مقدمه ای بر کارت گرافیک

         کارت گرافیک در کامپیوتر اطلاعات دیجیتال تولید شده توسط کامپیوتر ( CUP ) را اخذ و آنها را بگونه‌ای تبدیل می‌نماید که برای انسان قابل مشاهده باشند. در اغلب کامپیوترها، کارت‌های گرافیک اطلاعات دیجیتال را برای نمایش توسط نمایشگر، به اطلاعات آنالوگ تبدیل می‌کنند. در نوت بوک هااطلاعات، همچنان دیجیتال باقی خواهند ماند زیرا این کامپیوترها اطلاعات را بصورت دیجیتال نمایش می‌دهند.

     

        صفحه نمایشگر یک کامپیوتر شخصی  از « نقاط » تشکیل شده‌اند. این نقاط (پیکسل) نامیده می‌شوند. هر پیکسل دارای یک رنگ است. در برخی نمایشگرها (مثلاً صفحه نمایشگر استفاده شده در کامپیوترهای اولیه مکینتاش) هر پکسل صرفاً دارای دو رنگ بود: سفید و سیاه. امروزه در برخی از صفحات نمایشگر، هر پیکسل می‌تواند دارای ۲۵۶ رنگ باشد. در اغلب صفحات نمایشگر، پیکسل‌ها بصورت «تمام رنگ» (True Color) بوده و دارای ۱۶/۸ میلیون حالت متفاوت می‌باشند. با توجه به اینکه چشم انسان قادر به تشخیص ده میلیون رنگ متفاوت است، ۱۶/۸ میلیون رنگ بمراتب بیش از آن چیزی است که چشم انسان قادر به تشخیص آنها بوده و به نظر همان ده میلیون رنگ کفایت می‌کند!

         هدف یک کارت گرافیک، ایجاد مجموعه‌ای از سیگنالها است که نقاط فوق را بر روی صفحه نمایشگر، نمایش دهند.

       یک کارت گرافیک پیشرفته، یک برد مدار چاپی بهمراه حافظه و یک پردازنده اختصاصی است. پردازنده با هدف انجام محاسبات مورد نیاز گرافیکی، طراحی شده‌است. اکثر پردازنده‌های فوق دارای دستورات اختصاصی بوده که به کمک آنها می‌توان عملیات گرافیکی را انجام داد. کارت گرافیک دارای اسامی متفاوتی نظیر: کارت ویدئو، برد ویدئو، برد نمایش ویدئوئی، برد گرافیک، آداپتور گرافیک و آداپتور ویدئو است. 

       نکته:

یک تصویر را می توان توسط تابع دوبعدی (F(X,Y که در آن X و Y را مختصات مکانی و مقدارF در هر نقطه را شدت روشنایی تصویر درآن نقطه می نامند ، نشان داد. تصاویر رنگی نیز از تعدادی تصویر دوبعدی تشکیل می شود.           زمانی که مقادیر X و Y و مقدار (F(X,Y  با مقادیر گسسته و محدود بیان شوند ، تصویر را یکتصویر دیجیتالی می نامند. دیجیتال کردن مقادیر X و Y را Sampling و دیجیتال کردن مقدار (F(X,Y  را Quantization گویند.

       برای نمایش یک تصویر M * N از یک آرایه دو بعدی ( ماتریس) که M سطر و N ستون دارد استفاده می کنیم . مقدار هر عنصر از آرایه نشان دهنده شدت روشنایی تصویر در آن نقطه است. در تمام توابعی که پیاده سازی خواهیم کرد ، هر عنصر آرایه یک مقدار 8 بیتی است که می تواند مقداری بین 0 و 255 داشته باشد. مقدار صفر نشان دهنده رنگ تیره ( سیاه ) و مقدار 255 نشان دهنده رنگ روشن ( سفید ) است.

        به عنوان مثال یک تصویر که سایز آن 288 * 265 است از یک ماتریس که دارای 288 سطر و 265 ستون است برای نمایش تصویر استفاده می کند .

        هر پیکسل از این تصویر نیز مقداری بین 0 و 255 دارد . نقاط روشن مقادیری نزدیک به 255 و نقاط تیره مقادیر نزدیک به 0 دارد. همه توابع پردازش تصویر از این مقادیر استفاده کرده و اعمال لازم را بر روی تصویر انجام می دهند

       در صنعت تصویر برداری، در ابتدا از تصاویر آنالوگ استفاده میکردند و اگر هم میخواستند روی آنها تحلیلی انجام بدهند، همین تصاویر آنالوگ را تحلیل میکردند . کار در حوزه ی آنالوگ خصیصه هایی از قبیل فاز و فرکانس و .... رو شامل میشود که  مقداری جزئیات پردازش تصاویر را مشکل میکرد . مضاف بر اینکه اگر می خواستند دو تصویر را باهم جمع یا از هم کم کنند(منظور عملیات توسط توابع ریاضی ) به مشکلات زیادی برخورد میکردند .  تصویر آنالوگ رامیتوان حاصل الحاق و اتصال مجموعه ای از سیگنال ها با فرکانس های مختلف دانست .برای همین بود که به فکر افتادن تا از حوزه ی پیوسته به حوزه ی گسسته نقل مکان کنند. همین بحث گسسته بود که کم کم ایده ی دیجیتالی شدن تصاویر را به وجود آورد .