مقدمه:
با پيشرفت دنياي امروز و به روز شدن اطلاعات و فناوري، ديگر متدهاي قديمي از رونق افتاده اند.با وارد شدن كامپيوتر به دنياي صنايع دستي تحولي شگرف دنيا را فرا گرفت.
انسان از ديرباز به فكر راحتي خويش بوده است و در اين راستا دست به هر كاري ميزده تا كارها را راحت تر انجام دهد.از جمله هنرهايي كه از ديرباز تا كنون مورد توجه هنر دوستان بوده و هست هنر گرافيك مي باشد.

آشنايي با گرافيك
گرافيك برگرفته از واژة لاتين Graphic است و نسبت به سرچشمة هنري خود كه نقاشي است جديدتر و به قولي امروزي تر است.قبل از عرصة جديد پيشرفت چشمگير كامپيوتر كار گرافيك بصورت دستي انجام مي شده است.اما بعد از ظهور كارتهاي گرافيكي با مدلهاي پيشرفته و گوناگون و وضوح بالاتر اين كار نيز بر عهدة كامپيوتر سپرده شد.با وارد شدن اين كارتها و قرار گيري آنان در كيس ها جعبه طراحي گرافيستها به كامپيوتر منتقل شد و كار گرافيك بسي آسان شد.

هرچند از زمان ظهور اين كارتها زمان زيادي نمي گذرد اما تا به حال نرم افزارهاي گرافيكي متنوعي براي گرافيك ظهور كرده اند كه هر كدام نسبت به ديگري ارتقا يافته تر است.من جمله نرم افزارهاي گرافيكي پر كاربرد كنوني ميتوان به : Adob Photoshop .. Free Hand..Corel Draw و.. اشاره كرد كه نرم افزار گرافيكي فتوشاپ سي اس از همه كاربردي تر است كه براي كار بر روي تصاوير و عكس ها كاربرد فراواني دارد.از فري هند و كورل بيشتر براي طراحي لوگو و آرم هاي هنري استفاده مي شود اما قبل از آشنايي با نرم افزارهاي گرافيكي بايد با قطعة سخت افزاري مربوطه يعني كارت گرافيكي آشنا شويم و بعد به معرفي نرم افزارهاي گرافيكي متعددي مي پردازيم و كاربردهاي آنان در آخر نيز اشاره اي به ساخت يك روبوت و كمك گرفتن از دنياي مجازي در ساخت آن مي كنيم.

کارت گرافيک چيست ؟
كارت گرافيك در كامپيوتر شخصي داراي جايگاهي خاص است . كارت هاي فوق اطلاعات ديجيتال توليد شده توسط كامپيوتر را اخذ و آنها را بگونه اي تبديل مي نمايند كه براي انسان قابل مشاهده باشند. در اغلب كامپيوترها ، كارت هاي گرافيك اطلاعات ديجيتال را براي نمايش توسط نمايشگر ، به اطلاعات آنالوگ تبديل مي كنند. در كامپيوترهاي Laptop اطلاعات، همچنان ديجيتال باقي خواهند ماند زيرا اين كامپيوترها اطلاعات را بصورت ديجيتال نمايش مي دهند.

اگر از فاصله بسيار نزديك به صفحه نمايشگر يك كامپيوتر شخصي نگاه كنيد ، مشاهده خواهيد كرد كه تمام چيزهائي كه بر روي نمايشگر نشان داده مي شود از “نقاط” تشكيل شده اند . نقاط فوق ” پيكسل ” ناميده مي شوند. هر پيكسل داراي يك رنگ است . در برخي نمايشگرها ( مثلا” صفحه نمايشگر استفاده شده در كامپيوترهاي اوليه مكينتاش ) هر پكسل صرفا” داراي دو رنگ بود: سفيد و سياه . امروزه در برخي از صفحات نمايشگر ، هر پيكسل مي تواند داراي ۲۵۶ رنگ باشد. در اغلب صفحات نمايشگر ، پيكسل ها بصورت ” تمام رنگ ” (True Color) بوده و داراي ۱۶/۸ ميليون حالت متفاوت مي باشند. با توجه به اينكه چشم انسان قادر به تشخيص ده ميليون رنگ متفاوت است ، ۱۶/۸ ميليون رنگ بمراتب بيش از آن چيزي است كه چشم انسان قادر به تشخيص آنها بوده و به نظر همان ده ميليون رنگ كفايت مي كند!

هدف يك كارت گرافيك ، ايجاد مجموعه اي از سيگنالها است كه نقاط فوق را بر روي صفحه نمايشگر ، نمايش دهند.
يك كارت گرافيك پيشرفته، يك برد مدار چاپي بهمراه حافظه و يك پردازنده اختصاصي است . پردازنده با هدف انجام محاسبات مورد نياز گرافيكي ، طراحي شده است . اكثر پردازنده هاي فوق داراي دستورات اختصاصي بوده كه به كمك آنها مي توان عمليات گرافيك را انجام داد. كارت گرافيك داراي اسامي متفاوتي نظير : كارت ويدئو ، برد ويدئو ، برد نمايش ويدئوئي ، برد گرافيك ، آداپتور گرافيك و آداپتور ويدئو است .

مباني كارت گرافيك
بمنظور شناخت اهميت و جايگاه كارت هاي گرافيك ، يك كارت گرافيك با ساده ترين امكانات را در نظر مي گيريم . كارت مورد نظر قادر به نمايش پيكسل هاي سياه وسفيد بوده و از يك صفحه نمايشگر با وضوح تصوير ۴۸۰ * ۶۴۰ پيكسل استفاده مي نمايد. كارت گرافيك از سه بخش اساسي زير تشكيل مي شود :
– حافظه . اولين چيزي كه يك كارت گرافيك به آن نياز دارد ، حافظه است . حافظه رنگ مربوط به هر پيكسل را در خود نگاهداري مي نمايد. در ساده ترين حالت ( هر پيكسل سياه و سفيد باشد ) به يك بيت براي ذخيره سازي رنگ هر پيكسل نياز خواهد بود. با توجه به اينكه هر بايت شامل هشت بيت است ، نياز به هشتاد بايت (حاصل تقسيم ۶۴۰ بر ۸ ) براي ذخيره سازي رنگ مربوط به پيكسل هاي موجود در يك سطر بر روي صفحه نمايشگر و ۳۸۴۰۰ بايت ( حاصلضرب ۴۸۰ در ۸۰ ) حافظه بمنظور نگهداري تمام پيكسل هاي قابل مشاهده بر روي صفحه ، خواهد بود .

– اينترفيس كامپيوتر . دومين چيزي كه يك كارت گرافيك به آن نياز دارد ، روشي بمنظور تغيير محتويات حافظه كارت گرافيك است . امكان فوق با اتصال كارت گرافيك به گذرگاه مربوطه بر روي برد اصلي تحقق پيدا خواهد كرد. كامپيوتر قادر به ارسال سيگنال از طريق گذرگاه مربوطه براي تغيير محتويات حافظه خواهد بود.
– اينترفيس ويدئو . سومين چيزي كه يك كارت گرافيك به آن نياز دارد ، روشي بمنظور توليد سيگنال براي مانيتور است . كارت گرافيك مي بايست سيگنال هاي رنگي را توليد تا باعث حركت اشعه در CRT گردد. فرض كنيد كه صفحه نمايشگر در هر ثانيه شصت فريم را بازخواني / باز نويسي مي نمايد ، اين بدان معني است كه كارت گرافيك تمام حافظه مربوطه را بيت به بيت اسكن و اين عمل را شصت مرتبه در ثانيه انجام دهد. سيگنال هاي مورد نظر براي هر پيكسل موجود بر هر خط ارسال و در ادامه يك پالس افقي sync ، نيز ارسال مي گردد.عمليات فوق براي ۴۸۰ خط تكرار شده و در نهايت يك پالس عمودي sync ارسال خواهد شد

.
پردازنده هاي كمكي گرافيك
يك كارت گرافيك ساده نظير آنچه در بخش قبل اشاره گرديد ، Frame Buffer ناميده مي شود. كارت، يك فريم از اطلاعاتي را نگهداري مي نمايد كه براي نمايشگر ارسال شده است . ريزپردازنده كامپيوتر مسئول بهنگام سازي هر بايت در حافظه كارت گرافيك است . در صورتيكه عمليات گرافيك پيچيده اي را داشته باشيم ، ريزپردازنده كامپيوتر مدت زمان زيادي را صرف بهنگام سازي حافظه كارت گرافيك كرده و براي ساير عمليات مربوطه زماني باقي نخواهد ماند.

 

مثلا” اگر يك تصوير سه بعدي داراي ۱۰۰۰۰ ضلع باشد ، ريزپردازنده مي بايست هر ضلع را رسم و عمليات مربوطه در حافظه كارت گرافيك را نيز انجام دهد. عمليات فوق زمان بسيار زيادي را طلب مي كند.
كارت هاي گرافيك جديد ، بطرز قابل توجه اي ، حجم عمليات مربوط به پردازنده اصلي كامپيوتر را كاهش مي دهند. اين نوع كارت ها داراي يك پردازنده اصلي پر قدرت بوده كه مختص عمليات گرافيكي طراحي شده است. با توجه به نوع كارت گرافيك ، پردازنده فوق مي تواند يك ” كمك پردازنده گرافيكي ” يا يك ” شتاب دهنده گرافيكي ” باشد. پردازنده كمكي و پردازنده اصلي بصورت همزمان فعاليت نموده و در موارديكه از شتاب دهنده گرافيكي استفاده مي گردد ، دستورات لازم از طريق پردازنده اصلي براي شتاب دهنده ارسال و شتاب دهنده مسئوليت انجام آنها را برعهده خواهد داشت .

در سيستم هاي ” كمك پردازنده ” ، درايور كارت گرافيك عمليات مربوط به كارهاي گرافيكي را مستقيما” براي پردازنده كمكي گرافيكي ارسال مي كند. سيستم عامل هر چيز ديگر را براي پردازنده اصلي ارسال خواهد كرد. در سيستم هاي ” شتاب دهنده گرافيكي ” ، درايور كارت گرافيك هر چيز را در ابتدا براي پردازنده اصلي كامپيوتر ارسال مي كند. در ادامه پردازنده اصلي كامپيوتر ، شتاب دهنده گرافيك را به منظور انجام عمليات خاصي هدايت مي كند. مثلا” پردازنده ممكن است به شتاب دهنده اعلام نمايد كه :” يك چند ضلعي رسم كن ” در ادامه شتاب دهنده فعاليت تعريف شده فوق را انجام خواهد داد.

عناصر ديگر بر روي كارت گرافيك
يك كارت گرافيك داراي عناصر متفاوتي است :
– پردازنده گرافيك . پردازنده گرافيك بمنزله مغز يك كارت گرافيك است . پردازنده فوق مي تواند يكي از سه حالت پيكربندي زير را داشته باشد:
— Graphic Co-Processor . كارت هائي از اين نوع قادر به انجام هر نوع عمليات گرافيكي بدون كمك گرفتن از پردازنده اصلي كامپيوتر مي باشند.
— Graphics Accelerator . تراشه موجود بر روي اين نوع كارت ها ، عمليات گرافيكي را بر اساس دستورات صادره شده توسط پردازنده اصلي كامپيوتر انجام خواهند داد.