Растровые графические устройства

Растровые графические устройства появились в середине 70-х гг. XX в. в результате широкого распространения телевизионных технологий. С тех пор они стали основным видом графических устройств благодаря высокому соотношению «качество — цена». Основные принципы их функционирования коротко можно описать следующим образом.

Дисплейный процессор принимает графические команды от приложения, преобразует их в точечное изображение, или растр, после чего сохраняег растр в разделе памяти, который называется буфером кадра (frame buffer) (рис. 2.6). Получить наглядное представление о растровом изображении можно, если пододвинуться к телевизору вплотную. Размеры точек определяются установленным разрешением. Растровые графические устройства должны хранить в своей памяти изображение в виде растра, в отличие от векторных, хранящих лишь дисплейные файлы. Поэтому требования к памяти у этих двух видов устройств отличаются, как и методы обновления изображения на экране.

Когда дисплейный процессор генерирует растровое изображение и сохраняет его в буфере кадра, он параллельно считывает содержимое этого буфера и направля-
 
 
Растровые графические устройства
 
ет электронные пучки на дисплей, воспроизводя на нем картинку, хранящуюся в буфере. На внутренней поверхности электронно-лучевой трубки может быть столько точек люминофора, сколько точек описывается буфером кадра. Электронный пучок направляется на точки, соответствующие точкам растрового изображения. Время свечения люминофора в растровых устройствах так же коротко, как и в векторных, поэтому необходимо регулярное обновление изображения. Единственное отличие — порядок движения электронного пучка при обновлении. Пучок пробегает по экрану слева направо, переходя со строки на строку в направлении сверху вниз (рис. 2.7). Когда электронный пучок направляется на точку люминофора, соответствующую точке изображения, он включается, возбуждая свечение люминофора. Время обновления остается постоянным независимо от сложности воспроизводимого изображения. Время обновления определяется, таким образом, временем сканирования всех строк развертки от верхней до нижней, и, как правило, составляет 1/30 с для обычных телевизоров или 1/60 с для качественных растровых графических устройств. Однако буфер кадра в растровых устройствах требует гораздо больше памяти, чем дисплейный буфер в векторных графических устройствах.
 

Растровые графические устройства

Растровое изображение в буфере кадра может содержать сведения о цвете, если каждой точке (пикселу) будет соответствовать не один бит, а несколько. Рассмотрим пример с тремя битами на каждый пиксел. Буфер кадра может быть представлен тремя плоскостями (рис. 2.8), каждая из которых содержит по одному биту для каждого пиксела. Говорят, что в таком случае буфер кадра содержит 3-битовые плоскости. В случае трехбттового представления цвета первый разряд может использоваться для включения или выключения красного, второй — зеленого, а третий — синего цвета. Так получается восемь цветов (табл. 2.1), которые могут быть одновременно выведены па экран графического устройства. ЦАПы, показанные на рис. 2.8, — это цифроаналоговые преобразователи, выдающие аналоговый сигнал, управляющий электронной пушкой определенного цвета на основании значений битов соответствующей плоскости. Цена на микросхемы памяти падает, поэтому на рынке в настоящее время доминируют графические устройства с 24-битовымн плоскостями (по восемь битов на каждый из основных цветов). В таких устройствах каждый цвет может иметь 256 градаций (28), а всего возможно одновременно отобразить 16 777 216 (224) цветов. Хранение конкретного цвета в буфере кадра иллюстрирует рис. 2.9. ЦАПы на рис. 2.9 решают ту же задачу, что и на рис. 2.8, но работают с 8 разрядами вместо одного.
 
 

Растровые графические устройства

 
 

Растровые графические устройства

 
 

Растровые графические устройства

 

Точка монитора, соответствующая точке буфера кадра, будет светиться определенным цветом, как в обычном цветном телевизоре. Формирование цвета происходит следующим образом. Внутренняя поверхность трубки монитора покрыта люминофором трех разных типов. Люминофор первого типа светится красным, второго — синим, а третьего — зеленым. Точки люминофора расположены в вершинах равносторонних треугольников (рис. 2.10). Каждый треугольник соответствует одной точке в буфере кадров. Энергия электронного пучка, падающего на люминофор из пушки соответствующего цвета, пропорциональна аналоговому сигналу от ЦАП (см. рис. 2.8 и 2.9). Следовательно, интенсивность излучения определенного цвета также пропорциональна сигналу от ЦАП. Точки разных цветов расположены в вершинах треугольника, но для человека они сливаются воедино и образуют цвет, задаваемый значением, хранящимся в буфере кадра. Электронный пучок может попадать и на люминофор другого цвета. Например, пушка, предназначенная для красного люминофора, может попасть пучком на зеленый люминофор. Для предотвращения этого эффекта перед слоем люминофора помещается теневая маска (shadow mask) (рис. 2.11). Теневая маска гарантирует, что электронные пучки попадают только на люминофор соответствующего цвета.

 

Растровые графические устройства

 

Растровые графические устройства

Смотрите также