Вопрос 24. Принципы формирования изображения на экране.

Электронный луч можно направить в желаемое место на экране в одном из двух режимов: векторном и растровом.

• В векторном режиме движение луча определяется координатами точек рисуемой фигуры. Координаты могут быть заданы и математическими формулами. Для представления дисплейных примитивов векторная графика требует мало памяти, сами примитивы четко изображаются, оператор может непрерывно менять изображения в реальном времени. Главным недостатком векторной графики является то, что с ее помощью нельзя изобразить сплошные области, любые объекты могут быть представлены лишь в виде проволочных каркасов.

• В растровом режиме луч отклоняется не в соответствии с контурами рисунка, а, как в бытовом телевизоре, 25 раз в секунду высвечивается растр (кадр),состоящий из строк. Управлять в растровом режиме можно только яркостью луча при прохождении им активных точек строки. 

Векторная графика — представление графического изображения в памяти компьютера в виде координат отдельных точек.

 Растровая графика — представление графического изображения как единого целого, а в памяти компьютера как копии всего экрана.

 Цифровое изображение — набор точек (пикселей) изображения; каждая точка изображения характеризуется координатами x и y и яркостью V(x, y), это дискретные величины, обычно целые. В случае цветного изображения каждый пиксель характеризуется координатами x и y и тремя яркостями яркостью красного, синего и зеленого (VR , VB , VG). Комбинируя эти три цвета, можно получить большое количество различных оттенков. Максимальное количество цветов, одновременно отображаемых на экране, определяется количеством битов, выделенных для каждого пикселя в видеобуфере. В полноцветных системах каждому пикселю отводится 24 бита цветовой информации: по байту на каждый компонент VR , VB , VG. Как правило, чем больше пикселей на экране, тем выше качество изображения. Один из путей, позволяющих скомпенсировать нехватку имеющихся цветов, — это псевдотонирование компьютерного изображения. Существует много вариантов псевдотонирования, но все они основаны на одном принципе — замене пикселей с цветами, отсутствующими в палитре, конфигурациями пикселей с цветами из палитры. Псевдотонирование основывается на том, что человеческий глаз смешивает цвета двух рядом находящихся пикселей, воспринимая некий третий цвет. В зависимости от разрешающей способности они подразделяются на CGA, EGA, VGA, SVGA и др. Каждой точке экрана, называемой пикселем, соответствует определенное место в памяти, называемое видеопамятью. Обычно она располагается на видеоадаптере, который управляет работой дисплея, циклически отображая на экране содержимое видеопамяти.

Вопрос 25. Вертикальная развертка и двойная буферизация.

Вертикальная развертка — Это отклонение электронного луча по вертикали при получении изображения.

Двойная буферизация — в информатике метод подготовки данных, обеспечивающий возможность отдачи готового результата, без прерывания процесса подготовки следующего результата.

Основные области применения двойной буферизации:

• отрисовка содержимого экрана

• воспроизведение смешанного звука от нескольких источников

При использовании двойной буферизации вывод информации осуществляется во вторичный буфер, а чтение информации для отдачи «наружу» из первичного.

В тот момент, когда завершается процесс чтения, при условии, что процесс обработки данных завершён, буферы меняются названиями (технически это осуществляется обменом значений указателей на буферы), и вывод данных начинает осуществляться из «нового» первичного буфера (бывший вторичный), а результаты обработки помещаются в «новый» вторичный.

В случае, если обработка данных не завершена к моменту завершения вывода информации из первичного буфера, процесс вывода либо задерживается до момента завершения обработки, либо осуществляется повторный вывод первичного буфера (например, так поступают при создании изображения на экране).

Имеет смысл только в случае, когда есть аппаратное переключение изображаемого на экране буфера, не требующее копирования всех данных.

Проблема, которую решает двойная буферизация, выглядит так: все видеоадаптеры, кроме совсем древних (CGA), позволяют процессору писать в видеопамять только на обратных ходах кадровой развертки, во избежание появления артефактов. Если алгоритм отрисовки очередного кадра сложен, то на него может не хватить обратного хода. Потому зачастую в играх использовалась отрисовка всего экрана на "экран в памяти", что могло делаться вне обратных ходов, с последующим копированием всего этого экрана (64000 байт для стандартного режима VGA) в видеопамять на обратном ходе.

Однако такое копирование может само "не уместиться" в обратный ход кадров. В этом случае спасает двойная буферизация, т.е. аппаратное переключение картинки на новый буфер вместо копирования.