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Game Dev.../컴퓨터 그래픽스 이론

[Part 1-3] 그래픽스 시스템

  1. 출력장치
  • 재생 CRT(Refresh Cathode-Ray Tubes)
  • 전자빔이 형광면을 때림으로써 그 안에서 영상이 만들어지도록 특별히 만들어진 진공관




  • 래스터 스캔 시스템에서 공통적으로 사용되는 방법
    • 음영판을 사용하는 CRT의 스크린은 작은 삼각형 무늬로 칠하여져 있고, 각각은 서로 다른 세 개의 형광점으로 구성되어 있다. 각 삼각형내의 형광점은 각각 붉은 빛, 녹색 빛, 푸른 빛을 발산한다. 이런 형태의 CRT는 각각의 색에 하나씩 전자총이 할당되어 있으며, 음영판 눈금(shadow-mask grid)이 형광스크린 바로 뒤에 위치하고 있다



  • CRT내에서 스크린상에 그려질 그림의 위치로 전자빔이 직접 쏘여지게 된다.
    • 한번에 선 하나씩을 그리면서 그림을 그려나감(벡터 재생 디스플레이:Vector Refresh Display)
    • 전자빔으로 화면상의 임의의 점들을 백터 형태로 연결하고 각 선분은 순서에 의하여 그려진 다음, 또 같은 순서로 재생됨으로서 그림이 만들어진다.



  • 스크린의 모든 부분에 걸쳐서 전자빔을 보내는데, 이때 그림이 정의된 점에 따라서 빔을 밝게 하거나 어둡게 한다.
    • 그림은 점들의 집합체로써, 스크린의 상단에서부터 시작한다. 그림은 스크린상의 모든 점에 대한 빛 밝기의 집합으로 정의되며, 이 정의된 빛 밝기에 따라서 스크린상에서 한번에 한 선씩(즉 한 주사선씩 : scan line)그려나간다.



  • 주사선을 교대로 그려나감으로써(the interlacing of the scan lines : 교차 주사법)저속의 재생 율에서 생기는 그림의 떨리는 현상(flicker)을 감소시킴
    • 주사선의 수가 많은 시스템(1000개 이상)에서 요구하는 높은 속도의 재생 율을 위해 교차주사법(interlacing)을 사용한다.



  • 이미지정보를 CRT내에다 저장하는 방법
    • 형광체 스크린 바로 뒤에다 그림 정보를 전하분포(charge distribution)상태로서 저장하여 재생 없이 화면에 그림을 유지
    • 주전자총(primary gun) : 그림 형태를 저장시키는데 사용
    • 플로드 총(flood gun) : 그림을 계속 보이게 하는데 사용




  • 장점
    • 반복재생작업이 필요 없으므로, 매우 복잡한 그림이라도 떨림 없이 선명하게 보인다
    • 한번에 많은 양의 데이터를 디스플레이할 수 있으며 4096 x 4096 해상도까지 지원
    • 가격면에서는 다른 많은 랜덤 스캔 시스템보다 저렴하다.
  • 단점
    • 색체 표현 능력이 부족하고, 그림의 어느 부분만을 선택적으로 지울 수가 없다. 그림의 한 부분을 지우기 위해서는 저장격자의 모든 부분을 양전하로 바꾸어야 하는데, 이때 플로드 총의 전자들이 스크린상의 모든 점에 있는 형광체에 부딪치고(섬광현상) 한 순간에 전체 그림이 한꺼번에 지워지게 된다. 그리고 나서 지우고자 하는 부분을 뺀 나머지 그림을 처음부터 다시 그려야 한다.
    • 정적 화상만 디스플레이 할 수 있으므로 애니메이션은 불가능하다.


  • 평판 디스플레이의 한 종류
    • 네온과 제논 가스 혼합물을, 표면에 병렬 전극 봉들이 묻혀있는 두 개의 밀폐된 유리판 사이에 샌드위치처럼 집어넣어 동작시킨다.
    • 판들은 완전히 밀폐되고, 전극 봉들은 정확한 각을 이룸으로써 픽셀을 만든다.

-전압 펄스가 두 개의 전극봉 사이를 지날 때 가스가 화학변화를 일으키면서 UV 방사능을 내뿜는 약하게 전리된 플라즈마를 만든다.

-UV방사능은 색상 인광물질을 동작시키고, 각 픽셀에서는 가시광이 방출된다.

  • 전형적인 CRT 디스플레이와 비교
    • 두께가 약 1/10 정도인 4" 정도,
    • 무게는 40" 디스플레이를 기준으로 할 때 약 1/6 정도인 67 파운드 이하
    • 지원하는 색상도 1600만가지 이상이며, 160도 이상의 가시각도를 갖는다.
  • 처음에는 단색(대표적으로 오렌지색이었다)이었지만, 40 인치 컬러 디스플레이가 점차 보편화 되면서, 컴퓨터 디스플레이나 첨단 안방극장 및 디지털TV 등에 많이 사용되고 있다.
  • 파나소닉, 후지쯔 및 파이오니아 등의 회사에서 주로 만든다.


  • LED(Light Emitting Diode) : 발광 다이오드의 영어 명을 줄인 것으로 빛을 발하는 반도체소자를 말하며 각종 전자제품류와 자동차 계기판 등의 전자 표시판에 활용
  • LCD (liquid crystal display : 액정화면) : 노트북이나 다른 소형 컴퓨터들의 화면으로 사용되는 기술인데, 액체와 고체의 중간인 액정의 전기-광학적 성질을 표시장치에 응용한 것.
  • 이미지를 보이기 위해 다이오드나 크리스탈에서 나오는 빛을 이용.
  • 이미지의 내용을 저장하기 위해 프레임 버퍼와 비슷한 보조기억 장치가 필요하다.
  • 시스템은 메모리를 계속 반복적으로 읽어서 해당 수평 및 수직선에 전압을 가함으로써 해당되는 LED나 LCD 상의 점에 불이 들어오게 되고, 이때 전압이 가해진 각 LED나 LCD는 순간적으로 빛을 발산하게 되는 것이다. 이 빛나는 점들의 집합이 하나의 그림으로 인식됨.


  • 레이저 장치
    • 빛에 노출되면 순간적으로 어두워지는 포토크로믹 필름(photochromic film)상의 패턴을 추적
    • 패턴 : 전기기계적으로 제어되는 거울에 의하여 편향되는 레이저 빔에 의하여 만들어진다. 이때 다른 광원은 스크린상에 화상을 투사하기 위하여 사용
  • 3차원 모니터
    • 진동하는 유연한 거울에 CRT화상을 반사 시키는 기법



  • 3D물체를 나타내는 또 다른 기법 : 관측자의 두 눈에 서로 다른 그림을 보여줌으로써 3D효과를 얻는 것이다.
    • 방법1. 한 장면의 두 그림을 CRT 스크린상의 반반에 하나씩 그린다. 각각의 그림은 보통 한쪽 눈이 볼 때 해당 하는 시계(視界)방향에 의해서 보이는 장면에 해당되는 그림을 투사한 것이다. 편광 휠터를 스크린상에 반반씩 놓고 사용자는 편광안경을 통하여 화면을 본다. 안경의 각 유리는 오직 스크린상의 반에 해당하는 부분의 빛 만을 받아 들이고, 따라서 사용자는 3차원장면을 입체적으로 보게 된다.
    • 방법 2. 전체 스크린에 두 개의 그림을 반복재생주기마다 교대로 보임으로써 얻을 수도 있다.
    • 방법 3. 2 개의 작은 모니터와 하나의 광학시스템을 갖춘 머리에 쓰는 기구를 사용하여 만들어낼 수도 있다. 한 비디오 모니터는 왼쪽 눈에 해당하는 장면을, 다른 비디오 모니터는 오른쪽 눈에 해당하는 장면을 보인다. 머리에 씌운 감지시스템은 계속 관측자 위치를 추적하기 때문에 마치 관측자가 보이는 장면 내를 걸어 다니는 것과 같이 물체의 앞뒤가 보인다.


  • CRT 및 평판 디스플레이(LCD 등)의 장점을 모두 갖춘 표시장치로 주목을 받으며 선진국에서 연구개발이 활발히 진행되고 있는 차세대 디스플레이
  • 미세 팁으로부터 전자들이 전계장 방출되는 원리를 이용, 화면을 구성하는 평판 디스플레이
  • 크기에 따라 부피, 무게가 엄청나게 불어나는 CRT의 단점을 해결하면서 가격 및 대형화·시야각의 단점이 있는 LCD의 문제를 해결할 수 있는 환상적인 성능을 가지는 것으로 알려진 FED는 앞으로 21세기 디스플레이 시장에서의 시장성 또한 유망하다는 전망
  • 음극판 패널(Cathode)과 양극판 패널(Anode)로 구성되어 있는데 기본적으로 음극판에서 방출된 전자가 양극판의 형광체에 부딪혀 영상을 나타내도록 설계되어 작동방식이 기존 브라운관과 유사하면서도 평판으로 되어있다.(차세대 평판 브라운관)
  • 박형, 저전력 소비, 저 공정 비용, 뛰어난 온도특성, 고속동작 등의 고른 장점을 갖추고 있어 소형 컬러TV에서 부터 산업용 제품과 컴퓨터 등에 이르기까지 광범위하게 활용.


  • 프린터
    • 충격식 프린터 : 리본을 때려서 글씨를 인쇄하는 형식
      • 헤드와 종이 사이에 프린터 리본을 두어, 잉크가 종이에 묻어나도록 하는 방식
      • 밴드 프린터나 도트매트릭스 프린터
    • 비충격식 프린터 : 가는 노즐을 통해 잉크를 분사
      • 잉크젯프린터, 레이저 프린터, 감열식 프린터(활용 예:은행 대기표)
  • 플로터 (Plotter)
    • 도형이 주로 포함되어 있는 데이터를 출력하기 위해 고안된 장치
    • 초창기에 설계전산화 분야에 많이 이용
    • 플랫베드 타입과 롤러 타입
    • 롤러타입 플로터 : 펜이 장착된 헤드부분이 가로방향, 즉 X축 방향으로 직선운동을 하고, Y축 방향으로는 롤러가 회전운동을 하는 원리로 동작함으로써, 원하는 어떠한 도형이라도 그려낼 수 있게 된다.



  • 키보드
  • 테블렛(tablet)
  • 라이트펜(light pen)
  • 마우스(mouse)
  • 조이스틱(joystick) : 그림 (a)
  • 터치패널(touch panel) : 그림 (b)
  • 음성 시스템(voice system)



  • CPU와 함께 정보를 주고 받고 또한 화상 출력장치를 제어
    • CPU로부터 받은 디지털 정보를 디스플레이 장치에 필요한 해당 전압치로 바꾸는데 사용한다. 디스플레이 프로세서와 하드웨어상으로 구현된 특수한 그래픽스 기능에 따라서 디지털-아날로그 변환이 일어난다. 어떤 시스템에서는, 그래픽스 출력기능을 구현하기 위하여 하나이상의 디스플레이 프로세서를 사용하기도 한다.




  • 대부분의 그래픽스 모니터에서의 좌표 원점 : 스크린의 왼쪽 아래
  • 2차원좌표에서 제 1상한에 해당
    • 스크린 좌표상의 x값은 오른쪽으로 갈수록 증가
    • y값은 아래에서 위로 갈수록 증가
  • 일반적으로 그래픽스 시스템에서는 응용프로그램이 사용자에게 편리한 임의의 좌표 참조점 설정을 허용하여 그림상의 점을 정의할 수 있게 한다. 그리고 좌표전환에 의하여 사용자가 정의한 점을 다시 스크린상의 점으로 바꾸어 놓는다.


  • 선분을 그리는 일
    • 응용프로그램에서 정한 선분 상의 좌표점들을 그리는데 필요한 밝기의 정도(또는 색)를 해당 전압치로 바꾸어 디스플레이 장치에 가함
    • 흑백시스템 : on과 off경우만 존재
    • 고성능의 시스템에서는 스크린상의 점에 대한 밝기에 변화를 줄 수가 있어서 여러 단계의 중간밝기로 출력가능
  • 문자 출력
    • 표준문자열이 갖추어져 있으나, 어떤 시스템에서는 사용자가 만들어 저장하고 이것을 디스플레이 프로세서가 출력하게 한다.
  • 여러형태의 선 그리기(즉 점선, 굵은선 등), 색 칠하기, 곡선그리기, 그리고 출력될 대상의 위치전환작업이나 취급을 용이하게 하는 작업
  • 라이트펜과 같은 대화형 입력장치와 연결사용이 가능
  • 재생 CRT시스템에서
    • 그림에 대한 데이터를 그림이 흔들리게 보이지 않을만큼 충분히, 계속 반복하여 스크린에 재생
    • 그림의 데이터는 재생 기억장소(refresh storage area)에 저장
    • 일반적인 시스템에서는 스크린상에서의 재생작업을 디스플레이 제어기(display controller)라는 또 다른 프로세서가 하도록 만들어짐



  • 응용프로그램에서 사용된 그래픽스 명령어 번역됨=> 디스플레이 파일 프로그램(display file program)으로 이동
  • 디스플레이 파일 프로그램 : 디스플레이 프로세서가 스크린을 재생할 때 사용
  • 디스플레이 프로세서 : 재생주기마다 디스플레이 파일 프로그램내의 명령어를 반복 수행한다.


  • 디스플레이 제어기를 랜덤 스캔 시스템에서 사용하는 경우: 두 개의 파일을 사용.
  • 번역된 그래픽스 명령어는 먼저 디스플레이 파일에 저장됨.
  • 그런 다음에 디스플레이 프로세서는 이 명령어들을 디스플레이 제어기에 의하여 수행되는 재생 디스플레이 화일(refresh display file)에 옮겨 놓음.
  • 재생 디스플레이 파일은 스크린상의 선택된 뷰 포트내에 이미지가 출력되도록 관측 연산 작업에 의하여 만들어진다.
  • 디스플레이 제어기에 의하여 재생작업이 수행되는 동안에 디스플레이 프로세서는 대화식으로 명령어를 입력 받아서 재생 파일을 고쳐나갈 수 있다. 이때의 수정작업은 반드시 재생처리와 동기화 시켜서 재생 처리되는 동안에 그림의 모양이 어긋나지 않도록 해야 한다.



  • 그래픽 패턴을 그림의 선을 따라 전자빔의 방향을 조정하는 방식으로 그림.
  • 선 : 양 끝점 좌표 값에 의하여 정의되어 있고 이 좌표 값은 각각 x, y 편향 전압 값으로 바뀐다.그리고 양끝점 사이를 전자빔이 움직이게 만듦으로써 한번에 한 선분씩 그려나간다.
  • 직선 : 디스플레이 프로세서 또는 디스플레이 제어기내의 하드웨어 요소인 벡터 생성기(vector-generator)에 의하여 그려짐.
    • 벡터 생성기 : 전자빔에 대한 편향전압을 만들어낸다.
      • 방법
        • 아날로그 벡터 생성기(analog vector generator) : 편향전압을 일정하게 변화시키는 방법을 사용하여 두점 사이의 직선이 그대로 만들어진다.
        • 디지털 벡터 생성기(digital vector generator) : 선을 따라 시작점부터 계속 이웃하는 점을 계산하여 이것을 전압치로 바꾼다. 이 방법에서는, 한 직선이 여러점의 집합에 의하여 만들어진다. 비록 디지털 방법은 아날로그 방법같이 매끄러운 직선을 만들지는 못하지만 대체적으로 빠르고 값도 저렴하다. 점선과 같은 선의 형태는 한 선이 그려질 때 전자빔을 교대로 켰다 껐다 함으로써 처리되어 진다.
  • 곡선 :곡선의 함수표현이 주어지면 곡선을 여러 개의 짧은 직선의 모임이나, 여러 점의 집합의 형태로서 출력하도록 하드웨어적으로 구현가능


  • 디스플레이 프로세서
    • 재생기억장치를 이용하거나, 이용하지 않고 설계
    • 디스플레이 프로세서에 "write-through"기능이 필요한 경우에는 재생기억장치를 사용한다.
      • 이 기능은 재생처리가 진행될 때 저장된 그림 위에 겹치게 하는 것.
    • 재생기억장치가 없는 경우에 디스플레이 프로세서는 랜덤 스캔 시스템에서 사용한 것과 같은 방법으로 기억장치에 선이나 문자를 출력시킬 수가 있다.
    • DVST 디스플레이 프로세서에서 필요한 부수적 기능으로는 디스플레이 정보 저장이나 화면을 지우는 명령어 등이다.


  • 재생기억장치에 스크린상의 각 점에 대한 밝기의 정보를 저장
  • 프레임 버퍼(frame buffer) 또는 재생버퍼(refresh buffer), 래스터(raster) :래스터 스캔 시스템에서의 재생기억장치를 칭함.
  • 픽셀(pixel) : 프레임 버퍼내의 각 점
  • 하나의 그림은 프레임 버퍼의 정보를 한번에 한 줄씩, 위에서 아래로 읽으면서 스크린상에 색칠하는 방식으로 출력
  • 주사선(scan line) : 픽셀로 이루어진 수평선
  • 주사전환(scan conversion) : 응용프로그램에 의하여 픽셀에 관한 정보를 처리하여 프레임 버퍼에 저장 시키는 것
    • 이때 밝기에 대한 값은 수직 귀선 시간(vertical-retrace time)동안에 프레임 버퍼에 저장됨.
    • 프레임 버퍼내의 픽셀위치는 밝기 값의 2차원 배열형태로 되어있으며 각 각 스크린좌표에 대응한다.




  • 래스터내의 픽셀 수 : 디스플레이 프로세서의 해상도(resolution) 또는 프레임 버퍼의 해상도
  • 품질이 좋은 래스터 시스템 : 1024x 1024의 해상도
  • CRT모니터의 해상도는 형광체 점의 크기에 달려있으므로 그래픽스 시스템은 두 가지 종류의 해상도를 갖는다.
    • 시스템에서 사용되는 모니터에 대한 해상도
    • 다른 하나는 프레임 버퍼에서의 해상도
    • 가장 좋은 그림을 얻으려면, 비디오 모니터의 해상도가 적어도 프레임 버퍼의 해상도보다 같거나 커야만 한다.
  • 그래픽스 명령어는 주사전환처리에 의하여 화상버퍼내의 밝기 값으로 바뀌어 저장
  • 흑백시스템 : 각 스크린상의 점은 on-off 두가지 이므로, 픽셀당 한 비트 필요
  • 컬러(좋은) 시스템 : 픽셀당 24이상의 비트가 사용
    • 프레임 버퍼의 크기가 매우 커져야만 한다.
    • 1024x 1024의 해상도를 갖는 스크린에서 픽셀당 24비트를 사용하는 시스템의 경우에 3MB의 저장장치를 갖는 프레임 버퍼 필요.
  • 직선, 곡선, 문자 등의 표현 : 디지털 방식
    • 각 선은 점의 집합, 문자는 도트-매트릭스 형태로 저장
  • 프레임 버퍼내에서 밝기 값을 저장하는 방법의 중요 장점
    • 해당지역에 색이나 명암을 줄 수 있다는 것.
    • 한 지역에 대한 주사전환작업이 이루어지면 그 지역내의 모든 점에 대한 밝기 값이 래스터에 저장되고 디스플레이 프로세서에 의하여 즉각적으로 사용될 수 있다.
  • 이기법
    • 메모리 요구량 줄이기 위하여 밝기 정보를 코드화하는 방법
    • 각 주사선을 하나의 정수 쌍으로 저장
    • 이때 한 숫자는 밝기 값을 나타내고 다른 정수 값은 같은 밝기를 가진 주사선상의 이웃한 픽셀의 수를 나타냄.
  • 셀 부호화(cell encoding)
    • 래스터를 하나의 사각형지역으로 부호화
    • 단점
      • 밝기에 변화를 주기가 어렵고 같은 색이 계속되는 것이 적은 경우에 오히려 저장장소가 늘어나야 한다.    
      • 디스플레이 제어기가 래스터를 처리하는 것이 어렵다.


  • 프레임 버퍼 메모리내에서 이미지는 작성되고 이 메모리로부터 화면에 뿌려짐.
  • 그래픽 카드에서의 메모리
    • 보통 카드 자체에 내장
    • 한 개의 버퍼 이상을 포함할 정도로 충분한 크기
  • 한 개 이상의 버퍼를 가지는 의미
    • 한 버퍼에서는 이미지를 만들고 있는 동한 두번째 버퍼에서는 현재 이미지를 보여주는 작업을 가능하게 한다.
    • 더블 버퍼링 : 한 개의 이미지가 완성되면 이것은 화면에 뿌려주는 작업을 할 수가 있게 되는데, 교대로 다음 이미지를 만들기 위해서 오래된 버퍼를 비우게 한다.
      • 한 개의 이미지가 미처 완성되기도 전에 화면에 뿌려지는 것을 방지하기 위함.
      • 문제점 : 새로운 이미지가 완성되고 나면, 그래픽 시스템이 현재 이미지가 컴퓨터 모니터에 새로운 이미지를 그리는 것을 완성할 때까지 기다려야 한다.
        • 세번째 버퍼가 사용.(트리플 버퍼링).
  • "프레임" 혹은 "이미지" 버퍼의 근본 작동 원리
    • 버퍼에 데이터를 어떻게 저장하는가에 따라서 카드별로 다름.
      • 데이터를 8 비트,16,24비트 형식으로 저장, 256 컬러, 65536 컬러 , 1600만 컬러가 가능
    • 비트수가 다시 세분화 되는 방법 다름
      • 16비트 형식은 적색을 위해서 5비트, 청색을 위해서 5비트, 녹색을 위해서 6비트 (565 형식이라 칭한다) 로 다시 세분화 되서 나뉘어질 수 있거나 혹은 각각 의 적,청,녹색에 5비트를 지정하고 한 개의 비트를 다른 기능을 위해서 남겨두는(5551 형식) 방법도 있다.
      • 램댁(Random-Access-Memory Digital-to-Analog Converter)
    • 형식과 상관없이 이러한 정보들을 읽고 컴퓨터가 모니터에 뿌려주는 기능을 제공
    • "램, 디지털 아날로그 변환기"


  • 모니터는 사용하는 소프트웨어에 따라 여러 가지의 다양한 모습으로 변하는데, DOS 상태에서는 단지 문자만을 표시해주지만 AutoCAD와 같은 패키지를 사용하는 경우에는 설계 제도판이 되며, 그래픽 툴을 사용하는 경우에는 캔버스 및 팔레트가 되기도 한다. 또한 오락 프로그램을 이용하여 오락을 하는 경우에는 오락실의 오락 기계의 역할도 하게 된다.
  • 초기에는 이러한 모니터가 큰 비중을 갖지 못해 컴퓨터의 다른 하드웨어의 발전에 비해 그 발전 속도가 느렸지만, 최근에 이르러서는 보다 선명하고 다양한 화질을 원하는 사용자들의 요구에 따라 색상도 및 해상도 면에서 급속도로 향상되고 있는 중요한 주변 장치이다.
  • 그래픽 카드
    • 본체의 메인보드 슬롯에 끼워 사용자 모니터에 중요한 영향을 미침.
    • 지금은 카드가 가지고 있는 메모리(VRAM:V:ideo RAM :화면표시 전용램)에 따라 그래픽 카드의 성능이 다르고, 가격에서도 차이가 난다.
  • VRAM:V:ideo RAM :화면표시 전용램
    • 보통 도스나 윈도우 3.1 : 1M바이트 정도가 대부분
    • 윈도우 95시스템 : 2MB ~4M B
    • 윈도우 98 : 4MB~8MB
  • 모니터의 해상도 :
    • 한 그래픽 카드의 성능과 모니터가 나타낼 수 있는 성능과 상관 관계를 맺고 있다.


  • IBM이 1987년에 발표한 PS/2(Personal System/2)의 그래픽 카드
  • VGA 카드는 그 내부가 전혀 공개되지 않은 채로 PS/2 시스템에 탑재되어 발표
  • 협찬 업체들의 노력으로 IBM-PC에서도 사용할 수 있도록 개량됨.
  • 아날로그 방식을 채택하고 있는데, TTL 방식과 아날로그 방식을 동시에 지원하며 모니터의 연결 커넥터도 9핀과 15핀을 함께 갖고 있어 모노크롬 모니터, CGA용 모니터뿐만 아니라 EGA용 모니터도 연결하여 사용할 수 있는 융통성을 갖고 있다.
  • 또한 하나의 카드에 여러 주파수를 겸용할 수 있도록 한 멀티 주파수 형식으로 설계된 것도 다른 그래픽 카드용 모니터를 사용할 수 있는 이유 중의 하나.
  • 현재 사용되고 있는 대부분의 VGAMDA, CGA, EGA와 호환성을 유지하며 DAC(Distal to Analog Converter)를 가지고 있어 아날로그 RGB 신호를 사용해서 320 × 200의 해상도에서는 256가지의 컬러를 지원하며, 640 × 480의 해상도에서는 16가지의 컬러를 지원한다. 내부적으로는 메모리 및 레지스터를 사용하는 방법에 있어서 EGA와 매우 유사하다.



  • VGA의 새로운 표준을 세우기 위해서 IBMVGA 협력업체(클론)들이 모여 발족한 VESA(Video Electronics Standards Association)에 의해 1988년에 개발된 그래픽 카드이다.
  • 기존의 표준 VGA와 호환성을 그대로 유지하면서도 640 × 480의 해상도에서 256가지의 컬러를 표시할 수 있으며, 800 × 600의 해상도에서는 16가지 컬러를 표현할 수 있다. 또한 확장 모드에서는 800 × 600의 해상도에서 256컬러를, 1024 × 768의 해상도에서는 16컬러 흑은 256컬러를 표현할 수 있게 되었다.
  • 현재는 1024 x 768 혹은 1152 x 854 픽셀, 1280 x 1024 픽셀의 해상도에서도 하이컬러(16비트)나 트루컬러(32비트)까지 1670만 가지 색상을 사용할 수가 있다. 이것은 카드 자체의 하드웨어적인 기술과 시스템의 성능 향상, 비디오 메모리의 증가에 따라 가능해진 것이다.


  • 그래픽칩에게 CPU와 메모리가 연결된 브리지 칩으로 직접 연결된 통로를 제공하여, PCI 버스를 거치지 않고 바로 메모리를 사용할 수 있도록 해주기 때문에 속도가 PCI보다 훨씬 빠르다.
  • AGPPCI 규격에 기반을 두고 있다.
    • 파이프라인 읽기를 제공하기 위한 신호가 추가되었고 기본적인 신호체계도 같다.
    • AGPPCI33MHz대신 66MHz로 동작하고 동시에 양 클럭 모서리에서 테이터 전송을 허용하므로 실질적으로는 133MHz의 클럭을 제공한다.
      • 이 속도는 특별한 기술을 채택한 때문이 아니라 무작정 속도를 높인 것이다.
      • AGP가 버스가 아니라 단지 브리지 칩과 그래픽 칩을 물리적으로 연결하는 라인이기 때문에 가능한 것이다. 두 개의 칩이 이 속도만 견뎌낼 수 있다면 아무 문제가 없다.
  • 이처럼 PCI를 통해 전달된 데이터는 그래픽 보드의 프레임 버퍼에 쌓이게 되고. 그 다음부터 그래픽 제어기가 처리할 수 있다. 그런데 AGP라는 칩셋이 중간에 존재하면서 메모리와 그래픽 제어기를 고속으로 직접 연결해 준다. 그래픽 카드는 자기 자신만을 위한 프레임 버퍼를 사용하다가 메인 메모리에서 데이터를 가져올 일이 있으면 AGP를 통해 바로 가져올 수 있다.
  • 메인 메모리를 동적으로 할당하여 쓸수도 있고 거기에 Z버퍼나 텍스처맵을 설정할 수도 있다. AGP 칩셋은 저렴하면서도 주 메모리로의 높은 대역폭을 제공할 예정이다. 따라서 3D 그래픽이나 비디오 화상회의, MPEG-2 비디오를 별다른 추가 비용없이 PC 급에서 충분히 가능할 전망이다.
  • 그래픽이란 많은 종류의 선과 원으로 이루어져 있으며 이러한 원이나 도형은 여러가지 색상으로 채워져 있다. 그래픽 카드는 이러한 선과 원을 그리거나, 이을 화려한 색상으로 치장하는 역할을 하는 것이다.
  • 하지만 기존의 그래픽 카드는 그래픽 작업에 필요한 연산이나 작업을 메인보드에 장착된 CPU가 맡아서 처리한다. 즉 하나의 그림을 그리기 위해서는 많은 종류의 선과 원을 그리고, 그것을 여러가지 색상으로 채워야 한다.
  • 그래픽 카드는 이러한 선과 원을 그리거나, 이들을 화려한 색상으로 치장하는 역할을 하는 것이다. 하지만 기존의 그래픽 카드는 그래픽 작업에 필요한 연산이나 작업을 메인보드에 장착된 CPU가 맡아서 처리한다. 이러한 그래픽 관련 연산을 CPU가 맡아 하기때문에 전체적인 시스템 속도가 떨어지는 현상이 발생한다.
  • 이런 시스템의 속도저하를 막기 위해서 개발된 것이 바로 그래픽 액셀러레이터다. 그래픽 액셀러레이터는 그래픽에서 많이 사용하는, 즉 점과 선 그리기, 그리고 다각형 그리기등과 같은 기본적인 명령을 액셀러레이터 칩 속에 내장시켜 조금이라고 CPU의 부담을 덜어기 위해 고안된 것이다.
  • 그러나 이러한 그래픽 액셀러레이터는 가속 칩에 내된 명령이 아닌 다른 기능의 명령이 입력되는 경우에는 또다시 일적인 그래픽 카드처럼 동작한다. 그래서 그래픽 액셀러레이터라도 속도의 분적인 저하는 감소해야 한다. 이러한 기존의 그래픽 액셀러레이터의 단점을 보완해 가속 칩에 약간의 명령을 입력할 수 있는 그래픽 프로세서도 등장한 것이다.


  • 그래픽스 출력을 디스플레이하고, 처리하는 프로그래밍 명령어는 기존의 컴퓨터 언어를 확장한 형태로 설계
    • 예: Tektronix에 의하여 개발된 PLOT 10 시스템
      • 그들의 그래픽스터미널에 FORTRAN과 함께 사용
  • 그래픽스 프로그래머를 위하여 설계된 경우
    • 그림의 기본요소(직선, 다각형, 원, 기타)를 만들거나, 색이나 밝기를 지정하거나, 시계영역을 지정하거나, 변환 작업을 수행하는 기본 함수프로그램이 포함
  • 프로그래머가 아닌 사용자를 위한 응용그래픽스의 경우
    • 사용자가 어떻게 해야 하는지에 대해 걱정하지 않고도 그래픽스를 만들 수 있게끔 설계
    • 그래픽스 루틴과 사용자와의 인터페이스를 위하여 사용자 자신의 용어를 사용하여 프로그램과 의사통신을 할 수 있게 되어있다.
    • 이와 같은 응용 소프트웨어의 예 페인팅프로그램, 여러 가지 비지네스, 의학용, CAD시스템 등이 있다.