18. Grafický subsystém

  • Grafické karty, monitory/displeje, digitalizace
  • Barevné modely (RGB, CMYK), počítačová grafika - zpracování obrazu

1. Grafické karty (GPU - Graphics Processing Unit)

  • Grafická karta se stará o výpočet a vykreslování obrazu. Dělíme je na dvě hlavní skupiny:

    1. Integrované:
      • Čip je přímo součástí procesoru (CPU) nebo základní desky
      • Nemají vlastní paměť, berou si ji z operační paměti (RAM)
      • Jsou slabší, levnější a žerou málo energie
      • Vhodné pro kancelářskou práci a běžné notebooky
    2. Dedikované (samostatné):
      • Karta zapojená do slotu na základní desce (nejčastěji PCIe).
      • Má svůj vlastní výkonný grafický procesor (GPU) a vlastní rychlou paměť (VRAM - Video RAM, např. GDDR6).

  • Rozhraní (výstupy):

    • Dříve se používalo analogové VGA nebo digitální DVI.
    • Dnes dominuje HDMI (přenáší obraz i zvuk, standard k TV a monitorům) a DisplayPort (vysoká propustnost, ideální pro vícemonitorové sestavy a vysoké obnovovací frekvence).

center

Popis dedikované grafické karty Nvidia

2. Monitory a displeje

  • Zobrazují to, co grafická karta spočítá. Mezi hlavní parametry patří rozlišení (počet pixelů na šířku a výšku, např. Full HD 1920x1080, 4K), obnovovací frekvence (v Hz, kolik snímků za sekundu monitor vykreslí, standard je 60 Hz, herní mají 144 Hz a víc) a doba odezvy (v milisekundách, jak rychle pixel změní barvu).

  • Typy technologií displejů:

    1. CRT (Cathode Ray Tube): Staré těžké “baňkaté” monitory s elektronovým dělem. Dnes už jen v muzeu.
    2. LCD (Liquid Crystal Display): Je displej z tekutých krystalů. Krystaly samy nesvítí, pouze regulují průchod světla z podsvícení za nimi. Starší LCD používaly k podsvícení zářivky (CCFL).
    3. LED displeje: Je vlastně také LCD
    4. displej, ale místo zářivek používá k podsvícení LED diody. Díky tomu jsou tenčí, mají nižší spotřebu a lepší obrazové vlastnosti.
    5. OLED / AMOLED: Tady už tekuté krystaly ani podsvícení nejsou. Každý jednotlivý pixel (bod) je organická dioda, která svítí sama o sobě. Když má zobrazit černou barvu, prostě se zhasne. Proto mají OLED displeje dokonalou černou, nekonečný kontrast a zářivé barvy (často u prémiových mobilů a TV).

3. Digitalizace obrazu

  • Náš reálný svět je “analogový” (spojitý), ale počítač rozumí jen 1/0. Digitalizace (třeba při focení foťákem nebo skenování dokumentu) je proces převodu obrazu do digitálních dat. Skládá se ze dvou kroků:
    1. Vzorkování (rozlišení): Na předlohu se položí pomyslná mřížka. Každé okénko mřížky bude jeden bod (pixel). Čím je mřížka hustší (udává se v DPI - bodech na palec), tím bude obraz kvalitnější.
    2. Kvantování (barevná hloubka): Počítač se podívá do každého okénka (pixelu) a přiřadí mu konkrétní barvu z palety. Kolik barev má počítač na výběr, určuje barevná hloubka (v bitech). Např. 8 bitů znamená 256 barev, 24 bitů znamená 16,7 milionu barev (tzv. True Color).

4. Barevné modely (RGB vs. CMYK)

  • Aby věděla grafická karta nebo tiskárna, jak namíchat barvy, používá barevné modely.
  • RGB (Red, Green, Blue): Používá se pro vše, co svítí (monitory, mobily, projektory). Jde o tzv. aditivní (sčítací) míchání barev. Základem je černá obrazovka (tma). Přidáváním (sčítáním) světla tvoříš barvy. Když naplno rozsvítíš červenou, zelenou i modrou najednou, získáš bílou.
  • CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Key/Black): Používá se pro tisk (tiskárny). Jde o tzv. subtraktivní (odčítací) míchání. Základem je bílý papír, který odráží světlo. Nanášením inkoustu světlo pohlcuješ (odčítáš). Smícháním azurové, purpurové a žluté získáš zhruba černou (ale spíš takovou bahnitou hnědou). Proto se přidává čtvrtá barva – čistě černá (Key), aby byl text ostře černý a ušetřil se barevný inkoust. center
RGB a CMYK

5. Počítačová grafika – zpracování obrazu

  • Tady řešíme, jak se už digitalizovaný obraz v počítači ukládá a zpracovává. Dělíme ji na dva základní tábory:

    1. Rastrová (bitmapová) grafika:

      • Obraz je tvořen mřížkou jednotlivých barevných bodů (pixelů).
      • Použití: Fotografie, složité stínované malby.
      • Nevýhoda: Nedá se donekonečna zvětšovat. Při velkém přiblížení se obraz “rozpixeluje” (uvidíš kostičky). Zabírá více místa na disku.

    2. Vektorová grafika:

      • Obraz není tvořen pixely, ale matematickými křivkami, tvary a mnohoúhelníky (např. “tady je kružnice o poloměru 5, má modrou výplň a černý obrys”).
      • Použití: Loga firem, technické výkresy (CAD), fonty písma (Word), grafy.
      • Výhoda: Můžeš ji přiblížit nebo zvětšit třeba na velikost paneláku a nikdy neztratí kvalitu (nepixeluje, počítač tu rovnici prostě jen přepočítá). Zabírá velmi málo místa.

  • 5.1 Komprese obrazových dat (Zmenšování souborů)

    • Nekomprimované (RAW, BMP): Neobsahují žádnou kompresi. Ukládají úplně všechna data, která zachytil senzor foťáku. Soubory jsou obrovské (desítky MB na fotku), ale mají maximální kvalitu. V RAW fotí profi fotografové, aby z toho v editoru vytáhli maximum.
    • Beztrátová komprese (Lossless - např. PNG, TIFF, GIF): Algoritmus soubor zmenší tak (např. si řekne “tady je 100 bílých bodů za sebou”, místo aby zapisoval každý zvlášť), že po jeho opětovném načtení máme k dispozici 100% původních dat. Kvalita neutrpí vůbec. Vhodné na nákresy, screenshoty a grafiku s ostrými hranami (PNG umí i průhlednost).
    • Ztrátová komprese (Lossy - např. JPEG/JPG): Algoritmus nenávratně zahodí ta data, která lidské oko hůře rozeznává (například drobné rozdíly v odstínech modré na obloze nahradí jedním odstínem). Soubor se extrémně zmenší (super na posílání mailem nebo na weby), ale původní informace jsou navždy ztraceny. Hodí se čistě pro běžné fotografie, ne pro texty nebo ostrá loga.

Příchozí odkazy