ИК-пульт управления для камер Canon на базе микрокомпьютера Freeduino Through-Hole

ИК пульт управления для камер Canon на базе микрокомпьютера Freeduino Through Hole Диапазон воспроизводимых бытовыми аудиоустройствами частот ограничен сверху значением, меньшим необходимых 32—38 кГц, и только трюк с использованием наложения дорожек стереосигнала в противофазе позволяет обойти это ограничение. А вот микрокомпьютеру Freeduino с тактовой частотой в 16 МГц генерировать сигнал 32 кГц вполне под силу. Микрокомпьютер использовался для управления позиционированием камеры в процессе съемки ( Установка для съемки панорам на базе контроллера Freeduino, часть 2: контроллер и программирование в среде Arduino.exe), и функциональность этой установки можно расширить, добавив ей возможность беспроводного управления камерой.

Задача состоит в том, чтобы запрограммировать микрокомпьютер на базе микроконтроллера Freeduino Through-Hole для имитации сигналов пульта управления камерами Canon — Canon RC-1. В статьях, ссылки на которые приведены в самом начале, описаны управляющие сигналы пульта. При обычной съемке без предварительной паузы камера запускается последовательностью импульсов и пауз: «пакет 0,7 мс — пауза 7/7,7 мс — пакет 0,7 мс». Второй режим пульта — съемка с двухсекундной задержкой на стабилизацию камеры. Его структура: «пакет 0,7 мс — пауза 5,1/5,7 мс — пакет 0,7 мс». Несущая частота импульсов в пакете — 32—38 кГц.

Реализовать на Freeduino ИК-управление просто — подключаем к соответствующим сигнальным выходам ИК-светодиод, который программно включаем-выключаем в соответствии со структурой сигнала. Для пакета управляющего импульса длительностью ≈0,7 мc на частоте ≈33 кГц нужно 23 раза включить-выключить светодиод на 15 мкс (период несущей будет 2×15 = 30 мкс). Далее добавить паузу 7,3 мс. И снова повторить 0,7-миллисекундный пакет.

Управляющая программа в Arduino Sketchbook выглядит так:

Код управляющей программы

Программа проста и похожа на «учебную» программу для Arduino — «Blink». Главные отличия — в замене функции миллисекундных пауз delay() на микросекундные delayMicroseconds() и добавление цикла. ИК-светодиод подключается к 12-му порту и массе, для ограничения тока в цепь последовательно диоду добавлен резистор (≈50 Ом). Вид установки приведен на фотографии в начале статьи. Так как цикл генерации сигнала помещен в функцию loop(), он будет выполняться с периодичностью около 3 секунд (задается функцией delay(3000)), пока на Freeduino подается питание. Такое функционирование программы позволит легко отследить запуск камеры, если установка работает. Но при указанных в скетче параметрах ИК-пульт на Freeduino не запускает камеру.

Чтобы разобраться, в чем причина неудачи, воспользуемся описанной в статье «Универсальный ИК-пульт для камеры Canon. Часть первая: приемник для дешифровки ИК-сигнала» установкой для регистрации ИК-сигнала. Вот что покажет Audacity:

Audacity

Длительность импульса огибающей управляющего пакета — 45 семплов на частоте оцифровки сигнала 44100 Гц, или ≈1 мс вместо требуемых 0,7 мс. Вероятно, ошибка возникает из-за некорректной работы выполняемых подряд функций delayMicroseconds() при небольших значениях аргумента. Для коррекции ошибки можно попробовать поднять частоту или уменьшить период примерно в пропорции ошибки 1/0,7 раза. Внесем изменения. Но прежде, чтобы дважды не исправлять код, проверим, что пауза между пакетами отрабатывается корректно:

Audacity
Пауза 318 семплов на частоте 44100 Гц при пересчете дает ≈7,2 мс, что не отличается принципиально от желаемой 7,3 мс.

Попробуем изменить программу, и для аргумента frec (полупериод несущей) зададим величину 15/(1/0,7) = ≈10 (мкс), а прочие параметры программы оставим без изменений. Формально, при этом частота несущей будет 50 кГц. Но теперь пульт работает и запускает камеру, однако иногда камера «пропускает» сигнал. На следующем этапе отладки я уменьшил число импульсов в управляющем пакете до 19 (параметр puls=20), и ИК-пульт заработал без сбоев. Проверим, что покажет установка, регистрирующая огибающую ИК-сигнала:

Audacity
Длительность импульса 67 семплов на частоте 96000 Гц, или ≈0,7 мс.

Audacity
Длительность паузы — 709 семплов на частоте 96000 Гц, или ≈7,4 мс.

Источник ИК-пульт управления для камер Canon на базе микрокомпьютера


RSS лента ВСЕГО блога с комментариями RSS лента ВСЕГО блога БЕЗ комментариев RSS лента этой КАТЕГОРИИ с комментариями RSS лента этой КАТЕГОРИИ и БЕЗ комментариев RSS лента ЭТОГО ПОСТА с комментариями к нему

Семейства видеокарт AMD Radeon
Справочная информация

Семейства видеокарт AMD Radeon br Справочная информация Обращает внимание высокая сложность нового чипа — 4,3 млрд. транзисторов, что более чем наполовину превышает количество транзисторов в предыдущем топовом графическом процессоре. Возможность сделать такой сложный кристалл дало применение современного 28-нанометрового техпроцесса, и новый чип по площади получился даже чуть меньше размера Cayman. А практические его характеристики, влияющие на производительность, были заметно улучшены: количество ALU, TMU, шина памяти. Лишь число блоков ROP не выросло, и частота видеопамяти GDDR5 осталась на той же отметке.

Принцип наименования видеокарт компании остался прежним. Radeon HD 7970 является наиболее производительным одночиповым решением компании, через некоторое время вышла и младшая модель HD 7950, анонсированная несколько позже. Изначально HD 7970 не имела конкурентов на рынке и не заменяла какую-то конкретную видеокарту из линейки AMD, а скорее сдвинула её вниз. Что касается сравнения с конкурентом, то NVIDIA своё 28-нанометровое решение выпустила значительно позднее.

На новую видеокарту AMD устанавливается всё та же память типа GDDR5, но её объём, вместо 2 гигабайт в предыдущем поколении, вырос до 3 гигабайт. Так получилось из-за расширения шины памяти с 256-битной до 384-битной. И теперь на новую плату можно поставить или 1,5 ГБ или 3 ГБ. Естественно, с маркетинговой точки зрения установка меньшего объёма была бы явным недостатком, поэтому было принято решение поставить 3 ГБ, хотя на сегодняшний день это слегка перебор. Лишь в сверхвысоких разрешениях да с MSAA 16x не хватит 1,5-2 ГБ. Впрочем, у AMD есть и Eyefinity, а для игр на трёх и более мониторах экранный буфер будет как раз занимать очень большой объём.

Итак, рассмотрим Radeon HD 7970. Новая видеокарта верхнего ценового диапазона имеет двухслотовую систему охлаждения, закрытую привычным для всех современных плат AMD пластмассовым кожухом по всей длине карты. Лишь дизайн этого кожуха немного изменился, хотя задняя часть всё так же выходит за пределы печатной платы. А вот дизайн планки с выводами был изменён — для улучшения охлаждения видеокарты, один из двух слотов (половина планки) был занят исключительно вентиляционным отверстием для отвода тепла.

Но пользователи не должны пострадать от снижения количества разъёмов DVI, распаянных прямо на плате. Для их удобства в комплект поставки будет включен специальный переходник HDMI—DVI, который позволит подключить два монитора, имеющих DVI-разъёмы. К слову, энергопотребление новой карты не ниже, чем у Radeon HD 6970, поэтому на неё пришлось установить набор из одного 8-контактного и одного 6-контактного разъёмов питания.

Зато в новой Radeon HD 7970 в лучшую сторону изменилась система охлаждения. Применяется новое поколение испарительной камеры и новый кулер большего размера, с изменённой формой лопастей и увеличенной производительностью (обеспечивается больший поток воздуха). В результате отмечается увеличение эффективности кулера при одновременном снижении шума.

С платы никуда не делся и переключатель прошивок Dual BIOS, о котором мы писали в описании Radeon HD 6900. Вкратце: видеокарта имеет две версии BIOS, одна с возможностью пользовательской перепрошивки, а вторая — с жёстко зашитой на фабрике прошивкой. Это удобное решение настолько приглянулось и пользователям и самой AMD, что та решила продолжить им комплектовать топовые решения.

Можно только поприветствовать данное решение, которое реально помогает в различных случаях, связанных как с неожиданными проблемами при перепрошивке (выключение электроэнергии в процессе, например), так и позволяет бесстрашно проводить различные эксперименты с образами BIOS. Неудивительно, что AMD ещё и снова намекает на отличные возможности разгона новой видеокарты:

Как видите, практически обещается разгон до частоты 1 ГГц и выше, если не учитывать мелкой надписи (которая не вошла в скриншот) о том, что гарантия перестаёт действовать даже в том случае, если видеокарта вышла из строя в результате эксперимента с поднятием частоты из настроек видеодрайвера.

Архитектурные особенности Radeon HD 7970

Чтобы оценить актуальность архитектурных модификаций в Southern Islands, сначала рассмотрим развитие GPU за прошедшие несколько лет в представлении AMD. До 2002 года графические чипы представляли собой специфичное аппаратное обеспечение, способное исключительно на графические вычисления. Видеочипы того времени имели ограниченную функциональность, они умели лишь накладывать и фильтровать текстуры, обрабатывать геометрию, заниматься примитивной растеризацией и поэтому совсем не подходили для универсальных вычислительных задач.

За следующие несколько лет к GPU была добавлена базовая программируемость, но ориентированная также исключительно на графические задачи. Это было время поддержки DirectX 8 и 9, ограниченных по функциональности шейдерных программ с возможностью расчётов с плавающей запятой. Видеочипы того времени имели специализированные блоки ALU для вершинной и пиксельной обработки, а также выделенные кэши для пикселей, текстур и других данных. Универсальности всё ещё не было даже близко.

И лишь в 2007 году у компании AMD появилась унифицированная шейдерная архитектура DirectX 10, а также возможности программирования GPU при помощи специальных средств: CAL, Brook, ATI Stream. GPU того времени уже имели продвинутое кэширование и поддержку локальных и глобальных общих данных. Архитектурно чипы были основаны на блоках VLIW5 и VLIW4, достаточно гибких для некоторых базовых неграфических вычислений, но всё же ориентированных на графические алгоритмы.

А теперь настало время для новой архитектуры, ещё лучше подходящей для универсальных вычислений — Graphics Core Next (GCN). Для AMD это новая архитектурная эра, поэтому и название выбрано такое. Новые GPU предлагают отличные возможности и производительность по обработке графики, но сделанные архитектурные изменения предназначены, прежде всего, для улучшения позиций в неграфических вычислениях — увеличению производительности и эффективности в сложных универсальных задачах. Новый дизайн GPU предназначен для так называемых гетерогенных вычислений — смеси графических и универсальных в мультизадачной среде. Архитектура GCN стала гибче и должна ещё лучше подходить для энергоэффективного выполнения различных задач.

Базовым блоком в новой архитектуре является блок GCN. Именно на таких «кирпичиках» основаны все новые графические процессоры серии Southern Islands. Архитектура впервые для графических чипов компании AMD использует не VLIW-дизайн, в нём применяются векторные и скалярные блоки, и одним из самых важных изменений стало то, что каждый из вычислительных блоков GCN имеет свой планировщик и может выполнять инструкции из различных программ (kernel).

Новая вычислительная архитектура разработана для высокой эффективности загрузки вычислительных блоков в многозадачной среде. Вычислительный блок GCN разделён на четыре подраздела, каждый из которых работает над своим потоком команд каждый такт. Потоки могут использовать и скалярный блок, имеющийся в GCN, для управления потоком данных или операций над указателями. Комбинация векторных и скалярных блоков предлагает очень простую программную модель. Например, указатели на функции и стек (function pointers и stack pointers) программируются гораздо проще, да и задача компилятора теперь значительно упрощена, так как исполнительные блоки скалярные.

Каждый блок GCN имеет выделенное локальное хранилище данных для объёмом 64 КБ для обмена данными или расширения локального стека для регистров. Также блок имеет в своём составе и кэш-память первого уровня с возможностью чтения и записи, и полноценный текстурный конвейер (блоки выборки и фильтрации). Поэтому новый вычислительный блок способен работать самостоятельно, без центрального планировщика, который в предыдущих архитектурах отвечал за распределение работы по блокам. Теперь каждый из блоков GCN способен заниматься планированием и распределением команд сам, один вычислительный блок может исполнять до 32 разных потоков команд, которые могут быть из разных виртуальных адресных пространств в памяти и полностью защищены и независимы друг от друга.

Предыдущие архитектуры GPU компании AMD использовали архитектурные модели VLIW4 и VLIW5, и хотя они достаточно хороши для графических задач, но являются недостаточно эффективными для универсальных вычислений, так как загрузить все исполнительные блоки работой в таких условиях очень непросто. Новая архитектура GCN предлагает столь же большое количество исполнительных блоков, но при скалярном исполнении, которое убирает ограничения и зависимости регистров и инструкций. Переход от архитектуры VLIW к скалярному исполнению даёт заметное упрощение задач по оптимизации кода.

При исполнении инструкций на предыдущей VLIW4 архитектуре компилятору приходится заниматься решением конфликтов регистров, выполнять сложное распределение инструкций на исполнительные блоки на стадии компиляции кода и т. д. При этом для достижения высокой производительности зачастую требуется нетривиальная оптимизация, что подходит для большинства графических задач и гораздо менее гибко для других вычислений. Новая же архитектура предлагает значительное упрощение разработки и поддержки, упрощённое создание, анализ и отлов ошибок в низкоуровневом коде, стабильную и предсказуемую производительность.

Подсистема кэширования памяти

Пропускной способности и объёма памяти и кэшей никогда не бывает достаточно, и всегда есть необходимость и методы их увеличения. В новых GPU компании AMD применяется полноценная двухуровневая кэш-память с возможностью чтения и записи. Каждый вычислительный блок имеет по 16 килобайт кэша первого уровня, а общий объём кэша второго уровня составляет 768 килобайт (всего в чипе получается 512 КБ L1 и 768 КБ L2), что на 50% больше, чем в предыдущем чипе, вовсе не имеющем возможности записи в L2-кэш.

Что касается производительности, то каждый вычислительный блок GCN за один такт может получить или записать по 64 байта данных из/в L1-кэш или глобальную память, которая служит для обмена данными между потоками команд. Столько же данных способен передавать и принимать каждый раздел кэш-памяти второго уровня L2. В результате, для топового GPU компании получается 2 терабайт/с для L1 и 700 ГБ/с для L2, что на 50% больше, чем у предыдущего топового решения AMD.

Графический процессор «Tahiti»

После того, как мы рассмотрели низкоуровневые архитектурные изменения новой серии Southern Islands, самое время перейти к подробностям о самом мощном решении этой линейки — Radeon HD 7900, включающей в себя две модели. Прежде всего, отметим просто огромную сложность нового GPU, ведь он включает более чем 4,3 миллиарда транзисторов, что вдвое больше, чем было в чипе, на котором основан Radeon HD 5870! Естественно, что такой могучий чип стал возможен лишь благодаря применению нового техпроцесса 28 нм. Итак, что же у него есть внутри?

Количество геометрических блоков не изменилось, по сравнению с Cayman, их всё так же две штуки, но зато эффективность их работы значительно увеличена — мы остановимся на этом подробнее чуть позже. На схеме графического процессора мы видим 32 вычислительных блока архитектуры GCN, доступные на Radeon HD 7970, а в случае с младшим решением, некоторые из них будут отключены. Если считать пиковую вычислительную производительность решения, то она составляет почти 3,8 терафлопа (количество операций с плавающей запятой в секунду), что является абсолютным рекордом для GPU на сегодняшний день.

Каждый блок GCN имеет в своём составе по 16 текстурных блоков, что даёт итоговую цифру в 128 TMU на чип, или более чем 118 гигатекселей/сек — и это ещё один рекорд на момент выпуска, и он далеко не последний. А вот количество блоков ROP не изменилось, их всё так же 32 штуки в 8 укрупнённых блоках RBE. Ещё одно интересное архитектурное изменение — теперь блоки ROP «прикреплены» не к каналам памяти, как это было ранее, а к блокам GCN.

Хотя теоретически скорость записи во фреймбуфер почти не изменилась, и максимально возможны те же 32 значений цвета и 128 значений глубины за такт, практическая скорость заполнения (филлрейт) в реальных применениях значительно возросла из-за увеличенной пропускной способности памяти. По измерениям AMD, Cayman обеспечивал запись лишь 23 пикселей за такт, в то время как новый Tahiti приблизился к теоретическим 32 пикселям за такт.

Это и понятно, ведь новый видеочип компании AMD имеет 384-битную шину памяти — шесть 64-битных каналов, точно как и текущее топовое решение конкурента. Именно это полуторакратное увеличение ПСП и даёт возможность повысить реальную скорость текстурных выборок и записи во фреймбуфер. Пропускная способность в 264 ГБ/сек должна помочь выжимать близкие к теоретическим показатели в 118 гигатекселей/сек и 30 гигапикселей/сек, и в практической части мы это проверим.

В случае «урезанного» графического процессора Radeon HD 7950 в Tahiti входит 28 активных вычислительных блоков архитектуры GCN из 32 физически имеющихся в чипе. В случае с младшим решением серии Radeon HD 7970 было решено отключить четыре из них. Так как каждый блок GCN имеет в своём составе по 16 текстурных блоков, итоговая цифра количества TMU для новой модели составляет 112 блоков TMU, что даёт производительность почти 90 гигатекселей/сек.

А вот количество блоков ROP и контроллеров памяти в HD 7950 не изменилось, их решили не урезать и оставить всё те же 32 и 6 штук, соответственно. Поэтому, видеочип Tahiti Pro имеет такую же 384-битную шину памяти, собранную из шести 64-битных каналов, как и топовое решение AMD. Видимо, больше всего от брака при производстве страдают именно вычислительные функциональные устройства, а всё остальное решили не урезать.

Тесселяция и обработка геометрии

С архитектурной точки зрения, ничего особенного в геометрических блоках Tahiti со времен Cayman не изменилось. Используется всё так же по два блока для обработки (установка вершин и тесселяция) геометрических данных и растеризации, и схема весьма похожа на ту, что мы видели ранее, разве что тесселяторы названы аж 9-м поколением:

Несмотря на схематическое сходство, последнее поколение этих блоков способно на значительно большую производительность тесселяции и обработки геометрии, так как блоки подверглись значительным модификациям. Хотя пиковая производительность выросла лишь почти до двух миллиардов вершин и примитивов в секунду (925 МГц и две вершины а такт), реальная производительность выросла больше. Это было достигнуто при помощи увеличения объёма кэшей, улучшения буферизации геометрических данных и повторного использования вершинных данных.

В результате, производительность тесселяции улучшена при всех коэффициентах разбиения треугольников до четырёх раз, по сравнению с Radeon HD 6970 из предыдущего поколения. Но четыре раза достигаются не во всех случаях даже на диаграмме от самой AMD:

Диаграмма показывает сравнение производительности тесселяции Radeon HD 7970 по сравнению с HD 6970 при коэффициентах разбиения от 1 до 32. И, как вы видите, разница в производительности получилась от 1,7 до 4 раз. Но это — голая синтетика. И чтобы приблизиться к реальности, приведём ещё данные о скорости тесселяции уже в игровых приложениях:

Как видите, синтетические цифры AMD неплохо подкрепляются игровыми — производительность в реальных приложениях с «тяжёлой» тесселяцией значительно выросла. Это очень неплохой результат, который мы обязательно проверим в практической части, на примере синтетики и игровых приложений.

Неграфические вычисления

С точки зрения гетерогенных и неграфических вычислительных задач весьма важны появившиеся два асинхронных вычислительных движка (Asynchronous Compute Engines — ACE). Они предназначены для планирования и распределения работы между исполнительными блоками для эффективной многозадачности и работают вместе с графическим командным процессором (Command Processor).

Radeon HD 7900 имеет два независимых вычислительных движка и один графический. В сумме это даёт три программируемых блока и три потока команд, полностью отделённых друг от друга. А в дополнение к асинхронной подаче команд для быстрого переключения контекста, новый GPU также имеет два двунаправленных контроллера прямого доступа к памяти (DMA), появившиеся в Cayman. Эти два контроллера необходимы для того, чтобы полностью использовать возможности новой шины PCI Express 3.0.

Как мы знаем, с точки зрения серьёзных вычислений важна не только скорость выполнения операций с плавающей запятой с одинарной точностью, но и двойной (double precision floating point). И новая архитектура AMD весьма неплохо справляется с такой задачей. На данный момент предполагается существование двух версий вычислительных блоков GCN, имеющих разный темп исполнения FP64 инструкций. Для старшего GPU темп выполнения составляет 1/4 от скорости FP32, а для младших чипов выбран темп 1/16, что вполне достаточно для сохранения совместимости, но не слишком усложняет недорогие решения. В итоге, Radeon HD 7970 способен на 947 миллиардов операций двойной точности в секунду (эх, до терафлопа совсем же чуть-чуть не дотянули!) — налицо очередное высочайшее достижение нового чипа AMD.

Причём, это не те гигафлопы, что в случае предыдущих архитектур, а более «жирные». Ведь эффективность нового GPU в сложных вычислительных задачах должна серьёзно возрасти. Во-первых, улучшена подсистема памяти и кэширования. Во-вторых, каждый вычислительный блок GCN имеет свой планировщик, что должно улучшить исполнение ветвящегося кода и общую эффективность. Ну и в третьих отметим скалярное исполнение, не требующее сложных оптимизаций от компилятора, в результате чего вычислительные блоки будут гораздо реже простаивать. И в итоге в любых задачах новому чипу будет легче показать высокую производительность и загрузку ALU.

Из других нововведений, связанных с вычислительными возможностями, отметим полную поддержку ECC для DRAM и SRAM. С программной стороны важно, что Tahiti — это первый графический процессор с полной поддержкой новых версий API: OpenCL 1.2, DirectCompute 11.1 и C++ AMP и их возможностей. Например, OpenCL 1.2 позволяет объединять возможности нескольких вычислительных устройств в одно, и компания AMD уже выпустила соответствующую поддержку в виде AMD APP SDK 2.6 и драйвера Catalyst 11.12.

Производительность и эффективность архитектуры

После обзора всех архитектурных нововведений на примере топового чипа серии Southern Island настало время поговорить об эффективности всех этих изменений. Понятно, что производительность новых чипов гораздо выше, чем у предыдущих, обратное было бы весьма удивительно. Вопрос в том, насколько быстрее. В различных задачах получаются цифры от 40-50% (минимум!) до пятикратной разницы. Улучшения в архитектуре позволяют превысить теоретическую 1,4-кратную разницу по тупым гигафлопсам. Давайте рассмотрим это на примерах:

На диаграмме сравнивается новое топовое решение и предыдущее одночиповое: Radeon HD 7970 и HD 6970, что вполне справедливо. Тесты производительности выбраны различные: SmallptGPU и LuxMark — это рейтрейсинг на OpenCL, SHA256 — безопасный алгоритм хеширования, а AES256 — симметричный алгоритм шифрования. Ну а Mandelbrot — широко известная задача, рассчитанная с двойной точностью вычислений.

Вертикальной прерывистой линией на графике отмечена теоретическая разница в производительности, но данные о скорости показывают, что в трёх из пяти задач скорость нового GPU оказалась значительно выше. Это вызвано всеми изменениями, направленными на увеличение эффективности: уход от VLIW, наличие планировщика в каждом вычислительном блоке, улучшенное кэширование и т. п.

Изменения в качестве рендеринга

Собственно, эту часть вполне можно было бы и пропустить, так как к качеству изображения в последнее время особенных претензий уже нет и быть не может — по разным причинам. Например, качество полноэкранного сглаживания у видеокарт разных производителей весьма близкое, особенно учитывая широкое распространение программных методов сглаживания при помощи фильтров постобработки, выполняемых на всех GPU абсолютно одинаково.

То же самое касается и текстурной фильтрации — сейчас её качество таково, что отличить решения AMD и NVIDIA весьма непросто даже если делать попиксельное сравнение. У Radeon HD 6900 — предыдущего поколения компании — анизотропная фильтрация улучшилась ещё немного, и теперь даже «микроскоп» не поможет найти там какие-то значительные недостатки. Единственное замечание в том, что в движении видеокарты Radeon немного уступали GeForce из-за более заметных специфических артефактов, вроде «шума» или «песочка».

С выходом видеочипов нового поколения веса текселей в текстурном фильтре пересмотрели ещё раз, модифицировав их так, чтобы снизить подобные артефакты, иногда видимые на Radeon HD 6900 при наличии текстур определённого вида («высокочастотных», с резкими переходами от тёмного к светлому, например). Изменения в качестве настолько трудно показать на примерах, что AMD не приводит сравнительные картинки HD 7900 против HD 6900, а просто сравнивает качество «аппаратного» алгоритма с чисто программным, выполняемым на потоковых процессорах GPU, а потому — идеальным:

На таком мелком скриншоте разницы в качестве не видно, но AMD уверяет, что все проведённые изменения не привнесли никакого падения производительности и ни в одном из аспектов не ухудшили качество картинки — оно всё так же не зависит от угла и качество фильтрации близко к идеальному. В одном из будущих практических материалов мы это обязательно проверим.

Частично резидентные текстуры (Partially Resident Textures)

Идея Partially Resident Textures (PRT) заключается в использовании аппаратной возможности представленного графического процессора — виртуальной памяти. Наверняка многие пользователи уже видели игру RAGE компании id Software, которая использует технологию виртуального текстурирования, так называемое мегатекстурирование («MegaTexture»), которое обеспечивает возможность использования огромных объёмов текстурных данных и подкачку (streaming) их в видеопамять.

Используя виртуальную видеопамять, очень легко получить эффективную аппаратную поддержку подобных алгоритмов, позволяющих применять в приложении до 32 терабайт текстур, что даёт возможность сделать уникальные локации в играх, без повторяющихся кусков текстур, при полном отсутствии проблем с подгрузкой текстурных данных. Правда, наглядный пример AMD приводит слишком странный, из которого ничего особо непонятно:

PRT позволяет добиться высокого качества картинки и помогает повысить эффективность использования видеопамяти. Подобные алгоритмы уже применяются в движке id Software, и ожидается их появление во многих движках следующего поколения. Игры будущего нуждаются в работе с огромными объёмами данных и преимущество нового GPU в том, что локальная графическая память в алгоритмах а-ля PRT работает как аппаратная кэш-память, и текстуры в неё подгружаются при необходимости. GPU семейства Southern Islands поддерживают «мегатекстуры» объёмом до 32 терабайт (разрешением до 16384×16384) и, что особенно важно, аппаратную текстурную фильтрацию для них, что недоступно на более ранних видеочипах.

Виртуальные текстуры разбиваются на куски размером 64 килобайта (именно килобайты, а не тексели) и этот размер куска фиксирован. И в локальную память видеокарты подгружаются только те из них, которые нужны при рендеринге текущего кадра. Технология работает независимо от текстурного формата, просто размеры кусков в текселях будут отличаться. Например, для обычной несжатой текстуры с 32 бит на цвет, размер куска будет 128×128 текселей, а для сжатой в DXT3-формат — 256×256 текселей.

Технология предполагает и использование мип-уровней текстур (уменьшенных копий, используемых при текстурной фильтрации). При рендеринге и фильтрации к ним требуется многократный доступ. Рассмотрим работу алгоритма на примере.

На этом рисунке выделены четыре разных куска из разных мип-уровней, требуемые при рендеринге. Когда шейдерная программа запрашивает данные из них, некоторые из кусков уже имеются в локальной памяти и эти данные сразу же отправляются в шейдер для дальнейших вычислений. Но некоторые куски отсутствуют в таблице, и приложение должно выбрать последующие действия при таком промахе. Например, можно запросить данные из мип-уровня меньшего разрешения, тогда изображение будет нечётким, но оно хотя бы будет похоже на правду и отрисуется без задержки. А к рендерингу следующего кадра оно уже может быть подгружено в кэш — локальную видеопамять. Игравшие в RAGE нас поймут.

Это — мощнейший алгоритм, позволяющий использовать огромные текстуры, уникальные для каждого из объектов. Аналогичные алгоритмы давно используются при оффлайн-рендеринге, за исключением необходимости расчётов в реальном времени. AMD даже сделала демо-программу, использующую технику наложения текстур Per-Face Texture Mapping, разработанную Walt Disney Animation Studios для их анимационных фильмов. К сожалению, демонстрационная программа ещё не готова, и мы видели лишь скриншоты низкого разрешения.

Суть данной техники наложения текстур в том, чтобы каждому полигону назначить определённый кусок текстуры, без необходимости использования UV-преобразования (нахождения соответствия между координатами поверхности трёхмерного объекта и координатами на двухмерной текстуре). Такой подход решает некоторые проблемы с созданием тесселированного контента, делая алгоритм смещения векторов (displacement mapping) очень простым. А PRT в этом методе используется для эффективного хранения и доступа к текстурных данным.

Инструкции по обработке медиаданных

Интересным нововведением в Southern Islands кажется поддержка специализированных инструкций, используемых при обработке изображений, статичных и динамических. Например, была улучшена широко используемая инструкция под названием «сумма абсолютных разностей», более известная как SAD (Sum of Absolute Differences). Скорость её исполнения — весьма критичное к производительности узкое место многих алгоритмов обработки изображений и видеоданных, вроде определения движения (motion detection), распознавания жестов (gesture recognition), поиска по изображениям, компьютерного зрения и многих других.

Но в обзоре древней видеокарты Radeon HD 5870 мы уже писали о поддержке SAD. Теперь, кроме обычного SAD (4×1) в Southern Islands появилась новая инструкция — QSAD (счетверённый SAD), объединяющая SAD с операторами сдвига для увеличения производительности и энергоэффективности, а также «маскируемая» инструкция MQSAD, игнорирующая пиксели заднего плана и используемая для изоляции движущихся в кадре объектов от фона.

Новые GPU могут обрабатывать до 256 пикселей на каждый вычислительный блок GCN за такт, что в случае модели AMD Radeon HD 7970 означает возможность обработки до 7,6 триллионов пикселей в секунду в случае 8-битных целочисленных значений цвета. Хотя это теоретическая цифра, возможности новых графических процессоров по обработке визуальных данных весьма впечатляют — многие задачи по обработке видео можно будет выполнять в режиме реального времени.

PCI Express 3.0

Не могли мы пройти мимо поддержки третьей версии PCI Express всей линейкой новых графических решений Southern Islands. Эта поддержка была вполне ожидаемой, так как спецификации третьей версии PCI Express окончательно утвердили ещё осенью 2010 года, но аппаратных решений с её поддержкой до сих пор не было, хотя системные платы уже появляются, видеокарты выпущены в конце 2011 года, да и центральными процессорами соответствующие есть.

Обновленный интерфейс обладает скоростью передачи 8 гигатранзакций в секунду вместо 5 ГТ/с для версии 2.0, и его пропускная способность ещё раз выросла вдвое (до 32 Гб/с), по сравнению со стандартом PCI Express 2.0. В новой шине применяется другая схема кодирования пересылаемых по шине данных, но совместимость с предыдущими версиями PCI Express была сохранена.

Первые системные платы с поддержкой PCI Express 3.0 были представлены летом 2011, в основном базе чипсета Intel Z68, а в широкой продаже они появились лишь осенью того же года. Вот и видеокарты подоспели, и AMD по скорости выхода новых графических процессоров с поддержкой самых совершенных технологий снова стала впереди планеты всей. Но будет ли от PCI-E 3.0 какой-то практический толк — судить слишком рано.

Технология AMD PowerTune

Одним из самых интересных нововведений в Cayman была технология расширенного управления питанием PowerTune. Гибкое управление питанием GPU уже давно применялось, но до Radeon HD 6900 все эти технологий были довольно примитивными и в основном программными методами и изменяли частоту и напряжение ступенчато, не умея отключать большие части видеочипов.

Ещё в семействе Radeon HD 5000 появился ограничитель производительности при превышении определённого уровня потребления, а в Radeon HD 6900 система перешла на качественно иной уровень. Для этого в чип включили специальные датчики во все блоки, которые отслеживают параметры загрузки. Графический процессор постоянно измеряет нагрузку и энергопотребление и не позволяет последнему выйти за определённый порог, автоматически регулируя частоту и напряжение, чтобы параметры оставались в рамках указанного теплопакета.

В отличие от ранних технологий управления питанием, PowerTune обеспечивает прямой контроль над энергопотреблением GPU, в отличие от косвенного управления при помощи изменения частот и напряжений. Эта технология помогает установить высокие частоты GPU, получив высокую производительность в играх, и не бояться, что потребление может выйти за безопасные пределы. Ведь большинство игр и обычных приложений, использующих вычисления на GPU, предъявляют значительно менее высокие требования к питанию и не подходят к опасным пределам энергопотребления, в отличие от тестов стабильности, вроде Furmark и OCCT.

Даже самые тяжёлые игры не требуют максимального потребления энергии, и если ограничить потребление частотой, испытывая видеокарты экстремальными тестами, то в случае 3D-игр останется довольно много неиспользованных возможностей по производительности и питанию. В случае, когда видеокарта не достигла предела безопасного уровня потребления, GPU будет работать на выставленной на фабрике частоте, а в тестах FurMark и OCCT, частота GPU понизится, чтобы оставаться в рамках потребления.

Таким образом, PowerTune помогает выставить более высокие фабричные частоты и настроить систему на максимально эффективное использование ресурсов GPU при установленном максимальном уровне потребления. На показанном выше примере, HD 5870 не использует PowerTune и из-за ограничения частоты GPU высоким потреблением в тестах выносливости не использует все свои возможности. В то время как для Radeon HD 7970 установлен максимальный TDP, и видеочип сбрасывает частоты лишь при его превышении, получая максимально возможную производительность в любых приложениях.

Наглядно это показано на следующей диаграмме. В случае игровых приложений достижение TDP возможно при повышении частоты GPU, а для пиковых нагрузок тестами выносливости частота снижается до безопасного уровня энергопотребления. Без PowerTune пришлось бы выбирать — или получить вероятность выхода из строя видеокарты при длительной работе FurMark и OCCT, или урезать потенциально возможную производительность в играх. Новая технология решает эти вопросы максимально эффективно.

AMD PowerTune отличается быстрой отзывчивостью на изменение условий (микросекунды), так как это аппаратная технология. Также её отличает гибкая настройка частот, а не ступенчатая, как это было в предыдущих чипах. Все измерения не зависят от драйвера, но могут быть скорректированы пользователем при помощи настроек видеокарты.

Отличия PowerTune от общепринятого ранее подхода в том, что в других случаях используется защита от перегрева (thermal throttling), которая переводит графический процессор в режим значительно пониженного потребления, а PowerTune просто плавно снижает его частоту, приводя потребление GPU к установленному ограничителю. При этом достигаются более высокие тактовые частоты и производительность.

Технология AMD ZeroCore

Компания AMD не ограничилась применением уже известной по предыдущим решениям технологии управления питанием. В первых чипах семейства Southern Islands она представляет технологию AMD ZeroCore, которая помогает добиться ещё большей энергетической эффективности в режиме «глубокого простоя» (или «сна») с отключенным устройством отображения, который поддерживается всеми операционными системами.

Ведь практически любая система, даже игровая, большую часть времени проводит в режиме низкой нагрузки на графический процессор. И видеокарта не должна потреблять много энергии в таком режиме. И уж тем более не говоря о режиме с отключенным монитором — в этом случае GPU желательно вовсе отключить. Так в AMD и сделали. Благодаря ZeroCore, в состоянии глубокого простоя новый GPU потребляет менее 5% энергии полноценного режима, отключая большинство функциональных блоков в этом режиме.

AMD приводит схематическое сравнение со своей же Radeon HD 5870, которая поддержкой такой технологии не обладала. ZeroCore — эксклюзивное нововведение Southern Islands, пришедшее в настольные решения из мобильных GPU, предназначенных для ноутбуков. Кстати, преимущества этой технологии связаны не только со снижением потребления. Кроме этого, в режиме длительного простоя при отключении дисплея видеокарта ещё и полностью выключает вентилятор на кулере видеокарты!

Это именно то, чего давно ждали многие пользователи. Самое интересное, что по нашим данным, лабораторные испытания подобных PowerTune и ZeroCore решений проходили ещё несколько поколений видеокарт назад. Некоторые из инженерных сэмплов видеокарт давно ушедших с рынка серий компании AMD именно так и работали, полностью отключая кулер в простое.

Но не только пользователи систем с одной видеокартой получат бонус от снижения шума и потребления энергии с новыми видеокартами AMD с поддержкой ZeroCore. Аналогичные улучшения ожидают и счастливых владельцев CrossFire систем на базе двух, трёх и даже четырёх GPU. Логично ведь, что в режиме отрисовки двухмерного интерфейса операционной системы все видеокарты, кроме главной, не должны бы работать вовсе? Но ведь сейчас они работают именно так!

В случае же CrossFire систем на видеокартах с поддержкой ZeroCore в 2D-режиме все вторичные видеокарты погружены в глубокий сон с минимальным потреблением энергии и отключенным кулером. Такой режим работает и для нескольких одночиповых видеокарт и для двухчиповых решений. Кроме того, первичная видеокарта CrossFire также будет переходить в такой режим в случае длительного простоя, настроенного в Windows. Наглядно разница в работе выглядит так:

Кстати, технология не так проста, как может показаться. Инженерам AMD пришлось решить массу вопросов, связанных с работой операционной системы в режиме простоя. Например, они выяснили, что Windows пытается обновлять информацию на экране даже при отключенном мониторе. Что, естественно, не позволяет отключить GPU вовсе. Поэтому программистам компании пришлось пойти обходным путём, игнорируя все команды отрисовки экрана при отключенном мониторе в режиме сна.

Технология AMD Eyefinity 2.0

Естественно, что в новой архитектуре нашлось место и для улучшений проверенной технологии вывода изображения на несколько мониторов — AMD Eyefinity, теперь в версии 2.0. Она получила новые возможности, большие разрешения, поддержку большего количества дисплеев и расширение гибкости.

Эта технология довольно интересна, хотя крайне малое количество пользователей найдёт в комнате место и наберётся смелости перед семьёй для установки более чем двух мониторов. Но лучше иметь возможность, чтобы всегда смочь ей воспользоваться, чем не иметь её вовсе. Тем более, что цены на мониторы больших диагоналей почти не снижаются, а вот решения среднего уровня постоянно дешевеют.

И действительно, сейчас выгодне купить три монитора с диагональю экрана в 24″, чем один 30-дюймовый. AMD приводит именно такой пример, когда 30″ монитор с разрешением 2560×1600 стоит более $1000, а три 24″ FullHD можно купить за половину этой цены:

Но как тратить свои деньги и пространство в комнате — это личное дело каждого пользователя. Главное, что такая возможность есть. Плюс к этому, Eyefinity 2.0 теперь поддерживает вывод изображения и в стереорежиме HD3D — то, чего не хватало в предыдущих решениях, которые по этому параметру уступали конкурирующим. Объединившая технологии AMD Eyefinity и HD3D видеокарта Radeon HD 7970 является первым одночиповым решением с поддержкой трёх мониторов, работающих в стереорежиме.

Для стереорендеринга в высоком разрешении нужен очень быстрый интерфейс передачи данных. И с предыдущими версиями HDMI выходов, возможности были ограничены 24 Гц на каждый глаз, что вполне достаточно для просмотра кино на Blu-ray 3D, но для любителей игр явно слишком мало.

Для таких задач стали применять формат frame packing, когда кадры для левого и правого глаза объединяются в один, и AMD Radeon HD 7970 поддерживает формат HDMI 1.4a frame packing для вывода стереокартинки. Это первая видеокарта с поддержкой 3-гигагерцового HDMI с frame packing, когда на каждый глаз приходится FullHD картинка с частотой 60 Гц (120 Гц в итоге):

Ещё одной любопытной новинкой нам кажется технология многоканального вывода звука Discrete Digital Multi-Point Audio (DDMA), работающая вместе с Eyefinity. Все предыдущие GPU способны выводить по HDMI и DisplayPort лишь по одному аудиопотоку. То есть, даже если к ПК подключены по HDMI три монитора, находящиеся в разных комнатах, то звуковой канал передаётся лишь один. А вот AMD Radeon HD 7900 получил поддержку одновременного вывода сразу нескольких независимых аудиоканалов, что вполне может пригодиться в некоторых мультимониторных конфигурациях.

Эта же возможность будет весьма полезной для применения в сфере видеоконференций с выводом нескольких собеседников на отдельные экраны, а также многозадачного применения вроде игры на трёх мониторах с игровым аудиосопровождением и просмотром новостей на отдельном экране с независимым звуковым потоком. Ранее для всего этого приходилось применять несколько отдельных аудиосистем, а теперь всё работает максимально удобно.

Не забыта и программная поддержка Eyefinity, почти каждый месяц технология обновляется — появляются новые возможности. Так, ещё в октябре появилась поддержка разрешений вплоть до 16384×16384 и новые мультимониторные конфигурации: горизонтальные и вертикальные 5×1, а также на основе шести мониторов в режиме 3×2.

В декабрьском обновлении видеодрайвера AMD Catalyst стала возможной совместная работа Eyefinity и HD3D, а в феврале обещают поддержку пользовательских разрешений, настройки размещения панели задач и улучшения управления наборами настроек.

Вывод изображения на шесть мониторов может быть осуществлён при помощи двух портов DisplayPort 1.2 и двух концентраторов MST (о которых мы писали ранее), а три или даже четыре монитора потребуют лишь одного порта и соответствующего концентратора. Такие концентраторы позволяют гибко конфигурировать систему вывода изображения, они поддерживают до четырёх FullHD-устройств на один разъём DisplayPort 1.2 и должны появиться в продаже к лету 2012 года.

К слову о разрешении. Высоком разрешении или даже ультравысоком — Ultra High Resolution. Нынешние устройства с разрешением 4000 пикселей по большей стороне требуют подключения при помощи сразу нескольких кабелей: двух DP 1.1 или четырёх DVI. Мониторы такого разрешения следующего поколения будут подключаться лишь по одному кабелю: DP 1.2 HBR2 или HDMI 1.4a 3 ГГц. И новая видеокарта компании AMD уже готова к таким мониторам, снова она стала первой в мире.

Кодирование и декодирование видеоданных

Вполне естественно, что в состав AMD Radeon HD 7970 включён всё тот же блок UVD для декодирования видеоданных, появившийся ещё в предыдущем поколении видеочипов компании. Он просто не нуждается в доработках, поддерживая многопоточный кодек MVC, декодирование форматов MPEG-2/MPEG-4 (DivX), VC-1 и H.264, а также декодирование двух FullHD-потоков во всех поддерживаемых форматах.

Решения AMD обеспечивают максимальное качество декодирования видеопотока, используют несколько десятков специальных алгоритмов улучшения качества и обеспечивают максимальный результат в тестах качества вроде HQV. Среди поддерживаемых особенностей отметим: регулировку цвета и тона, шумоподавление, повышение резкости, качественное масштабирование, динамическую контрастность, продвинутый деинтерлейсинг, а также inverse telecine. Вот пример улучшения контрастности на лету:

Но с декодированием у всех видеочипов давно всё более-менее в порядке. Все новые GPU обеспечивают приличное качество и производительность при просмотре видеоданных. А вот кодирование видео на GPU всё ещё пребывает в зачаточной стадии и основные претензии пользователей направлены на низкое качество получаемой сжатой картинки.

Возможно, новая серия Radeon HD 7000 сможет помочь и в этом, ведь все графические процессоры серии имеют в своём составе блок кодирования видео Video Codec Engine (VCE). Модель Radeon HD 7970 стала первой видеокартой с поддержкой аппаратно ускоренного кодирования и сжатия видео при помощи специализированного блока (ранее в кодировании принимали участие потоковые процессоры).

Качество и производительность должно быть явно лучше, чем раньше, поддерживается кодирование в формат 1080p при 60 кадрах в секунду, причём даже быстрее, чем в реальном времени. Про качество сказать без тестов что-то сложно, но нам обещаны разные уровни оптимизации кодера для видеоданных и игр, а также изменяемое качество сжатия (возможность выбирать между повышением качества или производительности).

Пока что опробовать VCE негде — приложений с его поддержкой просто нет, но компания AMD работает с партнёрами, такими как ArcSoft, для обеспечения поддержки VCE в соответствующих программных продуктах. В будущем планируется выпуск программной библиотеки для ускорения кодирования видеоданных, которая облегчит задачу разработчиков по поддержке продукции AMD нового поколения.

Кодирование может производиться в двух режимах: полное и гибридное (с использованием возможностей потоковых процессоров GPU). Полный режим разработан для задач, которые требуют максимальной энергоэффективности и постоянного уровня производительности. Кодирование в полном режиме на VCE быстрее реального времени и обеспечивает низкие задержки. Но есть и гибридный режим:

В таком режиме вместе с VCE работают и математические блоки GPU. Все хорошо распараллеливающиеся стадии, которые обведены жёлтой линией на схеме, могут использовать мощь вычислительных блоков GCN, а выделенный блок VCE занимается эффективным аппаратным энтропийным кодированием. Такой режим хорошо подходит для видеокарт с большой математической мощью, вроде Radeon HD 7970. Остаются вопрос к качеству этих двух режимов, но это требует тщательного анализа в отдельном материале.

AMD Steady Video

Кроме кодирования и декодирования видеоданных, есть и ещё одна область применения мощи новой графики от компании AMD — улучшение видеороликов плохого качества, снятых с рук, без использования штатива и других аналогичных средств стабилизации изображения. Технология стабилизации видео называется AMD Steady Video, и уже выпущена её вторая версия.

Алгоритм работы программного стабилизатора довольно прост: на основе видеопотока собирается статистика о движении камеры (сдвиг, вращение, приближение) и это движение компенсируется в текущем кадре, относительно предыдущих — изображение сдвигается, поворачивается и масштабируется так, чтобы картинка сильно не прыгала и оставалась стабильной.

Насколько это просто на словах, настолько же сложно в реализации. Просто потому, что пикселей на экране два миллиона, а кадров в секунду до 30 или даже 60. Представьте, сколько вычислений нужно проделать, чтобы отследить все возможные смещения кадра. Мы уже писали выше о функции QSAD, применяемой в видеообработке, как раз она используется и в Steady Video 2.0 для ускорения алгоритма определения движения. Так вот GPU должен обрабатывать случайные сдвиги с амплитудой до 32 пикселей в любом направлении и для этого требуется производительность, соответствующая более чем 500 млрд. операций SAD в секунду (для 1920×1080 при 60 FPS).

За счёт поддержки новых инструкций QSAD в Radeon HD 7970, его преимущество над мощными CPU в алгоритме motion detection превышает 10x! То есть, качественное видео нам теперь будет обеспечено, причём не только при обработке домашних роликов в видеоредакторах, но и просмотре чужих онлайновых видеороликов, снятых неизвестно чем и неизвестно как.



Подробности: серия Radeon HD 7800

  • Кодовое имя чипа: «Pitcairn»
  • Технология производства: 28 нм
  • 2,8 млрд. транзисторов (чуть больше, чем у Cayman, который является основой серии Radeon HD 6900)
  • Унифицированная архитектура с массивом общих процессоров для потоковой обработки многочисленных видов данных: вершин, пикселей и др.
  • Аппаратная поддержка DirectX 11.1, в том числе и шейдерной модели Shader Model 5.0
  • 256-битная шина памяти: четыре контроллера шириной по 64 бита с поддержкой памяти GDDR5
  • Частота ядра: до 1000 МГц (для Radeon HD 7870)
  • 20 вычислительных блоков GCN, включающих 80 SIMD-ядер, состоящих в целом из 1280 ALU для расчётов с плавающей запятой (целочисленные и плавающие форматы, поддержка точности FP32 и FP64 в рамках стандарта IEEE 754)
  • 80 текстурных блоков, с поддержкой трилинейной и анизотропной фильтрации для всех текстурных форматов
  • 32 блока ROP с поддержкой режимов антиалиасинга с возможностью программируемой выборки более чем 16 сэмплов на пиксель, в том числе при FP16- или FP32-формате буфера кадра. Пиковая производительность до 32 отсчетов за такт, а в режиме без цвета (Z only) — 128 отсчета за такт
  • Интегрированная поддержка до шести мониторов, включая HDMI 1.4a и DisplayPort 1.2

Спецификации видеокарты Radeon HD 7870

  • Частота ядра: 1000 МГц
  • Количество универсальных процессоров: 1280
  • Количество текстурных блоков: 80, блоков блендинга: 32
  • Эффективная частота памяти: 4800 МГц (4×1200 МГц)
  • Тип памяти: GDDR5
  • Объем памяти: 2 гигабайта
  • Пропускная способность памяти: 153,6 гигабайта в сек.
  • Теоретическая максимальная скорость закраски: 32,0 гигапикселя в сек.
  • Теоретическая скорость выборки текстур: 80,0 гигатекселей в сек.
  • Один разъём CrossFire
  • Шина PCI Express 3.0
  • Разъёмы: DVI Dual Link, HDMI 1.4, два Mini-DisplayPort 1.2
  • Энергопотребление: от 3 до 175 Вт
  • Два 6-контактных разъёма питания
  • Двухслотовый дизайн
  • Рекомендованная цена для рынка США: $349

Спецификации видеокарты Radeon HD 7850

  • Частота ядра: 860 МГц
  • Количество универсальных процессоров: 1024
  • Количество текстурных блоков: 64, блоков блендинга: 32
  • Эффективная частота памяти: 4800 МГц (4×1200 МГц)
  • Тип памяти: GDDR5
  • Объем памяти: 2 гигабайта
  • Пропускная способность памяти: 153,6 гигабайта в сек.
  • Теоретическая максимальная скорость закраски: 27,5 гигапикселя в сек.
  • Теоретическая скорость выборки текстур: 55,0 гигатекселей в сек.
  • Один разъём CrossFire
  • Шина PCI Express 3.0
  • Разъёмы: DVI Dual Link, HDMI 1.4, два Mini-DisplayPort 1.2
  • Энергопотребление: от 3 до 130 Вт
  • Один 6-контактный разъём питания
  • Двухслотовый дизайн
  • Рекомендованная цена для рынка США: $249

И в этот раз принцип именования продуктов компании не был изменён и тенденции предыдущих серий были продолжены. Среднебюджетная серия видеокарт, основанная на архитектуре GCN, отличается от топовой и бюджетной линеек второй цифрой в индексе: вместо 7 и 9 поставлена цифра 8, что вполне логично. Раз AMD взяла психологический рубеж в 1000 МГц для частоты GPU, то Radeon HD 7870 получил дополнение «GHz Edition» к названию, указывающее на взятие этой частоты.

Из названия понятно, что Radeon HD 7800 более производительна, чем HD 7700, но имеет меньшую скорость, по сравнению со старшими моделями — HD 7900. Что касается сравнения с решениями NVIDIA, то старшая выпущенная модель HD 7870 на момент выхода конкурирует с видеокартой GeForce GTX 570, а младшая нацелена на борьбу с GTX 560 Ti, а новых 28 нм чипов среднего уровня NVIDIA не выпустила до сих пор.

Обе модели видеокарт от AMD имеют GDDR5 память одинакового объёма в 2 гигабайта. Они обе используют 256-битную шину памяти, и поэтому на них можно было бы поставить 1, 2 или 4 ГБ. 1 гигабайт — это слишком мало, а 4 ГБ — слишком дорого для данного ценового сегмента. Поэтому можно сказать, что выбран идеальный объём в 2 ГБ видеопамяти, вполне достаточный для подавляющего большинства игр даже в высоких разрешениях, и не слишком затратный по себестоимости.

В остальном, с точки зрения потребителя, модели HD 7850 и HD 7870 всё-таки отличаются. Старшая Radeon HD 7870 имеет более высокое энергопотребление, поэтому нуждается в двух дополнительных 6-штырьковых разъёмах питания, а HD 7850 довольствуется лишь одним из них. Обе платы имеют двухслотовый дизайн системы охлаждения, но большинство производителей выпускают платы с собственным дизайном как минимум кулера, а то ещё и печатной платы.

Архитектурные особенности семейства Radeon HD 7800

Выше по тексту мы тщательнейшим образом описали все особенности новой архитектуры Graphics Core Next (GCN), поэтому повторим лишь самое важное. Все новые графические процессоры компании предлагают отличные возможности и производительность уже не только при обработке графики, но и в неграфических вычислениях, в том числе и смеси разных типов вычислений. Также, новая архитектура GCN предлагает серьёзное упрощение задач по оптимизации кода, упрощение разработки и поддержки, а также стабильную и предсказуемую производительность и в целом — достаточно высокую эффективность.

Базовым блоком новой архитектуры является блок GCN, и из них собраны все графические процессоры серии Southern Islands. Рассмотрим блок-схему чипа Pitcairn:

На схеме показан графический процессор Radeon HD 7870 («упрощённый» HD 7850 отличается от него несколькими отключенными блоками) мы видим 20 вычислительных блоков архитектуры GCN. В случае с младшим решением серии Radeon HD 7800 были отключены четыре из них, и количество активных блоков в нём равно 16. Это соответствует 1280 и 1024 потоковым процессорам, соответственно (точно как и в случае с семейством HD 7700, только блоков ровно вдвое больше). Так как каждый блок GCN имеет в своём составе по четыре текстурных блока, итоговая цифра количества TMU для старшей модели составляет 80 блоков TMU, а для младшей — 64 TMU.

А вот число блоков ROP и контроллеров памяти в HD 7870 и HD 7850 тоже не отличается, как и у решений самой младшей линейки. Количество блоков ROP оставили довольно высоким — по 32 штук для обеих моделей. Шина памяти у плат на базе Pitcairn урезана до 256-бит, она собрана из четырёх 64-битных каналов. Это неплохо для решения такого уровня, хотя и в полтора раза меньше, чем в топовой линейке, ведь шина памяти традиционно урезается первым делом. Хорошо, что применение быстрой GDDR5 памяти дало сравнительно высокую пропускную способность в 153 ГБ/с.

Как и остальные чипы архитектуры GCN, Pitcairn имеет в своём составе блок тесселятора 9-го поколения, отличающийся многочисленными оптимизациями по буферизации и кэшированию, позволяющий заметно повысить производительность обработки геометрии. Вот сравнение новой платы компании AMD с решением предыдущего поколения в синтетической задаче, по которому можно предположить рост скорости тесселяции вплоть до четырёхкратного:

Точно также поддерживается и множество технологий компании AMD, которые были внедрены и улучшены в новых видеочипах линейки Radeon HD 7000. Вот их неполный список: PowerTune, ZeroCore, Eyefinity 2.0, HD3D, Steady Video, улучшения качества текстурной фильтрации и т.п. Обо всём этом подробнейше написано выше. Дополним список тем, что Radeon HD 7800 полностью поддерживает как улучшенный алгоритм сглаживания MLAA 2.0, так и сглаживание методом суперсэмплинга (SSAA).

Что касается сравнения производительности в играх, то Radeon HD 7870 значительно быстрее своего прямого конкурента GeForce GTX 570, особенно в условиях нехватки 1,25 ГБ видеопамяти у последнего (по сравнению с 2 ГБ у рассматриваемых решений), наблюдаемой в современных играх при высоком разрешении рендеринга. Младшую Radeon HD 7850 можно сравнить с GeForce GTX 560 Ti, и тут объёмом памяти ей уже не похвастать. Тем не менее, по замерам компании AMD, их новое решение всё же быстрее конкурирующего в большинстве игр.



Подробности: серия Radeon HD 7700

  • Кодовое имя чипа: «Cape Verde»
  • Технология производства: 28 нм
  • 1,5 млрд. транзисторов (меньше чем у Barts, который является основой серии Radeon HD 6800)
  • Унифицированная архитектура с массивом общих процессоров для потоковой обработки многочисленных видов данных: вершин, пикселей и др.
  • Аппаратная поддержка DirectX 11.1, в том числе и шейдерной модели Shader Model 5.0
  • 128-битная шина памяти: два контроллера шириной по 64 бита с поддержкой памяти GDDR5
  • Частота ядра: до 1000 МГц (для Radeon HD 7770)
  • 10 вычислительных блоков GCN, включающих 40 SIMD-ядер, состоящих в целом из 640 ALU для расчётов с плавающей запятой (целочисленные и плавающие форматы, поддержка точности FP32 и FP64 в рамках стандарта IEEE 754)
  • 40 текстурных блоков, с поддержкой трилинейной и анизотропной фильтрации для всех текстурных форматов
  • 16 блоков ROP с поддержкой режимов антиалиасинга с возможностью программируемой выборки более чем 16 сэмплов на пиксель, в том числе при FP16- или FP32-формате буфера кадра. Пиковая производительность до 16 отсчетов за такт, а в режиме без цвета (Z only) — 64 отсчета за такт
  • Интегрированная поддержка до шести мониторов, включая HDMI 1.4a и DisplayPort 1.2

Спецификации видеокарты Radeon HD 7770

  • Частота ядра: 1000 МГц
  • Количество универсальных процессоров: 640
  • Количество текстурных блоков: 40, блоков блендинга: 16
  • Эффективная частота памяти: 4500 МГц (4×1125 МГц)
  • Тип памяти: GDDR5
  • Объем памяти: 1 гигабайт
  • Пропускная способность памяти: 72 гигабайта в сек.
  • Теоретическая максимальная скорость закраски: 16,0 гигапикселей в сек.
  • Теоретическая скорость выборки текстур: 40,0 гигатекселей в сек.
  • Один разъём CrossFire
  • Шина PCI Express 3.0
  • Разъёмы: DVI Dual Link, HDMI 1.4, два Mini-DisplayPort 1.2
  • Энергопотребление: от 3 до 80 Вт
  • Один 6-контактный разъём питания
  • Двухслотовый дизайн
  • Рекомендованная цена для рынка США: $159

Спецификации видеокарты Radeon HD 7750

  • Частота ядра: 800 МГц
  • Количество универсальных процессоров: 512
  • Количество текстурных блоков: 32, блоков блендинга: 16
  • Эффективная частота памяти: 4500 МГц (4×1125 МГц)
  • Тип памяти: GDDR5
  • Объем памяти: 1 гигабайт
  • Пропускная способность памяти: 72 гигабайта в сек.
  • Теоретическая максимальная скорость закраски: 12,8 гигапикселей в сек.
  • Теоретическая скорость выборки текстур: 25,6 гигатекселей в сек.
  • Шина PCI Express 3.0
  • Разъёмы: DVI Dual Link, HDMI 1.4, один DisplayPort 1.2
  • Энергопотребление: от 3 до 55 Вт
  • Не требует дополнительного питания
  • Однослотовый дизайн
  • Рекомендованная цена для рынка США: $109

Недорогая серия видеокарт, основанная на архитектуре GCN, отличается от топовой и средней линеек второй цифрой в индексе: место 9 заняла цифра 7, как было и ранее. Radeon HD 7770 является более производительным решением, но есть и младшая модель — HD 7750. Старшая плата на момент выхода не имела прямых конкурентов на рынке, располагаясь где-то между GeForce GTX 560 и GTX 550 Ti, а младшая нацелена на борьбу с GTX 550 Ti. Для HD 7770 позднее был объявлен конкурент в лице GeForce GTX 560 SE (все решения NVIDIA основаны на старых GPU).

Обе рассматриваемые модели видеокарт AMD имеют GDDR5 память одинакового объёма в 1 гигабайт. Из-за использования 128-битной шины памяти на них можно было бы поставить и 2 ГБ, но такой объём GDDR5 памяти обойдётся слишком дорого для их ценового сегмента. Поэтому пока что вышли модели с таким объёмом, хотя в будущем возможен выход вариантов и с 2 ГБ видеопамяти. Пока же этот объём решили оставить для HD 7800.

По остальным потребительским характеристикам, модели HD 7750 и HD 7770 довольно сильно отличаются. Если старшая Radeon HD 7770 имеет двухслотовый дизайн системы охлаждения и её кулер закрыт пластмассовым кожухом как у старших решений, то младшая HD 7750 выглядит заметно проще, занимая один слот и имея простенький кулер. Впрочем, большинство производителей всё равно выпускают платы с собственным дизайном. Энергопотребление у новых моделей этого ценового диапазона также разное, старшая имеет один 6-контактный разъём дополнительного питания, а младшая обходится питанием, получаемым по PCI Express.

Архитектурные особенности Radeon HD 7700

Базовым блоком новой архитектуры является блок GCN, и из них собраны все графические процессоры серии. Каждый из имеющихся блоков GCN способен заниматься планированием и распределением команд сам, и один вычислительный блок может исполнять до 32 независимых потоков команд. Посмотрим на блок-схему чипа Cape Verde:

На схеме показан графический процессор Radeon HD 7770 («урезанный» HD 7750 отличается несколькими отключенными блоками) мы видим 10 вычислительных блоков архитектуры GCN. В случае с младшим решением серии Radeon HD 7700 было решено отключить два из них, и количество блоков стало равно 8. Это соответствует 640 и 512 потоковым процессорам. И так как каждый блок GCN имеет в своём составе по 4 текстурных блока, итоговая цифра количества TMU для старшей модели составляет 40 блоков TMU, а для младшей — 32 TMU.

Количество блоков ROP и контроллеров памяти в HD 7770 и HD 7750 не отличается, причём ROP решили не урезать слишком сильно, оставив их по 16 штук. А вот шина памяти у Cape Verde урезана до 128-бит, которая собрана из двух 64-битных каналов. В целом, это втрое меньше, чем в топовой серии, и мы увидели очередное подтверждение тому, что шина памяти традиционно урезается в недорогих чипах первым делом. Хотя применение быстрой GDDR5 памяти позволило оставить сравнительно высокую (для таких недорогих решений) пропускную способность в 72 ГБ/с.

Нам осталось отметить довольно большой объём кэш-памяти второго уровня — целых 512 килобайт (сравните с 768 КБ у топового чипа — видимо, кэш L2 не занимает на чипе слишком много места), а также улучшения в геометрической производительности. Как и топовый чип, Cape Verde имеет тесселятор 9-го поколения, отличающийся многочисленными оптимизациями по буферизации и кэшированию, что позволяет заметно повысить производительность обработки геометрии, по сравнению с серией Radeon HD 6000.

В общем, мы не будем повторять всю информацию о технологиях компании AMD, которые были внедрены и улучшены в новых видеочипах линейки Radeon HD 7000 (вот их неполный список: PowerTune, ZeroCore, Eyefinity 2.0, HD3D, Steady Video, улучшения качества текстурной фильтрации и т.п.), обо всём этом подробнейше написано выше. Серия HD 7700 поддерживает все указанные там возможности, в том числе AMD Eyefinity 2.0 с шестью мониторами и стереорендерингом, а также имеет улучшенный блок декодирования и кодирования видеоданных.

Ну а как же самое главное — производительность в играх? Первые прикидки о скорости рендеринга всегда можно сделать из презентаций производителя. Компания AMD считает, что Radeon HD 7770 располагается где-то посередине между GeForce GTX 560 и GeForce GTX 550 Ti, соответственно и сравнивает её в своих материалах со второй моделью конкурента.

А вот Radeon HD 7750 они не сравнивают ни с чем, просто отмечая, что большинство современных игр играбельны на этой модели при максимальных настройках в FullHD разрешении. Впрочем, это и немудрено, так как последние годы ПК-эксклюзивов практически нет, а мультиплатформенные игры значительно менее требовательны. Так что платы серии Radeon HD 7700 отлично подойдут для нетребовательных пользователей.

Источник Семейства видеокарт AMD Radeon Справочная информация


RSS лента ВСЕГО блога с комментариями RSS лента ВСЕГО блога БЕЗ комментариев RSS лента этой КАТЕГОРИИ с комментариями RSS лента этой КАТЕГОРИИ и БЕЗ комментариев RSS лента ЭТОГО ПОСТА с комментариями к нему

Выбор сканера

Выбор сканера «Бытовые» сканеры для прозрачных и непрозрачных оригиналов привычные и распространенные устройства. За прошедшие 4 года никаких особенных революционных перемен в технологии сканирования не произошло (что значат 4 года в сравнении с сотней лет существования технологии). Поэтому статью о выборе сканера, аписанную в 2001 году, мы приводим без изменений, но с дополнениями.

Сканирующие устройства пришли в современную компьютерную периферию из телеграфии. И за свою более чем вековую историю принципиально не очень сильно изменились. Подробный исторический экскурс можно найти в статье « Сканеры и фотография». Однако за столь длинную историю конкретных воплощений идеи сканирования изображений образовалось бесконечно много. Сканеры можно разделить по следующим признакам: тип сканируемого изображения (фотография или прозрачная пленка), оптическая схема, способ перемещения сканируемого оригинала. Для конечного пользователя является не столь уж важным, каким образом осуществляется сканирование, и основным критерием при выборе сканера является тип материалов, для которых он предназначен, их размер, максимальное разрешение, с которым устройство может функционировать, и способ соединения с компьютером. В некоторых случаях, например, при сканировании избирательных бюллетеней, главным требованием, предъявляемым к сканеру, может оказаться скорость. Но подобное применение сканеров является все же экзотикой, и те, кто выбирает сканер для этих целей, не нуждается в наших советах. Краткую информацию о подобных сканерах можно найти в статье « Промышленные сканеры Kodak».

Данные рекомендации по выбору сканера адресованы рядовому пользователю, для которого сканирование не стало профессией. Еще совсем недавно прилавки магазинов были заполнены ручными, протяжными и планшетными сканерами. Сегодня ручные сканеры из самого доступного дешевого решения превратились в редкое, узкоспециализированное и очень дорогое, например, для мобильного офиса. Подобные сканеры могут работать автономно от компьютера и сохранять отсканированное изображение в собственной памяти. CapShare 910Эдакий вариант шпионской камеры, например для библиотеки, но за компактность надо платить. Описание подобного устройства можно найти в статье « Концепт сканер-Hewlett Packard CapShare 910».

IS22Протяжные сканеры как-то потихоньку сошли на нет, и сегодня на прилавках они представлены таким крайне экзотическим устройством, как сканирующая головка, предназначенная для установки в принтеры. Подробнее можно прочитать в статье « Сканирующие приставки к принтерам».

Таким образом, сегодня пользователю, не имеющему специальных запросов, остается выбирать только из планшетных сканеров. Их цена колеблется от 50 до нескольких тысяч долларов.

Рассмотрим, что же такое планшетные сканеры и чем же они различаются. Планшетный сканер представляет собой устройство с предметным стеклом, на которое кладется сканируемый оригинал, после чего оптическая схема перемещается вдоль оригинала и осуществляется сканирование. Планшетные сканеры могут быть предназначены для сканирования, как в отраженном свете, так и на просвет. По площади сканирования они тоже существенно отличаются от открыточного формата 10×15 до А3 и даже более. Однако 99% сканеров предназначены для работы с объектами размером А4. Сканеры могут быть монохромными, цветными 3-проходными, когда сканирование цветного изображения осуществляется за 3 прохода через разные фильтры, и цветными однопроходными. Реальность такова, что среди дешевых сканеров вы сегодня можете найти только цветные однопроходные сканеры. Массовость производства сделала свое дело, их цена сегодня достигла потенциального минимума, ожидать, что цена на цветные сканеры с разрешением 1200 dpi опустится ниже 50 долларов, на мой взгляд, сложно. И так из этой суммы собственно производителю мало что остается.

Основной критерий при выборе сканера — это, то, что вы хотите сканировать, и для чего вы хотите сканировать. Вопрос же, как производитель реализовал эти возможности, и какие дополнительные сервисы предоставил, на мой взгляд, вторичен. Первое и довольно массовое применение сканера — это сканирование текстовых документов, как в роли примитивного копира и факса, для последующей печати или передачи по факсу 1:1, так и для распознавания. Для этих целей разрешения в 300 dpi (точек на дюйм) вполне достаточно. Второе применение – это сканирование фотографий. Выбор разрешения при сканировании фотографий определяется двумя факторами. 1. Устройством вывода, на котором эта фотография будет воспроизводиться. Если вы собираетесь печатать отсканированную фотографию на струйном принтере или отдавать для публикации в журнал, то разрешения в 300 dpi вам тоже хватит с запасом. Если же вы собираетесь печатать фрагмент фотографии со значительным увеличением, то критерием, определяющим выбор разрешения, является необходимость получить всю доступную информацию с оригинала. Фотобумаги способны разрешить 50-100 линий на мм, т. е. для того, чтобы извлечь всю информацию, которая могла бы содержаться на фотографии, надо иметь сканер с разрешением более 2500 dpi. Однако изображение на фотографию попадает с пленки, а на пленке создается объективом. Комбинация объектив-пленка в любительской практике не дает разрешения больше, чем 50 линий на 1 мм пленки. При 4-кратном увеличении, например, весь кадр печатается на открытке размером 10×15, на фотобумаге вы сможете различить никак не больше 15 линий на 1 мм или 375 линий на дюйм. Если считать, что для того, чтобы различить линии, разрешение сканера должно быть в 2 раза выше, все равно сканер с разрешением 800 dpi извлечет из вашей фотографии всю информацию, которая в ней содержится.

Кроме разрешения, для того, чтобы извлечь всю информацию из фотографии, необходимо иметь возможность различать детали в светах и тенях. Паспортная максимальная оптическая плотность фотобумаг — 2 для глянцевой и 1,8 для матовой бумаги. Следовательно, чтобы извлечь всю информацию из фотографии, вам надо иметь сканер, способный работать с оригиналом, яркость точек которого меняется на 2 порядка. Эта характеристика сканера обычно указывается производителем в виде десятичного логарифма и обзывается динамическим диапазоном. Кроме того, надо еще иметь возможность записать в цифровой форме полученный результат. Здесь определяющей характеристикой сканера является разрядность АЦП (Аналого-цифровой Преобразователь). Если сканер имеет разрядность 24 бита (т. е. 8 бит на канал), то он способен записать 256 оттенков в каждом канале или 16 миллионов цветов. Следовательно, если чувствительный элемент сканера способен зарегистрировать изменение сигнала на 0,001, то записать его он сможет только в том случае, если изменение превысит 0,004. Если же у вас 30-битный сканер, т. е. 1024 градации на канал, а чувствительный элемент сканера способен различить изменение яркости только на 2 порядка, то изменение яркости в 100 раз вы записываете с помощью 1000 чисел. В предельном случае можно построить 2-битный сканер с чувствительным элементом, способным различить изменение яркости на 3 порядка. В этом случае отсутствие света будет записываться как ноль, изменение яркости на порядок будет записываться как единица, изменение на 2 порядка будет записываться как двойка, на 3 — как тройка. Иногда в описании сканера встречается информация типа: внутренняя разрядность 30 бит, а в компьютер передается 24-битное изображение. В идеале это означает, что сканер обладает собственными вычислительными мощностями и перед передачей данных проводит их обработку.

Теперь несколько слов о том, как это все реализовано, какие оптические схемы и чувствительные элементы используются в современных планшетных сканерах. Хотя исторически в сканерах использовали самые разнообразные фотоприемники, начиная от селеновых и кончая ФЭУ, в современных сканерах используются линейки чувствительных элементов, выполненных по ПЗС (CCD) или КМОП (CMOS) технологии. Оптические схемы можно разделить на 2 большие группы. Изображение фокусируется на линейке фотоприемников, через систему зеркал и объектив, расположенный на значительном расстоянии от сканируемого объекта.

схема

Или так называемый контактный датчик изображения (CIS), при котором в идеале каждый приемный фотоэлемент непосредственно касается элемента изображения. Однако в реальности эта схема представляет собой набор нескольких коротких линеек с чувствительными элементами и нескольких же объективов, расположенных в непосредственной близости от сканируемого материала.

схема
Сравнение оптической схемы CIS сканера с классической схемой.

По внешнему виду сканеры, выполненные по этим технологиям, отличаются своей толщиной. Сканер, выполненный по технологии CIS, существенно тоньше. Функционально же уменьшение габаритов приводит к уменьшению глубины резкости. Поэтому если сканеры, выполненные по зеркально-линзовой технологии с единственной линейкой чувствительных элементов, имеют глубину резкости порядка 2,5 см, то у плоских сканеров глубина резкости практически равна нулю. Сканеры с контактным датчиком изображения непригодны для получения сканограмм. И могут возникнуть непреодолимые проблемы даже при сканировании текста вблизи корешка толстой книги, когда нет возможности плотно прижать листы к стеклу.

Подробнее о технологии CIS можно прочитать в статье CanoScan FB620U — USB-сканер с технологией Contact Image Sensor.

HPМногие планшетные сканеры комплектуются модулями для сканирования прозрачных образцов, называемыми слайд-модулями. Конструктивно они могут быть выполнены: 1) как система зеркал, которая отражает свет от основной лампы сканера, 2) как неподвижная лампа с рассеивателем, которые устанавливаются над объектом, или 3) в виде устройства, перемещающего лампу над объектом синхронно с перемещением каретки сканера.

Если вы сканируете прозрачные пленки такого же размера, что и фотографии, то разрешения планшетного сканера вполне достаточно для получения максимально возможного результата. Если же вы будете сканировать с помощью планшетных сканеров 35 мм пленку, то для сканирования изображения у вас будет задействована только незначительная часть чувствительных элементов, и разрешение 1200 dpi окажется недостаточным, чтобы получить качественное изображение. слайд-сканерДля сканирования узких пленок используют специальные слайд-сканеры, в которых 24 мм кадра проецируются на всю ширину линейки. Таким образом, если планшетный сканер имеет линейку с 4800 чувствительных элементов, что обеспечивает ему разрешение в 600 точек на дюйм при сканировании материалов шириной 20 см, то слайд-сканер, имеющий такую же линейку, обеспечивает это же количество точек при сканировании кадра шириной 1 дюйм, то есть имеет разрешение 4800 точек на дюйм.

Несколько слов о механической части сканера. Кроме числа чувствительных элементов линейки, разрешение определяется и шагом перемещения этой линейки, Таким образом, в маркировке разрешения сканера появляются 2 цифры, например, 600 на 1200. Это означает, что число чувствительных элементов в линейке обеспечивает разрешение 600 точек на дюйм, а линейка перемещается с шагом 1200 шагов на дюйм. Таким образом, в предельном случае, если в линейке расположены бесконечно маленькие чувствительные элементы с шагом между ними в 1:600 дюйма, то такая линейка способна зарегистрировать 300 черных штрихов, расположенных по направлению движения линейки, на дюйм. Если же штрихи расположены перпендикулярно, то, перемещая линейку с шагом в 1:2000 дюйма, мы сможем разрешить уже 600 таких штрихов.

В заключение о соединении сканера с компьютером. Обычно сканеры соединяются с компьютером через SCSI, двунаправленный последовательный порт, последовательные шины USB или IEEE 1394 (FireWire). Существенной разницы между этими способами подключения для сканеров начального уровня нет. Определяющим является то, какой из способов подсоединения поддерживает ваш компьютер. Параллельный порт, казалось бы, позволяет подсоединить сканер к любому компьютеру, поскольку такой порт присутствует на всех персональных компьютерах с самого начала. Однако стандарт имеет несколько модификаций, EPP, ECP, bi-directional, и, возможно, что производители сканеров и компьютеров понимают эти стандартны по-разному. Кроме того, если у вас принтер подключен к компьютеру через параллельный порт, и вы собираетесь подключать к нему и сканер, то возможны проблемы. Большинство сканеров первоначально подключались к компьютеру именно через интерфейс SCSI. Однако сейчас он почти не встречается у сканеров начального уровня. Основным неудобством для пользователя является то, что если у вас в компьютере нет SCSI контроллера, то даже если карта этого контроллера поставляется вместе со сканером, вам придется ее устанавливать внутрь компьютера, а там, возможно, для нее нет места. USB и IEEE 1394 принципиально ничем не различаются, единственно, что USB более распространен на платформе IBM РС, а IEEE 1394 — у компьютеров Apple, хотя ситуация меняется.

»Аппаратная часть» сканеров за последние годы не претерпела заметных изменений. Но благодаря совершенствованию технологии производства то, что считалось «профессиональным» стало общедоступным. Даже самые недорогие современные планшетные сканеры имеют разрешение 1200-1800 dpi, разрядность файлов 48 бит, оснащаются слайд-модулями. Можно ли их сравнивать с подобными профессиональными устройством 4-5 летней давности? В некоторых случаях да, в некоторых нет. На практике оказывается, что, к примеру, 2400 dpi и 3D одного современного сканера совсем не то, что у другого современного. И если лучшие образцы в сегодняшнем любительском классе вполне могут конкурировать (а часто и на много лучше) старых «про», то основная масса недорогих офисных сканеров и не претендует на настоящее пленочное «фото», хотя оснащается слайд-модулями.

Чтобы реализовать возможности сканера высокого класса нужно уметь сканировать. Иначе это будет «пушка для воробьев». Приятно купить мощную вещь, но она ведь может оказаться только игрушкой для самолюбия. Массовому покупателю не нужен сканер с профессиональными возможностями. Поправить такую непростую ситуацию (когда техника может, а пользователь не хочет) призвана автоматика. Усилия производителей направлены не столько на совершенствование техники, сколько на то, чтобы сделать ее более самостоятельной и дружественной.

В успехе сканирования много от «пленки» и «отпечатка». Опытный ретушер вручную может восстановить не совсем хороший кадр. Но на это требуется время и опыт. Производителям сканеров приходится «встраивать» электронного ретушера в сканеры, иначе их изделия с высоким разрешением ничего не будут выигрывать в сравнении со старыми моделями невысокого разрешения. При реальном разрешении 1500 dpi борьба с зерном и дефектами уже начинает портить жизнь. Но кроме зерна и дефектов, есть еще ошибки экспозиции, проявки, потеря со временем насыщенности и баланса цвета. И если покупателя реально «ловят» на рекордном разрешении и динамическом диапазоне, скорости, то после первых же пленок, он понимает, что не за тем гнался. Время его собственной жизни быстро расходуется в борьбе с дефектами. Поэтому производители, ценящие свое имя и время своих потребителей, совершенствуют свои сканеры и в направлении инструментов «восстановления».

Хороший сканер (не важно планшетный или пленочный) комплектуется программным обеспечением, в которое встроены инструменты ретуши дефектов, яркости/контраста, восстановления цвета, «растворения» зерна. Чистые программные средства не дороги, но и не достаточно эффективны. В простейшем случае ретушь дефектов осуществляется «размыванием» картинки, а яркости / цвета / контраста - средствами типа «автоуровней», «автоконтраста», «автоцвета» Photoshop. Драйверы многих сканеров автоматически ищут дефекты (по несложным алгоритмам, учитывающим характерные дефекты негативной или позитивной пленки). Более дорогое ПО, к примеру, SilverFast (подробнее в статье, посвященной сканеру MICROTEK ArtixScan 120tf) от LaserSoft Imaging или Auto Dust Brush от Konica-Minolta, борется с дефектами более эффективно, благодаря настраиваемому (с помощью пользователя) программному механизму поиска дефектов (по цвету, размеру, характеру).

Auto Dust Brush Konica-Minolta

Отличить дефект от детали программа не всегда может (для мелких деталей и дефектов почти всегда не может). И здесь на помощь приходят аппаратно-программные инструменты. Так как обычная цветная пленка, из которой серебро вымыто, не содержит хорошо рассеивающих свет частиц, то по рассеянию света на дефектах, последние можно эффективно искать. Сканер нужно оснастить дополнительным сенсором, регистрирующим рассеянный свет, возможно для большей эффективности специальным источником света для поиска дефектов (ИК) и программным средством для построения карты дефектов и их устранения путем интерполяции по соседним неповрежденным участкам. Такой принцип аппаратно-программной ретуши используется в популярной у многих производителей пленочных и планшетных сканеров технологии Digital ICE от Applied Science Fiction. Компания Canon на подобных принципах реализовала собственное решение FARE (планшетный сканер Canon CanoScan 9900 F). В сканерах Epson — Digital ICE используется для ретуши изображений не только «на просвет», но и «на отражение».

аппаратная DigitalICE и программная «Удаление дефектов» ретушь

Драйвер сканера Epson Perfection 4870 PHOTO и Epson Perfection 4990 Photo , аппаратная DigitalICE и программная «Удаление дефектов» ретушь

Digital ICE Изощренный механизм поиска и «закрашивания» дефектов лишь часть электронного ретушера. Современная реализация Digital ICE является уже «4 версией» и в нее входят: собственно DIGITAL ICE — устранение пыли и царапин, DIGITAL ROC — восстановление и коррекция цвета, DIGITAL GEM — уменьшение видимости зерна, DIGITAL SHO — оптимизация контраста и экспозиции. Последняя составляющая призвана творить чудеса, «допроявляя» невидимые детали. В варианте для сканера Nikon это функция DEE — Dynamic Exposure Extender. Звучит интригующие, но если вспомнить режим «тени/света» Photoshop а так же «цифровые» вспышки цифровых камер, то удивляться тут не чему. Опытный ретушер вручную нашел бы эти почти невидимые детали в тенях и светах и «вытянул их». Теперь его заменили электронные автоматы. DIGITAL ICE4 Advanced Technology встроена в сканеры: Konica-Minolta DiMAGE Scan Elite 5400 II, Nikon Coolscan V ED, Super Coolscan 5000 ED, Super Coolscan 9000 ED и другие. Кроме того, уже есть версия DIGITAL ICE Professional Technology, работающая и с пленкой KODACHROME. Альтернативная FARE/QARE технология от Сanon сейчас представлена 3 версией и не уступает (разве что по распространенности) ICE4.

Выбирая сканер, нужно ясно представлять, для чего он вам нужен. Купить устройство на все случаи жизни не получится. Современный планшетный сканер средней ценовой категории эффективно справляется с большинством задач, но все же специальные пленочные сканеры позволяют получить большее увеличение и лучшее качество по цвету и динамическому диапазону.

Если вам нужен сканер, чтобы оцифровывать документы и бумажные отпечатки, то подойдет любой планшетник. Можно выбирать и по цене и по размеру. Наиболее интересные решения для «офиса» — сканеры со специальной конструкцией крышки, позволяющие сканировать и тонкие документы, и толстые книги, и даже картины на стене. Сканерами HP ScanJet 4600 p и ScanJet 4670 vp благодаря прозрачному корпусу и длинным USB шнурам удобно сканировать-снимать все что угодно - от обычных отпечатков до картин на стенах и предметов. При этом характеристики сканеров далеко не офисные, по меркам вчерашнего дня: разрешение 2400×4800 dpi, глубина цвета 48 бит. И они комплектуются адаптером для сканирования пленок 35 мм.

HP ScanJet 4600 p

В этом же классе — CanoScan LiDE 500F, CIS сканер от Canon с разрешением 2400×4800 dpi, блоком для сканирования 35 мм пленок и технологией автоматической ретуши и улучшения изображения (коррекция выцветания, зернистости, компенсация контрового света) FARE для пленки и QARE для фотографий. Питание — через USB. Для удобства работы с документами — функция «состыковки» при сканировании документов большого формата.

CanoScan LiDE 500F

CIS сканеры имеют небольшую глубину резкости и потому с изогнутыми пленками справляются хуже обычных «толстых» планшетных сканеров и тем более не могут быть использованы как сканирующие камеры для предметной съемки. Если сканирование пленок не редкая для вас задача, но и не основная, а увеличение при печати с пленок большее, чем 5-6 не требуется, подойдет планшетный сканер со слайд-модулем. Здесь следует обращать внимание на такие детали, как тип слайд-модуля (активный или пассивный), его размер (будете ли вы сканировать только 35 мм пленку, или и больших форматов), наличие функции ICE или другого ее аппаратного аналога. «Вершины» в этом классе (из доступных по цене) сейчас сканеры Epson Perfection 4870/4990 PHOTO и CanoScan 9900/9950F.

Epson Perfection 4870/4990 PHOTO

Обращать внимание на заявленное разрешение в 4ХХХ dpi не стоит — планшетный сканер без автофокуса и специальных рамок не позволит «вытянуть» больше 2000-2500 dpi и в среднем по кадру обеспечивает разрешение 1500-2000 dpi.

Автоматизировать процесс сканирования фотографий и пленок помогут специальные автоматические податчики, избавляющие вас от этой рутинной работы:

Epson 2580, податчик пленки

Epson Perfection 2580 Photo с податчиком для пленки
Hewlett-Packard ScanJet 5530, податчиком фотографий

Hewlett-Packard ScanJet 5530 с автоматическим податчиком фотографий из пачки для пакетного сканирования

Промежуточное положение между планшетными и пленочными сканерами занимают пленочные сканеры без автофокуса. Заводская калибровка и специальные точные механизмы подачи пленок иногда позволяют получать чуть более высокое разрешение. Среди таких моделей — Epson F-3200. Как сканер — это модификация планшетника, поэтому обеспечить разрешение выше 2000 dpi в среднем по кадру он не может, даже с более жесткими и меньшими по размеру рамками, чем у обычных планшетников. Кроме того, у него нет функции аппаратного устранения дефектов. Зато он может сканировать прямо на карту памяти и «печатать» без компьютера при подключении принтеров EPSON Stylus Photo R800 и EPSON Stylus Photo 2100.

EPSON F-3200

Как компенсация отсутствия аппаратной ретуши — программа SilverFast Ai в комплекте, а так же мишень IT8 и программный модуль для калибровки и профилирования. Вообще комплектация этой модели заслуживает всяких похвал:

EPSON F-3200, комплект

Настоящие пленочные сканеры с автофокусом и управлением экспозицией можно считать «вдвое» более эффективными для сканировании пленок, чем планшетники. Их аппаратное разрешение обычно гораздо больше, чем требуется для «средней» пленки и «средней» камеры. Типичные величины 4000-5000 dpi. Динамический диапазон достаточен для негативов и почти всех позитивов, аппаратное управление экспозицией позволяет его эффективно использовать. Только самые недорогие пленочные модели под узкую пленку не имеют опции аппаратного устранения дефектов и фокусировки, и попадая в ту же ценовую группу, что планшетники, фактически выбывают из конкурентной борьбы. Хороший пленочный сканер под узкую пленку стоит примерно в полтора-два раза дороже очень хорошего планшетника, а под пленку среднего формата еще в несколько раз больше.

Среди «чистых» пленочных сканеров (с ценой, позволяющей некоторым все же использовать его дома) лидер новый мультиформатный сканер Nikon Super Coolscan 9000 ED (35 мм, 120/220, 16 мм, реальные 4000 dpi, 16 бит АЦП, IEEE 1394, ICE 4, с уже упоминавшейся функцией DEE — Dynamic Exposure Extender). Конкурентов у него не так и много — Minolta Dimage Scan Multi Pro и MICROTEK ArtixScan 120tf.

Super Coolscan 9000 ED

Лучше подобных сканеров (и существенно дороже) только промышленные сканеры типа IMACON, Durst Sigma, барабанные сканеры. Цена их довольно высока и обусловлена она как высоким качеством, так и форматом. Здесь еще раз нужно отметить, что если ваши задачи предполагают сканирование прозрачных материалов большого формата — средний формат, листовая пленка, то эффективным решением для того, чтобы сканировать самому, может оказаться хороший планшетный сканер.

Сканеры под 35 мм пленку в отрезках и рамках вполне доступны по цене. Наиболее популярные модели — сканеры Nikon SUPER COOLSCAN 5000 ED и более простой SUPER COOLSCAN 5000 ED, Minolta DiMAGE Scan Elite 5400 (II) и более простой DiMAGE Scan Dual IV.

Plustek OpticFilm 7200

Недорогой пленочный рекордсмен — Plustek OpticFilm 7200 (7200 dpi, 35 мм, 3,3 D, USB 2.0), реальное разрешение менее 4000 dpi

Выбирая сканер, следует ориентироваться не на рекордные показатели, а на функциональность и надежность. Как правило, под известными марками продаются хорошие сканеры. И, как правило, современный сканер лучше, выпущенного 2-3 года назад. Сканер с заявленным разрешением 8000 dpi и динамическим диапазоном 4,8D на практике может оказаться малоэффективным, как по причине простой невозможности таких характеристик, так и по причине того, что на вашей пленке нет для него задач. При выборе сначала нужно решить, что вы будете сканировать (тип материала пленка-бумага) и формат. Затем выбрать модель с удовлетворяющим вас разрешением и динамическим диапазоном. Разумное разрешение для пленки 3200-4000 dpi — это 10-13Х увеличение при выводе в 300 dpi. Аппаратное устранение дефектов просто обязательно и «стоит», хотя разумеется, не заменит, лишних 1000 dpi. А вот функцией прямой печати можно пожертвовать, если вы серьезно занимаетесь фотографией. Интерфейсы должны быть USB 2 или IEEE 1394 (FireWire), первый предпочтительнее, так как более распространен и именно в версии «2».

Для примера приведем основные характеристики современных популярных сканеров:

сканер
тип
форматы
разрешение аппаратное, dpi
устранение дефектов
BENQ ScanWit 2750i пленочный пленка 35 мм 2700 Digital ICE, аппаратно-программное
BENQ 7400UT планшетный со слайд-модулем отражение:
216×297 мм,
просвет:
пленка до 101,6×127 мм
2400×4800 нет
CanoScan 9950F планшетный с активным слайд-модулем

отражение:
216×297 мм,
просвет:
пленка 35 мм, пленка тип 120/220, 4″×5″

4800×9600 FARE 3, аппаратно-программное
CanoScan 8400F планшетный с активным слайд-модулем

отражение:
216×297 мм,
просвет:
пленка 35 мм, пленка тип 120/220

3200×6400 FARE 3, аппаратно-программное
CanoScan LiDE 500F планшетный CIS со слайд-модулем отражение:
216×297 мм,
просвет:
пленка 35 мм
2400×4800 FARE 3, аппаратно-программное
CanoScan FS4000US пленочный сканер пленка 35 мм, слайды 35 мм, APS 4000×4000 FARE, аппаратно-программное
Epson Perfection 4990 Photo планшетный с активным слайд-модулем

отражение:
216×297 мм,
просвет:
пленка 35 мм, пленка тип 120/220, 4″×5″, 8″×10″

4800×9600 Digital ICE, аппаратно-программное
Epson Perfection 3170 Photo планшетный со слайд-модулем отражение:
216×297 мм,
просвет:
пленка 35 мм, пленка тип 120/220
3200×6400 программное
Epson Perfection 4180 Photo планшетный со слайд-модулем отражение:
216×297 мм,
просвет:
пленка 35 мм, пленка тип 120/220
4800×9600 программное
Epson F-3200 Film Scanner пленочный, прямой печати и сканирования на карту памяти, без автофокуса пленка 35 мм (12 кадров), пленка тип 120/220 3200×6400 программное
HP Scanjet 5530 планшетный, опц. слайд-модуль и устройство подачи фотографий до 10×15 см отражение:
216×297 мм,
просвет — 35 мм
2400×4800 нет
HP Scanjet 4670 планшетный со слайд-модулем отражение:
216×297 мм,
просвет — 35 мм
2400×2400 нет
Minolta DiMAGE Scan Elite 5400 пленочный пленка 35 мм, слайды 35 мм, APS 5400 Digital ICE, аппаратно-программное
Minolta DiMAGE Scan Dual IV пленочный пленка 35 мм, слайды 35 мм, APS 3200 программное
Minolta DiMAGE Scan Multi PRO пленочный пленка 35 мм, слайды 35 мм, APS, Minox, тип 120/220 4800×4800 для 35 мм, 3200×4800 для 120/220 Digital ICE, аппаратно-программное
Microtek ArtixScan 120tf пленочный пленка 35 мм, слайды 35 мм, тип 120/220 4000 программное
Microtek ScanMaker 6000 планшетный, опц. слайд-модуль отражение:
216×297 мм,
просвет: 35 мм
3200×6400 нет
Microtek ScanMaker i700 планшетный со слайд-модулем отражение:
216×356 мм,
просвет:
пленка 35 мм, тип 120/220, до 102×229 мм
4800×9600 Digital ICE, аппаратно-программное
Mustek BearPaw 4800 TA PRO II планшетный со слайд-модулем отражение:
216×297 мм,
просвет:
101×162 мм
2400×4800 нет
Nikon LS 50 ED пленочный пленка 35 мм, APS 4000 Digital ICE4, аппаратно-программное
Nikon LS 5000 ED пленочный пленка 35 мм, APS 4000 Digital ICE4, аппаратно-программное
Nikon LS 9000 ED пленочный пленка 35 мм, APS, 16 мм, тип 120/220 4000 Digital ICE4, аппаратно-программное
Umax Astra 6700 планшетный, опц. слайд-модуль отражение:
216×297 мм,
просвет:
101×127 мм
2400×4800 нет

Источник Выбор сканера


RSS лента ВСЕГО блога с комментариями RSS лента ВСЕГО блога БЕЗ комментариев RSS лента этой КАТЕГОРИИ с комментариями RSS лента этой КАТЕГОРИИ и БЕЗ комментариев RSS лента ЭТОГО ПОСТА с комментариями к нему

Прыг: 01 02 03


Похожие ресурсы:

Copyright © 2009 Версия компьютеры
Сейчас 13 декабря 2017, 13:05
Система авторегистрации в каталогах, 
           статьи про раскрутку сайтов, web дизайн, flash, photoshop, хостинг, рассылки; форум, баннерная сеть, каталог сайтов, услуги 
           продвижения и рекламы сайтов

Рейтинг популярности - на эти заметки чаще всего ссылаются: