Підключення стереоочков до будь-якої відеокарти на процесорі від NVIDIA

Наши партнеры ArtmMisto

Дана стаття буде цікава не тільки "Самоделкин", які зберуться застосовувати наведену схему, а й звичайним користувачам, які захочуть оцінити доцільність покупки комплекту РК очок і контролера.

З появою референсного драйвера від NVIDIA версії вище 10.хх будь-який власник відеокарти на чіпах цієї компанії став мати можливість використовувати РК стереоокуляри. Можливо це стало тому, що в цих драйверах з'явилася підтримка режиму стереокартинки. Спочатку підтримка стереокартинки була неофіційною, проте з виходом релізу драйверів версії 12.41 NVIDIA випустила і офіційний стереодрайвер тієї ж версії. Таким чином, є підстави вважати, що підтримка ЖК стереоочков не припиниться, а любителі красиво пограти в ігри вже можуть замислюватися про покупку комплекту стереоочков і контролера до них. Якщо вони, звичайно, не є вже щасливими власниками карти класу Deluxe від ASUS . Однак ціна комплекту з очок і контролера (і, зрозуміло, карт Deluxe і подібних) досить велика.

Альтернативний підхід до отримання стерео полягає у використанні драйвера від фірми Metabyte, який дозволяє включити режим так званих червоно-синіх окулярів. Однак shareware версія драйвера підтримує тільки дві гри, а повна версія разом з червоно-синіми окулярами коштує $ 15.

Тим часом, останні версії драйверів від NVIDIA принесли несподіваний безкоштовний сюрприз у вигляді неофіційної підтримки режиму червоно-зеленого стереозображення, що включається через реєстр наступним чином:

[HKEY_LOCAL_MACHINE \ Software \ NVIDIA Corporation \ Global \ Stereo3D]
"StereoViewerType" = dword: 80000001

Після установки стереодрайвера і такої зміни в файлі реєстру з'являється відповідна вкладка у властивостях екрану, на якій можна змінювати налаштування стереозображення.

Однак варіант з червоно-зеленими окулярами хоч і дешевий, але не надає хорошої якості картинки через природної помилки передачі кольору (кожному оці показується картинка з відсутньою червоною або зеленою складової видимого світла) і істотного затемнення видимого зображення хорошими червоним і зеленим світлофільтрами. Тому такий режим не може бути рекомендований до постійного використання. Мабуть, виходячи саме з цих міркувань програмісти з NVIDIA і не включили цей режим офіційно, не дивлячись на простоту його реалізації в доважок до існуючого стерео через ЖК окуляри.

Таким чином, варіант з червоно-зеленим стереообладнанням ми будемо розглядати лише в якості одного з можливих, але не як рекомендований.

Треба сказати, що останнім часом в комп'ютерних фірмах досить часто окремо продаються окуляри для комплектації відеокарт з відповідним контролером. Ціна подібних виробів досить невелика, і автор купив собі окуляри від фірми ASUS (для будь-якої з відеокарт класу Deluxe, наприклад V3800, V7100, V6800 і т.п.) всього за $ 15, що, як ви пам'ятаєте, дорівнює сумі, яку просять фірмою Metabyte за свої червоно-сині окуляри з драйвером. Залишилося тільки підключити їх до карти (фірми Leadtek, що не володіє спеціальними керуючим пристроєм), і в розпорядженні автора (і вашому розпорядженні, якщо ви вирішите повторити збірку контролера) з'являється дуже дешевий варіант системи стереозображення.

Для початку оцінимо доцільність використання РК стереоочков в звичайних іграх. І лише в кінці статті ті, кому це ще буде цікаво :-), зможуть побачити безпосередньо схему пристрою.

На проблемах візуального сприйняття при використанні стерео ми тут докладно зупинятися не будемо, є достатня кількість статей, присвячених цій проблемі. Слід згадати лише, що сприйняття стереозображення - справа суто індивідуальна. Так що дуже бажано спочатку подивитися, який ефект робить картинка на конкретну людину (наприклад, за допомогою червоно-зеленого стереорежимі в драйверах від NVIDIA), і лише потім йти на фінансові витрати. Особисто мені гра в режимі стереокартинки дуже сподобалася.

Щоб відразу і безповоротно відштовхнути основну масу користувачів від цієї технології :-), слід попередити, що мінімально необхідна частота кадрової розгортки для задовільного сприйняття повинна бути не нижче 120 Гц (60 Гц на кожне око). Краще, щоб було більше. Тому користувачі 15 "моніторів будуть, швидше за все, обмежені режимом 640х480. Втім, це обмеження теж суто індивідуально.

Завершуючи розгляд візуального аспекту, хочеться сказати кілька слів про ефект "ghosting", тобто про появу більш блідого контуру зліва і праворуч від яскравих об'єктів. Цей ефект пов'язаний з далеко не повним затемненням стекол ЖК очок. Однак домогтися кращого результату з існуючими дешевими рідкокристалічними матеріалами навряд чи представляється можливим. Автор проводив експерименти щодо затемнення стекол напругою різної амплітуди і частоти. Скло починали затемнюватися з напруги амплітудою приблизно 4-5 В. Затемнення було досить слабким, картинка крізь нього була добре помітна, але зате воно було рівномірним. При підвищенні напруги до приблизно 6-7 В починала наростати нерівномірність затінення стекол, проте саме затінення ставало глибшим. (Слід мати на увазі, що дані величини можуть бути трохи іншими на вашому екземплярі очок через технологічного розкиду їх параметрів.) Ну а напруги від 11 до приблизно 14 В уже не давали істотного зміни щільності затінення. Тому напруга амплітудою 12 В може вважатися достатнім. Частота затеняющего напруги 1.2 кГц теж є оптимальною, при сильному її збільшенні затемнення скла сходить нанівець.

Не зупиняючись більш детально на візуальних якостях стереорежимі, ми розглянемо доцільність придбання ЖК очок з боку швидкості: чи вистачить її (в просторіччі, fps) для включення такого режиму роботи.

Очевидно, що якщо ми показуємо кожному оці свою картинку, яка виходить за рахунок зміщення об'єктів одного кадру гри, то сумарна кількість кадрів в секунду для обох очей (тих самих кадрів гри) зменшиться рівно вдвічі. Крім того, на підготовку зсунутих для кожного ока кадрів необхідна додаткова робота як процесора, так і відеокарти (аналіз відстані до об'єкта і рознесення на підставі цієї інформації зображення на потрібну величину).

Проведемо порівняння швидкостей з включеним і вимкненим ефектом стереозображення. Щоб більш точно і детально оцінити ступінь впливу включення стереорежимі, необхідно провести це порівняння з обмеженням окремо для процесора і окремо для відеокарти.

Для тестування був використаний наступний стенд:

• Процесор: Athlon 1GHz (7.5 х 133МГц)
• Відеокарта: Leadtek WinFast GeForce3 64МБ, що працює на частотах 255 / 575МГц
• Материнська плата: Epox 8KTA3 + (чіпсет VIA KT133A)
• Об'єм пам'яті: 256Мб PC133 SDRAM

Випробування проводилися з використанням гри Quake3. Vertical Synchronization всюди вимкнена. Драйвер версії 12.90, Stereo Driver 12.41, anisotropic filtering 16 tap, s3tc fix.

Отримані таким чином результати наведені лише для порівняння один з одним, а не для порівняння з результатами в інших статтях.

Для вимірювання збільшення навантаження на процесор використовувався режим Normal гри Quake3, в якому, на настільки потужній відеокарті, саме швидкість процесора буде чинником, що обмежує кількість fps. І навіть зросла при включенні стереорежимі навантаження на відеокарту не зможе перевантажити GeForce3, залишаючи саме процесор обмежуючим фактором.

Відповідно, для вимірювання зростання навантаження на відеокарту використовувався режим максимальної якості зі змінами, внесеними в конфігураційний файл Quake3 (baseq3 \ config.cfg), в дозволі 1280х1024х32. Природно, в такому дозволі грати з включеним стереорежиме недоцільно. Однак саме в цьому режимі вже тільки відеокарта буде "пляшковим горлечком" системи. Тому при збільшенні навантаження на відеокарту ми зможемо найкраще її оцінити саме в цьому режимі.

Отже, звернемося до результатів тестів:

Як видно з графіків, швидкість падає трохи менше, ніж в два рази, причому в обох випадках. На перший погляд картина досить дивна: якщо вдвічі збільшується навантаження на відеокарту, то падіння швидкості повинно бути лише в режимі 1280х1024х32, а якщо вдвічі збільшується навантаження на процесор, то швидкість повинна падати лише в низькій роздільній здатності. Звідси може послідувати тільки один висновок: навантаження зростає в два рази і на відеокарту, і на процесор. Але давайте не буде хапатися за голову від такого висновку, а спробуємо розібратися, чому таке відбувається і чи можливий інший варіант.

Як міряють кількість кадрів в секунду все поширені benchmark-і? Очевидно, що вони вважають кількість виведених на екран кадрів. Але ж при включенні стереорежимі кожен такий кадр перетворюється драйверами відеокарти в два - для лівого і для правого ока. Звідси випливає дворазове збільшення навантаження на відеокарту. Якщо ж згадати, що кадри для лівого і правого ока не є просто зміщеними копіями основного кадру, а змінені геометрично (повернені на деякий кут), то стає зрозумілим, що і навантаження на процесор зростає вдвічі. Як же виправити цю ситуацію? На поточний момент, з існуючими відеокартами таке неможливо. Можливо, коли-небудь буде випущений 3D акселератор, який зможе повністю на апаратному рівні зміщувати картинки для лівого і правого ока на величину, що залежить від видалення, що зберігається в Z-Buffer. Причому таке доповнення до сучасних акселератору не представляється дуже складним. Фахівці звичайно ж згадають про професійному акселератор на чіпі від NVIDIA - Quadro, який має спеціальне розширення OpenGL для роботи в режимі стерео. Подібне розширення підтримує, наприклад, Quake3 (команда r_stereo 1), проте при включенні стереорежимі на GeForce3 він не може знайти OpenGL рендерер. І, на жаль, програма SoftQuadro не дає ніякого ефекту на GeForce3.

Таким чином, при включенні стереорежимі ваші процесор і відеокарта Рендер приблизно така ж кількість кадрів (трохи більше, тому що процесору потрібно менше часу на підготовку другого стереокадра, ніж на підготовку нового кадру гри) в секунду, як і при вимкненому режимі стерео, але "стереокадри" діляться на два. Можна сказати, що навантаження на вашу апаратуру, на один ігровий кадр в секунду, зростає приблизно вдвічі. А поки можете радіти, що ви не павук, з його вісьмома очима :-). Хіба ви не бабка.

З вищесказаного можна зробити висновок, що існуюче падіння швидкості зробить стереорежим іграбельним лише на вельми потужних комп'ютерах. Для визначення швидкості після включення стереорежимі на вашій машині необхідно поділити отримується на ній число fps на два і вирішити, чи буде для вас цього досить. Втім, слід пам'ятати, що ви з великою часткою ймовірності все одно знизите дозвіл в грі для досягнення більшої частоти розгортки вашим монітором, так що навантаження на відеокарту навряд чи перевищить її можливості. Що ж стосується необхідної потужності процесорів, то треба зазначити, що ціна на продукти від фірми AMD настільки впала, що дозволити собі дуже потужний процесор може практично будь-який власник персонального комп'ютера.

Тепер перейдемо безпосередньо до схеми контролера. Міркування в цій частині статті можуть бути зрозумілі не тільки професіоналам. Однак для повного розуміння роботи контролера необхідна наявність деяких знань по схемотехніці. А непрофесіонали можуть просто повторити наведену схему.

Ще до покупки ЖК очок від ASUS автор задався питанням про те, якою формою напруги управляються ці окуляри. Загальна теорія роботи рідких кристалів була відома, крім того були простудіювати ресурси Internet, що описують пристрої підключення різних ЖК очок до відеокарт. На жаль, на вказаному сайті не було схем підключення ЖК очок від ASUS, а присутні тільки схеми для підключення очок від Elsa, які представляють собою більш складний (і, відповідно, дорогий) апарат з вбудованою системою управління (подробиці розглянемо далі). Крім того, практично на всіх опублікованих схемах існував тумблер поточного вибору "ліво-право" і, отже, не існувало схемотехнического управлінняпослідовністю закривання (тобто в 50% випадків картинка для лівого і правого ока мінялася місцями). Але на широких просторах Internet було виявлено, що у очок Elsa Revelator управління "ліво-право" здійснюється по каналу DDC (12-й висновок гнізда VGA). Негайно було прийнято рішення перевірити цю інформацію на довільній мапі з референсними драйверами від NVIDIA.

Для цього була здобута карта ASUS V3800 Deluxe, і були зняті осцилограми напруги на керуючому роз'ємі ЖК очок (простий стереоджек, як в навушниках для касетного плеєра (на малюнку праворуч вказано загальний провід РК очок від ASUS, "лівий" і "правий" можна підібрати вже після складання схеми)).

Амплітуда напруги, що управляє склала + 12 / 12В.

На 12-му виведення роз'єму VGA при включенні режиму стерео дійсно був присутній керуючий сигнал "ліво-право". На підставі цього можна зробити припущення, що Stereo Driver від NVIDIA заснований на розробках ELSA. З цього ж можна зробити висновок, що при наявності ЖК очок Elsa Revelator схема їх підключення буде дуже простий, і пізніше ми про неї поговоримо.

Частота проходження двополярного імпульсів, що поляризують рідкі кристали (тобто закривають одне око), склала 1.2кГц.

З наявності двополярного сигналів випливало вимога про наявність двополярного джерела живлення. Однак відомо, що для правильної поляризації рідких кристалів зовсім не обов'язково керувати ними Двуполярность напругою. Є дешевші рішення, при цьому повністю дотримуються всі вимоги для правильного затемнення рідких кристалів.

На підставі всіх цих міркувань була розроблена схема контролера ЖК очок від ASUS для будь-якої відеокарти на чіпі від NVIDIA.

Напруга живлення 12В береться або від комп'ютерного блоку живлення (жовтий провід "+", чорний "-"), з роз'ємів по підключенню вінчестера / дисковода, або від зовнішнього джерела живлення. При харчуванні від зовнішнього БП необхідно з'єднати загальний провід схеми з землею в VGA роз'ємі, наприклад, з 10-м висновком роз'єму VGA. Хоча така дія, для захисту від наводок на сигнал кадрової синхронізації, буде незайвим виконати і при харчуванні від БП комп'ютера.

Пристрій збирається на чотирьох поширених і дешевих вітчизняних мікросхемах: DA1 - КР1006ВІ1, DD1 - K561ЛП2, DD2 - К561ЛА7, DD3 - К561ЛН2. Заміна на серію 176 не допускається. Слід згадати, що при роботі з КМОП мікросхемами бажано вживати запобіжних заходів для захисту від статичної електрики. Як то: пайка низьковольтних паяльником з розв'язкою від мережі, заземлення браслети і т.п.

У схемі присутній перемикач, за допомогою якого ви зможете після складання схеми скорегувати положення "лівий-правий". Цей перемикач (SA1) являє собою тумблер або кнопку з фіксацією. Його спокійно можна виключити, налаштувавши один раз схему на правильне положення. Робиться це при подачі нульового потенціалу на один з входів мікросхеми DD1 (2 або 6).

За допомогою цього перемикача можна спробувати поміняти місцями картинку для лівого і для правого ока. Що цікаво, стереоефект при цьому не пропадає, але очі втомлюються набагато сильніше. Але це суб'єктивне спостереження, яке може не підтвердитися в вашому випадку.

У схемі передбачено відключення очок в разі зникнення керуючого напруги на виводі 12 роз'єму VGA (після виключення стереорежимі). Зроблено це для того, щоб одне скло не було постійно включеним (затемненим), що може привести до виходу його з ладу, передчасного "старіння" його параметрів або до банального утриманню затемнення скла протягом деякого часу після зняття напруги, що управляє, що є абсолютно неприйнятним для правильного відображення стереокартинки, так як вам просто не буде показуватися картинка для одного ока.

На виході схеми встановлена ​​ІМС К561ЛН2 з високою здатністю навантаження, тому що дослідним шляхом було встановлено, що ЖК окуляри є суттєвою ємнісний навантаженням.

При складанні пристрою немає необхідності дотримуватися нумерацію логічних елементів всередині мікросхем DD1 - DD3; їх можна змінювати відповідно до зручністю розводки.

Для збільшення стабільності схеми в неї включені фільтруючі конденсатори на 0.1мкФ і електролітичний конденсатор на 100мкФ. Бажано їх розташувати в місці підключення напруги живлення до плати і на найбільшій відстані від нього.

Підключати зібраний пристрій до відеокарти можна через passthrough роз'єм, зроблений з двох VGA роз'ємів (male та female), а то й потрібно особливої ​​якості 2D зображення (бо будь-який додатковий роз'єм призводить до погіршення зображення). Можна проводити підключення прямо в розбірному BNC коннекторе з боку 15 pin VGA роз'єму. Особливо екстремальні люди можуть підпаяти провід безпосередньо до відеокарти, продзвонивши контакт 12, на місце пайки роз'єму.

В результаті, на виході цього пристрою відносно загального проводу будуть наступні діаграми (вони можуть знадобитися при налагодженні неправильно зібраного пристрою і для розуміння його роботи):

Однак така разюча відмінність отриманих діаграм від вихідних не повинно вас лякати. Досить зняти осцилограми, встановивши загальний провід осцилографа на вихід "середній", а сигнальний вхід на виходи "лівий" або "правий", як осциллограмма набуде вигляду, показаний на вихідному малюнку. Однак слід мати на увазі, що в даній схемі не можна "загальний" провід роз'єму миниджек з'єднувати з корпусом комп'ютера. Як можна і при знятті такої осцилограми з'єднувати між собою корпусу комп'ютера і осцилографа.

Звичайно, схему можна зробити на абсолютно інший елементній базі. Наприклад, завдання мініатюризації можна вирішити, використавши будь-якої мікроконтролер в SOIC виконанні. Однак вартість такого рішення і необхідна підготовка були б вище. Втім, все в ваших руках - дерзайте ...

Тепер можна розглянути схему сполучення очок Elsa Revelator з будь-якою картою на чіпі від NVIDIA.

Для підключення цих ЖК очок досить виміряти рівні напруги на виході відповідної карти від фірми ELSA. Ці окуляри мають вбудовану систему управління, і їм необхідні лише зовнішня напруга і керуючий сигнал з виведення 12 роз'єму VGA. Однак автором таке підключення не повторювалося, і зважився на нього доведеться самому виміряти рівні необхідних напруг і при необхідності поставити ключовий каскад (аналогічний першому транзисторного каскаду наведеної схеми) для підвищення рівня напруги, що управляє, а також подати на вхід харчування очок необхідний рівень напруги.

Наостанок хотілося б нагадати, що не варто робити будь-які відключення / підключення приладів до персонального комп'ютера у включеному стані. Як при виготовленні, так і при експлуатації контролера. Нехай ви витратите більше часу, зате будете хоч якось гарантовані від поломок дорогого обладнання.

Таким чином, наведена схема дозволяє отримати систему з наявністю стереозображення за вельми невеликі, в порівнянні з вартістю фірмових систем, гроші. Причому надійність пристрою і захист ЖК очок цією системою перебувають на достатньому рівні. Однак вирішення питання "мати або не мати" все одно залишається за вами ...

Автор не несе відповідальності за можливі поломки дорогого устаткування в процесі виготовлення і застосування даної схеми. Оскількі кривизна рук - річ суто індивідуальна ... Всі дії ви робите на свій страх і ризик.