4. Управление градациями яркости и цветом в элт- и lcd- дисплеях

Как было уже отмечено выше, для создания полутоновых (чёрно-белых) изображений в дисплеях на ЭЛТ используется модуляция электронного луча трубки при помощи изменения напряжения, подаваемого на модулятор (сетку) трубки. Модулятор изменяет интенсивность электронного луча (ток электронного пучка) или количество электронов, попадающих на люминофор трубки. В том случае, если двоичный код, задающий интенсивность луча, одноразрядный, принимающий два значения – 0 и 1, градаций яркости всего две – чёрный и белый (зелёный, оранжевый в зависимости от вещества, входящего в состав люминофора). Для создания полутоновых изображений с несколькими градациями яркости необходимо увеличить количество двоичных разрядов, задающих яркость луча. В том случае, если количество разрядов равно трём, таблица интенсивности (тонов и полутонов) изображения будет иметь вид, приведённый на рис. 4.1. Схема управления яркостью приведена на этом же рисунке.

В приведённой схеме: ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь осуществляющий преобразование трёхразрядного двоичного кода, задающего яркость точки экрана (пикселя) и поступающего из видеопамяти на регистр пикселя. ВУ– видео-усилитель, согласующий амплитуду выходного сигнала ЦАП с величиной модулирующего сигнала (Uмод), подаваемого на модулятор ЭЛТ. Аx и Ay адреса (условные) пикселя в видеопамяти. Таблица интенсивности (яркости), приведённая на рисунке, соответствует 8 градациям яркости луча от чёрного до белого. Разрядность кода интенсивности (n), хранящегося в видеопамяти, связана требуемым количеством уровней яркости (m) выражением:

n = log2 m

Следует отметить, что объём видеопамяти (Vвп) растёт с ростом количеством уровней интенсивности (n), что следует из выражения

Vвп=(d х s х n)/8,

где: d – количество точек (пикселей) в строке

S – количество строк на экране ЭЛТ.

В монохромных LCD-дисплеях организация управления яркостью строится с использованием аналогичных принципов.

Для управления выводом цветных изображений используются различные модели цветности. Наибольшее распространение получила в дисплеях RGB-модель (R –Red, красный, G – Green, зелёный, B –Blue, синий). На рис.4.2 приведена графическая интерпретация RGB-модели, а ниже приведена таблица цветности, в которой к трём битам цветности (RGB) добавлен бит интенсивности (I), который увеличивает размер таблицы в два раза и позволяет получить цвет точки на экране двух градаций яркости. Каждый элемент таблицы принимает два значения – 0 или 1. При этом красный, зелёный и синий цвета являются основными или базовыми. Базовые цвета в таблице подчёркнуты.

Схема управления цветовой гаммой изображения в соответствии с таблицей цветности приведена на рис.4.3. В отличии от предыдущей схемы (см.рис.4.1) в регистр цветности из видеопамяти поступают 4 бита и каждому разряду регистра цветности соответствует свой цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), выходные напряжения которых управляют модуляторами цветной ЭЛТ.

Таблица цветности

I	R	G	B	Оттенок цвета	I	R	G	B	Оттенок цвета
0	0	0	0	Чёрный	1	0	0	0	Тёмно-серый
0	0	0	1	Синий	1	0	0	1	Ярко-синий
0	0	1	0	Зелёный	1	0	1	0	Ярко-зелёный
0	0	1	1	Голубой	1	0	1	1	Ярко-голубой
0	1	0	0	Красный	1	1	0	0	Ярко-красный
0	1	0	1	Розовый	1	1	0	1	Ярко розовый
0	1	1	0	Коричневый	1	1	1	0	Ярко-жёлтый
0	1	1	1	Белый	1	1	1	1	Ярко-белый

Изложенный выше способ задания цветовой гаммы изображения на экране дисплея основан на так называемой первичной форме описания графической информации в исходном графическом файле и формирует изображение с постоянно заданным цветом.

Цветовую гамму изображения можно существенно расширить при увеличении количества разрядов, приходящихся на один цвет (цветовой оттенок, цветовой полутон). Например, стандартный VGA-режим 12h (16 цветов, 640 х 480 точек) использует 4 бита на пиксель (4 битовые плоскости видеопамяти), а режим 13h – 8 бит на пиксель. В таблице 4.1 приведены объёмы видеопамяти в зависимости от разрешения экрана и количества цветовых оттенков.

Таблица 4.1

Разрешающая способность	Количество бит на пиксель	Количество цветовых оттенков	Минимальный объём видеопамяти (Мбайт)
640 х 480	4 8 16 24	16 256 65536 16777216	0,25 0,50 1,00 1,00
800 х 600	4 8 16 24	16 256 65536 16777216	0,25 0,50 1,00 1,50
1024 х 768	4 8 16 24	16 256 65536 16777216	0,50 1,00 1,50 2,50
1280 х 1024	4 8 16 24	16 256 65536 16777216	1,00 1,50 2,50 4,00
1600 х 1200	4 8 16 24	16 256 65536 16777216	1,00 2,00 4,00 6,00

Существуют и другие модели цветности, которые используются несколько реже – CMY (C – Cyan, голубой, M – Magenta, пурпурный, Y – Yellov, жёлтый) - аддитивная модель основанная как модель RGB на смешивании базовых цветов, -СMYK (K – Кey, основной, чёрный) – субстрактивная модель цветности, основанная на вычитании базовых (CMY) цветов из основного (Key).

Существуют несколько общепринятых стандартов видеоадаптеров, которые используются в большинстве случаев, а также большое количество нестандартных, используемых для реализации специальных задач (см Приложение 1).