Video (entre otras cosas) es un tipo de señal para la reproducción de imagen.

No voy a ser yo quien descubra el video ahora precisamente, mi intención es dejar patente una información necesaria para aquellos usuarios del ordenador (PC - Personal Computer) que desconocen lo que se esconde dentro de la pantalla del monitor que están visualizando. En esta web ... http://es.wikipedia.org/wiki/Video está una pequeña información para tener idea y referencia de lo que vamos a tratar, básicamente el componente de resolución y su origen.

Introducción a monitores de video.-

http://es.wikipedia.org/wiki/CRT

http://es.wikipedia.org/wiki/LCD

http://es.wikipedia.org/wiki/Pantalla_de_ordenador

¿Qué es el monitor?

Evidentemente, es la pantalla en la que se ve la información suministrada por el ordenador. En el caso más habitual se trata de un aparato basado en un tubo de rayos catódicos (CRT - Cathode Ray Tube) como el de los televisores, mientras que en los portátiles es una pantalla plana de cristal líquido (LCD - Liquid Crystal Display).

¿Qué es la resolución?

Se trata del número de puntos (pixels) que puede representar el monitor por pantalla, en horizontal por vertical, es decir desde el vector 0,0 que forma la esquina superior izquierda de la pantalla. Así, un monitor cuya resolución máxima sea de 1024x768 puntos puede representar hasta 768 líneas horizontales de 1024 puntos cada una, probablemente además de otras resoluciones inferiores, como 640x480 u 800x600.

Cuánto mayor sea la resolución de un monitor, mejor será la calidad de la imagen en pantalla, y mayor será la calidad del monitor. La resolución debe ser apropiada además al tamaño del monitor; es normal que un monitor de 14" ó 15" no ofrezca 1280x1024 puntos, mientras que es el mínimo exigible a uno de 17" o superior.

La siguiente tabla ilustra este tema:

• Tamaño de monitor de 14" = Resoluciones 640x480 y 800x600.
• Tamaño de monitor de 15" = Además de las resoluciones anteriores tiene 1024x768.
• Tamaño de monitor de 17" = Además de todas las anteriores tiene 1280x1024.
• Tamaño de monitor de 19" = Puede alcanzar valores de hasta 1600x1200.

Para tamaños de monitor superiores influye mucho su tecnología de fabricación y entran de lleno en el mundo digital. La resolución está estrechamente relacionada con el número de colores presentados, relacionado todo ello con la cantidad de memoria de la tarjeta gráfica.

¿Que es el refresco de pantalla?

También llamado Frecuencia de Refresco Vertical es el barrido del rayo catódico efectuado de izquierda a derecha de la pantalla. Se mide en Hz (Hertzios) y debe ser igual o por encima de 60 Hz, preferiblemente  de 70 u 80. A partir de esta cifra la imagen en la pantalla es sumamente estable, sin parpadeos apreciables, con lo que la vista sufre mucho menos. Antiguamente los monitores sólo podían presentar imágenes con unos refrescos determinados y fijos, por ejemplo los monitores CGA (Color Graphics Adapter) o EGA (Enhanced Graphics Adapter) y algunos VGA (Video Graphics Array); hoy en día todos los monitores son multiscan, es decir, que pueden presentar varios refrescos dentro de un rango determinado.

¿Que es el tamaño del punto o pixel?

Es un parámetro que mide la nitidez de la imagen, midiendo la distancia entre dos puntos del mismo color; resulta fundamental a grandes resoluciones. En ocasiones es diferente en vertical que en horizontal, o se trata de un valor medio, dependiendo de la disposición particular de los puntos de color en la pantalla, así como del tipo de rejilla empleada para dirigir los haces de electrones. El mínimo exigible es que sea de 0,28 mm, no debiéndose admitir nada superior como no sea en monitores de gran formato para presentaciones, donde la resolución no es tan importante como el tamaño de la imagen. Para CAD (Computer Aided Design) o en general para usos de alta resolución debe ser menor de 0,28 mm, idealmente de 0,25 mm (o menos). De todas formas, el mero hecho de ser inferior a 0,28 mm ya indica una gran calidad del monitor. Como ejemplo destacaremos los monitores Sony Triniton, que pasan por ser lo mejor del mercado y tienen todos un dot pitch máximo de 0,25 mm.

Pantallas portátiles.-

Se basan en tecnologías de cristal líquido (LCD - Liquid Crystal Display) mucho más avanzadas. Una de las diferencias más curiosas respecto a los monitores "clásicos" es que el tamaño que se indica es el real. Mientras que en un monitor clásico de 15" de diagonal de tubo sólo un máximo de 13,5" a 14" son utilizables, en una pantalla portátil de 13,3" son totalmente útiles. Otra cosa que les diferencia es que no emiten en absoluto radiaciones electromagnéticas dañinas, por lo que la fatiga visual y los posibles problemas oculares se reducen.

En la actualidad coexisten dos tipos:

• Dual Scan (DSTN - Dual Scan TechNology): ya no muy utilizadas, razonablemente buenas pero dependen de las condiciones de iluminación del lugar donde se esté usando el portátil.
• HPA (High Performance Addressing): una variante moderna de las anteriores, de contraste ligeramente superior, pero ojo: sólo ligeramente superior, sin duda peor que las TFT.
• Matriz Activa (TFT - Thin Film Transistor): esta opción encarece el portátil, pero permite una visualización perfecta sean cuales sean las condiciones de iluminación exteriores.

Por lo demás, en todos los casos las imágenes se ven mejor de frente que de lado, llegando a desaparecer si nos escoramos mucho, aunque en los portátiles modernos este ángulo de visión es muy alto, hasta unos 160º (el máximo es 180º, más significaría poder ver la pantalla desde la parte de atrás).

Tarjeta gráfica.-

La tarjeta gráfica es el dispositivo encargado de procesar los datos provinentes de la CPU (Central Process Unit) y transformarlos en información que pueda ser representada en un dispositivo de salida, por ejemplo un monitor o televisor.

La tarjeta gráfica comenzó a finales de 1960, cuando se pasó de usar impresoras como elemento de visualización a utilizar monitores. Las encargadas de crear aquellas primeras imágenes fueron las tarjetas de video, a partir de ahí se sucedieron diversas controladoras para gráficos, resumidas a continuación:

• MDA (Monochrome Display Adapter) año 1981, modo texto 80x25, colores 1, memoria 4KB.
• CGA (Color Graphics Array) año 1981, modo texto 80x25, modo gráfico 640x200, colores 4, memoria 16KB.
• HGC (Hercules Graphics Card) año 1982, modo texto 80x25, modo gráfico 720x348, colores 1, memoria 64KB.
• EGA (Enhanced Graphics Adapter) año 1984, modo texto 80x25, modo gráfico 640x350, colores 16, memoria 256KB.
• IBM 8514, año 1987, modo texto 80x25, modo gráfico 1024x768, colores 256.
• MCGA (Memory Controller Gate Array) año 1987, modo texto 80x25, modo gráfico 320x200, colores 256.
• VGA (Video Graphics Array) año 1987, modo texto 720x400, modo gráfico 640x480, colores 256, memoria 256KB.
• SVGA (Super Video Graphics Array) año 1989, modo texto 80x25, modo gráfico 1024x768, colores 256, memoria 2MB.
• XGA (eXtended Graphics Array) año 1990, modo texto 80x25, modo gráfico 1024x768, colores 65K, memoria 1MB.
• WXGA (Wide eXtended Graphics Array) es una norma de visualización de gráficos, o sea, una ampliación de resolución horizontal del formato XGA. El término "wide" se refiere al formato panorámico. La resolución de éste formato es de 1366x768 que constituyen una imagen de 1.049.088 píxeles con una relación de aspecto de 16:9 (16 unidades horizontales por 9 verticales). Aunque la relación de aspecto considerada panorámica más usada en el entorno informático es de 16:10. Estas especificaciones no pueden considerarse exactas puesto que existen variantes entre fabricantes (1280x768, 1280x800, 1360x768, 1440x900) ...

Resoluciones comunes WXGA:

• 1280x720 monitores 16:9
• 1280x768 monitores 15:9 (5:3)
• 1280x800 monitores 16:10 (8:5)
• 1360x768 LCD TVs 16:9 aproximadamente
• 1366x768 LCD TVs 16:9 aproximadamente

Esta norma suele ser usada en ordenadores portátiles y en televisores de gran formato aunque no todos ellos, a pesar de tener la resolución suficiente, soportan señales de Alta definición (HDTV - High Definition TeleVision). Es a partir de 2006 cuando suceden las derivaciones de la norma en los siguientes formatos WSXGA (Wide Super eXtended Graphics Array), WSXGA+ (Wide Super eXtended Graphics Array Plus), WUXGA (Wide Ultra eXtended Graphics Array) y WQXGA (Wide Quad eXtended Graphics Array) aún sin definir y en constante evolución en la actualidad.

La evolución de las tarjetas gráficas dio un giro importante en 1995 con la aparición de las primeras tarjetas 2D/3D. Dichas tarjetas cumplían el estándar SVGA, pero incorporaban funciones 3D. A partir de este punto se suceden una serie de lanzamientos de tarjetas gráficas con una gran potencia de cálculo, así como nuevos efectos 3D (Mip Mapping, Z-Buffering, Antialiasing, ...). La potencia alcanzada por dichas tarjetas fue tal que el puerto PCI (Peripheral Component Interconnect) donde se conectaban se quedó corto. Intel desarrolló el puerto AGP (Accelerated Graphics Port) que solucionaría los cuellos de botella que empezaban a aparecer entre el procesador (CPU) y la tarjeta gráfica (GPU - Graphics Processing Unit).

En el año 2004 aparece el bus PCI-Express sucesor de la tecnología PCI. PCI-Express está pensado para sustituir no sólo al bus PCI para dispositivos como módems y tarjetas de red, sino que también al bus AGP, lugar de conexión para la tarjeta gráfica. Al contrario que su predecesor paralelo, PCI Express es un sistema de interconexión serie punto a punto, capaz de ofrecer transferencias con un altísimo ancho de banda, desde 200MB/seg para la implementación 1X, hasta 4GB/seg para el PCI Express 16X que se empleará con las tarjetas gráficas. La notación 1X y 16X se refiere al ancho del bus o número de líneas disponibles. La conexión en el PCI Express es además, bidireccional, lo que permite un ancho de banda teórico de hasta 8GB/seg para un conector 16X, o unos asombrosos 16GB/seg para el actual máximo de 32X.

Dado que PCI Express es, a nivel físico, un enlace chip a chip, podría ser usado, en teoría, para sustituir a la gran cantidad de tecnologías de interconexión actuales; sin embargo, está siendo orientado únicamente hacia tareas muy específicas.

Componentes.-

GPU. La GPU acrónimo de "Graphics Processing Unit" significa Unidad de Procesamiento de Gráficos y es un procesador (como la CPU) dedicado a procesar información para gráficos; su razón de ser es aligerar la carga de trabajo del procesador central y, por ello, está optimizada para el cálculo en coma flotante, predominante en las funciones 3D, y constituye la parte más importante de la tarjeta. Dos de sus más importantes características son la frecuencia del reloj del núcleo y el número de pipelines (vértices y fragmentos sombra) encargadas de traducir una imagen 3D compuesta por vértices y líneas en una imagen 2D compuesta por píxeles.

Memoria de video. Según la tarjeta gráfica esté integrada en la placa base (bajas prestaciones) o no, utilizará la memoria RAM propia del ordenador o dispondrá de una propia. Dicha memoria es la memoria de video o VRAM. Su tamaño oscila entre 128MB y 1GB. El tipo de memoria empleada está basada en tecnología DDR (Double Data Rate), destacando DDR2, GDDR3, GDDR4 y GDDR5. La frecuencia de reloj de la memoria se encuentra entre 400MHz y 3,6GHz. Se han conseguido hacer memorias GDDR5 a 7GHz, gracias al proceso de reducción de 50nm, permitiendo un gran ancho de banda en buses muy pequeños (incluso de 64 bits). Una parte importante de la memoria de un adaptador de video es el Z-Buffer, encargado de gestionar las coordenadas de profundidad de las imágenes en los gráficos 3D.

RAMDAC. El RAMDAC es un conversor de digital a analógico de memoria RAM que se encarga de transformar las señales digitales producidas en el ordenador en una señal analógica que sea interpretable por el monitor. Según el número de bits que maneje a la vez y la velocidad con que lo haga, el conversor será capaz de dar soporte a diferentes velocidades de refresco del monitor. Dada la creciente popularidad de los monitores digitales y que parte de su funcionalidad se ha trasladado a la placa base, el RAMDAC está quedando obsoleto.

Salidas. Los sistemas de conexión más habituales entre la tarjeta gráfica y el dispositivo visualizador (como un monitor o un televisor) son:

• SVGA: estándar analógico diseñado para dispositivos CRT.
• DVI: sustituto del anterior, diseñado para obtener máxima calidad de visualización en pantallas LCD o proyectores.
• S-Video: incluído para dar soporte a televisores, reproductores de DVD, vídeos y videoconsolas.

Otros no tan extendidos son:

• Vídeo compuesto: analógico de muy baja resolución mediante conector RCA (Radio Corporation of America).
• Vídeo por componentes: utilizado para proyectores; de calidad comparable al SVGA, dispone de tres clavijas (Y, Cb y Cr).
• HDMI: acrónimo de High Definition Multimedia Interface, tecnología de audio y vídeo digital cifrado sin compresión en un mismo cable.

Interfaces con la placa base.

En orden cronológico, los sistemas de conexión entre la tarjeta gráfica y la placa base han sido, principalmente:

• ISA (Industry Standard Architecture): arquitectura de bus de 16 bits a 8 MHz.
• MCA (Micro Channel Architecture): intento de sustitución de ISA por IBM. Fracasó. Disponía de 32 bits a 10 MHz.
• EISA (Extended Industry Standard Architecture): respuesta de la competencia de IBM; arquitectura de bus de 32 bits a 8,33 MHz compatible con placas anteriores.
• VESA (Video Electronics Standards Association): extensión de ISA que solucionaba la restricción de los 16 bits, duplicando el tamaño de bus y con una velocidad de 33 MHz.
• PCI (Peripheral Component Interconnect): bus que desplazó a los anteriores con un tamaño de 32 bits y una velocidad de 33 MHz, permite una configuración dinámica de los dispositivos conectados sin necesidad de ajustes manuales. PCI-X es una versión que aumenta el tamaño del bus hasta 64 bits y la velocidad hasta 133 MHz.
• AGP (Accelerated Graphics Port): bus dedicado de 32 bits, la versión inicial incrementaba la velocidad hasta los 66 MHz.
• PCIe (Peripheral Component Interconnect - express): interfaz serie que empezó a competir contra AGP, llegando a doblar el ancho de banda de aquel. No debe confundirse con PCI-X, versión de PCI. Las características más relevantes dicho interfaz son:
• PCIe x1: anchura 1*32 bits, frecuencia 25/50 MHz, ancho de banda 100/200 MB/s, puerto Serie.
• PCIe x4: anchura 1*32 bits, frecuencia 25/50 MHz, ancho de banda 400/800 MB/s, puerto Serie.
• PCIe x8: anchura 1*32 bits, frecuencia 25/50 MHz, ancho de banda 800/1600 MB/s, puerto Serie.
• PCIe x16: anchura 1*32 bits, frecuencia 25/50 MHz, ancho de banda 1600/3200 MB/s, puerto Serie.

Dispositivos refrigerantes.

Debido a las cargas de trabajo a las que son sometidas, las tarjetas gráficas alcanzan temperaturas muy elevadas. Si no se tiene en cuenta, el calor generado puede hacer fallar, bloquear o incluso averiar el dispositivo. Para evitarlo, se incorporan dispositivos refrigerantes que eliminan el calor excesivo de la tarjeta. Se distinguen de dos tipos:

• Disipador: dispositivo pasivo (sin partes móviles, por tanto, silencioso); compuesto de material conductor del calor. Su eficiencia va en función de la estructura y la superficie total, por lo que son bastante voluminosos.
• Ventilador: dispositivo activo (con partes móviles); aleja el calor emanado de la tarjeta al mover el aire cercano. Es menos eficiente que un disipador y produce ruido al tener partes móviles.

Aunque diferentes, ambos tipos de dispositivo son compatibles entre sí y suelen ser montados juntos en las tarjetas gráficas; un disipador sobre la GPU (el componente que más calor genera en la tarjeta) extrae el calor, y un ventilador sobre él aleja el aire caliente del conjunto.

Alimentación.

Hasta ahora la alimentación eléctrica de las tarjetas gráficas no había supuesto un gran problema, sin embargo, la tendencia actual de las nuevas tarjetas es consumir cada vez más energía. Aunque las fuentes de alimentación son cada día más potentes, el cuello de botella se encuentra en el puerto PCIe que sólo es capaz de aportar una potencia de 150W. Por este motivo, las tarjetas gráficas con un consumo superior al que puede suministrar PCIe incluyen un conector (PCIe power connector) que permite una conexión directa entre la fuente de alimentación y la tarjeta, sin tener que pasar por la placa base, y, por tanto, por el puerto PCIe.

Aun así, se pronostica que dentro de poco tiempo las tarjetas gráficas podrían necesitar una fuente de alimentación propia, convirtiéndose dicho conjunto en dispositivos externos.

Últimas tendencias:

Para más información general y actualizada ver ...

http://www.duiops.net/hardware/tarjgraf/tarjgraf.htm

http://www.idg.es/dealer/articulo1.asp?clave=181999

http://ati.amd.com/sp/products/home-office.html

http://www.nvidia.es/page/desktop.html

http://www.intel.com/cd/products/services/emea/spa/216824.htm

http://www.zalman.co.kr/images/productinfo/VF2000_img02.jpg

Hasta aquí, querid@ lector(a), he pretendido plasmar una sinopsis (más o menos) generalizada de lo que representan el ser de las tarjetas gráficas y sus funciones en la informática de ordenadores, soy consciente de que no es completa esta información y algunas cosas se han pasado por alto, espero y deseo que todo ello sea de interés y, por supuesto, ilustre a todos aquellos que por motivos indeterminados no alcanzaron estos conocimientos.

Muchas gracias a todos por leer estos contenidos.