Скачиваний:
43
Добавлен:
16.04.2013
Размер:
3.38 Mб
Скачать

Организация памяти в растровых графических дисплеях

Растровое устройство можно рассматривать как матрицу дискретных ячеек (точек), каждая из которых может быть подсвечена. Т.е. оно является точечно-рисующим устройством. Невозможно, за исключением специальных случаев, непосредственно нарисовать отрезок прямой из одной адресуемой точки или пиксела в матрице в другую адресуемую точку или пиксел. Отрезок можно лишь аппроксимировать последовательностями точек, близко лежащих к реальной траектории отрезка.

Эту идею иллюстрирует рис. 1.8. Отрезок прямой из точек (пикселов) получится только в случае горизонтальных, вертикальных или расположенных под углом 45° отрезков, как показано на рис. 1.8. Все другие отрезки будут выглядеть как последовательности ступенек. Это явление называется лестничным эффектом, или «зазубренностью».

Чаще всего для графических устройств с растровой ЭЛТ используется буфер кадра. Буфер кадра представляет собой большой непрерывный участок памяти компьютера. Для каждой точки, или пиксела, в растре отводится как минимум один бит памяти. Эта память называется битовой плоскостью. Для квадратного растра размером 512х 512 требуется 262144 бита памяти в одной битовой плоскости.

Изображение в буфере кадра строится побитно. Из-за того, что бит памяти имеет только два состояния (двоичное 0 или 1), имея одну битовую плоскость, можно получить лишь черно-белое изображение. Битовая плоскость является цифровым устройством, тогда как растровая ЭЛТ — аналоговое устройство, для работы которого требуется электрическое напряжение. Поэтому при считывании информации из буфера кадра и ее выводе на графическое устройство с растровой ЭЛТ должно происходить преобразование из цифрового представления в аналоговый сигнал. Такое преобразование выполняет цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Каждый пиксел буфера кадра должен быть считан и преобразован, прежде чем он будет отображен на растровой ЭЛТ. На рис. 1.9 приведена схема графического устройства с черно-белой растровой ЭЛТ, построенного на основе буфера кадра с одной битовой плоскостью.

Цвета или полутона серого цвета могут быть введены в буфер кадра путем использования дополнительных битовых плоскостей.

На рис. 1.10 показаны схема буфера кадра c N битовыми плоскостями для градаций серого цвета. Интенсивность каждого пиксела на ЭЛТ управляется содержимым соответствующих пикселов в каждой из N битовых плоскостей.

В соответствующую позицию регистра загружается бинарная величина (0 или 1) из каждой плоскости. Двоичное число, получившееся в результате, интерпретируется как уровень интенсивности между 0 и 2N — 1. С помощью ЦАП это число преобразуется в напряжение между 0 (темный экран) и 2N — 1 (максимальная интенсивность свечения). Всего можно получить 2N уровней интенсивности. Рис. 1.10 иллюстрирует систему с тремя битовыми плоскостями для 8 (23) уровней интенсивности. Для каждой битовой плоскости требуется полный объем памяти при данном разрешении растра: например, буфер кадра с тремя битовыми плоскостями для растра 512 х 512 занимает 786432 (3 * 512* 512) битов памяти.

Число доступных уровней интенсивности можно увеличить, незначительно расширив требуемую для этого память и воспользовавшись таблицей цветов, как это схематично показано на рис. 1.11. После считывания из буфера кадра битовых плоскостей получившееся число используется как индекс в таблице цветов. В этой таблице должно содержаться 2N элементов. Каждый ее элемент может содержать W бит, причем W может быть больше N. В последнем случае можно получить 2W значений интенсивности, но одновременно могут быть доступны лишь 2N из них. Для получения дополнительных значений интенсивностей таблицу цветов необходимо изменить (перезагрузить).

Поскольку существует три основных цвета, можно реализовать простой цветной буфер кадра с тремя битовыми плоскостями, по одной для каждого из основных цветов. Каждая битовая плоскость управляет индивидуальной электронной пушкой для каждого из трех основных цветов, используемых в видеотехнике. Три основных цвета, комбинируясь на ЭЛТ, дают восемь цветов. Эти цвета и соответствующие им двоичные коды приведены в табл. 1.1. Схема простого цветового растрового буфера кадра показана на рис. 1.12.

ДДля каждой из трех цветовых пушек могут использоваться дополнительные битовые плоскости. На рис. 1.13 показан цветной буфер кадра с 8 битовыми плоскостями на каждый цвет, то есть буфер кадра с 24 битовыми плоскостями. Каждая группа битовых плоскостей управляет 8-разрядным ЦАП. Каждая такая группа может генерировать 256 (28) оттенков или интенсивностей красного, зеленого или синего цвета. Их можно скомбинировать в 16 777 216 [(28)3 = 224] возможных цветов. Это «полноцветный» буфер кадра.

Полноцветный буфер кадра может быть далее еще увеличен путем использования групп битовых плоскостей в качестве индексов в таблицах цветов, как это показано на рис. 1.14. При N битах на цвет и W -разрядных элементах таблиц цветов одновременно может быть показано (23)N цветовых оттенков из палитры (23)W возможных цветов.

Например, при буфере кадра с 24 битовыми плоскостями (N = 8) и тремя 10-разрядными таблицами цветов (W = 10) может быть получено 16 777 216 (224) цветовых оттенков из палитры 1 073 741 824 (230) цветов, т. е. около 17 млн. оттенков из палитры немногим меньше чем 1 миллиард цветов.

Работа в реальном времени с растровыми графическими устройствами осуществляется путем одновременного доступа к группам по 16, 32, 64 и более пикселов. В случае цветного буфера кадра каждый пиксел может содержать до 32 бит, при этом все битовые плоскости для каждого пиксела доступны одновременно. При среднем времени доступа для каждой группы пикселов 1600 не возможна работа в реальном времени для буферов кадров размером 512 х 512 и 1024 х1024.

Таблица цветов

Цветовые пушки

Рис.1.14 Цветной буфер кадра с 24 битовыми плоскостями и 10-разрядной таблицей цветов

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.