XFree86 Video Timings HOWTO

1. Disclaimer

L'uso del presente materiale è unicamente a vostro rischio. È possibile danneggiare sia il monitor che voi stessi quando ci si spinge oltre le specifiche del produttore. Leggete Sovraccaricare il Vostro Monitor per precauzioni più dettagliate. Qualsiasi danno a voi o al vostro monitor dovuto al sovraccarico è un problema vostro.

La più recente versione di questo HOWTO può essere trovata alla pagina web Linux Documentation Project .

Siete pregati di indirizzare commenti, critiche e suggerimenti per migliorie a <esr@snark.thyrsus.com>. Siete pregati di non inviare email chiedendo una soluzione magica al problema del vostro monitor speciale, perché così facendo consumate solo il mio tempo e frustrerà voi -- tutto quello che so sull'argomento è già qui dentro.

2. Perché Questo HOWTO è Obsoleto

Per le versioni 4.0.0 e successive di XFree86 non si devono più generare "modeline" nella maggioranza dei casi. Invece queste sono calcolate internamente dal server all'avvio, basate sulla risoluzione che avete specificato nella parte "Modes" della sezione "Screen" del vostro file di configurazione XFree86 e sulle capacità del monitor che il vostro server X ricava da una query EDID al monitor stesso.

Per cambiare la risoluzione video e la profondità del colore, semplicemente cambiate o create una sezione "Display" che li descriva. Ecco un esempio di descrizione "Screen" dal file di configurazione X del mio laptop:

Section "Screen"
	Identifier   	"Screen0"
        Device       	"ATI Rage Mobility"
        Monitor      	"Monitor0"
	DefaultDepth	16

	Subsection "Display"
        	Depth       16
                Modes       "1024x768"
	EndSubsection

EndSection

Tutto quello che generalmente dovrete fare sarà cambiare i valori nella riga "Modes". X farà il resto. Se specificate una risoluzione impossibile, il server non farà altro che tornare alla approssimazione più vicina ai dati che EDID dice che il monitor può sopportare.

Quindi, le informazioni a seguire di questo HOWTO sono utili solo se (a) avete un vecchio monitor pre-EDID, o (b) il driver della vostra scheda video non può fare interrogazioni al monitor, o (c) avete una vecchia versione di XFree86 (nel qual caso, potreste risolvere il problema aggiornandolo), o (d) la vostra accoppiata monitor/scheda video può sopportare una risoluzione superiore a 1920 x 1440 o inferiore a 640 x 480, che sarebbe la portata entro la quale XFree86 ha "modeline" scritte.

3. Introduzione

Il server XFree86 permette agli utenti di configurare i loro sottosistemi video e quindi incoraggia ad un miglior uso dell'hardware esistente. Questo documento intende aiutarvi ad imparare a generare i vostri propri valori di temporizzazione per sfruttare al meglio la vostra scheda video e il vostro monitor.

Presenteremo un metodo per ottenere qualcosa che funziona, quindi vi indicheremo come sperimentare partendo da questa base comune per sviluppare delle specifiche ottimizzate alle vostre esigenze.

Se già avete una modalità che funziona discretamente (in particolare, se una delle modalità VESA predefinite vi dà uno schermo stabile ma spostato troppo a sinistra o a destra, o troppo piccolo, o troppo largo) potete andare direttamente alla sezione Risolvere i Problemi con l'Immagine. Questa sezione vi svelerà le possibilità di manipolare i valori di temporizzazione per ottenere effetti particolari.

Non pensiate di dover studiare sin nei minimi particolari tutte le regolazioni delle "modeline" solo perché il vostro X vi appare completamente sballato la prima volta dopo l'installazione; può essere che la maggior parte delle "modeline" fornite dalla distribuzione siano OK e voi siete capitati in una che non si adatta al vostro hardware. Invece, provate tutte le vostre "modeline" con CTRL-ALT-KP+. Se qualcuna di queste sembra OK, provate a renderle inattive commentandole tutte eccetto una 640x480 e controllando che quella funzioni. Se funziona rendete attive scommentandole un paio di altre "modeline", ad esempio una 800x600 e una 1024x768 ad una frequenza che il vostro monitor dovrebbe essere in grado di gestire.

4. Strumenti per il Calcolo Automatico

Se il vostro monitor è stato fabbricato dopo il 1996, probabilmente sopporta le specifiche EDID. I monitor EDID-compatibili (a volte chiamati "Plug'n'Play" nella letteratura del mercato Microsoft) possono trasmettere le loro capacità al vostro computer.

Diversi moduli driver in XFree86 4.0 supportano la DDC, la VESA Display Data Channel facility. Il modulo di una scheda video DDC-compatibile chiederà al monitor di dargli una descrizione EDID delle sue capacacità e si configurerà in base a quei dati. Così con la 4.0 e un qualsiasi monitor recente, voi non dovrete fare nessuna configurazione.

Se vi capita di avere il modulo della scheda video non DDC-compatibile ma il vostro monitor parla EDID, potete ancora usare il programma read-edid per chiedere al monitor le sue specifiche e calcolare per voi una "modeline". Consultate la read-edid home page.

Da XFree86 3.2 in poi, XFree86 fornisce un programma XF86Setup che rende facile generare interattivamente una modalità funzionante per il monitor, senza avere a che fare direttamente con i valori delle temporizzazioni video. Così il più delle volte non dovrete calcolare una modalità base per il monitor. Sfortunatamente, XF86Setup ha alcune limitazioni; riconosce solo modalità video standard fino a 1280x1024. Se avete un monitor ad alte prestazioni capace di 1600x1200 o più vi dovrete sempre calcolare la modalità base da soli.

C'è un'applicazione KDE chiamata KVideoGen che genera le "modeline" dalle caratteristiche del monitor e della scheda video. Ho provato a generare "modeline" con questa applicazione, ma non le ho provate. Notate che i suoi parametri di refresh orizzontale e verticale sono gli stessi delle frequenze di sincronismo HSF e VSF che descriviamo in seguito. L'impulso di sincronismo orizzontale sembra essere una larghezza di impulso di sincronia in microsecondi, HSP (con l'applicazione che dà per fissi il 'piedistallo frontale' HGT1 e il 'piedistallo secondario' HGT2). Se non conoscete il valore dell'impulso di sincronia orizzontale è più sicuro usare quello di default.

Esiste un altro generatore di "modeline" XFree86 qui. Potete sia scaricare lo script Python o usare il form CGI messo a disposizione.

Versioni recenti di XFree86 offrono uno strumento chiamato xvidtune che troverete probabilmente abbastanza utile per testare e perfezionare le modalità video. Parte con uno spaventoso avviso sulle possibili conseguenze se si fanno errori usandolo. Se prestate un'accurata attenzione a questo documento e imparate cosa c'è dietro quei simpatici numeri nei riquadri di xvidtune, saprete usare effettivamente e con confidenza xvidtune.

Se avete xvidtune(1),potrete provare nuove modalità al volo, senza modificare i vostri file di configurazione per X o resettare il server X. Altrimenti, XFree86 vi permette di spostarvi con la tastiera fra differenti modalità definite in Xconfig (vedi XFree86.man per dettagli). Usate questa capacità per risparmiarvi problemi! Quando volete provare una nuova modalità, chiamatela in modo univoco e aggiungetela alla fine della vostra lista di combinazioni di tasti. Lasciate una modalità che sapete che funziona bene come default per poter tornare lì se la modalità che state provando non funziona.

Verso la fine di questo documento, includeremo uno script 'modeplot' che potrete usare per produrre un grafico analogico delle possibili "modeline". Ciò non è direttamente utile per generare "modeline", ma vi può aiutare per capire meglio le relazioni che le definiscono.

5. Come Funziona lo Schermo

Sapere come funziona lo video è fondamentale per capire quali valori mettere nei vari campi del file Xconfig. Questi valori sono usati al più basso livello di controllo dello schermo dal server XFree86.

Lo schermo genera un quadro con quello che considerate essere una serie di punti raster. I punti sono disposti da sinistra a destra per formare delle linee. Le linee sono disposte dall'alto in basso per formare il quadro. I punti emettono luce quando sono colpiti dal fascio elettronico dentro lo schermo. Per far sì che il fascio colpisca ciascun punto per un uguale periodo di tempo, il fascio è diretto sullo schermo con un percorso costante, detto raster.

Abbiamo detto "quello che considerate essere una serie di punti" perché questi punti raster non corrispondono propriamente ai fosfori. I fosfori sono molto più piccoli dei punti raster -- lo devono essere, altrimenti lo schermo mostrerebbe gravi effetti-moiré. I punti raster sono in realtà campioni del segnale analogico, e si vedono come una griglia di punti solo perché i picchi nel segnale sono molto regolari e spaziati con precisione.

Il percorso parte in alto a sinistra sullo schermo, attraversa lo schermo verso destra con una linea diritta, muovendosi leggerissimamente "in discesa" (lo spostamento verticale è troppo esiguo da essere percepito). Poi il fascio è riportato indietro sul lato sinistro, ripartendo con una nuova linea. La nuova linea va da sinistra a destra proprio come la prima. Questo percorso è ripetuto fino a che l'ultima linea in fondo allo schermo è stata passata. Allora il fascio viene portato dall'angolo in basso a destra (spazzando avanti e indietro un pò di volte) all'angolo in alto a sinistra, e il percorso viene ripetuto.

C'è una variante di questo schema conosciuto come interlacciamento: qui solamente ogni linea pari è passata ogni mezzo quadro e quelle dispari sono tracciate durante il secondo mezzo quadro.

Quando il fascio parte dall'angolo superiore sinistro dello schermo è detto inizio di quadro. Il quadro termina quando il fascio raggiunge l'angolo superiore sinistro di nuovo venendo dall'angolo inferiore destro dello schermo. Un quadro è composto da tutte le linee tracciate dal fascio dall'alto in basso dello schermo.

Se il fascio degli elettroni funzionasse per tutto il tempo che attraversa il quadro, tutti i punti dello schermo sarebbero accesi. Non ci sarebbero bordi neri ai lati dello schermo. Ai lati dello schermo il quadro sarebbe distorto perché è difficile controllare il fascio in quei punti. Per ridurre la distorsione, i punti vicino ai lati dello schermo non sono illuminati dal fascio (perché sono spenti) anche se questo, se fossero accesi, li puntasse. L'area visibile dello schermo è ridotta in questo modo.

Un'altra cosa importante da capire è cosa succede del fascio quando nessuna cosa è disegnata nell'area visibile. Il tempo che il fascio avrebbe dovuto usare per illuminare i lati sinistro e destro dello schermo è invece usato per portare il fascio indietro da destra a sinistra e per muoverlo giù alla linea successiva. Il tempo che il fascio avrebbe dovuto usare per illuminare i lati superiore ed inferiore dello schermo è usato per muovere il fascio dall'angolo in basso a destra all'angolo in alto a sinistra

La scheda video genera i segnali che permettono allo schermo di accendere il fascio (del colore voluto) ad ogni punto per generare un quadro. La scheda controlla anche quando lo schermo muove il fascio da destra a sinistra e giù di una riga generando un segnale chiamato sync (per sincronismo) orizzontale. C'è un impulso di sincronismo orizzontale alla fine di ogni linea. La scheda genera anche un impulso di sincronismo verticale che segnala allo schermo quando muovere il fascio dall'angolo sinistro in alto dello schermo. Un impulso di sincronismo verticale è generato quasi alla fine di ogni quadro.

Lo schermo richiede che ci sia un breve lasso di tempo sia prima che dopo gli impulsi di sincronismo orizzontale e verticale così che si possa stabilizzare la posizione del fascio di elettroni. Se il fascio non può stabilizzarsi, il quadro non sarà nitido.

Per maggiori informazioni, consultate TV and Monitor Deflection Systems.

In una sezione più avanti, torneremo su queste nozioni basilari con definizioni, formule ed esempi per aiutarvi ad usarle.

6. Cose Basilari da Sapere sul Vostro Schermo e la Scheda Video

Ci sono delle cose fondamentali da sapere prima di sperimentare con i valori di Xconfig. Sono:

• le opzioni di frequenza di sincronismo orizzontale e verticale del vostro monitor

• la larghezza di banda del vostro monitor

• le frequenze della vostra scheda video, o "dot clocks"

	640x480			25
	800x600			36
	1024x768		65
	1024x768 interlaced	45
	1280x1024		110
	1600x1200		185

	Marca				Larghezza di Banda Video
	----------			---------------
	NEC 4D				75Mhz
	Nano 907a			50Mhz
	Nano 9080i			60Mhz
	Mitsubishi HL6615		110Mhz
	Mitsubishi Diamond Scan		100Mhz
	IDEK MF-5117			65Mhz
	IOCOMM Thinksync-17 CM-7126	136Mhz
	HP D1188A			100Mhz
	Philips SC-17AS			110Mhz
	Swan SW617			85Mhz
	Viewsonic 21PS			185Mhz
	PanaSync/Pro P21		220Mhz

Xconfig: /usr/X11R6/lib/X11/Xconfig
(**) stands for supplied, (--) stands for probed/default values
(**) Mouse: type: MouseMan, device: /dev/ttyS1, baudrate: 9600
Warning: The directory "/usr/andrew/X11fonts" does not exist.
         Entry deleted from font path.
(**) FontPath set to "/usr/lib/X11/fonts/misc/,/usr/lib/X11/fonts/75dpi/"
(--) S3: card type: 386/486 localbus
(--) S3: chipset:   924
                    ---
    Chipset -- questo è l'esatto tipo di chip; una delle prime maschere del 86C911

(--) S3: chipset driver: s3_generic
(--) S3: videoram:  1024k
                    -----
         Size of on-board frame-buffer RAM

(**) S3: clocks:  25.00  28.00  40.00   3.00  50.00  77.00  36.00  45.00
(**) S3: clocks:   0.00   0.00  79.00  31.00  94.00  65.00  75.00  71.00
                  ------------------------------------------------------
                              Possibili frequenze in MHz

(--) S3: Maximum allowed dot-clock: 110MHz
                                    ------
                                   Larghezza di banda
(**) S3: Mode "1024x768": mode clock =  79.000, clock used =  79.000
(--) S3: Virtual resolution set to 1024x768
(--) S3: Using a banksize of 64k, line width of 1024
(--) S3: Pixmap cache:
(--) S3: Using 2 128-pixel 4 64-pixel and 8 32-pixel slots
(--) S3: Using 8 pages of 768x255 for font caching

WGA: 86C911 (mem: 1024k clocks: 25 28 40 3 50 77 36 45 0 0 79 31 94 65 75 71)
---  ------       -----         --------------------------------------------
 |     |            |                 Possibili frequenze in MHz
 |     |            +-- Quantità di RAM della scheda
 |     +-- Tipo di chip
 +-- Tipo di Server

wga
	Clocks	25 28 40 3 50 77 36 45 0 0 79 31 94 65 75 71

7. Interpretare le Specifiche di Base

Questa sezione spiega cosa significano le specifiche precedenti, e alcune altre cose che dovete sapere. Prima, alcune definizioni. Accanto a ciascuna definizione la sigla che useremo per fare calcoli, fra parentesi:

Le frequenze che sono usualmente specificate per le modalità interlacciate (come 87Hz interlacciati) sono frequenze di metà quadro: un intero schermo sembra avere all'incirca quella frequenza per gli schermi standard, ma ogni singola linea è ridisegnata solo metà delle volte.

Per scopi di calcolo noi riconosciamo uno schermo interlacciato dalla sua frequenza a schermo intero (refresh), per esempio 43.5Hz. La qualità di una modalità interlacciata è migliore di quella di una modalità non-interlacciata alla stessa frequenza per il quadro intero, ma sicuramente peggio di quella non-interlacciata corrispondente alla frequenza di metà quadro.

     _______________________
    |                       |     La frequenza di sincronismo orizzontale
    |->->->->->->->->->->-> |     è il numero di volte al secondo
    |                      )|     al quale il pennello elettronico
    |<-----<-----<-----<--- |     e del monitor può tracciare
    |                       |     un disegno tipo questo
    |                       |
    |                       |
    |                       |
    |_______________________|    
     _______________________
    |        ^              |     La frequenza di sincronismo verticale
    |       ^ |             |     è il numero di volte al secondo
    |       | v             |     al quale il pennello elettronico
    |       ^ |             |     del monitor può tracciare
    |       | |             |     un disegno tipo questo
    |       ^ |             |
    |       | v             |
    |       ^ |             |
    |_______|_v_____________|    

        RR                                      VB
         |   min HSF                     max HSF |
         |    |             R1        R2  |      |
max VSF -+----|------------/----------/---|------+----- max VSF
         |    |:::::::::::/::::::::::/:::::\     |
         |    \::::::::::/::::::::::/:::::::\    |
         |     |::::::::/::::::::::/:::::::::|   |
         |     |:::::::/::::::::::/::::::::::\   |
         |     \::::::/::::::::::/::::::::::::\  |
         |      \::::/::::::::::/::::::::::::::| |
         |       |::/::::::::::/:::::::::::::::| |
         |        \/::::::::::/:::::::::::::::::\| 
         |        /\:::::::::/:::::::::::::::::::|
         |       /  \:::::::/::::::::::::::::::::|\
         |      /    |:::::/:::::::::::::::::::::| |
         |     /     \::::/::::::::::::::::::::::| \
min VSF -+----/-------\--/-----------------------|--\--- min VSF
         |   /         \/                        |   \
         +--/----------/\------------------------+----\- DCF
           R1        R2  \                       |     \
                          min HSF                |    max HSF
                                                 VB

8. Compromessi nel Configurare il Sistema

Un altro modo di guardare alla formula che abbiamo derivato prima è

	DCF = RR * HFL * VFL

Cioè, il vostro dot clock è fisso. Potete usare questi punti al secondo per guadagnare sia frequenza di refresh, sia risoluzione orizzontale, sia risoluzione verticale. Se uno di questi aumenta, uno o entrambi gli altri devono diminuire.

Notate, comunque, che la vostra frequenza di refresh non può essere più grande della massima frequenza verticale di sincronismo del monitor. Così, per ogni monitor ad un dato dot clock, c'è un valore minimo di lunghezze di quadro sotto il quale non potete andare.

Nello scegliere i vostri parametri, ricordate: se mettete RR troppo basso, farete una smorfia per lo sfarfallio dello schermo. Tenetelo sopra i 60Hz. 72Hz è lo standard ergonomico VESA. 120Hz è la frequenza dei tubi fluorescenti negli U.S.A. (100MHz in Europa e altri posti con la corrente elettrica a 50 Hz); se siete sensibili a questi, ve ne dovete tenere al di sopra.

Lo sfarfallio è molto affaticante per gli occhi, anche se gli occhi umani sono adattabili e la tolleranza della gente ad esso è assai varia. Se siete di fronte al vostro monitor ad un angolo di 90°, su sfondo scuro e un buon colore di contrasto, e un'intensità da bassa a media, voi *potete* stare bene anche a 45Hz.

Il test è questo: aprite un xterminal con puro sfondo bianco e testo nero usando xterm -bg white -fg black e allargatelo così da coprire tutta l'area visibile. Ora regolate la luminosità del monitor a 3/4 del suo massimo, e girate la faccia lontano dal monitor. Provate a sbirciare il monitor (usando le più sensibili cellule della visione periferica). Se non avvertite alcuno sfarfallio o pensate che quello che c'è è tollerabile, allora la frequenza di refresh va bene per voi. Altrimenti è meglio che settiate una più alta frequenza di refresh, perché quel semi-invisibile sfarfallio vi affaticherà gli occhi da morire e vi farà venire il mal di testa, anche se lo schermo sembra OK a prima vista.

Per le modalità interlacciate, l'ammontare dello sfarfallio dipende su più fattori tipo la attuale risoluzione verticale e il contenuto della videata. Così sperimentate. Anche se non dovreste andare molto sotto agli 85Hz per metà quadro, comunque.

Così diciamo che avete scelto una frequenza di refresh minimamente accettabile. Nello scegliere il vostro HFL e VFL, avrete un po' di spazio di manovra.

9. Requisiti di Memoria

La RAM disponibile per il buffer di quadro può limitare la risoluzione che potete ottenere su schermi a colori o in scala di grigi. Probabilmente non è così importante su schermi che hanno solo due colori, bianco e nero senza gradazioni di grigio.

Per gli schermi a 256 colori, un byte di memoria video è richiesto per ogni punto visibile. Questo byte contiene l'informazione che determina quale mistura di rosso, verde e blu deve essere generata per quel punto. Per ottenere la quantità di memoria richiesta, moltiplicate il numero di punti visibili per linea per il numero di linee visibili. Per uno schermo con una risoluzione di 1024x768, questa sarebbe 1024 x 768 = 786432, che è il numero di punti visibili sullo schermo. Questo è anche, a un byte per punto, il numero di byte di memoria video che sono necessari sulla vostra scheda video.

Così, la memoria video richiesta sarà tipicamente (HR * VR)/1024 Kbytes di VRAM, arrotondati (sarebbero esattamente 768K nell'esempio precedente). Se avete più memoria di quella strettamente richiesta, ne avrete extra per il panning di schermo virtuale.

Comunque, se avete solo 512K sulla vostra scheda video, allora non potete usare questa risoluzione. Anche se avete un buon monitor, ma non abbastanza video RAM, non potete avvantaggiarvi della potenzialità del vostro monitor. D'altra parte, se la vostra SVGA ha un mega, ma il vostro monitor può visualizzare al massimo 800x600, allora l'alta risoluzione è per voi irraggiungibile (vedi Usare le Modalità Interlacciate per un possibile rimedio).

Non preoccupatevi se avete più memoria di quella richiesta; XFree86 la userà per permettervi di 'scrollare' l'area visibile (vedi il file di documentazione di Xconfig sul parametro dell'ampiezza dello schermo virtuale). Ricordate anche che una scheda con 512K byte di memoria non ha realmente 512,000 byte installati, ne ha 512 x 1024 = 524,288 byte.

Se usate X/Inside con una scheda video S3, e volete campare con 16 colori (4 bit per pixel), potete settare la profondità a 4 in Xconfig ed effettivamente raddoppiare la risoluzione che può gestire la scheda video. Le schede S3, ad esempio, normalmente fanno 1024x768x256. Potete farle fare 1280x1024x16 con profondità 4.

10. Calcolare le Ampiezze di Quadro

Attenzione: questo metodo è stato sviluppato per monitor multisync. Probabilmente funzionerà lo stesso con monitor a frequenza fissa, ma non ci sono garanzie!

Iniziate dividendo DCF per il vostro massimo HSF per ottenere la larghezza di quadro orizzontale.

Per esempio: supponiamo che avete un Sigma Legend SVGA con un dot clock a 65MHz, ed il vostro monitor ha una frequenza di scansione orizzontale di 55KHz. La quantità (DCF / HSF) è allora 1181 (65MHz = 65000KHz; 65000/55 = 1181).

Ecco il nostro primo assaggio di magia. Dovete arrotondare al più vicino multiplo di 8. Questo ha a che fare con il controller hardware VGA usato dalla SVGA e dalle schede S3; usa un registro a 8-bit, spostato a sinistra di 3 bit, per cui è in realtà una quantità di 11-bit. Altri tipi di schede tipo la ATI 8514/A può non aver bisogno di questo, ma non lo sappiamo e correggere non farà male. Così arrotondiamo la configurazione della larghezza orizzontale di quadro a 1176.

Questa configurazione (DCF / HSF arrotondato ad un multiplo di 8) è il minimo HFL che potete usare. Potete ottenere HFL più lunghi (e così, possibilmente, più punti orizzontali sullo schermo) settando l'impulso di sincronismo in modo da produrre un HSF più basso. Ma lo pagherete con una frequenza più bassa e sfarfallio più visibile.

In genere, è disponibile l'80% della larghezza orizzontale di quadro per la risoluzione orizzontale, la parte visibile della linea scandita orizzontale (questo permette, all'incirca, di avere i bordi e il tempo per il pennello di tornare indietro -- cioè, il tempo necessario al pennello di muoversi dal lato destro dello schermo al lato sinistro della prossima linea). In questo esempio, sarebbero 944 impulsi.

Ora, per ottenere il normale rapporto della visualizzazione dello schermo di 4:3, settate la risoluzione verticale a 3/4 della risoluzione orizzontale che avete appena calcolato. Per il nostro esempio, sarebbero 708 impulsi. Per ottenere il vostro attuale VFL, moltiplicatelo per 1.05 per ottenere 743 impulsi.

Il 4:3 non è una meraviglia della tecnica; nulla vi vieta di usare un rapporto a Sezione Aurea se questo vi permette di usare al meglio il vostro monitor. Questo rende conveniente calcolare l'altezza e la larghezza del quadro dalla diagonale, dovete solo moltiplicare la diagonale per 0.8 per ottenere la larghezza e per 0.6 per avere l'altezza.

Così, HFL=1176 e VFL=743. Dividendo 65MHz per il prodotto dei due ci dà una bella e salutare frequenza di refresh di 74.4Hz. Eccellente! Meglio dello standard VESA! E avrete 944x708 all'accensione, più dell'800 per 600 che probabilmente vi aspettavate. Proprio niente male!

Potreste anche aumentare la frequenza di refresh fino a circa 76 Hz, sfruttando il fatto che i monitor spesso possono sincronizzarsi orizzontalmente a circa 2khz più delle specifiche, e in qualche modo abbassando lo VFL (che sarebbe, prendere meno del 75% di 944 nell'esempio precedente). Ma prima di provare questa manovra di "sovraccarico", se lo fate, siate sicuri che i pennelli elettronici del vostro monitor possano sincronizzarsi verticalmente fino a 76 Hz. (Il popolare NEC 4D, ad esempio, non può. Arriva solo fino a 75 Hz VSF). (Vedi Sovraccaricare il Monitor per una discussione più generale su quest'argomento).

Fino a qui, il più è semplice aritmetica e fatti basilari sugli schermi raster. Proprio poca magia nera!

11. Magia Nera e Impulsi di Sincronismo

OK, ora avete calcolato i valori di HFL/VFL per il dot clock scelto, trovato una frequenza di refresh accettabile, e controllato di avere abbastanza VRAM. Adesso facciamo la vera magia nera -- vi serve di sapere quando e dove piazzare gli impulsi di sincronismo.

Gli impulsi di sincronismo effettivamente controllano le frequenze di scansione orizzontale e verticale del monitor. Gli HSF e VSF che avete tirato fuori dalla pagina delle specifiche del manuale sono nominali e approssimative frequenze massime di sincronismo. L'impulso di sincronismo nel segnale della scheda video dice al monitor quanto veloce deve andare.

Ricordate le due figure precedenti? Solamente parte del tempo richiesto per tracciare (raster-scanning) un quadro è usata per mostrare l'immagine visibile (per esempio la vostra risoluzione).

  |___ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __
  |_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _                |
  |_______________________|_______________|_____ 
  0                       ^               ^     unità: impulsi
                          |   ^       ^   |
                          HR  |       |  HFL
                          |   |<----->|   |
                          |<->|  HSP  |<->|
                          HGT1         HGT2

   |___ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __
   |_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _                |
   |_______________________|_______________|_____ 
   0                      VR              VFL     unità: impulsi
                           ^   ^       ^
                           |   |       |
                           |<->|<----->|
                            VGT    VSP

12. Riassumendo

Il file Xconfig "Table of Video Modes" contiene righe di numeri, essendo ogni riga una completa specificazione di una modalità di operazione X-server. I campi sono raggruppati in quattro sezioni, la sezione del nome, la sezione della frequenza di clock, la sezione orizzontale, e la sezione verticale.

La sezione del nome contiene un campo, il nome della modalità video specificata nel resto della riga. Questo nome è riferito nella riga "Modes" della sezione Graphics Driver Setup nel file Xconfig. Il campo nome può essere omesso se il nome di una riga precedente è lo stesso.

La sezione della frequenza di clock contiene solo il campo della frequenza (che noi abbiamo chiamato DCF) della riga modalità video. Il valore di questo campo specifica quale dot clock è stato usato per generare i numeri delle sezioni seguenti.

La sezione orizzontale consiste di quattro campi che specificano come ciascuna linea orizzontale deve essere generata. Il primo campo della sezione contiene il numero di punti per linea che saranno accesi per formare l'immagine (da noi chiamati HR). Il secondo campo (SH1) indica in quale punto partirà l'impulso di sincronismo orizzontale. Il terzo campo (SH2) indica a quale punto finirà l'impulso di sincronismo orizzontale. Il quarto campo specifica la larghezza totale del quadro (HFL).

Anche la sezione verticale contiene quattro campi. Il primo campo contiene il numero di linee visibili che appariranno sullo schermo (VR). Il secondo campo (SV1) indica a quale linea partirà l'impulso di sincronismo verticale. Il terzo campo (SV2) specifica a quale linea finirà l'impulso verticale di sincronismo. Il quarto campo contiene il totale dell'altezza del quadro (VFL).

Esempio:

     #Nome Mod.    clock  temporiz. oriz.   temporiz. vert.

     "752x564"     40    752 784  944 1088  564 567 569 611
	           44.5  752 792  976 1240  564 567 570 600

(Nota: X11R5 non supporta i dot clocks frazionari.)

Per Xconfig, tutti i numeri che abbiamo appena menzionato - il numero dei punti accesi sulla riga, il numero dei punti che separano i punti accesi dall'inizio dell'impulso di sincronismo, il numero dei punti che rappresentano la durata dell'impulso, e il numero di punti dopo la fine dell'impulso di sincronismo - sono sommati per produrre il numero di punti per riga. Il numero di punti orizzontali deve sempre essere divisibile per otto.

Esempio di numeri orizzontali: 800 864 1024 1088

Questa linea d'esempio ha il numero di punti accesi (800) seguito dal numero del punto da dove parte l'impulso di sincronismo (864), seguito dal numero del punto quando lo stesso impulso termina (1024), seguito dal numero dell'ultimo punto sulla riga (1088).

Notate di nuovo che tutti i valori dei numeri orizzontali (800, 864, 1024, e 1088) sono divisibili per otto! Ciò non è richiesto per i valori verticali.

Il numero di righe dall'alto in basso formano il quadro. Il segnale di temporizzazione base per un quadro è la riga. Un certo numero di righe formeranno l'immagine. Dopo che l'ultima riga accesa è stata disegnata, ci sarà un ritardo di un certo numero di righe prima che sia generato l'impulso di sincronismo verticale. Quindi l'impulso di sincronismo durerà per un po' di righe, e finalmente saranno generate le ultime righe del quadro, cioè il ritardo necessario dopo l'impulso. I valori che specificano questa modalità d'operazione sono immessi in una maniera simile al seguente esempio.

Esempio di valori verticali: 600 603 609 630

Questo esempio mostra che ci sono 600 righe visibili sullo schermo, che l'impulso di sincronismo verticale parte alla 603esima riga e termina alla 609esima, e che sono usate un totale di 630 righe.

Notate che i valori verticali non devono essere divisibili per otto!

Torniamo all'esempio dove stavamo lavorando. Secondo quanto detto prima, tutto quello che dobbiamo fare da adesso in poi è di scrivere i nostri risultati in Xconfig in questo modo:

<name>   DCF     HR  SH1 SH2   HFL   VR  SV1 SV2 VFL

dove SH1 è il punto di partenza dell'impulso di sincronismo orizzontale e SH2 è l'ultimo; similmente, SV1 è il punto di partenza dell'impulso di sincronismo verticale e SV2 è l'ultimo.

Per inserire questi, ricordate il discorso sulla magia nera e gli impulsi di sincronismo che è stato fatto precedentemente. SH1 è il punto dove inizia l'impulso di sincronismo orizzontale; quindi, SH1 = HR + HGT1. SH2 è l'estremo opposto; quindi, SH2 = SH1 + HSP. Similarmente, SV1 = VR + VGT (ma VGT di solito è zero) e SV2 = SV1 + VSP.

#nome    clock   temporiz.  oriz.    temporiz. vert.    flag
936x702  65      936 968 1200 1232   702 702 710 737

Non è necessario alcun flag; questa non è una modalità interlacciata. Ora siamo proprio a posto.

13. Sovraccaricare il Vostro Monitor

Non dovreste assolutamente superare le specifiche di scansione del monitor se questo è un tipo a frequenza fissa. Potreste far fumare il vostro hardware! Superare le specifiche di un monitor multisincrono crea dei subdoli problemi potenziali che dovreste evitare.

Al contrario, avere un pixel-clock più alto della massima larghezza di banda del monitor è abbastanza innocuo. È problematico eccedere la frequenza massima di sincronismo. Alcuni monitor moderni possono avere dei circuiti di protezione che spengono il monitor a frequenze di scansione pericolose, ma non fateci affidamento. In particolare ci sono monitor multisinc più vecchi (come il Multisync II) che usano solo un trasformatore orizzontale. Questi monitor non hanno molta protezione contro il sovraccarico. Mentre avrete sicuramente un circuito di regolazione dell'alto voltaggio (che può essere assente nei monitor a frequenza fissa), questo non necessariamente coprirà ogni gamma di frequenza possibile, specie nei modelli più economici. Questo non solo implica un maggior carico sul circuito, ma causa anche un invecchiamento precoce dei fosfori dello schermo, ed ulteriori emissioni di radiazioni dallo schermo (inclusi i raggi X).

Comunque, la problematica fondamentale in questione è lo slew rate (la pendenza dei segnali video) dei driver per l'output del video, e questo è di solito indipendente dalla frequenza dei pixel, ma (se il costruttore della vostra scheda video ci tiene a questi problemi) in relazione alla massima frequenza dei pixel della scheda.

Quindi state attenti là fuori...

14. Usare le Modalità Interlacciate

(Questa sezione è largamente dovuta a David Kastrup <dak@pool.informatik.rwth-aachen.de>)

Ad un dato clock fisso, uno schermo interlacciato avrà molto meno sfarfallio di uno non-interlacciato, se il circuito verticale del vostro monitor lo supporta stabilmente. È principalmente a causa di ciò che furono inventate le modalità interlacciate.

Le modalità interlacciate hanno una cattiva reputazione perché sono inferiori alle loro compagne non-interlacciate alla stessa frequenza di scansione verticale, VSF (quello che di solito viene specificato nelle pubblicità). Ma sono assolutamente superiori alla stessa frequenza di scansione orizzontale, ed è qui che di solito le caratteristiche decisive del vostro monitor/scheda video dicono le bugie.

Ad una frequenza di refresh fissa (o mezzo quadro, o VSF) il display interlacciato sfarfallerà di più: un display interlacciato a 90Hz sarà inferiore ad un display non-interlacciato a 90Hz. Però avrà bisogno di metà larghezza di banda video e metà frequenza di scansione orizzontale. Se lo comparate ad una modalità non-interlacciata con lo stesso dot clock e le stesse frequenze di scansione, sarà enormemente superiore: 45Hz non-interlacciati sono intollerabili. Con 90Hz interlacciati, io ho lavorato per anni con il mio Multisync 3D (a 1024x768) ed in modo molto soddisfacente. Penso che vi servirà almeno uno schermo a 70Hz non-interlacciati per lo stesso comfort.

Dovete stare attenti ad alcuni punti, comunque: usate modalità interlacciate solo ad alte risoluzioni, così che le righe accese alternate siano più vicine. Vorrete provare varie larghezze e posizioni dell'impulso di sincronismo per ottenere le posizioni di riga più stabili. Se le linee alternate sono chiare e scure, l'interlacciamento vi salterà agli occhi. Ho una applicazione che sceglie tali valori per uno sfondo (XCept, nessun'altra applicazione lo fa che io sappia, fortunatamente). Io passo a 800x600 usando XCept perché altrimenti mi fanno proprio male gli occhi.

Per lo stesso motivo, usate i font di minimo 100dpi, o altri font che abbiano le stanghette orizzontali spesse minimo due righe (per le alte risoluzioni, nient'altro avrebbe comunque senso).

E naturalmente, non usate mai la modalità interlacciata quando il vostro hardware ne supporterebbe una non-interlacciata con la stessa frequenza di refresh.

Se, comunque, pensate che per qualche risoluzione state spingendo o il monitor o la scheda video al massimo delle loro capacità, e ottenete sfarfallio o perdita di nitidezza (eccesso di larghezza di banda), potete provare la stessa risoluzione usando una modalità interlacciata. Chiaramente ciò non serve a nulla se il VSF del monitor è già vicino ai suoi limiti.

Scrivere modalità interlacciate è facile: fatelo come se fossero non-interlacciate. Sono necessarie solo due considerazioni in più: vi servono un numero totale pari di righe verticali (l'ultima cifra nel mode line), e quando specificate il flag "Interlace", la frequenza verticale di quadro raddoppia. Il vostro monitor deve supportare una frequenza di 90Hz se la modalità che avete specificato risulta di 45Hz senza il flag "Interlace".

Come esempio, ecco la mia modeline per 1024x768 interlacciati: il mio Multisync 3D supporta fino a 90Hz verticali e 38kHz orizzontali.

ModeLine "1024x768" 45 1024 1048 1208 1248 768 768 776 807 Interlace

Entrambi i limiti sono abbastanza sfruttati con questa modalità. Specificando la stessa modalità, ma senza il flag "Interlace", si è ancora quasi al limite della capacità orizzontale del monitor (e per dirla tutta, un po' sotto al minimo della frequenza di scansione verticale), ma così si crea uno sfarfallio intollerabile dello schermo.

Regole basilari di programmazione: se avete scritto una modalità a meno della metà della capacità verticale del monitor, rendete pari il numero totale delle linee ed aggiungete il flag "Interlace". La qualità dell'immagine dovrebbe aumentare di molto nella maggioranza dei casi.

Se avete una modalità non-interlacciata che in qualche modo sfrutta al limite le specifiche del monitor dove la frequenza di scansione verticale giace a circa il 30% o più sotto al massimo del monitor, scrivere a mano una modalità interlacciata (probabilmente con una più alta risoluzione) potrebbe portare a risultati superiori, ma non ci giurerei.

15. Domande e Risposte

16. Risolvere Problemi con l'Immagine.

OK, così avete i vostri valori di configurazione X. Li mettete in Xconfig con una etichetta di modalità test. Fate partire X, con la combinazione di tasti andate nella nuova modalità, ... e l'immagine non va bene. Che fate? Ecco una lista di comuni distorsioni dell'immagine e come risolverle.

(Eliminare questi difetti minori è la specialità di xvidtune(1).)

Spostate l'immagine cambiando la temporizzazione dell'impulso di sincronismo. La scalate cambiando la lunghezza del quadro (dovete cambiare l'impulso di sincronismo per mantenere la stessa posizione relativa, altrimenti cambiarne la grandezza sposterà l'immagine). Ecco alcune ricette più specifiche:

Le posizioni orizzontali e verticali sono indipendenti. Cioè, spostare l'immagine orizzontalmente non incide sulla sua posizione verticale, o viceversa. Però lo stesso non vale sempre per l'ingrandimento o rimpicciolimento. Mentre cambiare la larghezza non ha nulla a che vedere con l'altezza o viceversa, cambiare entrambe può avere dei limiti. In particolare, se l'immagine è troppo larga in entrambe le dimensioni voi probabilmente dovete andare a più alti dot clock per aggiustare le cose. Dal momento che questo alza la risoluzione, è spesso un problema!

17. Tracciare le Capacità del Monitor

Per tracciare un diagramma della modalità del monitor, vi serve il pacchetto gnuplot (un linguaggio di disegno freeware per sistemi operativi UNIX-compatibili) e il tool modeplot, uno script di shell/gnuplot per tracciare il diagramma delle caratteristiche del vostro monitor, digitate come opzioni a linea di comando.

Ecco una copia di modeplot:

#!/bin/sh
#
# modeplot -- genera un grafico X mode delle modalità disponibili con il
#             proprio monitor
#
# Digitare `modeplot -?' per vedere le opzioni di controllo.
#

# Descrizione del monitor. Larghezza di banda in MHz, frequenze orizzontali
# in kHz e frequenze verticali in Hz.
TITLE="Viewsonic 21PS"
BANDWIDTH=185
MINHSF=31
MAXHSF=85
MINVSF=50
MAXVSF=160
ASPECT="4/3"
vesa=72.5	# minima frequenza di refresh raccomandata da VESA

while [ "$1" != "" ] 
do
	case $1 in
	-t) TITLE="$2"; shift;;
	-b) BANDWIDTH="$2"; shift;; 
	-h) MINHSF="$2" MAXHSF="$3"; shift; shift;; 
	-v) MINVSF="$2" MAXVSF="$3"; shift; shift;; 
	-a) ASPECT="$2"; shift;;
	-g) GNUOPTS="$2"; shift;; 
	-?) cat <<EOF
modeplot control switches:

-t "<description>"	nome del monitor           default: "Viewsonic21PS"
-b <nn>           	largh.di banda in MHz      default: 185
-h <min> <max>  	min & max HSF (kHz)        default: 31 85
-v <min> <max>  	min & max VSF (Hz)         default: 50 160
-a <aspect ratio>		rapporto visivo            default: 4/3
-g "<options>"   		opzioni passate a gnuplot

Le opzioni -b, -h e -v sono obbligatorie, -a, -t, -g opzionali. Potete usare
-g per passare un tipo di device a gnuplot così che (per esempio) l'output di
modeplot può essere rediretto ad una stampante. Vedi gnuplot(1) per
dettagli.

Il tool modeplot è stato creato da Eric S. Raymond <esr@thyrsus.com>
basato su analisi e codice di Martin Lottermoser Martin Lottermoser
<Martin.Lottermoser@mch.sni.de>

This is modeplot $Revision: 1.25 $
EOF
		exit;;
	esac
	shift
done

gnuplot $GNUOPTS <<EOF
set title "$TITLE Mode Plot"

# Numeri magici. Sfortunatamente, il grafico è abbastanza sensibile a
# modifiche, e potrebbe fallire nel rappresentare la realtà di alcuni
# monitor. Dobbiamo correggere questi valori per ottenere una
# approssimazione del diagramma dei modi. Questi sono ricavati analizzando
# molti valori nel database ModeDB.
F1 = 1.30	# moltiplicatore per convertire la risoluzione orizzontale
                # in larghezza di quadro
F2 = 1.05	# moltiplicatore per convertire la risoluzione verticale
                # in altezza di quadro

# Definizione delle funzioni (moltiplicando per 1.0 si forza
# l'aritmetica a numeri reali)
ac = (1.0*$ASPECT)*F1/F2
refresh(hsync, dcf) = ac * (hsync**2)/(1.0*dcf)
dotclock(hsync, rr) = ac * (hsync**2)/(1.0*rr)
resolution(hv, dcf) = dcf * (10**6)/(hv * F1 * F2)

# Mette delle etichette sugli assi
set xlabel 'DCF (MHz)'
set ylabel 'RR (Hz)' 6	# Put it right over the Y axis

# Genera il diagramma
set grid
set label "VB" at $BANDWIDTH+1, ($MAXVSF + $MINVSF) / 2 left
set arrow from $BANDWIDTH, $MINVSF to $BANDWIDTH, $MAXVSF nohead
set label "max VSF" at 1, $MAXVSF-1.5
set arrow from 0, $MAXVSF to $BANDWIDTH, $MAXVSF nohead
set label "min VSF" at 1, $MINVSF-1.5
set arrow from 0, $MINVSF to $BANDWIDTH, $MINVSF nohead
set label "min HSF" at dotclock($MINHSF, $MAXVSF+17), $MAXVSF + 17 right
set label "max HSF" at dotclock($MAXHSF, $MAXVSF+17), $MAXVSF + 17 right
set label "VESA $vesa" at 1, $vesa-1.5
set arrow from 0, $vesa to $BANDWIDTH, $vesa nohead # style -1
plot [dcf=0:1.1*$BANDWIDTH] [$MINVSF-10:$MAXVSF+20] \
  refresh($MINHSF, dcf) notitle with lines 1, \
  refresh($MAXHSF, dcf) notitle with lines 1, \
  resolution(640*480,   dcf) title "640x480  " with points 2, \
  resolution(800*600,   dcf) title "800x600  " with points 3, \
  resolution(1024*768,  dcf) title "1024x768 " with points 4, \
  resolution(1280*1024, dcf) title "1280x1024" with points 5, \
  resolution(1600*1280, dcf) title "1600x1200" with points 6

pause 9999
EOF

Una volta che avete a posto modeplot e il package gnuplot, vi servono le seguenti caratteristiche del monitor:

• larghezza di banda video (VB)

• gamma delle frequenze di sincronismo orizzontale (HSF)

• gamma delle frequenze di sincronismo verticale (VSF)

Il programma plot deve fare delle semplificazioni che non sono necessariamente corrette. Questo è il motivo per cui il diagramma che ne risulta ne è solo una rozza descrizione. Queste semplificazioni sono:

• Tutte le risoluzioni hanno una singola frequenza fissa di aspetto AR = HR/VR. Risoluzioni standard hanno AR = 4/3 o AR = 5/4. I programmi modeplot assumono 4/3 di default, ma si può non tenerne conto.

• Per le modalità considerate, le larghezze di quadro orizzontali e verticali sono multipli fissi di risoluzioni orizzontali e verticali, rispettivamente:

  HFL = F1 * HR VFL = F2 * VR

Come linea guida, prendete F1 = 1.30 and F2 = 1.05 (vedi Calcolare le grandezze di quadro).

Ora prendete una particolare frequenza di sincronismo, HSF. Dato l'assunto prima presentato, ogni valore di clock DCF già determina la frequenza di refresh RR, per esempio per ogni valore di HSF c'è una funzione RR (DCF). Questo può essere derivato come segue.

La frequenza di refresh è uguale al clock diviso per il prodotto della grandezza del quadro:

	RR = DCF / (HFL * VFL)		(*)

D'altra parte, la larghezza di quadro è uguale al clock diviso per la frequenza di sincronismo orizzontale:

	HFL = DCF / HSF			(**)

VFL può essere ridotto a HFL secondo i due assunti precedenti:

	VFL = F2 * VR
	    = F2 * (HR / AR)
	    = (F2/F1) * HFL / AR	(***)

Inserendo (**) e (***) in (*) otteniamo:

	RR = DCF / ((F2/F1) * HFL**2 / AR)
	   = (F1/F2) * AR * DCF * (HSF/DCF)**2
	   = (F1/F2) * AR * HSF**2 / DCF

Per un HSF fisso, F1, F2 e AR, questa è un iperbole nel nostro diagramma. Disegnando due tali curve per le frequenze di sincronismo orizzontale minime e massime noi otteniamo i bordi rimanenti dell'area permessa.

Le righe dritte che attraversano l'area possibile rappresentano risoluzioni particolari. Questo è basato su (*) e il secondo assunto:

	RR = DCF / (HFL * VFL) = DCF / (F1 * HR * F2 * VR)

Disegnando tali linee per tutte le risoluzioni che ci interessano, si possono immediatamente leggere le possibili relazioni fra risoluzione, frequenza di clock e frequenza di refresh delle quali il monitor è capace. Notate che queste linee non dipendono dalle proprietà del monitor, ma dipendono dal secondo assunto.

Il tool modeplot vi offre un modo facile per farlo. Digitate modeplot -? per vedere le sue opzioni di controllo. Una chiamata tipica è questa:

	modeplot -t "Swan SW617" -b 85 -v 50 90 -h 31 58

L'opzione -b specifica la larghezza di banda video; -v e -h settano le gamme di frequenza di sincronismo orizzontale e verticale.

Quando leggete l'output di modeplot, tenete sempre a mente che vi dà solo una descrizione approssimativa. Per esempio, non tiene conto dei limiti di un HFL risultante da una minima ampiezza richiesta dell'impulso di sincronismo, e può essere solo accurato quanto lo sono gli assunti. Non c'è niente di meglio quindi di un calcolo dettagliato (compresa un po' di magia nera) come viene presentato in Mettere Tutto Assieme. Comunque, vi dovreste sentire più a vostro agio per quanto possibile e per quanti compromessi si debbano fare.

18. Ringraziamenti

Il padre originale di questo documento è stato Chin Fang <fangchin@leland.stanford.edu>.

Eric S. Raymond <esr@snark.thyrsus.com>; ha rielaborato, riorganizzato, e massicciamente riscritto l'originale di Chin Fang col proposito di capirlo. In questo processo, ha immesso la maggior parte di un altro how-to di Bob Crosson <crosson@cam.nist.gov>.

Il materiale sulle modalità interlacciate è largamente di David Kastrup <dak@pool.informatik.rwth-aachen.de>.

Nicholas Bodley <nbodley@alumni.princeton.edu> ha corretto e chiarito la sezione su come funziona lo schermo.

Payne Freret <payne@freret.org> ha corretto alcuni minori errori tecnici sulla progettazione dei monitor.

Martin Lottermoser <Martin.Lottermoser@mch.sni.de> ha contribuito all'idea di usare gnuplot per fare diagrammi di modalità e ha fatto l'analisi matematica che c'è dietro modeplot. Il modeplot in distribuzione fu ridisegnato e generalizzato da ESR dal codice originale di Martin per un caso.