1.6. РАСТРОВАЯ ГРАФИКА

На растровых графических устройствах воспроизводятся изображения классов 1 и 2; эти устройства могут также оснащаться устройствами, позволяю щими пользователю имитировать процедуры векторной графики. Мы будем употреблять термин растровые графические применительно к устройствам, предоставляющим пользователю такую возможность, а устройства, не позволяющие воспроизводить векторные отображения, будем называть дисплеями изображений. Основной особенностью растровых графических устройств является наличие памяти большого объема, в которой но одной ячейке отводится на каждую адресуемую позицию экрана. Значения всех пикселов изображения вычисляются и вводятся в память, а затем при получении отображения эти значения выбираются из памяти и воспроизводятся в соответствующем месте экрана. Для обозначения памяти используются термины кадровая буферная память или память обновления изображения (или составленные из них комбинации). Основная команда такого устройства имеет следующий вид:

При этом основной цикл воспроизведения отображения имеет следующий вид:

Если объем памяти обновления изображения равен то контроллер дисплея всегда должен выполнять команд. В большинстве растровых графических устройств для воспроизведения изображений используются видеоконтрольные устройства, и чтобы мелькание изображения не было слишком сильным, необходимо выполнять цикл, по меньшей мере, тридцать раз в секунду. Все устройства такого рода оснащаются несколькими процессорами: набор команд, обеспечивающих обновление изображения, реализуется с помощью специальной аппаратуры, а другой процессор обеспечивает ввод в память описаний, поступающих от главной ЭВМ или пользователя. Таким образом, имеем фиксированную длину цикла и качество визуального отображения не зависит от его сложности. Однако описания объектов имеют взаимные «пересечения». При работе на векторных графических устройствах для устранения некоторого объекта необходимо только исключить соответствующую последовательность команд из цикла воспроизведения отображения. Не так просто обстоит дело в случае растровых графических устройств. В частности, нельзя задавать яркость всех пикселов объекта равной нулю, поскольку это одновременно приведет к стиранию других объектов, пересекающихся с удаляемым. Решение этой проблемы достигается благодаря введению разделения памяти и использованию отдельного раздела памяти для воспроизведения каждого объекта.

Существуют два способа воплощения этой идеи. Первый предусматривает наличие в памяти нескольких копий экрана. В системе разделения памяти, приведенной на рис. 1.3, все разделы памяти имеют в качестве адресатов позиции экрана с одними и теми же координатами. Таким образом, пользователь может поместить описание каждого из четырех объектов в свой раздел памяти. Второй способ предусматривает разделение слова. В каждой ячейке памяти определенное число битов отводится под описание некоторого объекта.

Если содержимое ячейки однозначно определяет яркость и цвет определенной позиции экрана, то при таком способе разделения задается цвет и яркость каждого объекта. Во многих растровых графических устройствах применяется еще один прием, позволяющий преодолеть указанное затруднение.

Содержимое ячейки памяти используется для адресации таблицы, элементы которой определяют цвет и яркость объекта. Содержание таких справочных таблиц характеристик изображения задается пользователем и может изменяться при переходе от одного отображения к другому. Таким образом, для представления всех объектов можно использовать один диапазон цветов и яркостей.

Рис. 1.3 Отделы памяти устройства визуального отображения; каждый отображается на один и тот же экран

Пример 1.2. Устройство работает с -разрядными словами, снабжено справочной таблицей и тремя ЦАП — по одному на каждый основной цвет. Четыре младшие бита элемента справочной таблицы отведены для синего цвета, следующие четыре — для зеленого и последние четыре — для красного. Простейшей формой задания такой справочной таблицы является соответствие: если значение, хранящееся в некоторой ячейке памяти, равно то выходное значение таблицы также равно . Если в таком случае некоторая ячейка памяти содержит восьмеричное число 17, то соответствующее пятно на экране будет ярко-синим; восьмеричное число 360 приводит к появлению ярко-зеленого пятна, а восьмеричное число 7400 — ярко-красного и т.д. Если мы хотим воспроизвести сцену, состоящую из фона и двух перемещающихся объектов, то получение первого требует затраты трех битов на один цвет, а описания объектов — двух битое на один цвет. Для получения независимых отображений необходимо отвести определенные биты каждого слова на фон и объекты — в результате нам необходимо иметь бит, т. е. больше, чем допускает память. Можно было бы воспроизводить эти изображения совмещая их, однако в этом случае при перемещении объектов пришлось бы хранить изображение фона в памяти обновления изображения. Можно было бы, с другой стороны, обеспечить получение независимых изображений объектов и фона, пожертвовав частью цветового диапазона: в каждой ячейке биты с нулевого по пятый отводятся на фон (по два на один цвет), биты с шестого по восьмой используются для представления первого объекта (по одному на цвет) и биты с девятого по одиннадцатый — для представления второго объекта. В этом случае восьмеричное число 1000 соответствует младшему биту второго объекта и, следовательно, пикселы, характеризуемые этим числом, можно представлять синим цветом. При этом соответствующее значение в справочной таблице может быть равно восьмеричному числу 10. Восьмеричное число 100 соответствует младшему биту первого объекта, отображение которого мы также задаем восьмеричным числом 10, и т. д. Схема разделения слова в целом представлена на рис. 1.4.

Рис. 1.4. (см. скан) Диаграмма, характеризующая привязку цвета и интенсивности к битам слова памяти обновления изображения для примера 1.2

Обратите внимание, что мы не обязаны использовать лишь побитовое соответствие: справочная таблица может задавать, например, отображение восьмеричных чисел 100 и 1000 в восьмеричное

(кликните для просмотра скана)

число 17 и т. п. Выбор такого решения предполагает, что имеется возможность избирательной адресации определенных битов каждого слова в памяти обновления изображения. В большинстве растровых графических устройств дело обстоит именно таким образом (см. команду 13 в табл. 1.1).