentes naparte traseira do monitor, ou então checar as informações no site dofabricante, no que diz respeito a certificações.

Existem no mercado brasileiro, monitores com preços incrivelmente baixos.Não se impressione, existem várias formas de produzir um monitor barato.Uma delas é utilizar tubos de imagem sem as devidas proteções quanto àemissão de radiação.

Monitor x placa de vídeo

A maioria dos monitores e placas de vídeo atuais, mesmo os mais simples,podem operar com resoluções de 640x480, 800x600 e 1024x768, com boaqualidade de imagem e sem flicker. Existem entretanto aplicações em queresoluções ainda mais elevadas são necessárias, como CAD e editoraçãoeletrônica. Monitores de 14” e 15” em geral permitem operar com até1024x768. Monitores de 17” em geral aceitam resoluções um pouco maisaltas, como 1280x960. Para resoluções mais elevadas, é preciso utilizarmonitores com telas maiores. Sempre podemos consultar antes de umacompra, através da Internet, quais resoluções são suportadas por ummonitor, e com quais freqüências verticais. A figura 20 mostra comoexemplo, parte das informações apresentadas sobre o monitor Viewsonicmodelo P810.


*** 35% ***Figura 26.20

Informações sobre um monitor Viewsonic P810.

O monitor deste exemplo opera com resoluções de até 1800x1440, com taxade atualização de 73 Hz, ou seja, praticamente sem cintilação. Tecnicamenteseria possível projetar um monitor de 14” para operar com resoluçõeselevadas, como 1920x1440, entretanto não existiria melhoramento algum naimagem, em relação à resolução de 1024x768.

Para operar com resoluções muito elevadas, além de ter um bom monitor detela grande e que suporte essas resoluções sem flicker, é preciso utilizar umaplaca de vídeo que seja capaz de operar também nessas resoluções e semflicker. É possível encontrar muitas placas de vídeo, mesmo simples, capazesde chegar a resoluções elevadas, porém pode ocorrer flicker, não pordificuldades do monitor, e sim da placa de vídeo. Placas que não possuemmemória de vídeo e chip gráfico suficientemente velozes podem serobrigadas a operar com freqüências horizontais baixas para vencer essaslimitações. Portanto ao selecionar uma placa de vídeo para operar comresoluções muito elevadas, consulte previamente as informações do seufabricante na Internet.

A figura 21 mostra as resoluções e número de cores, com as respectivasfreqüências verticais, geradas por uma placa Voodoo 3 3000. Os fabricantesdas placas de vídeo, na maioria das vezes, dão este tipo de informação nomanual ou no seu site. Para decidir sobre o uso de uma resolução elevada,devemos consultar tanto o manual da placa de vídeo como o do monitor. Amáxima resolução desta placa é de 1920x1440 em modo True Color, com 75Hz. O monitor P810 citado na figura 20 chega no máximo a 1800x1440, com73 Hz. Portanto esta placa é capaz de ir “mais longe” que o monitor, e isto éo que normalmente deve ocorrer. Monitores para altas resoluções são muitocaros, e não seria justificável operar com resolução e taxa de atualizaçãomenor que as máximas permitidas devido a limitações da placa de vídeo, umcomponente muito mais barato que o monitor.


Figura 26.21

Modos gráficos de uma placa Voodoo 3 3000.

Conceitos básicos sobre vídeoDepois desta breve apresentação sobre placas de vídeo e monitores,apresentaremos agora conceitos básicos sobre vídeo. Essas informações sãoúteis para os principiantes que ainda não conhecem esses termos, e tambémpara leitores com mais experiência mas que aprenderam errado. Porexemplo, muitas pessoas fazem confusão entre tríades e pixels.

Tríades e pixels

Vimos que a tela de um monitor é revestida por minúsculos pontos defósforo que emitem luz verde, vermelha ou azul quando são atingidos porum feixe eletrônico. Existem ainda monitores nos quais a tela é revestida,não por minúsculos pontos, mas por finíssimas linhas verticais com fósforosemissores de luz vermelha, verde e azul. O fósforo tem uma característicafísica interessante. Ao ser atingido por elétrons, emite luz. Diferentescompostos de fósforo emitem luz com diferentes freqüências, ou seja,diferentes cores.

As telas dos antigos monitores e TVs monocromáticos não utilizavam fósforode 3 cores, e sim, fósforo de uma única cor. Nas TVs em preto e branco era


usado fósforo branco, que emitia diferentes intensidades luminosas de acordocom a intensidade do feixe eletrônico, produzindo assim as diferentestonalidades de cinza que formam as imagens em “preto e branco”. Nosmonitores monocromáticos, em geral era usado o fósforo verde, pois aradiação emitida produzia menor cansaço visual. Telas de TVs e demonitores monocromáticos eram revestidas internamente por uma camadauniforme de um único tipo de fósforo. Nem pequenos pontos, nem finíssimastiras. Era um revestimento uniforme, como se fosse uma pintura. Imagineagora um feixe eletrônico iluminando internamente esta camada de fósforo.Sua intensidade aumenta ou diminui para formar as imagens. A figura 22mostra como ficaria um trecho da tela no qual está escrito a palavra “pixels”.O feixe eletrônico caminha apagado da esquerda para a direita, até que éaceso para formar a parte superior da letra “P”. Fica aceso durante trêsperíodos e se apaga, até que mais adiante acende novamente para formar aparte superior da letra “L”. Fica aceso durante dois períodos e se apaga,prosseguindo até chegar no canto direito da tela. Na próxima linha devarredura, o feixe acenderá e apagará para formar o pequeno ponto nasegunda linha que forma a letra “P”. Caminhará apagado durante 4 períodose acenderá por mais um período para formar o restante da segunda linha daletra “P”. Ainda nesta varredura o feixe acenderá mais uma vez para formaro pingo da letra “I” e a segunda linha de varredura da letra “L”.

Figura 26.22

Formação de caracteres na tela.

Durante uma linha de varredura, o feixe eletrônico acende ou apaga, deacordo com os dados existentes na memória de vídeo. Ao operar, porexemplo, com uma resolução de 640x480, cada linha de varredura éformada por 640 posições independentes, cada uma delas pode ter suaprópria cor. Nos monitores antigos, as cores eram o preto e o branco (ouverde). Cada um dos estados que o feixe eletrônico assume ao descreveruma linha é chamado de um pixel (abreviatura para picture element, ouelemento de imagem).

Note que a figura 22 é uma ampliação de um pequeno trecho na tela. Oaspecto é ruim devido à ampliação. Olhando no monitor a uma distância


razoável, não conseguimos perceber as imperfeições. Podemos visualizar amemória de vídeo como sendo uma matriz de pequenos quadrados queformam as imagens e os textos. A figura 23 mostra um exemplo destarepresentação e a sua aparência real na tela. Podemos imaginar que os pixelssão pequenos quadrados, mas na verdade mais parecem círculos embaçados.Observe ainda um efeito interessante. As linhas verticais que formam a letra“e” na figura 23 são claramente formadas por pontos distintos, mas a linhahorizontal parece ser contínua. Durante a exibição desta linha horizontal, ofeixe eletrônico permanece aceso, e assim não podemos visualizar os pixelsseparadamente. Já os pixels dispostos no sentido vertical podem serfacilmente distinguidos, pois pertencem a diferentes linhas de varredura. É oresultado da trajetória horizontal descrita pelo feixe eletrônico.

*** 35% ***Figura 26.23

Caracter idealizado na memória e sua aparência real na tela.

Nos monitores coloridos, os pixels são como pontos que iluminam as tríades.A figura 24 mostra a diferença entre resoluções baixas e altas. Imagine quefotografamos a palavra “Pix” em três resoluções: 640x480, 800x600 e1024x768. Nas resoluções maiores, os pixels são menores, mas os pontos defósforo na tela são imóveis.

*** 75%***Figura26.24

Montagem comtextos em diferentesresoluções.

O efeito é mostrado melhor na figura 25, onde vemos pixels nas trêsresoluções citadas. Na resolução menor, os pixels são maiores e atingem umnúmero maior de tríades. Nas resoluções mais elevadas, os pixels sãomenores e cada um deles atinge um número menor de tríades. Quando opixel é muito pequeno, a ponto de ter tamanho igual ao menor que o dotpitch, perdemos a noção de cor. Um pixel branco não será mais branco, e


sim, colorido. A figura não é colorida, vemos nos três casos pontos cinzentos,mas se fossem os pontos da tela do monitor, os três pixels mostrados seriambrancos. As cores vermelha, verde e azul corretamente combinadas resultamem luz branca. Se os pixels forem pequenos demais, não cobrirão um bomnúmero de tríades para formar a cor branca. Suponha então que os trêspixels mostrados na figura 25 são os “pingos” das letras “i” da figura 24.

Figura 26.25

Os pixels iluminam um grupo de tríades.

Para efeito de comparação, em uma tela de 14” e dot pitch de 0,28 mm,operando na resolução de 1024x768, um pixel tem cerca de 0,3 mm,aproximadamente o mesmo tamanho que as tríades. Resoluções maioresnesta tela de 14” resultarão em pixels menores que as tríades, por isso não éconveniente usar resoluções maiores que 1024x768 em monitores de 14”, enormalmente os fabricente nem oferecem esta opção.

Resolução

Uma das características mais importantes de uma placa de vídeo é o con-junto de resoluções que podem ser exibidas. Uma tela gráfica é formada poruma grande matriz de pixels. Considere por exemplo a resolução de800x600, na qual a tela é formada por uma matriz de 800 pontos no sentidohorizontal, por 600 pontos no sentido vertical, como mostra a figura 26.

Figura 26.26

Tela com resolução de 800x600.


As atuais placas de vídeo podem operar com diversas resoluções, tais como:

320x200 800x600640x200 1024x768640x350 1280x1024640x480 1600x1200

As resoluções mais usadas são 640x480, 800x600 e 1024x768. A resolução de320x200 foi muito usada nos antigos jogos para o modo MS-DOS. Asresoluções de 640x200 e 640x350 são pouco usadas, e existem apenas paramanter compatibilidade com programas gráficos antigos, operando sob oMS-DOS. As resoluções superiores a 1024x768 são usadas principalmenteem computadores poderosos, destinados a CAD e editoração eletrônica.

Quanto maior é a resolução, maior é o nível de detalhamento na represen-tação da imagem. Uma imagem com resolução de 320x200 tem uma quali-dade inferior, pois nota-se claramente que é formada por uma série dequadrados.

*** 75% ***Figura26.27

A grande distância nãoconseguimos percebermuita diferença entreresoluções altas ebaixas.

Veja por exemplo a figura 27, onde são apresentadas duas telas, uma naresolução de 320x240 e outra na resolução de 800x600. Observando ambas àdistância, parece que são iguais, mas ao olharmos mais de perto (figura 28),vemos que na resolução mais baixa, a imagem é formada por uma série dequadrados. Operar com a resolução de 1024x768 resulta em melhorqualidade de imagem que usando 800x600, que por sua vez é melhor que640x480, que por sua vez é muito melhor que 320x240.


Figura 26.28

Olhando atentamente conseguimosperceber a pobreza de detalhes nasresoluções mais baixas.

Resoluções altas são melhores, mas para usá-las é preciso ter uma boa placade vídeo, um bom monitor e um processador veloz.

Número de cores

Esta é uma outra característica importante nas placas de vídeo. No início dosanos 80, era muito comum operar em modo monocromático, usando apenaso preto e o branco. Mesmo as placas gráficas que geravam cores, operavamcom 4 ou no máximo 8 cores, devido a limitações tecnológicas da época.Apenas placas gráficas usadas em computadores especiais, próprios paraCAD, podiam operar com mais cores, mas a um custo altíssimo. No final dosanos 80, já eram comuns e baratas as placas de vídeo Super VGA, capazesde operar em modos gráficos de 16 ou 256 cores. Com 16 cores, é possívelrepresentar desenhos com boa qualidade. Com 256 cores, é possívelrepresentar fotos e filmes coloridos de forma muito satisfatória, quaseperfeita. As atuais placas Super VGA operam com elevados números decores. Este número de cores está diretamente relacionado com o número debits usados para representar cada pixel. A tabela abaixo descreve estarelação.

Bits por pixel Número de cores1 22 4


4 168 25615 32.76816 65.53624 16.777.21632 16.777.216

No modo SVGA mais avançado até o início dos anos 90, cada pixel erarepresentado por um byte (8 bits). Com esses 8 bits, é possível formar 256valores, o que corresponde a 256 cores. Nas placas SVGA atuais, estãodisponíveis modos que chegam até cerca de 16 milhões de cores. Essesmodos são chamados de:

Hi Color: 32.768 ou 65.536 coresTrue Color: 16.777.216 cores

Para abreviar, é comum indicar esses elevados números de cores como 32k,64k e 16M.

Muitas placas de vídeo operam com modos True Color de 32 bits, e não de24 bits. Poderíamos pensar que desta forma a placa gera 4 bilhões de cores,mas não é isso o que ocorre. Tanto nos modos True Color de 24 como node 32 bits, são usados 8 bits para representar o vermelho, 8 bits para o verdee 8 bits para o azul. Os 8 bits adicionais encontrados nos modos de 32 bitssão desprezados (a placa fica mais rápida operando com 32 bits que com 24),ou então são usados para o canal alfa, que indica o nível de transparência deuma cor.

A vantagem em operar nos modos Hi Color e True Color é uma maior fide-lidade na representação de cores. É possível representar com muito maioraproximação, os quase 20 milhões de cores que a vista humana conseguedistinguir. Para efeito de comparação (pena que este livro não é a cores),considere a figura 29, onde existem duas fotos idênticas, sendo que a pri-meira é representada usando 24 bits (16 milhões de cores) e a segunda érepresentada usando pixels de 8 bits (256 cores). Existe diferença, mas quasenão podemos perceber, devido à distância entre a tela e nossos olhos.


*** 75%***Figura26.29

Na tela, quase nãopercebemos adiferença entre 8,16 e 24 bits porpixel.

A diferença entre usar 256 e usar 16 milhões de cores só é notada quandoolhamos a figura bem de perto. Veja na figura 30 o que acontece quandonos aproximamos mais da tela. A imagem com 8 bits por pixel apresentacores formadas por uma técnica conhecida como “dithering”. Consiste emaplicar pixels de cores variáveis, com o objetivo de formar novas cores,quando a figura é visualizada à distância. A imagem com 24 bits por pixelnão utiliza o dithering para simular cores, apresentando as cores verdadeirasda imagem, o que resulta em uma qualidade visual muito melhor.

Figura 26.30

Apenas olhando atentamenteconseguimos ver a diferença entre fotoscom pixels de 8, 16 e 24 bits.

Os modos gráficos True Color apresentam uma excepcional qualidade. Osmodos Hi Color apresentam uma qualidade quase tão boa, apesar do seunúmero de cores ser bem inferior. Mesmo assim, a qualidade de imagemobtida nos modos Hi Color é muito superior à obtida com apenas 256 cores.

Para indicar simultaneamente a resolução e o número de cores, usamos duasformas. Por exemplo, para indicar a resolução de 800x600 com 256 cores,podemos dizer:


800x600 com 256 cores800x600x256800x600x8

Sempre que indicamos a resolução usando três números como AxBxC, oprimeiro número indica o número de pixels na tela no sentido horizontal, osegundo número indica o número de pixels no sentido vertical, e o terceironúmero indica o número de cores. Também é comum usar para o valor C,não o número de cores, mas o número de bits por pixel.

VGA e SVGA

Na verdade, todas as placas de vídeo usadas nos PCs modernos são SuperVGA. Entretanto, não é errado chamá-las de VGA. Uma placa Super VGAnada mais é que uma placa VGA avançada. As placas VGA originais,lançadas pela IBM em meados dos anos 80, operavam com várias resoluçõese números de cores, entre as quais, as principais são:

320x200x256640x480x16

Como vimos, 256 cores são satisfatórias para representar fotos e filmes, masna resolução de 320x200, notamos nitidamente a pixelização da imagem, ouseja, podemos notar que é formada por pequenos quadrados. A resolução de640x480 apresenta uma pixelização imperceptível, mas com apenas 16 cores,não é possível representar fotos e filmes. Assim que a tecnologia evoluiu, e ospreços dos circuitos necessários à implementação de placas de vídeodiminuíram, os seus fabricantes puderam produzir placas VGA de baixocusto, com as mesmas características de placas mais sofisticadas quecustavam, até então, alguns milhares de dólares. Surgiram então as placasSVGA (Super VGA). Tratam-se de placas VGA, capazes de operar, tantonas resoluções normais (como 320x200x256 e 640x480x16), como emresoluções mais altas, e com maior número de cores. As primeiras placasSVGA operavam com resoluções elevadas, como:

640x480x256800x600x2561024x768x256

O uso de 256 cores e resoluções mais altas tornou possível a representaçãode imagens com qualidade muito superior à das antigas placas VGA.


Um dos requisitos de hardware que uma placa de vídeo deve atender parapossibilitar o uso de maiores resoluções e maior número de cores é possuirmemória de vídeo em quantidade suficiente. As placas VGA originais pos-suíam apenas 256 kB de memória de vídeo. As placas SVGA precisam ter1024 kB de memória de vídeo para chegar à resolução de 1024x768x256. Noinício dos anos 90, encontrávamos placas SVGA com 256 kB, 512 kB e 1024kB de memória de vídeo. O número de cores e as resoluções suportadasdependiam desta quantidade. A tabela abaixo mostra esta dependência.

Resolução Placa VGA SVGA com 256 kB SVGA com 512 kB SVGA com 1024 kB640x480 16 16 256 256800x600 - 16 256 2561024x768 - - 16 256

De acordo com a tabela, podemos observar que para chegar à resolução de1024x768 com 256 cores, é necessário que a placa SVGA tenha 1024 kB (1MB) de memória de vídeo. Uma placa SVGA com 512 kB de memória devídeo chega a esta resolução com apenas 16 cores. Esta mesma placa oferece256 cores no máximo na resolução de 800x600.

As atuais placas SVGA são muito mais poderosas que as disponíveis noinício dos anos 90. Uma das suas principais características é a disponibilidadede modos gráficos que chegam até 16 milhões de cores. Da mesma formacomo ocorre com as placas mais antigas, para ter elevadas resoluções e umelevado número de cores, é necessário que a placa possua uma grandequantidade de memória de vídeo. As placas atuais apresentam no mínimo 4MB de memória de vídeo, mas mesmo os modelos não tão novos, com 1 MBou 2 MB de memória de vídeo, também podiam operar com até 16 milhõesde cores. Os números máximos de cores atingidos por essas placas estãodescritos na tabela abaixo.

Resolução 1 MB 2 MB 4 MB640x480 16M 16M 16M800x600 64k 16M 16M1024x768 256 64k 16M1280x1024 16 256 16M

OBS: Existem diferenças entre as diversas placas SVGA existentes, principalmente nos modoscom resoluções superiores a 1024x768. Por exemplo, certas placas podem não ser capazes deoperar com 16 milhões de cores na resolução de 1280x1024, mesmo com 4 MB de memóriade vídeo, ficando limitadas a usar 64k cores nesta resolução.

Como vemos pela tabela, as modernas placas SVGA, mesmo equipadas comapenas 1 MB de memória de vídeo, são capazes de operar em modo True


Color na resolução de 640x480, e em modo Hi Color na resolução de800x600.

Aceleração 2D

Desde aproximadamente 1993, as placas de vídeo mais sofisticadas passarama utilizar aceleração gráfica 2D. Em 1995 esta já era uma característicacomum em todas as placas de vídeo, mantida até os dias atuais. As placas devídeo antigas, que não faziam aceleração gráfica, tinham o trabalho limitadoa acessar continuamente a memória de vídeo e enviá-los ao monitor. Cabiaao processador da placa de CPU, o trabalho de construir, pixel a pixel, oconteúdo da tela. Para isso o processador armazenava na memória de vídeo,valores que correspondiam às cores que cada pixel da tela deveria ter. Issotudo deixava o processador da placa de CPU muito ocupado, e a geraçãodas imagens muito lenta.

Visando melhorar o desempenho, os chips gráficos modernos passaram a serprocessadores gráficos. Eles não fazem simplesmente a leitura da memória devídeo e o envio ao monitor. Eles realizam a maioria das operações gráficasmais comuns. Por exemplo:

Mover bloco de dados de uma parte para outra da tela Traçado de retas, curvas e retângulos Preenchimento de área com uma determinada cor Preenchimento de área com um determinado padrão Geração de caracteres

Um processador gráfico dedicado, localizado na placa de CPU, temcondições de executar o trabalho de construção de imagens de forma muitomais rápida que o processador da placa de CPU, por dois motivos:

a) Barramento interno com mais bits – O processador da placa de CPUcomunica-se com a memória de vídeo através de um barramento PCI ouAGP, ambos de 32 bits. Já o barramento interno da placa de vídeo pode terum número maior de bits. As placas mais simples utilizam barramentosinternos de 64 bits, as mais avançadas usam 128 ou 256 bits.

b) Clock do barramento interno mais veloz – Enquanto o barramento PCIopera com 33 MHz, e a primeira versão do barramento AGP operava com66 MHz, já era comum encontrar placas de vídeo operando combarramentos internos acima de 100 MHz.


Portanto um processador gráfico localizado na própria placa de vídeo temcondições de acessar a memória de vídeo de forma muito mais rápida que oprocessador da placa de CPU. Além disso o processador gráfico éespecializado apenas em geração de imagens, por isso pode fazer o trabalhomuito mais depressa. Além da geração de gráficos na tela ser mais rápida, oprocessador da placa de CPU fica com mais tempo livre para executar outrastarefas.

Figura 26.31

O barramento interno de uma placa devídeo é sempre mais veloz que obarramento no qual ela é conectada.

Para efeito de comparação, mostramos na figura 31 uma placa de vídeo comum processador gráfico de 128 bits, operando a 200 MHz. A taxa detransferência entre este processador e a memória de vídeo é de 3,2 GB/s.Para calcular, basta multiplicar o clock pelo número de bytes da memória devídeo. No nosso exemplo, são 128 bits, ou 16 bytes, portanto temos:

200 MHz x 16 bytes = 3,2 GB/s

Enquanto isso, o processador da placa de CPU acessa a memória de vídeoatravés do barramento, que pode ser PCI ou AGP. Ambos são barramentosde apenas 32 bits, e suas taxas de transferência são:

Barramento Taxa de transferênciaPCI 133 MB/sAGP 1x 266 MB/sAGP 2x 533 MB/sAGP 4x 1066 MB/sAGP 8x 2133 MB/s

Mesmo o barramento AGP 8x apresenta taxa de transferência inferior à dobarramento interno da placa do nosso exemplo.

Aceleração de vídeo


Desde que os chips gráficos das placas de vídeo passaram a ser aceleradoresgráficos para operações 2D, outras funções de vídeo passaram a serimplantadas no hardware de novos chips gráficos. Uma delas é o quechamamos de “aceleração de vídeo”. Não façamos confusão. O que foiexplicado no item anterior é a aceleração gráfica, que consiste em executarpor hardware, pelo próprio processador da placa, a maioria das funções degeração de imagens de uma interface gráfica, como a do Windows e outrossistemas operacionais. A aceleração de vídeo consiste em realizar porhardware, a exibição de filmes em movimento. Normalmente a exibição deum filme na tela consiste em acessar o arquivo de vídeo (normalmente comextensão AVI, MOV ou MPG), realizar a decodificação da imagem etransferir os dados para a tela, em uma janela. Esta operação envolve umgrande volume de processamento, ou seja, deixa o processador da placa deCPU bastante ocupado. Quando uma placa faz aceleração de vídeo, elarealiza a maior parte das operações complexas envolvidas no processo deconverter os dados do arquivo de vídeo para os pixels que formarão o filmeem movimento na tela. Isso deixa o processador da placa de CPU menosocupado, além de produzir imagens de melhor qualidade.

Muitas placas de vídeo modernas fazem aceleração de vídeo por hardware.Graças a esta sua especialização, elas podem exibir filmes com melhorqualidade, em tela cheia e com um bom frame rate (o ideal é operar com 30quadros por segundo para ter uma boa continuidade de movimentos).Quando uma placa não faz aceleração de vídeo por hardware, ela deve faze-la por software. Praticamente todo o trabalho será neste caso feito peloprocessador da placa de CPU. Dificilmente poderá ser usada uma exibiçãoem tela cheia e com um bom frame rate. A qualidade das imagens tambémserá inferior. Esta é mais uma das diferenças entre as placas de vídeo caras eas mais baratas.

Aceleração 3D

Este recurso começou a se tornar comum em meados dos anos 90, e hojeestá presente em todas as placas de vídeo, até nas mais simples. Trata-se daaceleração gráfica 3D. A idéia é bem parecida com a aceleração gráfica 2D,já apresentada. O chip principal da placa de vídeo é na verdade umprocessador gráfico capaz de acessar diretamente a memória de vídeoatravés de um barramento local, com elevada taxa de transferência. Este chiprealiza sobre a memória de vídeo, as operações geométricas envolvidas nageração de gráficos tridimensionais. A geração dessas imagens consiste noseguinte:


Figura 26.32

Imagem em wire frame.

1) O processador da placa de CPU gera uma imagem tridimensionalformada por uma série de polígonos, como mostra a figura 32. Este tipo derepresentação é chamado de wire frame (armação de arame).

2) A placa realiza o que chamamos de renderização sobre esses polígonos. Oprocesso consiste em aplicar sobre cada polígono, texturas apropriadas. Astexturas são imagens bidimensionais, que ao serem aplicadas sobre ospolígonos do wire frame, produzem como resultado uma imagemtridimensional. A figura 33 mostra o resultado da aplicação das diversastexturas sobre o wire frame da figura 32.

Figura 26.33

Imagem resultante da aplicação detexturas sobre o wire frame.

Durante a aplicação das texturas, vários efeitos são adicionados para terresultados com mais realismo. São levados em conta níveis de iluminação,brilho, reflexão, neblina, transparência, vários métodos de filtragem, etc.


Quando uma placa de vídeo 3D é simples, apenas alguns desses efeitos sãosuportados. Um mesmo programa, ao ser executado em um PC com umaplaca de vídeo mais sofisticada, poderá gerar imagens 3D incrivelmenterealistas, ao passo que se executado em um PC com uma placa 3D maissimples resultará em imagens mais pobres.

Drivers e utilitários

Todas as placas SVGA são acompanhadas de softwares especiais chamadosde drivers SVGA. Esses drivers permitem que sejam utilizados os recursos daplaca (suas cores e suas resoluções, bem como os recursos de aceleraçãográfica) em diversos programas. Em geral, são fornecidos drivers SVGApara:

Windows 3.xWindows 95 / 98 / ME Windows NT / 2000

Nem sempre os drivers que acompanham uma placa de vídeo são os maisatualizados. Uma placa pode ficar vários meses na prateleira até ser vendida,e na ocasião da sua instalação, o driver pode estar desatualizado em váriosmeses. Sempre encontramos no site do fabricante da placa de vídeo ou dochi[ gráfico, os seus drivers mais atualizados.

O Windows também é fornecido com drivers para centenas de modelos deplacas de vídeo. São chamados de drivers nativos. Quando é feita a suainstalação, a marca e modelo da placa de vídeo são detectados e os driversnativos são instalados. Em geral esses drivers funcionam bem, mas em casode problemas no vídeo, uma das primeiras providências que devemos tomaré instalar um driver mais novo. Pode ser o existente no CD-ROM queacompanha a placa de vídeo, caso seja mais recente que os drivers nativosdo Windows. Melhor ainda é usar a última versão, disponível no site dofabricante da placa de vídeo ou do chip gráfico.

Existem casos em que o Windows não possui drivers nativos para a placa devídeo. Isto é comum quando a placa é mais nova que a versão do Windowsem uso. Quando isto ocorre, a placa é instalada com drivers VGA genéricos,que possibilita usar no máximo a resolução de 640x480, com 16 cores.Apenas com a instalação dos drivers fornecidos pelo fabricante (seja a partirdo CD-ROM, seja pela Internet) a placa de vídeo estará plenamentefuncional.


Em muitos casos, os drivers da placa de vídeo são instalados através de umpacote mais amplo, contento não apenas os drivers propriamente ditos, mastambém utilitários para controle das opções de funcionamento da placa.Muitas vezes esses utilitários aparecem na forma de novas guias no quadrode configurações da placa de vídeo, como mostra a figura 34. Normalmenteeste quadro possui apenas as guias Geral, Adaptador, Monitor, Desempenhoe Gerenciamento de Cores. No exemplo da figura 34, as guias Vanta (omodelo da placa) e Output Device foram adicionadas pela instalação dossoftwares que acompanham a placa.

Figura 26.34

Utilitários integrados às propriedades da placa de vídeo.

BIOS VESAJá vimos que os drivers SVGA são softwares especiais que possibilitam o usodos recursos de uma placa SVGA em determinados programas e sistemasoperacionais. Um driver SVGA para Windows ME permite que qualquerprograma gráfico para Windows ME possa utilizar os recursos da placa.Obviamente, programas como editores de texto e bancos de dados nãoaproveitarão totalmente os recursos de cor (apesar de poderem incorporaressas figuras em seus documentos), mas os programas próprios paramanipulação de figuras farão pleno uso das cores que a placa permite.Programas para edição de fotos poderão exibir seus arquivos usando osmodos Hi Color e True Color, se a placa estiver configurada para tal.

Você encontrará entretanto, muitos programas antigos para MS-DOS,principalmente jogos, que precisam de suporte para utilizar os recursos da


placa, como suas altas resoluções, seu elevado número de cores e aaceleração gráfica. Infelizmente, não existem “drivers SVGA para DOS”,mas existe algo parecido, chamado BIOS VESA. Trata-se de um conjunto defunções padronizadas que permitem que qualquer software gráfico para MS-DOS possa utilizar os modos gráficos em qualquer placa SVGA, desde queambos estejam preparados para operar neste modo.

O BIOS VESA faz parte do próprio BIOS da placa de vídeo. Muitosprogramas gráficos estão preparados para operar controlando um BIOSVESA. Você não pode fazer com que um programa gráfico antigo, que nãosuporte o BIOS VESA, passe a utilizar os modos gráficos SVGA só pelo fatoda placa SVGA possuir este recurso. É preciso que o programa possua estaopção. Podemos citar o caso dos jogos. Tradicionalmente, utilizam o modográfico de 320x200 com 256 cores, mas muitos jogos para MS-DOS maisrecentes (1995-1997) possuem opções gráficas como VGA e SVGA.

Quando ao configurar o vídeo para um desses jogos, o usuário escolhe aopção SVGA, o programa passa a usar os recursos do BIOS VESA paragerar altas resoluções e elevado número de cores. Entretanto, é preciso tomarcuidado com um detalhe importante. Programas visualizadores gráficos, quesimplesmente apresentam figuras estáticas na tela, podem perfeitamenteoperar com altas resoluções. Já os jogos de ação, como aqueles queenvolvem lutas e corridas, precisam ficar constantemente alterando oconteúdo da memória de vídeo. Em alta resolução, computadores que nãosejam extremamente velozes podem demorar muito tempo para executar opreenchimento da tela, o que causa a perda da continuidade de movimentos(a imagem apresenta saltos). Em micros antigos, é melhor operar comresolução baixa (320x200) para obter mais velocidade, mesmo sendo o BIOSVESA capaz de operar com resoluções elevadas.

Usando múltiplos monitoresA partir da versão 98, o Windows passou a apresentar um recurso bastanteinteressante e em certos casos extremamente útil, que é a possibilidade deinstalação simultânea de várias placas de vídeo e vários monitores. Instalar,por exemplo, dois monitores, pode ser uma opção mais prática e econômicaque comprar um monitor de tela grande. Nesta seção mostraremos como éfeita a instalação e a utilização deste recurso. Temos que fazer o seguinte:

1) Uma placa de vídeo deve ser instalada e estar funcionando corretamente2) Instalar a segunda placa de vídeo e reiniciar o computador3) Configurar o Windows para utilizar a segunda placa de vídeo


Devemos encaixar a segunda placa de vídeo em um slot livre (ambas asplacas precisam ser PCI, sendo que uma delas pode ser AGP). Quando oWindows for incializado, apenas o primeiro monitor funcionará, e nele seráapresentada a mensagem informando que a segunda placa foi detectada.Deve ser feita a instalação dos seus drivers, exatamente como fazemos parainstalar uma placa única. Terminada a instalação o computador deverá serreinicializado. Se tudo correr bem, o segundo monitor apresentará em modotexto, a mensagem mostrada na figura 35 assim que o Windows for carre-gado. A primeira placa de vídeo estará funcionando normalmente.

Figura 26.35

Se esta mensagem aparecer, significa quea segunda placa de vídeo foicorretamente instalada.

Se a mensagem da figura 35 não aparecer, ocorreu algo de errado na suainstalação. Devemos consultar o Gerenciador de Dispositivos para buscarinformações visando corrigir eventuais problemas. Na figura 36 vemos queexistem duas placas de vídeo instaladas, uma primária (Matrox MGAMystique) e uma secundária com problemas (Video-71AGP-3D).

Figura 26.36

A placa secundária está com problemas.

Ao consultarmos as propriedades da placa problemática (figura 37), vemos acausa dos problemas. É informado que o suporte a múltiplos monitores estátendo problemas com o gerenciador de memória EMM386.EXE.Removemos este gerenciador do CONFIG.SYS e depois de reinicializar o


Windows, voltamos ao Gerenciador de Dispositivos para constatar que estátudo bem.

Figura 26.37

Propriedades da placa de vídeo com problemas.

Depois que a segunda placa de vídeo estiver corretamente instalada, a guiaConfigurações do quadro de propriedades de vídeo terá um aspectocompletamente diferente (figura 38). Antes de definir a resolução, o númerode cores e usar o botão Avançadas, temos que selecionar a placa de vídeo aser utilizada, através do campo Exibir.


Figura 26.38

A guia de Configurações de vídeo, quando existem duasplacas de vídeo instaladas.

Cada uma das placas poderá operar com seu próprio modo gráfico, ou seja,com resolução e número de cores diferentes. Devemos marcar também aopção Estender a área de trabalho do Windows a este monitor. Isto faz comque a tela do segundo monitor funcione como continuação da tela doprimeiro. Quando o cursor do mouse é movimentado até a borda direita doprimeiro monitor, aparecerá imediatamente na borda esquerda do segundomonitor. Ao arrastarmos uma janela no primeiro monitor para a direita, otrecho que desaparece na borda direita aparecerá entrando pela parte es-querda do segundo monitor (figura 39).

*** 75%***Figura26.39

A área de trabalhoocupa os doismonitores.

Se na figura 39, clicarmos sobre o botão Maximizar da janela que invadiu asegunda tela, esta janela será maximizada até ocupar totalmente a segundatela. Janelas que na ocasião da maximização estiverem com o botãoMaximizar na primeira tela, serão maximizadas ocupando integralmente aprimeira tela. Desta forma podemos manter dois programas maximizadossimultaneamente, cada um ocupando uma tela. Até mesmo comandos de


arrastar e soltar poderão ser utilizados entre esses dois programas, já que ocursor do mouse percorre livremente ambas as telas.

No quadro da figura 38, podemos clicar sobre um monitor (1 ou 2) e move-lo para cima, para baixo, para a esquerda ou direita do outro monitor.Podemos desta forma definir a posição do monitor secundário em relação aomonitor principal.

Requisitos para o uso de múltiplos monitores

Você pode instalar mais de duas placas de vídeo, estendendo o processoaqui apresentado. A Microsoft afirma que este recurso foi testado com até 9monitores. O aumento do número de monitores ficará vinculado ao númerode slots livres para expansão de novas placas. Apenas placas de vídeo PCI eAGP podem ser utilizadas.

Também devemos levar em conta que certos modelos de monitores, aoserem colocados lado a lado, causam interferência mútua nas imagens.Devido à falta de blindagem eletromagnética apropriada, cada um dosmonitores pode apresentar ondulações na imagem, o que dificultará o uso demúltiplos monitores. Será preciso deixar os monitores afastados, o quepoderá tornar incômodo o seu uso simultâneo.

Existem ainda restrições quanto aos modelos de placas de vídeo a seremutilizadas. Nem todos os modelos suportam a operação em conjunto. Étambém preciso que as placas de vídeo possuam drivers para o Windows 98ou superiores, dotados do recurso de funcionamento com múltiplas placas devídeo.

Você encontrará no diretório C:\WINDOWS do seu computador, o arquivoDISPLAY.TXT. Nele existem várias dicas sobre monitores e placas de vídeo,e ainda uma lista com as marcas e modelos de placas de vídeo testadas pelaMicrosoft, que dão suporte ao funcionamento de múltiplos monitores.Poderíamos apresentar as listas aqui, mas seriam muito extensas. O Windows98 introduziu este recurso, o Windows 98 SE tem uma lista ainda maior, omesmo ocorrendo no Windows Millenium e no XP. A cada versão doWindows, mais modelos de placas de vídeo são certificadas para a operaçãocom múltiplos monitores.

Placas de vídeo 3DPlacas 3D não são mais um acessório apenas para os usuários de jogos ouum item sofisticado para os profissionais de computação gráfica. Atualmente


todas as placas de vídeo possuem recursos 3D, mesmo as utilizadas nos PCsmais simples. Portanto é uma boa idéia conhecer as funções dessas placas.

O que faz uma placa de vídeo 3D?

A exibição de imagens tridimensionais é muito complexa, principalmentequando é necessário um alto grau de realismo. Imagens tridimensionais sãorepresentadas internamente na memória do computador, como umasucessão de elementos gráficos: polígonos, luzes, texturas e efeitos visuaisdiversos. Por exemplo, para representar uma casa com móveis, é preciso queo programa mantenha na memória, todos os objetos representados comogrupos de polígonos, tipicamente triângulos e retângulos.

Qualquer polígono pode ser representado como a junção de um ou maistriângulos ou retângulos. É preciso armazenar as coordenadas espaciais (X, Ye Z) de cada um dos vértices desses polígonos. Pontos de iluminaçãotambém precisam ter suas coordenadas armazenadas, pois esta informação énecessária para determinar se elementos gráficos aparecerão mais claros oumais escuros, e ainda para a composição de sombras. Em cada superfície sãoaplicadas texturas, obtendo assim, maior realismo. Uma textura é uma figurabidimensional que é aplicada sobre os polígonos no espaço tridimensional.Por exemplo, o asfalto de uma pista de corridas pode ter aplicado a ele,trechos de imagens obtidos por fotografias frontais de asfalto verdadeiro. Damesma forma, tijolos podem ser representados por retângulos sobre os quaissão aplicadas texturas resultantes de fotografias de tijolos verdadeiros. Oprincipal trabalho de uma placa tridimensional é aplicar as texturas sobre ospolígonos, levando em conta as suas coordenadas espaciais. A figura 40mostra um exemplo de imagem obtida a partir da aplicação de texturassobre os polígonos no espaço tridimensional.

Figura 26.40Texturas são aplicadas sobre ospolígonos, formando assim as imagenstridimensionais.

A figura 41 mostra uma tela capturada de um jogo 3D para o modo MS-DOS. Apesar de ser um jogo tridimensional, não utiliza recursos de placastridimensionais (e por isso funciona com qualquer placa de vídeo).


Figura 26.41

2D - Cena de um jogo que não possuisuporte para placas tridimensionais.

A parte esquerda da figura mostra o interior de uma sala, com razoávelqualidade gráfica. Podemos ver os detalhes do relógio, o banco, e até astexturas dos azulejos da parede. Na parte direita da figura temos uma paredebem próxima. Como não estão sendo usados recursos tridimensionais, não épossível ter alta qualidade nas texturas aplicadas, principalmente a pequenasdistâncias. As texturas precisam ser ampliadas, e são representadas por umasérie de quadrados de grande tamanho, o que prejudica o realismo. Oproblema poderia ser resolvido com o uso de texturas de maior resolução,mas aí existiria outro problema mais sério, que é a grande quantidade deprocessamento envolvido na aplicação dessas texturas. Para aplicar umatextura de 256x256, seria preciso um poder de processamento 16 vezes maiorque o necessário para usar uma textura de 64x64. Especificamente os jogos3D para MS-DOS foram criados para funcionar com processadores 486,portanto não podem contar com um processador veloz para manipulartexturas muito complexas.

Já a figura 42 mostra uma cena do jogo Heavy Metal Fakk2, usando umaplaca de vídeo 3D. A parte esquerda da figura é o canto externo de umaparede de tijolos. Podemos observar que esses tijolos, mesmo estandopróximos do observador, não são formados por uma sucessão de quadradosde grande tamanho, como no caso da figura 41. Além da placa de vídeo 3Dser capaz de manipular texturas de maior resolução, realiza filtragens quefazem com que as imagens fiquem mais realistas, não apresentando efeito depixelização.


Figura 26.42

3D - Imagem gerada em uma placa 3D.

Na figura 43 vemos uma cena de outro jogo que não utiliza recursos deplacas 3D, o DOOM 2. Podemos observar que a parte central da figura, querepresenta o fundo de um corredor, está escurecido, enquanto as partespróximas estão mais claras. O chão e o teto mostram claramente que atransição entre o claro e o escuro é feita de forma precária, dividida emfaixas. O escurecimento de partes afastadas é uma técnica para melhorar orealismo, mas o efeito visual é prejudicado pela falta de recursostridimensionais nos jogos mais simples. Conforme andamos ao longo docorredor, as faixas claras se movimentam, e as partes escuras se tornamclaras. Essa transformação em cores mais claras não é gradual, e sim, atravésde faixas. O resultado não é muito bom.

Figura 26.432D - Cena do jogo DOOM2. Trechosdistantes são escurecidos de formaprecária.


Placas tridimensionais podem escurecer partes distantes, mas de formagradual. Observe por exemplo, o fundo da sala na figura 44. Conformeandamos naquela direção, o fundo vai ficando mais claro, mas de formagradual, sem apresentar faixas.

Figura 26.443D - Partes distantes são escurecidasde forma gradual.

Vejamos agora algumas das operações realizadas pelos chips gráficos deplacas de vídeo tridimensionais. Chips mais sofisticados realizam a maioriadessas operações, enquanto outros mais simples (e mais baratos) nãorealizam algumas delas. Chips mais simples também podem realizar váriasoperações 3D, mas em baixa velocidade, o que torna inviável gerar imagenscomplexas em movimento com boa qualidade e alta resolução.

O papel do processador na geração de imagens 3D

Antes de existirem placas de vídeo tridimensionais, o processador da placade CPU fazia sozinho todo o trabalho:

Cálculo das coordenadas dos vértices dos polígonos Traçado dos polígonos Determinação de partes visíveis e ocultas Cálculo de nível de iluminação ponto a ponto Renderização - aplicação de texturas sobre os polígonos

Um elevado volume de processamento é necessário para realizar todas essastarefas. Como o processador sozinho tinha que fazer todo o trabalho,acabava sendo difícil exibir imagens tridimensionais em alta qualidade, e emtempo real. Em jogos, queremos que as imagens sejam movimentadas de


forma interativa, que os gráficos sejam continuamente recalculados à medidaem que os movimentos são feitos. Para que tenhamos uma boa continuidadede movimentos, é preciso ter um número elevado de quadros (frames)exibidos a cada segundo. O ideal é 30 quadros por segundo (30 fps), o queresulta em uma continuidade de movimentos equivalente às das imagens deTV. Para isto é preciso que o processador faça todos os cálculos, gere afigura tridimensional e a transfira para a tela, em apenas 1/30 do segundo.Para conseguir fazer este trabalho em tão pouco tempo, algumas simplifica-ções são tomadas, como o uso de resolução baixa (320x240, por exemplo), ouso de texturas de baixa resolução (32x32), além de outras simplificações.

As placas de vídeo 3D vieram para ajudar o processador na tarefa de geraras imagens tridimensionais. Realizam por hardware a aplicação de texturas,levam em conta o nível de iluminação ponto a ponto, bastando saber qual éo nível de iluminação em cada vértice de cada triângulo. Desta forma, oprocessador só precisa fazer cálculos relativos aos vértices, e todos os demaispontos são calculados pelo chip gráfico. Ainda assim o processador precisarealizar algumas tarefas muito importantes, antes de passar o restante dotrabalho para o chip gráfico:

a) Cálculo das coordenadas dos vérticesÀ medida em que o ponto de vista se movimenta em uma figura, é precisorecalcular as coordenadas relativas para cada vértice. Esta tarefa usaintensamente o processador aritmético existente dentro do processador. Paraesses cálculos, o processador deve ter uma unidade de ponto flutuante dealto desempenho, mas instruções especiais como as das tecnologias 3D Now(AMD) e SSE (Pentium III e 4) aceleram bastante este trabalho.

b) Eliminação de partes ocultasQuando um elemento está localizado na frente de outros elementos, oprocessador precisa determinar quais serão mostrados, e quais ficarãoescondidos.

c) Cálculo de intensidade luminosaA intensidade de luz que chega a cada polígono depende de vários fatores,como a distância ao foco de luz e os ângulos formados entre a superfície dopolígono e as linhas que vão ao ponto luminoso e ao ponto de observação.Esses cálculos precisam ser feitos para serem depois enviados ao chip gráfico,que fará a aplicação das texturas levando em conta a luminosidade.


Como vemos, apesar do chip gráfico fazer um trabalho pesado na formaçãodas imagens, processando pixel por pixel, ainda é importante ter umprocessador veloz para fazer todos os cálculos tridimensionais.

A seguir mostraremos quais são as principais funções realizadas pelosprocessadores 3D encontrados nas placas de vídeo modernas.

Texture Mapping

Esta é a principal função de um chip gráfico, mesmo os mais simples. Amemória de vídeo armazena, além da imagem a ser exibida, imagensquadrangulares (ex: 256x256) que representam as texturas a serem aplicadassobre os triângulos ou retângulos. A figura 45 mostra algumas das milharesde texturas utilizadas em um jogo 3D (Heavy Metal Fakk2). Este jogo usatexturas de vários tamanhos, como 256x256, 128x256 e 128x128. Note queexistem texturas que representam paredes, janelas, portas, telhados, madeira,etc.

*** 75% ***Figura 26.45

Várias texturas utilizadas emum jogo 3D.

Esta aplicação envolve uma correspondência entre os pontos da textura e ospontos dos triângulos aplicados na tela. Nos pontos mais próximos doobservador, os pixels da textura precisam ser “esticados”, e nos pontos maisafastados, precisam ser “encolhidos”. Cada pixel de uma textura poderá serrepresentado por um grupo de pixels na imagem final, quando está mapeadosobre um elemento muito próximo. Podemos constatar este efeito na figura46, que mostra uma janela vista em perspectiva. Na sua parte esquerda, ospixels das texturas são representados por quadriláteros de maior tamanho.Nesta mesma superfície, porém em pontos mais distantes, esses quadriláterostêm tamanho menor. A figura mostra ainda, à direita, o detalhe destacado.


Figura 26.46

Renderização sem filtragem.

Em pontos localizados a distâncias maiores, um pixel na tela poderepresentar uma combinação de vários pixels da mesma textura. Em pontosmais próximos, ocorre o inverso, ou seja, um pixel da textura é mapeado emvários pixels na tela.

Antigos programas gráficos 3D para MS-DOS, que funcionavam em PCs 486sem usar placas 3D, faziam a renderização como na figura 46. Também destaforma operavam as primeiras placas 3D, a única diferença é que eram maisrápidas e podiam usar texturas maiores e em maior número, mas o efeito depixelização era similar ao encontrado nos programas antigos. A seguirsurgiram placas 3D mais sofisticadas, capazes de eliminar este efeito visualindesejável. Elas aplicam técnicas de processamento de imagem chamadasde filtragem bidimensional. Consistem em utilizar interpolações para desfazeros efeitos de pixelização. A figura 47 mostra a mesma imagem, comaplicação de filtragem. As placas 3D modernas fazem dois tipos de filtragem:bilinear e trilinear.

Figura 26.47

Imagem renderizada com filtragem.


Mip Mapping

Representar texturas de tamanhos variados é muito difícil. Como vimos,quando o elemento sobre o qual a textura deve ser aplicada está muitopróximo do observador, a textura deve ser “esticada”. Quando o elementoestá muito longe, a textura deve ser “encolhida”. Essas transformaçõesdemandam cálculos, o que tende a tomar tempo do chip gráfico. Uma formade reduzir esta quantidade de cálculos é manter armazenadas na memória devídeo, várias versões da mesma textura, com tamanhos variados. Destaforma, dependendo da distância e do tamanho do objeto sobre o qual atextura deve ser aplicada, é usada uma versão de tamanho apropriado.

Bi-linear / Tri-linear Filtering

Essas técnicas utilizam cálculos para misturar as cores dos pixels das texturas,resultando em um efeito visual melhor. As figuras 46 e 47 mostram adiferença entre uma imagem sem filtragem e uma com filtragem. Os doistipos de filtragem usados nas placas de vídeo são o bilinear e o trilinear. Afiltragem trilinear demanda mais cálculos e produz resultados um poucomelhores. Todas as placas 3D modernas fazem filtragem bilinear, mas nemtodas fazem a filtragem trilinear.

A figura 48 mostra a diferença entre as filtragens bilinear e trilinear.Normalmente olhando a tela à distância, dificilmente percebemos adiferença. Apenas olhando atentamente nos detalhes das texturas podemosperceber a maior qualidade da filtragem trilinear. Esta figura mostra umapequena área de 70x120 pixels, extraída de uma cena 3D com 1024x768.

Figura 26.48

Filtragens bilinear e trilinear.


A diferença entre os dois tipos de filtragem é que a trilinear utilizainformações resultantes do MIP Mapping para realizar uma filtragem melhore mais rápida. Os jogos 3D possuem comandos para escolher o tipo defiltragem a ser usada. Em alguns casos, escolher a filtragem bilinear ao invésda trilinear pode melhorar o desempenho, algo que pode ser tentado quandoa movimentação está lenta.

Anti-Aliasing

Esta técnica nada mais é que a aplicação de filtragem, já explicada acima.Seu objetivo é acabar com o efeito de pixelização. Para elementos próximos,a filtragem acaba com os grandes quadriláteros que se formam na imagem,como ocorreu na figura 47. Para elementos situados a médias distâncias, afiltragem acaba com efeitos que fazem retas aparecerem como escadas. Afigura 49 mostra o melhoramento que a filtragem faz sobre este efeito de“escada”, visualmente indesejável, que prejudica o realismo da imagem.

Figura 26.49

O efeito “escadinha” (jagging) ëeliminado com a filtragem.

Dithering, imagens de 16 e 32 bits

O dithering é uma técnica bastante antiga, não usada apenas em placas 3D.Consiste em misturar pontos de diversas cores, com o objetivo de simular umnúmero maior de cores. Este é o método usado na representação de fotos emarquivos GIF, com apenas 256 cores. Desta forma, com poucas coresdisponíveis, o chip gráfico simula um número de cores muito maior. Placas3D mais modestas operam com 16 bits por pixel, totalizando 65.536 cores.Imagens geradas neste modo apresentam superfícies com variações de coratravés de faixas, e não contínuas. Também utilizam o dithering para simularum número maior de cores, usando as poucas cores disponíveis. Melhorainda é quando a placa opera com 32 bits, possibilitando gerar cores maisreais, sem lançar mão do dithering. A figura 50 mostra um pequeno trechode uma cena em duas situações. À esquerda temos a imagem com 16 bits e


dithering, e à direita temos a imagem com 32 bits. No detalhe destacadopodemos perceber na versão de 16 bits, a mistura de pixels de coresdiferentes, mistura esta que não é necessária com o uso de 32 bits.

*** 75%***Figura26.50

Imagens com 16bits/dithering e com32 bits.

Apenas olhando mais atentamente conseguimos perceber a diferença entreimagens de 16 e de 32 bits. Os jogos normalmente permitem ao usuárioescolher o modo a ser usado. Em geral usar 16 bits resulta em umdesempenho duas vezes maior que usar 32 bits. Portanto usar 16 bits é umasimplificação visual aceitável para resolver problemas de baixo desempenho.

A figura 50 mostra ainda mais um efeito indesejável, que é a pixelização queocorre na transição entre texturas diferentes. O contorno da personagem éclaramente apresentado na forma de escada, problema que a filtragem nãoresolve, por melhor que seja a placa de vídeo. A filtragem ocorre apenas nointerior de cada textura, mas não é feita nas suas extremidades, pois seriaextremamente complexo fazer os cálculos necessários utilizando as váriastexturas envolvidas. O efeito é melhorado quando usamos uma resoluçãomais elevada, mas isto só pode ser feito quando a placa e o processador sãode alto desempenho.

Z-Buffer

Aqui está uma outra função que está presente em todos os chips gráficos,mesmo os mais simples. Trata-se de uma área da memória de vídeo que éusada para manter as coordenadas Z (profundidade) dos elementos gráficos


que serão apresentados na tela. Essas informações são calculadas epreenchidas pelo processador, que é o responsável por determinar oposicionamento dos polígonos. Com essas informações, o chip gráfico poderealizar diversas funções que dependem da informação de distância doobservador. O chip gráfico pode também ajudar o processador na tarefa dedeterminar quais são os elementos visíveis e quais têm visão obstruída poroutros elementos.

Figura 26.51

O papel do z-buffer.

Na figura 51 vemos a mesma imagem em duas versões: sem e com o z-buffer. Quando o z-buffer está desativado, o posicionamento de imagenspode não funcionar corretamente, fazendo com que elementos que deveriamestar atrás aparecem na frente. Na versão sem o uso do z-buffer na figura 51,parece que a carro está dentro da cerca, quando na verdade a cerca passa àesquerda do carro.

Double Buffering

O buffer aqui referido é a área de memória de vídeo que é representada natela. Placas que não possuem este recurso fazem as alterações na própriaimagem que aparece na tela. Desta forma, modificações intermediáriaspodem ser vistas momentaneamente à medida em que a figura éredesenhada, o que é uma imperfeição visual. Com o uso do buffer duplo,este problema não ocorre. Enquanto um buffer está sendo exibido na tela, ooutro está sendo calculado e preenchido com a nova posição da figura.Terminado o preenchimento, este segundo buffer passa a ser exibido na tela,já pronto. O primeiro buffer será agora usado para um novo preenchimento.Dessa forma, os dois buffers ficam se alternando na tela, um sendo exibidoenquanto o outro está sendo recalculado.

Alpha Blending

Este recuso serve para criar objetos transparentes, como água vidroscoloridos, etc. Também pode ser usado para criar efeito de neblina. Emjogos de corridas nos quais existe grande realismo na representação dos


carros, a pintura pode ser cromada com a aplicação desta técnica. Tambémpode ser usado para criar efeitos visuais de ofuscamento por luzes, como asde holofotes, faróis de carros e do sol, como mostra a figura 52.

Figura 26.52

Um dos vários efeitos que podem sercriados com o Alpha Blending.

Gourad Shading

A figura 53 mostra esta técnica. Uma das etapas da criação de gráficos 3D éo preenchimento de tonalidades sobre os polígonos que formam as figuras,com o objetivo de criar diferentes graus de luminosidade. Isto dá à imagem,o aspecto de tridimensionalidade. A técnica de sombreamento mais simplesconsiste em preencher um polígono inteiro com uma tonalidade. Isso é o quechamamos de flat shading. O problema é que apesar de simples e de rápidaaplicação, este processo deixa transparecer que o sólido é formado por umasérie de polígonos, que ficam visivelmente destacados.

Uma técnica mais avançada, utilizada pelas placas 3D modernas, é achamada Gourad shading. Consiste em utilizar os valores nos vértices comoreferência para interpolar os valores de todos os pixels no interior dopolígono. A tonalidade varia linearmente, e assim não notamos mais apresença dos diversos polígonos, temos a sensação de que os objetos sãosólidos com curvatura própria.


Figura 26.53

Flat shading e Gourad shading.

Perspective Correction

O aspecto de uma textura não deve ser uniforme em toda a extensão dopolígono sobre o qual é aplicada. Deve ser reduzido para as parteslocalizadas a distâncias maiores. O processador, responsável pelo cálculo dascoordenadas dos vértices dos polígonos, tem condições de desenhar cada umdeles em perspectiva, mas cabe ao chip gráfico realizar as transformaçõesadequadas também sobre a textura. Imagine que a parede retangularmostrada na figura 54 é um polígono, sobre o qual será aplicada uma texturaformada por tijolos. Graças ao cálculo correto das coordenadas dos vértices,feito pelo processador, a parede aparece com o formato correto. Se a texturafosse aplicada de maneira uniforme, sem levar em conta a perspectiva, oresultado seria ruim, com pouco realismo, como mostra a parte direita da fi-gura. Todos os tijolos apareceriam com o mesmo tamanho, o que nãocorresponde à realidade. A parte esquerda da figura utiliza correção deperspectiva. Toda a textura é remanejada, sendo comprimida nas partes maisdistantes, resultando em maior realismo. A correção de perspectiva estápresente em praticamente todas as placas de vídeo 3D (exceto em algunsmodelos antigos), e sem ela, a qualidade dos gráficos é muito prejudicada.

*** 75%***Figura26.54

Correção deperspectiva.


Uma placa de vídeo 3D deve oferecer, no mínimo, os seguintes recursos:

Texture Mapping Z-Buffer Bi-linear filtering Prespective Correction

Esses recursos estão presentes em todas as placas de vídeo modernas, até nasmais simples. Altamente desejáveis para obter melhor qualidade de imagemsão os recursos:

Mip Mapping Tri-linear filtering Dithering Double Buffering Alpha Blending Gourad Shadding

Alguns desses recursos podem não estar presentes nas placas 3D maissimples.

APIs gráficas: Direct3D, OpenGL e Glide

As primeiras placas 3D tinham um sério problema: falta de uma interface desoftware padrão. Quando comprávamos uma placa 3D, eram fornecidosalguns programas configurados especificamente para utilizar os recursos destaplaca. Eram programas que não funcionavam com outros modelos de placas3D, placas estas que não eram compatíveis com outros programas 3D. Nãoexistia portanto uma “linguagem” comum entre os programas e as placas,assim o seu uso era muito restrito. Na medida do possível, os fabricantes deplacas 3D ajudavam os produtores de software a adaptarem seus programasàs suas placas, mas era uma tarefa bastante complexa. Um grande destaqueteve a 3DFx, fabricante de chips gráficos de alto desempenho. Criaram umpadrão chamado Glide, um conjunto de funções através das quais osprogramas poderiam ter acesso às funções das suas placas de vídeo. Este tipode padrão de acesso é o que chamamos de API (Application programminginterface). Vários produtores de programas gráficos, sobretudo de jogos,produziram softwares utilizando o Glide, sendo assim as placas equipadascom chips 3DFx fizeram muito sucesso.

Atualmente existem, além da Glide, duas outras APIs bastante difundidas: aDirect3D e a OpenGL. A Direct3D faz parte do pacote DirectX, da


Microsoft, e é mais utilizada para jogos. A OpenGL é uma API maisutilizada por programas 3D profissionais, mas recentemente tem sidotambém muito utilizada também por jogos.

Podemos então encontrar programas 3D específicos para uma dessas trêsAPIs. A maioria dos programas pode operar com pelo menos duas, e algunspodem funcionar com as três. As APIs presentes em um determinadocomputador dependem da placa de vídeo e dos drivers instalados:

a) GlideEsta API só está presente nas placas de vídeo que utilizam os chips da 3DFx(Voodoo).

b) Direct3DTodas as placas de vídeo 3D podem utilizar esta API. Placas de vídeocompatíveis com o Windows devem ter suporte para o Direct3D, a Microsoftobriga que isto ocorra para que o produto possa exibir o logotipo “Designedfor Windows”.

c) OpenGLA maioria das placas de vídeo 3D possuem juntamente com seus drivers, aAPI OpenGL. Ela é instalada automaticamente durante o processo deinstalação da placa de vídeo. Existem algumas placas 3D que não sãoacompanhadas do OpenGL. Neste caso podemos obter o OpenGL a partirde fabricantes de software especializados. Eles produzem versões compatíveisdo OpenGL, capazes de funcionar com a maioria das placas de vídeo domercado.

DirectXDurante o reinado do Windows 3.x e até do Windows 95, criar jogos para oambiente Windows era uma tarefa bastante ingrata. O Windows não eramuito receptivo aos jogos, graças à sua lenta interface gráfica. Era maisrápido movimentar dados na memória de vídeo em baixa resolução, nomodo MS-DOS. Até aproximadamente 1997, a maioria dos jogos de açãooperavam sob o MS-DOS. A situação começou a mudar quando a Microsoftcriou o DirectX, um método padronizado para acesso direto e rápido aosrecursos de hardware. Com ele é possível acessar em alta velocidade amemória de vídeo, bem como ter acesso às funções 3D da placa de vídeo.Graças a este padrão, foi possível a criação de milhares de jogos para oambiente Windows, compatíveis com a maioria das placas 3D do mercado.DirectX é composto de 5 grupos de funções:


a) Direct Draw

É usado para acesso direto à placa de vídeo, em modo bidimensional.

b) Direct 3D

Usado para acesso direto aos recursos tridimensionais das placas de vídeo.

c) Direct Sound

Usado para acesso direto ao hardware da placa de som

d) Direct Input

Permite acesso direto a dispositivos de entrada, como joystick, teclado emouse.

e) Direct Play

Usado para acesso direto ao hardware em jogos por modem, rede ou portasseriais.

Periodicamente são lançadas novas versões do DirectX, que são distribuídaspela Microsoft por diversos meios. Um desses meios de distribuição é aInternet, através do endereço http://www.microsoft.com/directx. O próprioWindows é fornecido com o DirectX, e através do recurso Windows Update,você pode obter versões mais novas através da Internet, à medida em que setornam disponíveis.

Também é possível obter o DirectX juntamente com as placas de vídeo.Essas placas são fornecidas com seus drivers, e ainda com o DirectX. Muitosjogos também são acompanhados do DirectX. Ao final da instalação do jogoou dos drivers da placa de vídeo, é perguntado se desejamos instalar oDirectX. Em caso de dúvida podemos responder que SIM, pois caso já estejainstalada uma versão mais nova, a instalação de uma versão mais antiga nãoterá efeito. De qualquer forma, para não perder tempo, é bom saber a versãodo DirectX existente no seu computador. Para isso basta executar oprograma dxdiag.exe (Iniciar / Executar / dxdiag.exe). Será apresentado umquadro como o da figura 555, no qual podemos conferir a versão doDirectX. Neste exemplo, trata-se da versão 8.0.


Figura 26.55

Checando a versão do DirectX instaladano computador.

Porque DirectX?

O DirectX é um conjunto de drivers que fazem com que programas possamfazer acessos diretos a dispositivos de hardware, mas de uma formapadronizada, de modo que funcione com qualquer hardware. Jogos paraMS-DOS fazem acesso direto ao hardware, mas antes precisam serconfigurados, sendo informado o modelo da placa de vídeo e o modelo daplaca de som. Os módulos do DirectX permitem o acesso direto aohardware, sem que para isto os programas precisem saber quais são osmodelos das placas instaladas.

Dizemos que os módulos do DirectX são APIs (Application ProgramInterface). Por exemplo, o Direct3D é uma API através da qual programaspodem fazer acessos aos recursos tridimensionais das placas de vídeo. Osjogos, por exemplo, não precisam saber qual é o modelo da placa de vídeoinstalada, e nem serem configurados em função disso. Esta configuração édeixada para o Direct3D.

Se não existissem APIs como o Direct3D, programadores de jogos teriamque criar suas próprias APIs, ou seja, conjuntos de funções de software quepermitem o acesso aos dispositivos de hardware. Isso realmente ocorreu nopassado, quando não existiam APIs gráficas padronizadas. Com o uso deAPIs como o Direct3D, programadores de jogos, por exemplo, podem sepreocupar apenas com a criação dos jogos, sem se preocupar com ofuncionamento da placa de vídeo e outros módulos de hardware.

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