Näytönohjain

Alla oleva video esittelee robottien avulla toteteutetun vertailun CPU:n (suoritin) ja GPU (grafiikkasuoritin) välillä. Karkeasti ajatellen CPU suorittaa toiminnot peräkkäin, kun taas GPU voi suorittaa toimintoja samanaikaisesti.

​​

Näytönohjain siis:

• voi olla valmiiksi upotettuna (integroituna) emolevyyn tai erillinen laajennuskortti
• piirtää kuvaa tietokoneen näytölle prosessorin antamien ohjeiden mukaisesti
• laskee samanaikaisesti väriarvoja sadoille tuhansille pikseleille (kuvapisteille)
• tyypillisimmät liitännät näytöille ovat VGA, DVI ja HDMI

VGA

DVI

HDMI

Kuvapisteet eli pikselit

Tietokoneen näyttö koostuu tiheästä ruudukosta kuvapisteitä eli pikseleitä. Pikseleiden määrät näytöllä ilmaistaan resoluution avulla, esimerkiksi 1366 x 768 (leveys x korkeus). Alla olevat kuvat esittävät kuvaa nopista erilaisilla resoluutioilla. Tärkein havainto on se, että suurempi resoluutio mahdollistaa tarkemmat kuvat.

200 x 150

100 x 75

25 x 19

Tehtävä 1.

Mikä on näyttösi resoluutio, eli tarkkuus? Montako pikseliä näytölle siis piirtyy? (Laske kertolasku)
Löydät näytön tarkkuuden Ohjauspaneelista. Kirjaa tulokset paperille.

RGB-värimalli

Näytönohjain siis laskee jokaiselle pikselille väriarvon, jonka se kertoo näytölle kuvan piirtyessä näytölle. Yhden pikselin mahdollisten värien määrä on historian saatossa kasvanut aina kahdesta väristä yli 16 miljoonaan väriin.

Yksi näytön pikseli koostuu kolmesta erivärisestä pystyraidasta. Värit ovat punainen, vihreä sekä sininen, ja tämän vuoksi tällaista värimallia kutsutaan RGB-värimalliksi (Red, Green, Blue). Näitä värejä sekoittamalla erilaisilla suhteilla saadaan aikaan muut värit. Alla olevassa kuvassa on kuvattu värien muodostumisen periaatteet.


Jokainen väri vie muistia yhden tavun, eli 8 bittiä. Tällöin se voi saada [[$ 2^8 = $]]​ 256 erilaista arvoa, eli 0 tarkoittaa, ettei väriä ole lainkaan ja 255 tarkoittaa voimakkainta kyseisen värin pitoisuutta. Yleisimmät värit ovat:

Väri	Red	Green	Blue
Punainen	255	0	0
Vihreä	0	255	0
Sininen	0	0	255
Keltainen	255	255	0
Magneta	0	255	255
Violetti	255	0	255
Valkoinen	255	255	255
Musta	0	0	0

Tehtävä 2.
Avaa ohjelma nimeltä Paint ja paina Muokkaa värejä -painiketta.

Voit etsiä erilaisia värejä kirjoittamalla numeroarvot oikeassa laidassa oleviin Pun, Vihr, Sin -kenttiin, jolloin vasemmalla näkyy esikatselu väristä, esimerkiksi
Etsi nyt seuraaville numeroyhdistelmille väri ja kuvaile sitä parhaasi mukaan. Merkitse värin numeroarvo sekä kuvaava nimi paperille.

1. [255, 192, 203]
2. [255, 140, 0]
3. [210, 105, 30]
4. [192, 192, 192]
5. [255, 105, 180]
6. [25, 25, 112]

Tehtävä 3.

Laske paperille pieni matematiikan tehtävä:

Montako tavua muistia tarvitaan näyttösi piirtämiseen?

Esimerkki. Resoluutio on 1366 x 768 ja jokainen kolmesta väristä vie yhden tavun.
Muistia menee siis [[$ 1366 \cdot 768 \cdot 3 \text{ tavua}= $]]​ 3 147 264 tavua. eli noin 3 Mt.

Rasterointi

Viistosti näytöllä kulkevat viivat ovat hankalia piirtää ilman rumaa sahalaitaista reunaa, joka pikseleiden suorakulmaisuudesta johtuu. Näytönohjain joutuu päättämään mihin pikseleihin viiva piirretään ja mihin ei. Esimerkiksi tulos voi resoluutiosta riippuen näyttää tältä:

Tehtävä 4.
Piirrä ruutupaperille 11 x 17 ruudukko ja piirrä ruudukon kulmasta kulmaan viiva, jonka rasteroit ruutujen mukaisesti. Eli piirrä mahdollisimman suora viiva värittämällä ruudukon ruutuja.

Piirrä ruutupaperille vapaavalintainen kuva samalla tekniikalla. Mikä on kuvan resoluutio?

Piirrä pikseli kerrallaan kuva Paintilla (saat väritkin mukaan). Tallenna kuva K-asemalle.