Hardware en los videojuegos

Pantalla
Tarjeta de video

Pantalla

Dispositivo de salida para que permite visualizar información

Frecuencia de actualización

Indica el número de veces que se actualiza la pantalla en un segundo

Se mide en Hertz (Hz)
Los valores oscilan entre 60Hz (básica) y 120Hz (avanzada)
Cuando la frecuencia de actualización es baja, se producen parpadeos o flickering

Flickering

Tiempo de respuesta

Velocidad a la que los pixeles reaccionan a la entrada de datos desde la fuente de video

Se mide en Milisegundos (Ms)
Los valores oscilan entre 1ms (rápido) y 8ms (retardado)
El retraso de la comunicación entre la fuente de video y la pantalla se conoce como Lag

Lag

Resolución de pantalla

Indica las dimensiones (ancho y alto) de la pantalla

Se mide en Pixeles (Px)
Permite conocer el nivel de detalle en una pantalla
A mayor resolución, mayor calidad en la imagen

Configuración de resolución de pantalla

Resolución de pantalla

Resoluciones estándar para pantallas pequeñas

Resolución de pantalla

Resoluciones estándar para pantallas grandes

Pixel (Picture element)

Punto dentro de una imagen, que tiene asociada una posición y un color en la pantalla

Concepto más básico de la programación gráfica
Elemento que puede contener la unidad mínima de información en una imagen

Pixel

15 px

Bitmap (Mapa de bits)

Arreglo ordenado de pixeles en forma de cuadrícula, que representa una imagen en la pantalla

Define tanto espacio de visualización (ancho y alto en pixeles) como el color (para cada pixel )
Tiene asociado un formato de imagen (bmp, jpg, png, tiff)

Bitmap - Sandía.png

15 px

Formatos de imagen

Son tipos de archivos de imagen (gráficos digitales) que contienen mapas de bits

Formatos de imagen populares

Formatos de imagen

	JPG	PNG	GIF	TIFF	BMP
Significado	Joint Photographic Experts Group	Portable Network Graphics	Graphic Interchange Format	Tagged Image File Format	Bitmap
Profundidad de color	24 bits color	24 bits color	8 bits 256 colores	32 bits color	24 bits color
Grado de compresión	Muy alto (con pérdida de calidad)	10% mayor al GIF (sin pérdida de calidad)	Alto	Normal (sin pérdida de calidad)	No posee
Carga progresiva	Admite	Admite	Admite	Admite	Admite
Fondos transparentes	No admite	Si admite (en 8 bits)	Si admite	Si admite	No admite
Animaciones	No admite	No admite	Si admite	No admite	No admite
Peso (kb)	Normal	Normal	Bajo	Muy alto	Alto
Usos	Fotografías	Dibujos/sprites	Sprites	Alta resolución / impresión	Imágenes con alta información

https://graffica.info/tiff-jpeg-gif-png-formatos-archivos/

Profundidad del color

Indica el número de bits necesarios para representar un color

Se mide en BPP (Bits per pixel)
El número de BPP indica el número máximo de colores que puede representar una imagen en una pantalla

BPP

Profundidad del color

Número de bits por pixel (BPP)	Cantidad de colores por pixel (#Colores)	Nombre
1	2	Monocromo
8	256	Indexado (usa paleta de colores/colormap) 1 Bytes
16	65.536	Color de alta densidad (high color) 2 Bytes
24	16'777.216	Color real (true type) 3 Bytes
32	4.294'967.296	Color real (true type) 4 Bytes (Alpha-Red-Green-Blue)

24 bits - 16 M colores

8 bits - 256 colores

4 bits - 16 colores

La cantidad de colores = 2^BPP

Profundidad del color

Indica el número de bits necesarios para representar un color

El color se representa en la pantalla utilizando el modelo RGB (Red Green Blue)
Cada color RGB (Red Green Blue) recibe una intensidad en un rango de 0 a 255. Ejemplo: RGB(215,20,150)

RGB

Modo de video

Resolución de pantalla + Profundidad del color

Se mide en Ancho x Alto x BPP
Algunos de los modos de video estándar son:
- 640 x 480 x 8
- 640 x 480 x 16
- 800 x 600 x 32
Es determinado por la tarjeta de video, influye directamente en la calidad de los gráficos que se muestran en la pantalla

Modo de video

Ejercicio

Tenemos un modo de video de 800 x 600 x 32
¿Cuánto ocupa una imagen de 800 x 600?
- Con una profundidad de 32 bits, tenemos que para mostrar un color o pixel en la pantalla, se necesitan 4 bytes
- Tamaño en bytes = 800 x 600 x 4 = 1'920.000 bytes
- Tamaño en megabytes = 1'920.000 bytes / 1024 bytes = 1.83 Mb

Tarjeta de video

Circuito integrado que permite transformar señales digitales en señales análogas que pueden ser visualizadas en la pantalla

Componentes

VGA

Pantalla

Board

Interfaz entre la pantalla y la tarjeta madre

La pantalla lee periodicamente los datos del búfer, y se refresca

La velocidad de actualización de la pantalla depende de su frecuencia de actualización

Tarjeta de video

Buffer

Memoria

(Video RAM)

Bus de datos acelerado (AGP)

Caché

Microprocesador GPU

(Graphics Processing Unit)

La velocidad de actualización de los datos del buffer depende de la velocidad con la que el GPU los genera, y la que tarda el bus de datos para transportarla

RAMDAC (Random Access Memory Digital Analog Converter)

Conversor análogo-digital
Toma la información que se encuentra en la memoria de video y luego la lleva a la pantalla

Buffer (Memoria Video RAM)

Almacena los datos que serán mostrador posteriormente en la pantalla (texturas, vértices, etc)

Videojuegos 2D

Videojuegos 3D

Almacenan en memoria cada uno de los pixeles que forman la imagen

Almacena algunas rutinas o procedimientos que ejecutan algunas instrucciones para generar efectos (shaders)

GPU (Graphics Proccessing Unit)

Microprocesador gráfico
Se comunica con la memoria a través del bus interno, ejecuta instrucciones y actualiza el caché de instrucciones, de texturas y de geometría
Llena la memoria de video con datos procesados

AGP (Accelerated Graphics Port)

Bus de datos acelerado
Comunica la GPU con el buffer