Hlavní stránka Hardware Notebooky, telefony, tablety Historie grafik v noteboocích: od počátků k VGA
Historie grafik v noteboocích: od počátků k VGA
autor: Jiří Zima , publikováno 25.8.2014
Historie grafik v noteboocích: od počátků k VGA

Když se dnes mluví o grafických kartách v noteboocích, většině se vybaví AMD, Nvidia nebo Intel. Jenže u počátku notebooků nebyl ani jeden z této trojice. Povíme si o vzniku prvních přenosných počítačů PC, o problémech se zobrazováním grafiky na LCD i o společnostech, které si už dnes jen málokdo spojuje s grafickými kartami.


CirrusLogic CL-GD610/620-C (1991, původní verze 1989)

Z doby klasických VGA řešení jsem vybral čipovou sadu CL-GD610/620-C. Poslouží jako ukázka typického zástupce tehdejších mobilních grafických karet, které se po troškách začaly objevovat v nejvýkonnějších noteboocích od konce roku 1989 a jako ukázka, jak se mobilní varianty grafických karet začaly odlišovat od těch stolních. Konkurenční řešení se od tohoto v principu nelišila.

Čipová sada se skládá z grafického „procesoru“ GD610 a řadiče GD620 zajišťujícího komunikaci se sběrnicí (8/16bit ISA) a obsluhu obrazového výstupu. Aby bylo řešení kompletní, musí se doplnit paměťovými čipy (256kB–1MB), malou pamětí pro složení obrazu (kvůli LCD) a podpůrnou logikou. Podpora standardů byla rozšířena z VGA i na grafické režimy CGA, EGA a v omezené míře HCG (Hercules), takže nebyl problém s žádnou dobovou aplikací. Proti standardu VGA přibyla podpora vyšších rozlišení při 16 barvách (stolní karty už touto dobou podporovaly také 640×480 ve 256 barvách). Maximem bylo 1024×768, pokud to osazená paměť dovolovala.

Jenže každý paměťový čip zvyšuje spotřebu a hlavně něco stojí, takže výrobci své notebooky osazovali videopamětí o velikosti 256 kB, a maximem tím pádem bylo 640×480. Při použití interního displeje to nebyl problém, neboť všechny běžné notebooky měly displej taktéž s rozlišením (maximálně) 640×480. Nebyl to problém mnohdy ani s externím monitorem. VGA monitory s tímto rozlišením stály v USA 500–1000 dolarů a multifrekvenční monitory s podporou vyšších rozlišení byly mnohem dražší.

Od desktopových protějšků nebyla odlišnost jen ve spotřebě. Důležitou vlastností byla podpora pro displeje používané v noteboocích a s tím související speciální funkce. Řešení od CirrusLogic si poradilo mimo klasických CRT monitorů také s plazmovými, LCD a EL (elektroluminiscenčními) obrazovkami.

Jak na to šel Apple

Zajímavě vyřešil situaci Apple, který u svých PowerBooků zprvu umožnil pouze 1bit barvy (černá, bílá). Pozdější modely umožnily maximálně 16 odstínů šedi, což byly skutečné schopnosti displeje, a převod jemnějších odstínů pomocí ditheringu se neřešil. Obraz se vysílal v 16 stupních šedi již přímo z grafické karty, což bohužel znamenalo, že s takovým displejem nešlo spustit mnoho multimediálních aplikací (a her), které si řekly (nejčastěji) o 256 barevný režim. U notebooků kompatibilních s IBM PC podobné omezení nebylo.

Tehdy už se vědělo, že budoucnost displejů bude v technologii LCD, takže si pánové z CirrusLogic dali práci, aby na takových displejích zajistili co nejlepší obraz. Měl bych zmínit, že se v té době drtivá většina notebooků (s LCD) prodávala s monochromatickým displejem a pasivní maticí. Takové displeje měly velmi pomalou odezvu (300 ms) a umožňovaly zobrazit jen několik stupňů šedi.

V grafické kartě byla logika, která rychlým měněním výstupního signálu (dithering v časové rovině) umožňovala vytvořit dojem až 64 odstínů. Bylo tak možné rozumně převést 256barevnou grafiku za cenu mírného „vlnění“ obrazu (CirrusLogic používal dithering s proměnnými vzorky a dosažené výsledky patřily k tomu lepšímu). Výrobci se tehdy předháněli v implementaci těchto algoritmů s cílem dosáhnout co nejstabilnějšího obrazu a co nejlepšího vizuálního výsledku. Nemá cenu si nic nalhávat, výsledek nebyl moc oslnivý a displeje byly nejslabší stránkou většiny notebooků.

Ukázka hry Doom na pasivním černobílém displeji. Rychlost překreslování je tak nízká,
že je z celého obrazu jedna velká šmouha.

Ukázka několika her na plazmovém displeji. Místo bílé je sice oranžová,
ale překreslování je stejně rychlé jako na CRT obrazovkách.

S možnostmi VGA a analogovým přenosem signálu do CRT monitorů šlo zapnout prakticky libovolné rozlišení, čímž vzniknul pro notebooky další problém. Obraz se ještě v grafické kartě musel převést na rozlišení displeje (typicky 640×480).

Textový režim

Standardně má mít textový režim rozlišení 720×400. U starých notebooků se kvůli schopnostem displeje používalo rozlišení 640×400, kdy byl každý znak (z 80) ochuzen o jeden sloupec pixelů. Tento sloupec byl obvykle prázdný, takže výsledkem byly pouze menší mezery mezi znaky.

Dnešní grafické karty aplikují různé filtry, aby bylo „roztažení“ obrazu co nejméně bolestivé. V této době něco takového ještě nebylo možné, takže se uživatelé museli spokojit se zdvojováním některých řádků.

Displeje měly 640×480 a v praxi se dále používala rozlišení 640×400, 320×240 a 320×200. Obě rozlišení s šířkou 320 pixelů se roztahují (i dnes) na dvojnásobek v obou rozměrech, takže fakticky se počítalo jen s 640×400 a 640×480.

V grafice se při 640×400 zdvojil každý 80. řádek. Stejné rozlišení používal i textový režim, kde by takový postup moc dobře nevypadal. Použil se tedy sofistikovanější způsob s duplikováním řádků mezi jednotlivými písmeny. Výsledek byl o poznání lepší.

Historie grafik v noteboocích: od počátků k VGA

Textový režim bez použití roztahování obrazu.

Historie grafik v noteboocích: od počátků k VGA

Inteligentní roztažení se ztrojováním prvního řádku znaku a zdvojováním posledního.

Pro přístup ke specifickým vlastnostem notebooku se stejně jako dnes používalo kombinací Fn s horní řadou kláves. Klávesová kombinace měnila přes BIOS registry karty, čímž šlo vedle výstupu grafiky přepínat také roztahování obrazu (vyplnění celé plochy, centrování) a invertovat obraz. Invertování jasové složky se používalo pro práci v textových režimech, aby byl černý text na bílém pozadí (pasivním displejům příliš nesedlo vykreslování bílého textu na černém pozadí).

Historie grafik v noteboocích: od počátků k VGA

Nastavení kontrastu ovládací utilitou od výrobce ve Windows 3.1.

Některé grafické karty umožňovaly také manuálně měnit převodní tabulku pro stupně šedi, CL-GD610/620 měnil nastavení automaticky, aby dosáhl vždy maximálního kontrastu (podobný systém dynamického kontrastu se stále používá).

Historie grafik v noteboocích: od počátků k VGA

Ukázka nastavení grafické karty v BIOSu notebooku.

Na začátku 90. let se už notebooky rozjely ve velkém, a pokud vynechám výkonné náhrady stolních počítačů, nejeden model se pohyboval hmotností kolem 3,5–5 kg. U takových strojů začala být mobilita víc než jen možnost převézt počítač autem z práce domů a zpět, takže začala hrát roli také výdrž. S tím výrobci počítali a do svých grafických karet přidávali různé šetřící funkce. V případě CL-GD610/620 to je třeba vypínání převodníku pro CRT monitor (RAMDAC) při běhu notebooku na baterie (pokud není monitor připojen), snížení obnovovací frekvence LCD a několik šetřících režimů od pouhého vypnutí LCD panelu až po uložení registrů do hlavní paměti RAM a následně vypnutí grafických čipů.



 
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
90 čtenářů navrhlo autorovi prémii: 42.6Kč Prémie tohoto článku jsou již uzavřené, děkujeme za váš zájem.
Tento web používá k poskytování služeb soubory cookie.