home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ PC World 1999 August / PCWorld_1999-08_cd.bin / doc / HOWTO / XFree86-Video-Timings-HOWTO < prev    next >
Text File  |  1999-06-13  |  68KB  |  1,783 lines

  1.   XFree86 Video Timings HOWTO
  2.   Eric S. Raymond <esr@thyrsus.com>
  3.   v3.6, 13 June 1999
  4.  
  5.   How to compose a mode line for your card/monitor combination under
  6.   XFree86.  The XFree86 distribution now includes good facilities for
  7.   configuring most standard combinations; this document is mainly useful
  8.   if you are tuning a custom mode line for a high-performance monitor or
  9.   very unusual hardware.  It may also help you in using kvideogen to
  10.   generate mode lines, or xvidtune to tweak a standard mode that is not
  11.   quite right for your monitor.
  12.   ______________________________________________________________________
  13.  
  14.   Table of Contents
  15.  
  16.  
  17.  
  18.  
  19.  
  20.  
  21.  
  22.  
  23.  
  24.  
  25.  
  26.  
  27.  
  28.  
  29.  
  30.  
  31.  
  32.  
  33.  
  34.  
  35.  
  36.  
  37.  
  38.  
  39.  
  40.  
  41.  
  42.  
  43.  
  44.  
  45.  
  46.  
  47.  
  48.  
  49.  
  50.  
  51.  
  52.  
  53.  
  54.  
  55.  
  56.  
  57.  
  58.  
  59.  
  60.  
  61.  
  62.  
  63.  
  64.  
  65.  
  66.  
  67.   1. Disclaimer
  68.  
  69.   2. Introduction
  70.  
  71.   3. Tools for Automatic Computation
  72.  
  73.   4. How Video Displays Work
  74.  
  75.   5. Basic Things to Know about your Display and Adapter
  76.  
  77.      5.1 The monitor sync frequencies
  78.      5.2 The monitor's video bandwidth
  79.      5.3 The card's dot clock
  80.      5.4 What these basic statistics control
  81.  
  82.   6. Interpreting the Basic Specifications
  83.  
  84.      6.1 About Bandwidth
  85.      6.2 Sync Frequencies and the Refresh Rate:
  86.  
  87.   7. Tradeoffs in Configuring your System
  88.  
  89.   8. Memory Requirements
  90.  
  91.   9. Computing Frame Sizes
  92.  
  93.   10. Black Magic and Sync Pulses
  94.  
  95.      10.1 Horizontal Sync:
  96.      10.2 Vertical Sync:
  97.  
  98.   11. Putting it All Together
  99.  
  100.   12. Overdriving Your Monitor
  101.  
  102.   13. Using Interlaced Modes
  103.  
  104.   14. Questions and Answers
  105.  
  106.   15. Fixing Problems with the Image.
  107.  
  108.      15.1 The image is displaced to the left or right
  109.      15.2 The image is displaced up or down
  110.      15.3 The image is too large both horizontally and vertically
  111.      15.4 The image is too wide (too narrow) horizontally
  112.      15.5 The image is too deep (too shallow) vertically
  113.  
  114.   16. Plotting Monitor Capabilities
  115.  
  116.   17. Credits
  117.  
  118.  
  119.  
  120.   ______________________________________________________________________
  121.  
  122.   1.  Disclaimer
  123.  
  124.  
  125.   You use the material herein SOLELY AT YOUR OWN RISK.  It is possible
  126.   to harm both your monitor and yourself when driving it outside the
  127.   manufacturer's specs. Read ``Overdriving Your Monitor'' for detailed
  128.   cautions. Any damage to you or your monitor caused by overdriving it
  129.   are your problem.
  130.  
  131.   The most up-to-date version of this HOWTO can be found at the Linux
  132.   Documentation Project <http://metalab.unc.edu/LDP> web page.
  133.   Please direct comments, criticism, and suggestions for improvement to
  134.   esr@snark.thyrsus.com. Please do not send email pleading for a magic
  135.   solution to your special monitor problem, as doing so will only burn
  136.   up my time and frustrate you -- everything I know about the subject is
  137.   already in here.
  138.  
  139.  
  140.   2.  Introduction
  141.  
  142.  
  143.   The XFree86 server allows users to configure their video subsystem and
  144.   thus encourages best use of existing hardware.  This tutorial is
  145.   intended to help you learn how to generate your own timing numbers to
  146.   make optimum use of your video card and monitor.
  147.  
  148.   We'll present a method for getting something that works, and then show
  149.   you how you can experiment starting from that base to develop settings
  150.   that optimize for your taste.
  151.  
  152.   If you already have a mode that almost works (in particular, if one of
  153.   predefined VESA modes gives you a stable display but one that's
  154.   displaced right or left, or too small, or too large) you can go
  155.   straight to the section on ``Fixing Problems with the Image''.  This
  156.   will enlighten you on ways to tweak the timing numbers to achieve
  157.   particular effects.
  158.  
  159.   Don't assume that you need to get all the way into mode tuning just
  160.   because your X comes up with a scrambled display first time after
  161.   installation; it may be that most of the factory mode lines are OK and
  162.   you just happened to default to one that doesn't fit your hardware.
  163.   Instead, cycle through all your installed modes with CTRL-ALT-KP+. If
  164.   some of the modes look OK, try commenting out all but a 640x480 and
  165.   check that that mode works. If it does then uncomment a couple of
  166.   other modes, e.g. an 800x600 and a 1024x768 at a frequency that your
  167.   monitor should be able to handle.
  168.  
  169.  
  170.   3.  Tools for Automatic Computation
  171.  
  172.  
  173.   Starting with XFree86 3.2, XFree86 provides an XF86Setup(1) program
  174.   that makes it easy to generate a working monitor mode interactively,
  175.   without messing with video timing number directly.  So you shouldn't
  176.   actually need to calculate a base monitor mode in most cases.
  177.   Unfortunately, XF86Setup(1) has some limitations; it only knows about
  178.   standard video modes up to 1280x1024.  If you have a very high-
  179.   performance monitor capable of 1600x1200 or more you will still have
  180.   to compute your base monitor mode yourself.
  181.  
  182.   There is a KDE tool called KVideoGen
  183.   <http://without.netpedia.net/kvideogen/> that computes modelines from
  184.   basic monitor and card statistics.  I've experimented with generating
  185.   modelines from it, but haven't tried them live.  Note that its
  186.   horizontal and vertical `refresh rate' parameters are the same as the
  187.   sync frequencies HSF and VSF we describe below.  The `horizontal sync
  188.   pulse' number seems to be a sync pulse width in microseconds, HSP
  189.   (with the tool assuming fixed `front porch' HGT1 and `back porch' HGT2
  190.   values).  If you don't know the `horizontal sync pulse' number it's
  191.   safe to use the default.
  192.  
  193.  
  194.   Recent versions of XFree86 provide a tool called xvidtune(1) which you
  195.   will probably find quite useful for testing and tuning monitor modes.
  196.   It begins with a gruesome warning about the possible consequences of
  197.   mistakes with it.  If you pay careful attention to this document and
  198.   learn what is behind the pretty numbers in xvidtune's boxes, you will
  199.   become able to use xvidtune effectively and with confidence.
  200.  
  201.   If you have xvidtune(1), you'll be able to test new modes on the fly,
  202.   without modifying your X configuration files or even rebooting your X
  203.   server.  Otherwise, XFree86 allows you to hot-key between different
  204.   modes defined in Xconfig (see XFree86.man for details).  Use this
  205.   capabilty to save yourself hassles!  When you want to test a new mode,
  206.   give it a unique mode label and add it to the end of your hot-key
  207.   list.  Leave a known-good mode as the default to fall back on if the
  208.   test mode doesn't work.
  209.  
  210.   Towards the end of this document, we include a `modeplot' script that
  211.   you can use to produce an analog graph of available modes.  This is
  212.   not directly helpful for generating modelines, but it may help you
  213.   better understand the relationships that define them.
  214.  
  215.  
  216.   4.  How Video Displays Work
  217.  
  218.  
  219.   Knowing how the display works is essential to understanding what
  220.   numbers to put in the various fields in the file Xconfig.  Those
  221.   values are used in the lowest levels of controlling the display by the
  222.   XFree86 server.
  223.  
  224.   The display generates a picture from a series of dots.  The dots are
  225.   arranged from left to right to form lines.  The lines are arranged
  226.   from top to bottom to form the picture.  The dots emit light when they
  227.   are struck by the electron beam inside the display.  To make the beam
  228.   strike each dot for an equal amount of time, the beam is swept across
  229.   the display in a constant pattern.
  230.  
  231.   The pattern starts at the top left of the screen, goes across the
  232.   screen to the right in a straight line, and stops temporarily on the
  233.   right side of the screen.  Then the beam is swept back to the left
  234.   side of the display, but down one line.  The new line is swept from
  235.   left to right just as the first line was.  This pattern is repeated
  236.   until the bottom line on the display has been swept.  Then the beam is
  237.   moved from the bottom right corner of the display to the top left
  238.   corner, and the pattern is started over again.
  239.  
  240.   There is one variation of this scheme known as interlacing: here only
  241.   every second line is swept during one half-frame and the others are
  242.   filled in in during a second half-frame.
  243.  
  244.   Starting the beam at the top left of the display is called the
  245.   beginning of a frame.  The frame ends when the beam reaches the the
  246.   top left corner again as it comes from the bottom right corner of the
  247.   display.  A frame is made up of all of the lines the beam traced from
  248.   the top of the display to the bottom.
  249.  
  250.   If the electron beam were on all of the time it was sweeping through
  251.   the frame, all of the dots on the display would be illuminated.  There
  252.   would be no black border around the edges of the display.  At the
  253.   edges of the display the picture would become distorted because the
  254.   beam is hard to control there.  To reduce the distortion, the dots
  255.   around the edges of the display are not illuminated by the beam even
  256.   though the beam may be pointing at them.  The viewable area of the
  257.   display is reduced this way.
  258.  
  259.   Another important thing to understand is what becomes of the beam when
  260.   no spot is being painted on the visible area.  The time the beam would
  261.   have been illuminating the side borders of the display is used for
  262.   sweeping the beam back from the right edge to the left and moving the
  263.   beam down to the next line.  The time the beam would have been
  264.   illuminating the top and bottom borders of the display is used for
  265.   moving the beam from the bottom-right corner of the display to the
  266.   top-left corner.
  267.  
  268.   The adapter card generates the signals which cause the display to turn
  269.   on the electron beam at each dot to generate a picture.  The card also
  270.   controls when the display moves the beam from the right side to the
  271.   left and down a line by generating a signal called the horizontal sync
  272.   (for synchronization) pulse.  One horizontal sync pulse occurs at the
  273.   end of every line.  The adapter also generates a vertical sync pulse
  274.   which signals the display to move the beam to the top-left corner of
  275.   the display.  A vertical sync pulse is generated near the end of every
  276.   frame.
  277.  
  278.   The display requires that there be short time periods both before and
  279.   after the horizontal and vertical sync pulses so that the position of
  280.   the electron beam can stabilize.  If the beam can't stabilize, the
  281.   picture will not be steady.
  282.  
  283.   In a later section, we'll come back to these basics with definitions,
  284.   formulas and examples to help you use them.
  285.  
  286.  
  287.   5.  Basic Things to Know about your Display and Adapter
  288.  
  289.  
  290.   There are some fundamental things you need to know before hacking an
  291.   Xconfig entry.  These are:
  292.  
  293.  
  294.   ╖  your monitor's horizontal and vertical sync frequency options
  295.  
  296.   ╖  your monitor's bandwidth
  297.  
  298.   ╖  your video adapter's driving clock frequencies, or "dot clocks"
  299.  
  300.  
  301.   5.1.  The monitor sync frequencies
  302.  
  303.   The horizontal sync frequency is just the number of times per second
  304.   the monitor can write a horizontal scan line; it is the single most
  305.   important statistic about your monitor.  The vertical sync frequency
  306.   is the number of times per second the monitor can traverse its beam
  307.   vertically.
  308.  
  309.   Sync frequencies are usually listed on the specifications page of your
  310.   monitor manual.  The vertical sync frequency number is typically
  311.   calibrated in Hz (cycles per second), the horizontal one in KHz
  312.   (kilocycles per second).  The usual ranges are between 50 and 150Hz
  313.   vertical, and between 31 and 135KHz horizontal.
  314.  
  315.   If you have a multisync monitor, these frequencies will be given as
  316.   ranges.  Some monitors, especially lower-end ones, have multiple fixed
  317.   frequencies.  These can be configured too, but your options will be
  318.   severely limited by the built-in monitor characteristics.  Choose the
  319.   highest frequency pair for best resolution.  And be careful --- trying
  320.   to clock a fixed-frequency monitor at a higher speed than it's
  321.   designed for can easily damage it.
  322.  
  323.   Earlier versions of this guide were pretty cavalier about overdriving
  324.   multisync monitors, pushing them past their nominal highest vertical
  325.   sync frequency in order to get better performance.  We have since had
  326.   more reasons pointed out to us for caution on this score; we'll cover
  327.   those under ``Overdriving Your Monitor'' below.
  328.  
  329.  
  330.  
  331.   5.2.  The monitor's video bandwidth
  332.  
  333.   Your monitor's video bandwidth should be included on the manual's spec
  334.   page.  If it's not, look at the monitor's higest rated resolution.  As
  335.   a rule of thumb, here's how to translate these into bandwidth
  336.   estimates (and thus into rough upper bounds for the dot clock you can
  337.   use):
  338.  
  339.  
  340.  
  341.                640x480                 25
  342.                800x600                 36
  343.                1024x768                65
  344.                1024x768 interlaced     45
  345.                1280x1024               110
  346.                1600x1200               185
  347.  
  348.  
  349.  
  350.  
  351.   BTW, there's nothing magic about this table; these numbers are just
  352.   the lowest dot clocks per resolution in the standard XFree86 Modes
  353.   database (except for the last, which I interpolated).  The bandwidth
  354.   of your monitor may actually be higher than the minimum needed for its
  355.   top resolution, so don't be afraid to try a dot clock a few MHz
  356.   higher.
  357.  
  358.   Also note that bandwidth is seldom an issue for dot clocks under 65MHz
  359.   or so.  With an SVGA card and most hi-res monitors, you can't get
  360.   anywhere near the limit of your monitor's video bandwidth.  The
  361.   following are examples:
  362.  
  363.  
  364.  
  365.                Brand                           Video Bandwidth
  366.                ----------                      ---------------
  367.                NEC 4D                          75Mhz
  368.                Nano 907a                       50Mhz
  369.                Nano 9080i                      60Mhz
  370.                Mitsubishi HL6615               110Mhz
  371.                Mitsubishi Diamond Scan         100Mhz
  372.                IDEK MF-5117                    65Mhz
  373.                IOCOMM Thinksync-17 CM-7126     136Mhz
  374.                HP D1188A                       100Mhz
  375.                Philips SC-17AS                 110Mhz
  376.                Swan SW617                      85Mhz
  377.                Viewsonic 21PS                  185Mhz
  378.                PanaSync/Pro P21                220Mhz
  379.  
  380.  
  381.  
  382.  
  383.   Even low-end monitors usually aren't terribly bandwidth-constrained
  384.   for their rated resolutions.  The NEC Multisync II makes a good
  385.   example --- it can't even display 800x600 per its spec.  It can only
  386.   display 800x560.  For such low resolutions you don't need high dot
  387.   clocks or a lot of bandwidth; probably the best you can do is 32Mhz or
  388.   36Mhz, both of them are still not too far from the monitor's rated
  389.   video bandwidth of 30Mhz.
  390.  
  391.   At these two driving frequencies, your screen image may not be as
  392.   sharp as it should be, but definitely of tolerable quality. Of course
  393.   it would be nicer if NEC Multisync II had a video bandwidth higher
  394.   than, say, 36Mhz.  But this is not critical for common tasks like text
  395.   editing, as long as the difference is not so significant as to cause
  396.   severe image distortion (your eyes would tell you right away if this
  397.   were so).
  398.  
  399.  
  400.   5.3.  The card's dot clock
  401.  
  402.   Your video adapter manual's spec page will usually give you the card's
  403.   maximum dot clock (that is, the total number of pixels per second it
  404.   can write to the screen).
  405.  
  406.   If you don't have this information, the X server will get it for you.
  407.   Recent versions of the X servers all support a --probeonly option that
  408.   prints out this information and exits without actually starting up X
  409.   or changing the video mode.
  410.  
  411.   If you don't have -probeonly, don't depair.  Even if your X locks up
  412.   your monitor, it will emit a line of clock and other info to standard
  413.   error.  If you redirect this to a file, it should be saved even if you
  414.   have to reboot to get your console back.
  415.  
  416.   The probe result or startup message should look something like one of
  417.   the following examples:
  418.  
  419.   If you're using XFree86:
  420.  
  421.  
  422.   Xconfig: /usr/X11R6/lib/X11/Xconfig
  423.   (**) stands for supplied, (--) stands for probed/default values
  424.   (**) Mouse: type: MouseMan, device: /dev/ttyS1, baudrate: 9600
  425.   Warning: The directory "/usr/andrew/X11fonts" does not exist.
  426.            Entry deleted from font path.
  427.   (**) FontPath set to "/usr/lib/X11/fonts/misc/,/usr/lib/X11/fonts/75dpi/"
  428.   (--) S3: card type: 386/486 localbus
  429.   (--) S3: chipset:   924
  430.                       ---
  431.       Chipset -- this is the exact chip type; an early mask of the 86C911
  432.  
  433.   (--) S3: chipset driver: s3_generic
  434.   (--) S3: videoram:  1024k
  435.                       -----
  436.            Size of on-board frame-buffer RAM
  437.  
  438.   (**) S3: clocks:  25.00  28.00  40.00   3.00  50.00  77.00  36.00  45.00
  439.   (**) S3: clocks:   0.00   0.00  79.00  31.00  94.00  65.00  75.00  71.00
  440.                     ------------------------------------------------------
  441.                                 Possible driving frequencies in MHz
  442.  
  443.   (--) S3: Maximum allowed dot-clock: 110MHz
  444.                                       ------
  445.                                      Bandwidth
  446.   (**) S3: Mode "1024x768": mode clock =  79.000, clock used =  79.000
  447.   (--) S3: Virtual resolution set to 1024x768
  448.   (--) S3: Using a banksize of 64k, line width of 1024
  449.   (--) S3: Pixmap cache:
  450.   (--) S3: Using 2 128-pixel 4 64-pixel and 8 32-pixel slots
  451.   (--) S3: Using 8 pages of 768x255 for font caching
  452.  
  453.  
  454.  
  455.   If you're using SGCS or X/Inside X:
  456.  
  457.  
  458.  
  459.  
  460.  
  461.  
  462.  
  463.   WGA: 86C911 (mem: 1024k clocks: 25 28 40 3 50 77 36 45 0 0 79 31 94 65 75 71)
  464.   ---  ------       -----         --------------------------------------------
  465.    |     |            |                 Possible driving frequencies in MHz
  466.    |     |            +-- Size of on-board frame-buffer RAM
  467.    |     +-- Chip type
  468.    +-- Server type
  469.  
  470.  
  471.  
  472.   Note: do this with your machine unloaded (if at all possible).
  473.   Because X is an application, its timing loops can collide with disk
  474.   activity, rendering the numbers above inaccurate.  Do it several times
  475.   and watch for the numbers to stabilize; if they don't, start killing
  476.   processes until they do.  Your mouse daemon process, if you have one,
  477.   is particularly likely to trip you up (that's gpm for Linux users,
  478.   mousemgr for SVr4 users).
  479.  
  480.   In order to avoid the clock-probe inaccuracy, you should clip out the
  481.   clock timings and put them in your Xconfig as the value of the Clocks
  482.   property --- this suppresses the timing loop and gives X an exact list
  483.   of the clock values it can try.  Using the data from the example
  484.   above:
  485.  
  486.  
  487.   wga
  488.           Clocks  25 28 40 3 50 77 36 45 0 0 79 31 94 65 75 71
  489.  
  490.  
  491.  
  492.   On systems with a highly variable load, this may help you avoid
  493.   mysterious X startup failures.  It's possible for X to come up, get
  494.   its timings wrong due to system load, and then not be able to find a
  495.   matching dot clock in its config database --- or find the wrong one!
  496.  
  497.  
  498.   5.4.  What these basic statistics control
  499.  
  500.  
  501.   The sync frequency ranges of your monitor, together with your video
  502.   adapter's dot clock, determine the ultimate resolution that you can
  503.   use.  But it's up to the driver to tap the potential of your hardware.
  504.   A superior hardware combination without an equally competent device
  505.   driver is a waste of money.  On the other hand, with a versatile
  506.   device driver but less capable hardware, you can push the hardware's
  507.   envelope a little.  This is the design philosophy of XFree86.
  508.  
  509.   You should match the dot clock you use to the monitor's video
  510.   bandwidth.  There's a lot of give here, though --- some monitors can
  511.   run as much as 30% over their nominal bandwidth.  The risks here have
  512.   to do with exceeding the monitor's rated vertical-sync frequency;
  513.   we'll discuss them in detail below.
  514.  
  515.   Knowing the bandwidth will enable you to make more intelligent choices
  516.   between possible configurations.  It may affect your display's visual
  517.   quality (especially sharpness for fine details).
  518.  
  519.  
  520.   6.  Interpreting the Basic Specifications
  521.  
  522.  
  523.   This section explains what the specifications above mean, and some
  524.   other things you'll need to know.  First, some definitions.  Next to
  525.   each in parens is the variable name we'll use for it when doing
  526.   calculations
  527.  
  528.  
  529.      horizontal sync frequency (HSF)
  530.         Horizontal scans per second (see above).
  531.  
  532.  
  533.      vertical sync frequency (VSF)
  534.         Vertical scans per second (see above).  Mainly important as the
  535.         upper limit on your refresh rate.
  536.  
  537.  
  538.      dot clock (DCF)
  539.         More formally, `driving clock frequency'; The frequency of the
  540.         crystal or VCO on your adaptor --- the maximum dots-per-second
  541.         it can emit.
  542.  
  543.  
  544.      video bandwidth (VB)
  545.         The highest frequency you can feed into your monitor's video
  546.         input and still expect to see anything discernible. If your
  547.         adaptor produces an alternating on/off pattern, its lowest
  548.         frequency is half the DCF, so in theory bandwidth starts making
  549.         sense at DCF/2. For tolerately crisp display of fine details in
  550.         the video image, however, you don't want it much below your
  551.         highest DCF, and preferably higher.
  552.  
  553.  
  554.      frame length (HFL, VFL)
  555.         Horizontal frame length (HFL) is the number of dot-clock ticks
  556.         needed for your monitor's electron gun to scan one horizontal
  557.         line, including the inactive left and right borders.  Vertical
  558.         frame length (VFL) is the number of scan lines in the entire
  559.         image, including the inactive top and bottom borders.
  560.  
  561.  
  562.      screen refresh rate (RR)
  563.         The number of times per second your screen is repainted (this is
  564.         also called "frame rate").  Higher frequencies are better, as
  565.         they reduce flicker.  60Hz is good, VESA-standard 72Hz is
  566.         better.  Compute it as
  567.  
  568.  
  569.                   RR = DCF / (HFL * VFL)
  570.  
  571.  
  572.  
  573.  
  574.      Note that the product in the denominator is not the same as the
  575.      monitor's visible resolution, but typically somewhat larger.  We'll
  576.      get to the details of this below.
  577.  
  578.      The rates for which interlaced modes are usually specified (like
  579.      87Hz interlaced) are actually the half-frame rates: an entire
  580.      screen seems to have about that flicker frequency for typical
  581.      displays, but every single line is refreshed only half as often.
  582.  
  583.      For calculation purposes we reckon an interlaced display at its
  584.      full-frame (refresh) rate, i.e. 43.5Hz. The quality of an
  585.      interlaced mode is better than that of a non-interlaced mode with
  586.      the same full-frame rate, but definitely worse then the non-
  587.      interlaced one corresponding to the half-frame rate.
  588.  
  589.  
  590.   6.1.  About Bandwidth
  591.  
  592.  
  593.   Monitor makers like to advertise high bandwidth because it constrains
  594.   the sharpness of intensity and color changes on the screen.  A high
  595.   bandwidth means smaller visible details.
  596.  
  597.   Your monitor uses electronic signals to present an image to your eyes.
  598.   Such signals always come in in wave form once they are converted into
  599.   analog form from digitized form.  They can be considered as
  600.   combinations of many simpler wave forms each one of which has a fixed
  601.   frequency, many of them are in the Mhz range, eg, 20Mhz, 40Mhz, or
  602.   even 70Mhz.  Your monitor video bandwidth is, effectively, the
  603.   highest-frequency analog signal it can handle without distortion.
  604.  
  605.   For our purposes, video bandwidth is mainly important as an
  606.   approximate cutoff point for the highest dot clock you can use.
  607.  
  608.  
  609.   6.2.  Sync Frequencies and the Refresh Rate:
  610.  
  611.  
  612.   Each horizontal scan line on the display is just the visible portion
  613.   of a frame-length scan.  At any instant there is actually only one dot
  614.   active on the screen, but with a fast enough refresh rate your eye's
  615.   persistence of vision enables you to "see" the whole image.
  616.  
  617.   Here are some pictures to help:
  618.  
  619.  
  620.        _______________________
  621.       |                       |     The horizontal sync frequency
  622.       |->->->->->->->->->->-> |     is the number of times per
  623.       |                      )|     second that the monitor's
  624.       |<-----<-----<-----<--- |     electron beam can trace
  625.       |                       |     a pattern like this
  626.       |                       |
  627.       |                       |
  628.       |                       |
  629.       |_______________________|
  630.        _______________________
  631.       |        ^              |     The vertical sync frequency
  632.       |       ^ |             |     is the number of times per
  633.       |       | v             |     second that the monitor's
  634.       |       ^ |             |     electron beam can trace
  635.       |       | |             |     a pattern like this
  636.       |       ^ |             |
  637.       |       | v             |
  638.       |       ^ |             |
  639.       |_______|_v_____________|
  640.  
  641.  
  642.  
  643.   Remember that the actual raster scan is a very tight zigzag pattern;
  644.   that is, the beam moves left-right and at the same time up-down.
  645.  
  646.   Now we can see how the dot clock and frame size relates to refresh
  647.   rate.  By definition, one hertz (hz) is one cycle per second.  So, if
  648.   your horizontal frame length is HFL and your vertical frame length is
  649.   VFL, then to cover the entire screen takes (HFL * VFL) ticks.  Since
  650.   your card emits DCF ticks per second by definition, then obviously
  651.   your monitor's electron gun(s) can sweep the screen from left to right
  652.   and back and from bottom to top and back DCF / (HFL * VFL) times/sec.
  653.   This is your screen's refresh rate, because it's how many times your
  654.   screen can be updated (thus refreshed) per second!
  655.  
  656.   You need to understand this concept to design a configuration which
  657.   trades off resolution against flicker in whatever way suits your
  658.   needs.
  659.  
  660.  
  661.   For those of you who handle visuals better than text, here is one:
  662.  
  663.  
  664.           RR                                      VB
  665.            |   min HSF                     max HSF |
  666.            |    |             R1        R2  |      |
  667.   max VSF -+----|------------/----------/---|------+----- max VSF
  668.            |    |:::::::::::/::::::::::/:::::\     |
  669.            |    \::::::::::/::::::::::/:::::::\    |
  670.            |     |::::::::/::::::::::/:::::::::|   |
  671.            |     |:::::::/::::::::::/::::::::::\   |
  672.            |     \::::::/::::::::::/::::::::::::\  |
  673.            |      \::::/::::::::::/::::::::::::::| |
  674.            |       |::/::::::::::/:::::::::::::::| |
  675.            |        \/::::::::::/:::::::::::::::::\|
  676.            |        /\:::::::::/:::::::::::::::::::|
  677.            |       /  \:::::::/::::::::::::::::::::|\
  678.            |      /    |:::::/:::::::::::::::::::::| |
  679.            |     /     \::::/::::::::::::::::::::::| \
  680.   min VSF -+----/-------\--/-----------------------|--\--- min VSF
  681.            |   /         \/                        |   \
  682.            +--/----------/\------------------------+----\- DCF
  683.              R1        R2  \                       |     \
  684.                             min HSF                |    max HSF
  685.                                                    VB
  686.  
  687.  
  688.  
  689.   This is a generic monitor mode diagram.  The x axis of the diagram
  690.   shows the clock rate (DCF), the y axis represents the refresh rate
  691.   (RR). The filled region of the diagram describes the monitor's
  692.   capabilities: every point within this region is a possible video mode.
  693.  
  694.   The lines labeled `R1' and `R2' represent a fixed resolutions (such as
  695.   640x480); they are meant to illustrate how one resolution can be
  696.   realized by many different combinations of dot clock and refresh rate.
  697.   The R2 line would represent a higher resolution than R1.
  698.  
  699.   The top and bottom boundaries of the permitted region are simply
  700.   horizontal lines representing the limiting values for the vertical
  701.   sync frequency. The video bandwidth is an upper limit to the clock
  702.   rate and hence is represented by a vertical line bounding the
  703.   capability region on the right.
  704.  
  705.   Under ``Plotting Monitor Capabilities'') you'll find a program that
  706.   will help you plot a diagram like this (but much nicer, with X
  707.   graphics) for your individual monitor.  That section also discusses
  708.   the interesting part; the derivation of the boundaries resulting from
  709.   the limits on the horizontal sync frequency.
  710.  
  711.  
  712.   7.  Tradeoffs in Configuring your System
  713.  
  714.  
  715.   Another way to look at the formula we derived above is
  716.  
  717.  
  718.  
  719.                DCF = RR * HFL * VFL
  720.  
  721.  
  722.  
  723.  
  724.   That is, your dot clock is fixed.  You can use those dots per second
  725.   to buy either refresh rate, horizontal resolution, or vertical resolu¡
  726.   tion.  If one of those increases, one or both of the others must
  727.   decrease.
  728.  
  729.   Note, though, that your refresh rate cannot be greater than the
  730.   maximum vertical sync frequency of your monitor.  Thus, for any given
  731.   monitor at a given dot clock, there is a minimum product of frame
  732.   lengths below which you can't force it.
  733.  
  734.   In choosing your settings, remember: if you set RR too low, you will
  735.   get mugged by screen flicker.
  736.  
  737.   You probably do not want to pull your refresh rate below 60Hz.  This
  738.   is the flicker rate of fluorescent lights; if you're sensitive to
  739.   those, you need to hang with 72Hz, the VESA ergonomic standard.
  740.  
  741.   Flicker is very eye-fatiguing, though human eyes are adaptable and
  742.   peoples' tolerance for it varies widely.  If you face your monitor at
  743.   a 90% viewing angle, are using a dark background and a good
  744.   contrasting color for foreground, and stick with low to medium
  745.   intensity, you *may* be comfortable at as little as 45Hz.
  746.  
  747.   The acid test is this: open a xterm with pure white back-ground and
  748.   black foreground using xterm -bg white -fg black and make it so large
  749.   as to cover the entire viewable area.  Now turn your monitor's
  750.   intensity to 3/4 of its maximum setting, and turn your face away from
  751.   the monitor.  Try peeking at your monitor sideways (bringing the more
  752.   sensitive peripheral-vision cells into play).  If you don't sense any
  753.   flicker or if you feel the flickering is tolerable, then that refresh
  754.   rate is fine with you.  Otherwise you better configure a higher
  755.   refresh rate, because that semi-invisible flicker is going to fatigue
  756.   your eyes like crazy and give you headaches, even if the screen looks
  757.   OK to normal vision.
  758.  
  759.   For interlaced modes, the amount of flicker depends on more factors
  760.   such as the current vertical resolution and the actual screen
  761.   contents.  So just experiment.  You won't want to go much below about
  762.   85Hz half frame rate, though.
  763.  
  764.   So let's say you've picked a minimum acceptable refresh rate.  In
  765.   choosing your HFL and VFL, you'll have some room for maneuver.
  766.  
  767.  
  768.   8.  Memory Requirements
  769.  
  770.   Available frame-buffer RAM may limit the resolution you can achieve on
  771.   color or gray-scale displays.  It probably isn't a factor on displays
  772.   that have only two colors, white and black with no shades of gray in
  773.   between.
  774.  
  775.   For 256-color displays, a byte of video memory is required for each
  776.   visible dot to be shown.  This byte contains the information that
  777.   determines what mix of red, green, and blue is generated for its dot.
  778.   To get the amount of memory required, multiply the number of visible
  779.   dots per line by the number of visible lines.  For a display with a
  780.   resolution of 1024x768, this would be 1024 x 768 = 786432, which is
  781.   the number of visible dots on the display.  This is also, at one byte
  782.   per dot, the number of bytes of video memory that will be necessary on
  783.   your adapter card.
  784.  
  785.   Thus, your memory requirement will typically be (HR * VR)/1024 Kbytes
  786.   of VRAM, rounded up (it would come to 768K exactly in this example).
  787.   If you have more memory than strictly required, you'll have extra for
  788.   virtual-screen panning.
  789.  
  790.   However, if you only have 512K on board yor video card, then you won't
  791.   be able to use this resolution.  Even if you have a good monitor,
  792.   without enough video RAM, you can't take advantage of your monitor's
  793.   potential.  On the other hand, if your SVGA has one meg, but your
  794.   monitor can display at most 800x600, then high resolution is beyond
  795.   your reach anyway (see ``Using Interlaced Modes'' for a possible
  796.   remedy).
  797.  
  798.   Don't worry if you have more memory than required; XFree86 will make
  799.   use of it by allowing you to scroll your viewable area (see the
  800.   Xconfig file documentation on the virtual screen size parameter).
  801.   Remember also that a card with 512K bytes of memory really doesn't
  802.   have 512,000 bytes installed, it has 512 x 1024 = 524,288 bytes.
  803.  
  804.   If you're running X/Inside using an S3 card, and are willing to live
  805.   with 16 colors (4 bits per pixel), you can set depth 4 in Xconfig and
  806.   effectively double the resolution your card can handle.  S3 cards, for
  807.   example, normally do 1024x768x256.  You can make them do 1280x1024x16
  808.   with depth 4.
  809.  
  810.  
  811.   9.  Computing Frame Sizes
  812.  
  813.  
  814.   Warning: this method was developed for multisync monitors.  It will
  815.   probably work with fixed-frequency monitors as well, but no
  816.   guarantees!
  817.  
  818.   Start by dividing DCF by your highest available HSF to get a
  819.   horizontal frame length.
  820.  
  821.   For example; suppose you have a Sigma Legend SVGA with a 65MHz dot
  822.   clock, and your monitor has a 55KHz horizontal scan frequency.  The
  823.   quantity (DCF / HSF) is then 1181 (65MHz = 65000KHz; 65000/55 = 1181).
  824.  
  825.   Now for our first bit of black magic.  You need to round this figure
  826.   to the nearest multiple of 8.  This has to do with the VGA hardware
  827.   controller used by SVGA and S3 cards; it uses an 8-bit register, left-
  828.   shifted 3 bits, for what's really an 11-bit quantity.  Other card
  829.   types such as ATI 8514/A may not have this requirement, but we don't
  830.   know and the correction can't hurt.  So round the usable horizontal
  831.   frame length figure down to 1176.
  832.  
  833.   This figure (DCF / HSF rounded to a multiple of 8) is the minimum HFL
  834.   you can use.  You can get longer HFLs (and thus, possibly, more
  835.   horizontal dots on the screen) by setting the sync pulse to produce a
  836.   lower HSF.  But you'll pay with a slower and more visible flicker
  837.   rate.
  838.  
  839.   As a rule of thumb, 80% of the horizontal frame length is available
  840.   for horizontal resolution, the visible part of the horizontal scan
  841.   line (this allows, roughly, for borders and sweepback time -- that is,
  842.   the time required for the beam to move from the right screen edge to
  843.   the left edge of the next raster line).  In this example, that's 944
  844.   ticks.
  845.  
  846.   Now, to get the normal 4:3 screen aspect ratio, set your vertical
  847.   resolution to 3/4ths of the horizontal resolution you just calculated.
  848.   For this example, that's 708 ticks.  To get your actual VFL, multiply
  849.   that by 1.05 to get 743 ticks.
  850.  
  851.   The 4:3 is not technically magic; nothing prevents you from using a
  852.   different ratio if that will get the best use out of your screen real
  853.   estate.  It does make figuring frame height and frame width from the
  854.   diagonal size convenient, you just multiply the diagonal by by 0.8 to
  855.   get width and 0.6 to get height.
  856.  
  857.   So, HFL=1176 and VFL=743.  Dividing 65MHz by the product of the two
  858.   gives us a nice, healthy 74.4Hz refresh rate.  Excellent!  Better than
  859.   VESA standard!  And you got 944x708 to boot, more than the 800 by 600
  860.   you were probably expecting.  Not bad at all!
  861.  
  862.   You can even improve the refresh rate further, to almost 76 Hz, by
  863.   using the fact that monitors can often sync horizontally at 2khz or so
  864.   higher than rated, and by lowering VFL somewhat (that is, taking less
  865.   than 75% of 944 in the example above).  But before you try this
  866.   "overdriving" maneuver, if you do, make sure that your monitor
  867.   electron guns can sync up to 76 Hz vertical.  (the popular NEC 4D, for
  868.   instance, cannot.  It goes only up to 75 Hz VSF).  (See ``Overdriving
  869.   Your Monitor'' for more general discussion of this issue. )
  870.  
  871.   So far, most of this is simple arithmetic and basic facts about raster
  872.   displays.  Hardly any black magic at all!
  873.  
  874.  
  875.   10.  Black Magic and Sync Pulses
  876.  
  877.  
  878.   OK, now you've computed HFL/VFL numbers for your chosen dot clock,
  879.   found the refresh rate acceptable, and checked that you have enough
  880.   VRAM.  Now for the real black magic -- you need to know when and where
  881.   to place synchronization pulses.
  882.  
  883.   The sync pulses actually control the horizontal and vertical scan
  884.   frequencies of the monitor.  The HSF and VSF you've pulled off the
  885.   spec sheet are nominal, approximate maximum sync frequencies.  The
  886.   sync pulse in the signal from the adapter card tells the monitor how
  887.   fast to actually run.
  888.  
  889.   Recall the two pictures above?  Only part of the time required for
  890.   raster-scanning a frame is used for displaying viewable image (ie.
  891.   your resolution).
  892.  
  893.  
  894.   10.1.  Horizontal Sync:
  895.  
  896.  
  897.   By previous definition, it takes HFL ticks to trace the a horizontal
  898.   scan line.  Let's call the visible tick count (your horizontal screen
  899.   resolution) HR.  Then Obviously, HR < HFL by definition.  For
  900.   concreteness, let's assume both start at the same instant as shown
  901.   below:
  902.  
  903.  
  904.     |___ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __
  905.     |_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _                |
  906.     |_______________________|_______________|_____
  907.     0                       ^               ^     unit: ticks
  908.                             |   ^       ^   |
  909.                             HR  |       |  HFL
  910.                             |   |<----->|   |
  911.                             |<->|  HSP  |<->|
  912.                             HGT1         HGT2
  913.  
  914.  
  915.  
  916.   Now, we would like to place a sync pulse of length HSP as shown above,
  917.   ie, between the end of clock ticks for display data and the end of
  918.   clock ticks for the entire frame.  Why so?  because if we can achieve
  919.   this, then your screen image won't shift to the right or to the left.
  920.   It will be where it supposed to be on the screen, covering squarely
  921.   the monitor's viewable area.
  922.  
  923.   Furthermore, we want about 30 ticks of "guard time" on either side of
  924.   the sync pulse.  This is represented by HGT1 and HGT2.  In a typical
  925.   configuration HGT1 != HGT2, but if you're building a configuration
  926.   from scratch, you want to start your experimentation with them equal
  927.   (that is, with the sync pulse centered).
  928.  
  929.   The symptom of a misplaced sync pulse is that the image is displaced
  930.   on the screen, with one border excessively wide and the other side of
  931.   the image wrapped around the screen edge, producing a white edge line
  932.   and a band of "ghost image" on that side.  A way-out-of-place vertical
  933.   sync pulse can actually cause the image to roll like a TV with a mis-
  934.   adjusted vertical hold (in fact, it's the same phenomenon at work).
  935.  
  936.   If you're lucky, your monitor's sync pulse widths will be documented
  937.   on its specification page.  If not, here's where the real black magic
  938.   starts...
  939.  
  940.   You'll have to do a little trial and error for this part.  But most of
  941.   the time, we can safely assume that a sync pulse is about 3.5 to 4.0
  942.   microsecond in length.
  943.  
  944.   For concretness again, let's take HSP to be 3.8 microseconds (which
  945.   btw, is not a bad value to start with when experimenting).
  946.  
  947.   Now, using the 65Mhz clock timing above, we know HSP is equivalent to
  948.   247 clock ticks (= 65 * 10**6 * 3.8 * 10^-6) [recall M=10^6,
  949.   micro=10^-6]
  950.  
  951.   Some makers like to quote their horizontal framing parameters as
  952.   timings rather than dot widths.  You may see the following terms:
  953.  
  954.      active time (HAT)
  955.         Corresponds to HR, but in milliseconds.  HAT * DCF = HR.
  956.  
  957.  
  958.      blanking time (HBT)
  959.         Corresponds to (HFL - HR), but in milliseconds.  HBT * DCF =
  960.         (HFL - HR).
  961.  
  962.  
  963.      front porch (HFP)
  964.         This is just HGT1.
  965.  
  966.  
  967.      sync time
  968.         This is just HSP.
  969.  
  970.  
  971.      back porch (HBP)
  972.         This is just HGT2.
  973.  
  974.  
  975.  
  976.   10.2.  Vertical Sync:
  977.  
  978.  
  979.   Going back to the picture above, how do we place the 247 clock ticks
  980.   as shown in the picture?
  981.  
  982.   Using our example, HR is 944 and HFL is 1176.  The difference between
  983.   the two is 1176 - 944=232 < 247!  Obviously we have to do some
  984.   adjustment here.  What can we do?
  985.  
  986.   The first thing is to raise 1176 to 1184, and lower 944 to 936.  Now
  987.   the difference = 1184-936= 248. Hmm, closer.
  988.  
  989.   Next, instead using 3.8, we use 3.5 for calculating HSP; then, we have
  990.   65*3.5=227.  Looks better.  But 248 is not much higher than 227.  It's
  991.   normally necessary to have 30 or so clock ticks between HR and the
  992.   start of SP, and the same for the end of SP and HFL.  AND they have to
  993.   be multiple of eight!  Are we stuck?
  994.  
  995.   No.  Let's do this, 936 % 8 = 0, (936 + 32) % 8 = 0 too.  But 936 + 32
  996.   = 968, 968 + 227 = 1195, 1195 + 32 = 1227.  Hmm.. this looks not too
  997.   bad.  But it's not a multiple of 8, so let's round it up to 1232.
  998.  
  999.   But now we have potential trouble, the sync pulse is no longer placed
  1000.   right in the middle between h and H any more.  Happily, using our
  1001.   calculator we find 1232 - 32 = 1200 is also a multiple of 8 and (1232
  1002.   - 32) - 968 = 232 corresponding using a sync pulse of 3.57
  1003.   microseconds long, still reasonable.
  1004.  
  1005.   In addition, 936/1232   0.76 or 76%, still not far from 80%, so it
  1006.   should be all right.
  1007.  
  1008.   Furthermore, using the current horizontal frame length, we basically
  1009.   ask our monitor to sync at 52.7khz (= 65Mhz/1232) which is within its
  1010.   capability.  No problems.
  1011.  
  1012.   Using rules of thumb we mentioned before, 936*75%=702, This is our new
  1013.   vertical resolution.  702 * 1.05 = 737, our new vertical frame length.
  1014.  
  1015.   Screen refresh rate = 65Mhz/(737*1232)=71.6 Hz.  This is still
  1016.   excellent.
  1017.  
  1018.   Figuring the vertical sync pulse layout is similar:
  1019.  
  1020.  
  1021.      |___ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __
  1022.      |_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _                |
  1023.      |_______________________|_______________|_____
  1024.      0                      VR              VFL     unit: ticks
  1025.                              ^   ^       ^
  1026.                              |   |       |
  1027.                              |<->|<----->|
  1028.                               VGT    VSP
  1029.  
  1030.  
  1031.  
  1032.   We start the sync pulse just past the end of the vertical display data
  1033.   ticks.  VGT is the vertical guard time required for the sync pulse.
  1034.   Most monitors are comfortable with a VGT of 0 (no guard time) and
  1035.   we'll use that in this example.  A few need two or three ticks of
  1036.   guard time, and it usually doesn't hurt to add that.
  1037.  
  1038.   Returning to the example: since by the defintion of frame length, a
  1039.   vertical tick is the time for tracing a complete HORIZONTAL frame,
  1040.   therefore in our example, it is 1232/65Mhz=18.95us.
  1041.  
  1042.   Experience shows that a vertical sync pulse should be in the range of
  1043.   50us and 300us.  As an example let's use 150us, which translates into
  1044.   8 vertical clock ticks (150us/18.95us 8).
  1045.  
  1046.   Some makers like to quote their vertical framing parameters as timings
  1047.   rather than dot widths.  You may see the following terms:
  1048.  
  1049.  
  1050.      active time (VAT)
  1051.         Corresponds to VR, but in milliseconds.  VAT * VSF = VR.
  1052.  
  1053.      blanking time (VBT)
  1054.         Corresponds to (VFL - VR), but in milliseconds.  VBT * VSF =
  1055.         (VFL - VR).
  1056.  
  1057.      front porch (VFP)
  1058.         This is just VGT.
  1059.  
  1060.      sync time
  1061.         This is just VSP.
  1062.  
  1063.      back porch (VBP)
  1064.         This is like a second guard time after the vertical sync pulse.
  1065.         It is often zero.
  1066.  
  1067.  
  1068.   11.  Putting it All Together
  1069.  
  1070.  
  1071.   The Xconfig file Table of Video Modes contains lines of numbers, with
  1072.   each line being a complete specification for one mode of X-server
  1073.   operation.  The fields are grouped into four sections, the name
  1074.   section, the clock frequency section, the horizontal section, and the
  1075.   vertical section.
  1076.  
  1077.   The name section contains one field, the name of the video mode
  1078.   specified by the rest of the line.  This name is referred to on the
  1079.   "Modes" line of the Graphics Driver Setup section of the Xconfig file.
  1080.   The name field may be omitted if the name of a previous line is the
  1081.   same as the current line.
  1082.  
  1083.   The dot clock section contains only the dot clock (what we've called
  1084.   DCF) field of the video mode line.  The number in this field specifies
  1085.   what dot clock was used to generate the numbers in the following
  1086.   sections.
  1087.  
  1088.   The horizontal section consists of four fields which specify how each
  1089.   horizontal line on the display is to be generated.  The first field of
  1090.   the section contains the number of dots per line which will be
  1091.   illuminated to form the picture (what we've called HR).  The second
  1092.   field of the section (SH1) indicates at which dot the horizontal sync
  1093.   pulse will begin.  The third field (SH2) indicates at which dot the
  1094.   horizontal sync pulse will end.  The fourth field specifies the toal
  1095.   horzontal frame length (HFL).
  1096.  
  1097.   The vertical section also contains four fields.  The first field
  1098.   contains the number of visible lines which will appear on the display
  1099.   (VR).  The second field (SV1) indicates the line number at which the
  1100.   vertical sync pulse will begin.  The third field (SV2) specifies the
  1101.   line number at which the vertical sync pulse will end.  The fourth
  1102.   field contains the total vertical frame length (VFL).
  1103.  
  1104.   Example:
  1105.  
  1106.  
  1107.             #Modename    clock  horizontal timing  vertical timing
  1108.  
  1109.             "752x564"     40    752 784  944 1088  564 567 569 611
  1110.                           44.5  752 792  976 1240  564 567 570 600
  1111.  
  1112.  
  1113.  
  1114.  
  1115.   (Note: stock X11R5 doesn't support fractional dot clocks.)
  1116.  
  1117.   For Xconfig, all of the numbers just mentioned - the number of
  1118.   illuminated dots on the line, the number of dots separating the
  1119.   illuminated dots from the beginning of the sync pulse, the number of
  1120.   dots representing the duration of the pulse, and the number of dots
  1121.   after the end of the sync pulse - are added to produce the number of
  1122.   dots per line.  The number of horizontal dots must be evenly divisible
  1123.   by eight.
  1124.  
  1125.   Example horizontal numbers: 800 864 1024 1088
  1126.  
  1127.   This sample line has the number of illuminated dots (800) followed by
  1128.   the number of the dot when the sync pulse starts (864), followed by
  1129.   the number of the dot when the sync pulse ends (1024), followed by the
  1130.   number of the last dot on the horizontal line (1088).
  1131.  
  1132.   Note again that all of the horizontal numbers (800, 864, 1024, and
  1133.   1088) are divisible by eight!  This is not required of the vertical
  1134.   numbers.
  1135.  
  1136.   The number of lines from the top of the display to the bottom form the
  1137.   frame.  The basic timing signal for a frame is the line.  A number of
  1138.   lines will contain the picture.  After the last illuminated line has
  1139.   been displayed, a delay of a number of lines will occur before the
  1140.   vertical sync pulse is generated.  Then the sync pulse will last for a
  1141.   few lines, and finally the last lines in the frame, the delay required
  1142.   after the pulse, will be generated.  The numbers that specify this
  1143.   mode of operation are entered in a manner similar to the following
  1144.   example.
  1145.  
  1146.   Example vertical numbers: 600 603 609 630
  1147.  
  1148.   This example indicates that there are 600 visible lines on the
  1149.   display, that the vertical sync pulse starts with the 603rd line and
  1150.   ends with the 609th, and that there are 630 total lines being used.
  1151.  
  1152.   Note that the vertical numbers don't have to be divisible by eight!
  1153.  
  1154.   Let's return to the example we've been working.  According to the
  1155.   above, all we need to do from now on is to write our result into
  1156.   Xconfig as follows:
  1157.  
  1158.  
  1159.        <name>   DCF     HR  SH1 SH2   HFL   VR  SV1 SV2 VFL
  1160.  
  1161.  
  1162.  
  1163.  
  1164.   where SH1 is the start tick of the horizontal sync pulse and SH2 is
  1165.   its end tick; similarly, SV1 is the start tick of the vertical sync
  1166.   pulse and SV2 is its end tick.
  1167.  
  1168.   To place these, recall the discussion of black magic and sync pulses
  1169.   given above.  SH1 is the dot that begins the leading edge of the
  1170.   horiziontal sync pulse; thus, SH1 = HR + HGT1.  SH2 is the trailing
  1171.   edge; thus, SH2 = SH1 + HSP.  Similarly, SV1 = VR + VGT (but VGT is
  1172.   usually zero) and SV2 = SV1 + VSP.
  1173.  
  1174.  
  1175.  
  1176.        #name    clock   horizontal timing   vertical timing    flag
  1177.        936x702  65      936 968 1200 1232   702 702 710 737
  1178.  
  1179.  
  1180.  
  1181.  
  1182.   No special flag necessary; this is a non-interlaced mode.  Now we are
  1183.   really done.
  1184.  
  1185.  
  1186.  
  1187.  
  1188.  
  1189.   12.  Overdriving Your Monitor
  1190.  
  1191.  
  1192.   You should absolutely not try exceeding your monitor's scan rates if
  1193.   it's a fixed-frequency type.  You can smoke your hardware doing this!
  1194.   There are potentially subtler problems with overdriving a multisync
  1195.   monitor which you should be aware of.
  1196.  
  1197.   Having a pixel clock higher than the monitor's maximum bandwidth is
  1198.   rather harmless, in contrast.  (Note: the theoretical limit of
  1199.   discernable features is reached when the pixel clock reaches double
  1200.   the monitor's bandwidth.  This is a straightforward application of
  1201.   Nyquist's Theorem: consider the pixels as a spatially distributed
  1202.   series of samples of the drive signals and you'll see why.)
  1203.  
  1204.   It's exceeding the rated maximum sync frequencies that's problematic.
  1205.   Some modern monitors might have protection circuitry that shuts the
  1206.   monitor down at dangerous scan rates, but don't rely on it.  In
  1207.   particular there are older multisync monitors (like the Multisync II)
  1208.   which use just one horizontal transformer. These monitors will not
  1209.   have much protection against overdriving them.  While you necessarily
  1210.   have high voltage regulation circuitry (which can be absent in fixed
  1211.   frequency monitors), it will not necessarily cover every conceivable
  1212.   frequency range, especially in cheaper models. This not only implies
  1213.   more wear on the circuitry, it can also cause the screen phosphors to
  1214.   age faster, and cause more than the specified radiation (including X-
  1215.   rays) to be emitted from the monitor.
  1216.  
  1217.   Another importance of the bandwidth is that the monitor's input
  1218.   impedance is specified only for that range, and using higher
  1219.   frequencies can cause reflections probably causing minor screen
  1220.   interferences, and radio disturbance.
  1221.  
  1222.   However, the basic problematic magnitude in question here is the slew
  1223.   rate (the steepness of the video signals) of the video output drivers,
  1224.   and that is usually independent of the actual pixel frequency, but (if
  1225.   your board manufacturer cares about such problems) related to the
  1226.   maximum pixel frequency of the board.
  1227.  
  1228.   So be careful out there...
  1229.  
  1230.  
  1231.   13.  Using Interlaced Modes
  1232.  
  1233.  
  1234.   (This section is largely due to David Kastrup
  1235.   <dak@pool.informatik.rwth-aachen.de>)
  1236.  
  1237.   At a fixed dot clock, an interlaced display is going to have
  1238.   considerably less noticable flicker than a non-interlaced display, if
  1239.   the vertical circuitry of your monitor is able to support it stably.
  1240.   It is because of this that interlaced modes were invented in the first
  1241.   place.
  1242.  
  1243.   Interlaced modes got their bad repute because they are inferior to
  1244.   their non-interlaced companions at the same vertical scan frequency,
  1245.   VSF (which is what is usually given in advertisements). But they are
  1246.   definitely superior at the same horizontal scan rate, and that's where
  1247.   the decisive limits of your monitor/graphics card usually lie.
  1248.  
  1249.   At a fixed refresh rate (or half frame rate, or VSF) the interlaced
  1250.   display will flicker more: a 90Hz interlaced display will be inferior
  1251.   to a 90Hz non-interlaced display. It will, however, need only half the
  1252.   video bandwidth and half the horizontal scan rate. If you compared it
  1253.   to a non-interlaced mode with the same dot clock and the same scan
  1254.   rates, it would be vastly superior: 45Hz non-interlaced is
  1255.   intolerable. With 90Hz interlaced, I have worked for years with my
  1256.   Multisync 3D (at 1024x768) and am very satisfied. I'd guess you'd need
  1257.   at least a 70Hz non-interlaced display for similar comfort.
  1258.  
  1259.   You have to watch a few points, though: use interlaced modes only at
  1260.   high resolutions, so that the alternately lighted lines are close
  1261.   together. You might want to play with sync pulse widths and positions
  1262.   to get the most stable line positions. If alternating lines are bright
  1263.   and dark, interlace will jump at you. I have one application that
  1264.   chooses such a dot pattern for a menu background (XCept, no other
  1265.   application I know does that, fortunately). I switch to 800x600 for
  1266.   using XCept because it really hurts my eyes otherwise.
  1267.  
  1268.   For the same reason, use at least 100dpi fonts, or other fonts where
  1269.   horizontal beams are at least two lines thick (for high resolutions,
  1270.   nothing else will make sense anyhow).
  1271.  
  1272.   And of course, never use an interlaced mode when your hardware would
  1273.   support a non-interlaced one with similar refresh rate.
  1274.  
  1275.   If, however, you find that for some resolution you are pushing either
  1276.   monitor or graphics card to their upper limits, and getting
  1277.   dissatisfactorily flickery or outwashed (bandwidth exceeded) display,
  1278.   you might want to try tackling the same resolution using an interlaced
  1279.   mode. Of course this is useless if the VSF of your monitor is already
  1280.   close to its limits.
  1281.  
  1282.   Design of interlaced modes is easy: do it like a non-interlaced mode.
  1283.   Just two more considerations are necessary: you need an odd total
  1284.   number of vertical lines (the last number in your mode line), and when
  1285.   you specify the "interlace" flag, the actual vertical frame rate for
  1286.   your monitor doubles. Your monitor needs to support a 90Hz frame rate
  1287.   if the mode you specified looks like a 45Hz mode apart from the
  1288.   "Interlace" flag.
  1289.  
  1290.   As an example, here is my modeline for 1024x768 interlaced: my
  1291.   Multisync 3D will support up to 90Hz vertical and 38kHz horizontal.
  1292.  
  1293.  
  1294.  
  1295.        ModeLine "1024x768" 45 1024 1048 1208 1248 768 768 776 807 Interlace
  1296.  
  1297.  
  1298.  
  1299.  
  1300.   Both limits are pretty much exhausted with this mode. Specifying the
  1301.   same mode, just without the "Interlace" flag, still is almost at the
  1302.   limit of the monitor's horizontal capacity (and strictly speaking, a
  1303.   bit under the lower limit of vertical scan rate), but produces an
  1304.   intolerably flickery display.
  1305.  
  1306.   Basic design rules: if you have designed a mode at less than half of
  1307.   your monitor's vertical capacity, make the vertical total of lines odd
  1308.   and add the "Interlace" flag. The display's quality should vastly
  1309.   improve in most cases.
  1310.  
  1311.   If you have a non-interlaced mode otherwise exhausting your monitor's
  1312.   specs where the vertical scan rate lies about 30% or more under the
  1313.   maximum of your monitor, hand-designing an interlaced mode (probably
  1314.   with somewhat higher resolution) could deliver superior results, but I
  1315.   won't promise it.
  1316.  
  1317.  
  1318.  
  1319.  
  1320.  
  1321.   14.  Questions and Answers
  1322.  
  1323.  
  1324.   Q. The example you gave is not a standard screen size, can I use it?
  1325.  
  1326.   A. Why not?  There is NO reason whatsover why you have to use 640x480,
  1327.   800x600, or even 1024x768.  The XFree86 servers let you configure your
  1328.   hardware with a lot of freedom.  It usually takes two to three tries
  1329.   to come up the right one.  The important thing to shoot for is high
  1330.   refresh rate with reasonable viewing area. not high resolution at the
  1331.   price of eye-tearing flicker!
  1332.  
  1333.   Q. It this the only resolution given the 65Mhz dot clock and 55Khz
  1334.   HSF?
  1335.  
  1336.   A. Absolutely not!  You are encouraged to follow the general procedure
  1337.   and do some trial-and-error to come up a setting that's really to your
  1338.   liking.  Experimenting with this can be lots of fun.  Most settings
  1339.   may just give you nasty video hash, but in practice a modern multi-
  1340.   sync monitor is usually not damaged easily. Be sure though, that your
  1341.   monitor can support the frame rates of your mode before using it for
  1342.   longer times.
  1343.  
  1344.   Beware fixed-frequency monitors!  This kind of hacking around can
  1345.   damage them rather quickly. Be sure you use valid refresh rates for
  1346.   every experiment on them.
  1347.  
  1348.   Q. You just mentioned two standard resolutions. In Xconfig, there are
  1349.   many standard resolutions available, can you tell me whether there's
  1350.   any point in tinkering with timings?
  1351.  
  1352.   A. Absolutely!  Take, for example, the "standard" 640x480 listed in
  1353.   the current Xconfig.  It employes 25Mhz driving frequency, frame
  1354.   lengths are 800 and 525 => refresh rate   59.5Hz. Not too bad.  But
  1355.   28Mhz is a commonly available driving frequency from many SVGA boards.
  1356.   If we use it to drive 640x480, following the procedure we discussed
  1357.   above, you would get frame lengths like 812 (round down to 808) and
  1358.   505.  Now the refresh rate is raised to 68Hz, a quite significant
  1359.   improvement over the standard one.
  1360.  
  1361.   Q. Can you summarize what we have discussed so far?
  1362.  
  1363.   A. In a nutshell:
  1364.  
  1365.  
  1366.   1. for any fixed driving frequency, raising max resolution incurs the
  1367.      penalty of lowering refresh rate and thus introducing more flicker.
  1368.  
  1369.   2. if high resolution is desirable and your monitor supports it, try
  1370.      to get a SVGA card that provides a matching dot clock or DCF. The
  1371.      higher, the better!
  1372.  
  1373.  
  1374.   15.  Fixing Problems with the Image.
  1375.  
  1376.  
  1377.   OK, so you've got your X configuration numbers.  You put them in
  1378.   Xconfig with a test mode label.  You fire up X, hot-key to the new
  1379.   mode, ... and the image doesn't look right.  What do you do?  Here's a
  1380.   list of common video image distortions and how to fix them.
  1381.  
  1382.   (Fixing these minor distortions is where xvidtune(1) really shines.)
  1383.  
  1384.   You move the image by changing the sync pulse timing.  You scale it by
  1385.   changing the frame length (you need to move the sync pulse to keep it
  1386.   in the same relative position, otherwise scaling will move the image
  1387.   as well).  Here are some more specific recipes:
  1388.  
  1389.   The horizontal and vertical positions are independent.  That is,
  1390.   moving the image horizontally doesn't affect placement vertically, or
  1391.   vice-versa.  However, the same is not quite true of scaling.  While
  1392.   changing the horizontal size does nothing to the vertical size or vice
  1393.   versa, the total change in both may be limited.  In particular, if
  1394.   your image is too large in both dimensions you will probably have to
  1395.   go to a higher dot clock to fix it.  Since this raises the usable
  1396.   resolution, it is seldom a problem!
  1397.  
  1398.  
  1399.   15.1.  The image is displaced to the left or right
  1400.  
  1401.  
  1402.   To fix this, move the horizontal sync pulse.  That is, increment or
  1403.   decrement (by a multiple of 8) the middle two numbers of the
  1404.   horizontal timing section that define the leading and trailing edge of
  1405.   the horizontal sync pulse.
  1406.  
  1407.   If the image is shifted left (right border too large, you want to move
  1408.   the image to the right) decrement the numbers.  If the image is
  1409.   shifted right (left border too large, you want it to move left)
  1410.   increment the sync pulse.
  1411.  
  1412.  
  1413.   15.2.  The image is displaced up or down
  1414.  
  1415.  
  1416.   To fix this, move the vertical sync pulse.  That is, increment or
  1417.   decrement the middle two numbers of the vertical timing section that
  1418.   define the leading and trailing edge of the vertical sync pulse.
  1419.  
  1420.   If the image is shifted up (lower border too large, you want to move
  1421.   the image down) decrement the numbers.  If the image is shifted down
  1422.   (top border too large, you want it to move up) increment the numbers.
  1423.  
  1424.  
  1425.   15.3.  The image is too large both horizontally and vertically
  1426.  
  1427.  
  1428.   Switch to a higher card clock speed. If you have multiple modes in
  1429.   your clock file, possibly a lower-speed one is being activated by
  1430.   mistake.
  1431.  
  1432.  
  1433.   15.4.  The image is too wide (too narrow) horizontally
  1434.  
  1435.  
  1436.   To fix this, increase (decrease) the horizontal frame length.  That
  1437.   is, change the fourth number in the first timing section.  To avoid
  1438.   moving the image, also move the sync pulse (second and third numbers)
  1439.   half as far, to keep it in the same relative position.
  1440.  
  1441.  
  1442.   15.5.  The image is too deep (too shallow) vertically
  1443.  
  1444.  
  1445.   To fix this, increase (decrease) the vertical frame length.  That is,
  1446.   change the fourth number in the second timing section.  To avoid
  1447.   moving the image, also move the sync pulse (second and third numbers)
  1448.   half as far, to keep it in the same relative position.
  1449.  
  1450.   Any distortion that can't be handled by combining these techniques is
  1451.   probably evidence of something more basically wrong, like a
  1452.   calculation mistake or a faster dot clock than the monitor can handle.
  1453.   Finally, remember that increasing either frame length will decrease
  1454.   your refresh rate, and vice-versa.
  1455.  
  1456.   Occasionally you can fix minor distortions by fiddling with the
  1457.   picture controls on your monitor.  The disadvantage is that if you
  1458.   take your controls too far off the neutral (factory) setting to fix
  1459.   graphics-mode problems, you may end up with a wacky image in text
  1460.   mode.  It's better to get your modeline right.
  1461.  
  1462.  
  1463.   16.  Plotting Monitor Capabilities
  1464.  
  1465.  
  1466.   To plot a monitor mode diagram, you'll need the gnuplot package (a
  1467.   freeware plotting language for UNIX-like operating systems) and the
  1468.   tool modeplot, a shell/gnuplot script to plot the diagram from your
  1469.   monitor characteristics, entered as command-line options.
  1470.  
  1471.   Here is a copy of modeplot:
  1472.  
  1473.  
  1474.  
  1475.  
  1476.  
  1477.  
  1478.  
  1479.  
  1480.  
  1481.  
  1482.  
  1483.  
  1484.  
  1485.  
  1486.  
  1487.  
  1488.  
  1489.  
  1490.  
  1491.  
  1492.  
  1493.  
  1494.  
  1495.  
  1496.  
  1497.  
  1498.  
  1499.  
  1500.  
  1501.  
  1502.  
  1503.  
  1504.  
  1505.  
  1506.  
  1507.  
  1508.  
  1509.  
  1510.  
  1511.  
  1512.  
  1513.  
  1514.  
  1515.  
  1516.  
  1517.  
  1518.  
  1519.   #!/bin/sh
  1520.   #
  1521.   # modeplot -- generate X mode plot of available monitor modes
  1522.   #
  1523.   # Do `modeplot -?' to see the control options.
  1524.   #
  1525.  
  1526.   # Monitor description. Bandwidth in MHz, horizontal frequencies in kHz
  1527.   # and vertical frequencies in Hz.
  1528.   TITLE="Viewsonic 21PS"
  1529.   BANDWIDTH=185
  1530.   MINHSF=31
  1531.   MAXHSF=85
  1532.   MINVSF=50
  1533.   MAXVSF=160
  1534.   ASPECT="4/3"
  1535.   vesa=72.5       # VESA-recommended minimum refresh rate
  1536.  
  1537.   while [ "$1" != "" ]
  1538.   do
  1539.           case $1 in
  1540.           -t) TITLE="$2"; shift;;
  1541.           -b) BANDWIDTH="$2"; shift;;
  1542.           -h) MINHSF="$2" MAXHSF="$3"; shift; shift;;
  1543.           -v) MINVSF="$2" MAXVSF="$3"; shift; shift;;
  1544.           -a) ASPECT="$2"; shift;;
  1545.           -g) GNUOPTS="$2"; shift;;
  1546.           -?) cat <<EOF
  1547.   modeplot control switches:
  1548.  
  1549.   -t "<description>"  name of monitor            defaults to "Viewsonic 21PS"
  1550.   -b <nn>                 bandwidth in MHz           defaults to 185
  1551.   -h <min> <max>          min & max HSF (kHz)        defaults to 31 85
  1552.   -v <min> <max>          min & max VSF (Hz)         defaults to 50 160
  1553.   -a <aspect ratio>       aspect ratio               defaults to 4/3
  1554.   -g "<options>"      pass options to gnuplot
  1555.  
  1556.   The -b, -h and -v options are required, -a, -t, -g optional.  You can
  1557.   use -g to pass a device type to gnuplot so that (for example) modeplot's
  1558.   output can be redirected to a printer.  See gnuplot(1) for  details.
  1559.  
  1560.   The modeplot tool was created by Eric S. Raymond <esr@thyrsus.com> based on
  1561.   analysis and scratch code by Martin Lottermoser <Martin.Lottermoser@mch.sni.de>
  1562.  
  1563.   This is modeplot $Revision: 1.9 $
  1564.   EOF
  1565.                   exit;;
  1566.           esac
  1567.           shift
  1568.   done
  1569.  
  1570.   gnuplot $GNUOPTS <<EOF
  1571.   set title "$TITLE Mode Plot"
  1572.  
  1573.   # Magic numbers.  Unfortunately, the plot is quite sensitive to changes in
  1574.   # these, and they may fail to represent reality on some monitors.  We need
  1575.   # to fix values to get even an approximation of the mode diagram.  These come
  1576.   # from looking at lots of values in the ModeDB database.
  1577.   F1 = 1.30       # multiplier to convert horizontal resolution to frame width
  1578.   F2 = 1.05       # multiplier to convert vertical resolution to frame height
  1579.  
  1580.   # Function definitions (multiplication by 1.0 forces real-number arithmetic)
  1581.   ac = (1.0*$ASPECT)*F1/F2
  1582.   refresh(hsync, dcf) = ac * (hsync**2)/(1.0*dcf)
  1583.   dotclock(hsync, rr) = ac * (hsync**2)/(1.0*rr)
  1584.   resolution(hv, dcf) = dcf * (10**6)/(hv * F1 * F2)
  1585.   # Put labels on the axes
  1586.   set xlabel 'DCF (MHz)'
  1587.   set ylabel 'RR (Hz)' 6  # Put it right over the Y axis
  1588.  
  1589.   # Generate diagram
  1590.   set grid
  1591.   set label "VB" at $BANDWIDTH+1, ($MAXVSF + $MINVSF) / 2 left
  1592.   set arrow from $BANDWIDTH, $MINVSF to $BANDWIDTH, $MAXVSF nohead
  1593.   set label "max VSF" at 1, $MAXVSF-1.5
  1594.   set arrow from 0, $MAXVSF to $BANDWIDTH, $MAXVSF nohead
  1595.   set label "min VSF" at 1, $MINVSF-1.5
  1596.   set arrow from 0, $MINVSF to $BANDWIDTH, $MINVSF nohead
  1597.   set label "min HSF" at dotclock($MINHSF, $MAXVSF+17), $MAXVSF + 17 right
  1598.   set label "max HSF" at dotclock($MAXHSF, $MAXVSF+17), $MAXVSF + 17 right
  1599.   set label "VESA $vesa" at 1, $vesa-1.5
  1600.   set arrow from 0, $vesa to $BANDWIDTH, $vesa nohead # style -1
  1601.   plot [dcf=0:1.1*$BANDWIDTH] [$MINVSF-10:$MAXVSF+20] \
  1602.     refresh($MINHSF, dcf) notitle with lines 1, \
  1603.     refresh($MAXHSF, dcf) notitle with lines 1, \
  1604.     resolution(640*480,   dcf) title "640x480  " with points 2, \
  1605.     resolution(800*600,   dcf) title "800x600  " with points 3, \
  1606.     resolution(1024*768,  dcf) title "1024x768 " with points 4, \
  1607.     resolution(1280*1024, dcf) title "1280x1024" with points 5, \
  1608.     resolution(1600*1280, dcf) title "1600x1200" with points 6
  1609.  
  1610.   pause 9999
  1611.   EOF
  1612.  
  1613.  
  1614.  
  1615.   Once you know you have modeplot and the gnuplot package in place,
  1616.   you'll need the following monitor characteristics:
  1617.  
  1618.  
  1619.   ╖  video bandwidth (VB)
  1620.  
  1621.   ╖  range of horizontal sync frequency (HSF)
  1622.  
  1623.   ╖  range of vertical sync frequency (VSF)
  1624.  
  1625.   The plot program needs to make some simplifying assumptions which are
  1626.   not necessarily correct.  This is the reason why the resulting diagram
  1627.   is only a rough description. These assumptions are:
  1628.  
  1629.  
  1630.   1. All resolutions have a single fixed aspect ratio AR = HR/VR.
  1631.      Standard resolutions have AR = 4/3 or AR = 5/4.  The modeplot
  1632.      programs assumes 4/3 by default, but you can override this.
  1633.  
  1634.   2. For the modes considered, horizontal and vertical frame lengths are
  1635.      fixed multiples of horizontal and vertical resolutions,
  1636.      respectively:
  1637.  
  1638.  
  1639.  
  1640.                HFL = F1 * HR
  1641.                VFL = F2 * VR
  1642.  
  1643.  
  1644.  
  1645.  
  1646.   As a rough guide, take F1 = 1.30 and F2 = 1.05 (see ``'' "Computing
  1647.   Frame Sizes").
  1648.  
  1649.   Now take a particular sync frequency, HSF.  Given the assumptions just
  1650.   presented, every value for the clock rate DCF already determines the
  1651.   refresh rate RR, i.e. for every value of HSF there is a function
  1652.   RR(DCF).  This can be derived as follows.
  1653.  
  1654.   The refresh rate is equal to the clock rate divided by the product of
  1655.   the frame sizes:
  1656.  
  1657.  
  1658.  
  1659.                RR = DCF / (HFL * VFL)          (*)
  1660.  
  1661.  
  1662.  
  1663.  
  1664.   On the other hand, the horizontal frame length is equal to the clock
  1665.   rate divided by the horizontal sync frequency:
  1666.  
  1667.  
  1668.  
  1669.                HFL = DCF / HSF                 (**)
  1670.  
  1671.  
  1672.  
  1673.  
  1674.   VFL can be reduced to HFL be means of the two assumptions above:
  1675.  
  1676.  
  1677.  
  1678.                VFL = F2 * VR
  1679.                    = F2 * (HR / AR)
  1680.                    = (F2/F1) * HFL / AR        (***)
  1681.  
  1682.  
  1683.  
  1684.  
  1685.   Inserting (**) and (***) into (*) we obtain:
  1686.  
  1687.  
  1688.  
  1689.                RR = DCF / ((F2/F1) * HFL**2 / AR)
  1690.                   = (F1/F2) * AR * DCF * (HSF/DCF)**2
  1691.                   = (F1/F2) * AR * HSF**2 / DCF
  1692.  
  1693.  
  1694.  
  1695.  
  1696.   For fixed HSF, F1, F2 and AR, this is a hyperbola in our diagram.
  1697.   Drawing two such curves for minimum and maximum horizontal sync
  1698.   frequencies we have obtained the two remaining boundaries of the
  1699.   permitted region.
  1700.  
  1701.   The straight lines crossing the capability region represent particular
  1702.   resolutions. This is based on (*) and the second assumption:
  1703.  
  1704.  
  1705.  
  1706.                RR = DCF / (HFL * VFL) = DCF / (F1 * HR * F2 * VR)
  1707.  
  1708.  
  1709.  
  1710.  
  1711.   By drawing such lines for all resolutions one is interested in, one
  1712.   can immediately read off the possible relations between resolution,
  1713.   clock rate and refresh rate of which the monitor is capable. Note that
  1714.   these lines do not depend on monitor properties, but they do depend on
  1715.   the second assumption.
  1716.  
  1717.   The modeplot tool provides you with an easy way to do this.  Do
  1718.   modeplot -? to see its control options. A typical invocation looks
  1719.   like this:
  1720.  
  1721.  
  1722.  
  1723.                modeplot -t "Swan SW617" -b 85 -v 50 90 -h 31 58
  1724.  
  1725.  
  1726.  
  1727.  
  1728.   The -b option specifies video bandwidth; -v and -h set horizontal and
  1729.   vertical sync frequency ranges.
  1730.  
  1731.   When reading the output of modeplot, always bear in mind that it gives
  1732.   only an approximate description. For example, it disregards
  1733.   limitations on HFL resulting from a minimum required sync pulse width,
  1734.   and it can only be accurate as far as the assumptions are.  It is
  1735.   therefore no substitute for a detailed calculation (involving some
  1736.   black magic) as presented in ``Putting it All Together''. However, it
  1737.   should give you a better feeling for what is possible and which
  1738.   tradeoffs are involved.
  1739.  
  1740.  
  1741.   17.  Credits
  1742.  
  1743.  
  1744.   The original ancestor of this document was by Chin Fang
  1745.   <fangchin@leland.stanford.edu>.
  1746.  
  1747.   Eric S. Raymond <esr@snark.thyrsus.com> reworked, reorganized, and
  1748.   massively rewrote Chin Fang's original in an attempt to understand it.
  1749.   In the process, he merged in most of a different how-to by Bob Crosson
  1750.   <crosson@cam.nist.gov>.
  1751.  
  1752.   The material on interlaced modes is largely by David Kastrup
  1753.   <dak@pool.informatik.rwth-aachen.de>
  1754.  
  1755.   Martin Lottermoser <Martin.Lottermoser@mch.sni.de> contributed the
  1756.   idea of using gnuplot to make mode diagrams and did the mathematical
  1757.   analysis behind modeplot.  The distributed modeplot was redesigned and
  1758.   generalized by ESR from Martin's original gnuplot code for one case.
  1759.  
  1760.  
  1761.  
  1762.  
  1763.  
  1764.  
  1765.  
  1766.  
  1767.  
  1768.  
  1769.  
  1770.  
  1771.  
  1772.  
  1773.  
  1774.  
  1775.  
  1776.  
  1777.  
  1778.  
  1779.  
  1780.  
  1781.  
  1782.  
  1783.