Література: [1.] с. 468-498
1. Загальна характеристика методів виведення зображень.
Існують два основні методи виведення зображення: векторний метод і растровий метод.
Векторний метод при цьому методі малює інструмент промальовує тільки зображення фігури і його траєкторія руху визначається виводимо зображенням. Зображення складається з графічних примітивів: відрізки прямих вектор, дуги, кола і т.д. зважаючи на складність побудови системи управління променем, що забезпечує швидке і точне по складній траєкторії цей метод поки не знайшов широкого застосування.
При цьому. коли промінь рухається зліва направо, він включений, а коли повертається справа наліво він вимкнений. Кожен рядок розбита на кілька точок - пікселів (PictureElements-елементарні картинки). засвіченням кожної з яких може управляти пристрій. формує зображення (графічна карта).
У системах з прогресивною ілінечередующейся розгорткою промінь йде по тим же рядках в різних кадрах (рис.1), а в системах з чергуванням рядків промінь пройде по рядках зміщеним на половину кроку рядка і тому всю поверхню кадру промінь проходить за два циклу кадрового розгорнення. Це дозволяє в два рази знизити частоту рядкової розгортки, а отже і швидкість виведення точок зображення на екран (рис.2).
Так, як інерційність зору людини знаходиться на частоті 40-60 Гц, то частота зміна кадру не повинна бути нижче за це значення, щоб людина не могла помітити цю зміну, тобто на рівні 50 Гц. Для забезпечення якісного зображення на екрані промінь повинен мати якомога більше кількість світних точок на екрані. Наприклад: 600 рядків по 800 точок кожен рядок, але при цьому промінь долен прочертить ще невидимі рядки, то ж 600. Отже частота рядків складе:
50Гц х (600 + 600) = 60 000 Гц = 60 кГц
При цьому. для виведення кожної точки необхідна частота:
60кГц х 800 = 48000кГц = 48 мГц
А це вже висока частота для електронних схем.
Крім того, сусідні точки виведеного сигналу не пов'язані один з одним, тому частоту управління інтенсивністю променя повинна бути ще збільшена на 25% і тоді складе близько 60 мГц.
парні рядки засвічуються в одному напівкадрі;
непарні рядки - в іншому напівкадрі.
Однак якість зображення вимагає збільшення частоти кадру з метою виключення мерехтіння зображення, цього ж вимагає і збільшення розміру екрану монітора, на який виводиться саме зображення. При цьому, чим вище частота, тим нижче продуктивність графічної системи при побудові зображень.
У графічному режимі є можливість індивідуального управління світінням кожної точки екрану незалежно від інших. Позначення цього режиму наступне:
G r (Graphics) графічний;
Кількість біт пам'яті, що відводиться на кожен піксель, визначає можливий стан квітів пікселя, його яскравість, мерехтіння і ін. Наприклад, при 1 бите на піксель можливо тільки 2 состоянія6 світиться або не світиться піксель.
При 2 бітах на піксель - 4 кольори на екрані;
при 4 бітах на піксель - 16 кольорів на екрані;
при 8 бітах на піксель - 256 квітів на екрані - кольорова фотографія;
В даний час маємо 15 або 16 біт на піксель (режим HighColor), що відповідає 65 536 квітів, а при 24 бітах на піксель (режімTruColor) відповідає 16,7 мільйона квітів.
При 15 або 24 біти на піксель розподіл між базисними квітами К: З: З рівномірне, при 16 бітах - не рівномірно з урахуванням сприйняття кольорів (5: 6: 5 або 6: 6: 4).
Мал. 3.3, а. Лінійне відображення груп пам'яті 1 біт на піксель.
Мал. 3.4. Багатошарове відображення пікселів пам'яті
Так, для режиму HGC 720 х 350 з одним бітом на точку він становить 252 000 біт або близько 31 Кбайт, а 800 х 600 х 256 кольорів - 480 000 біт або близько 469 Кбайт.
Підвищення швидкодії пам'яті.
Принципове скорочення обсягу інформації, що передається графічному адаптеру за рахунок наділення адаптера своїм «інтелектом», тобто процесором.
Вищеописані функції інтелектуального адаптера відносяться до двовимірної графіку (2D).
Тривимірне зображення повинно складатися з ряду поверхонь різної форми. Ці поверхні «збираються» з окремих елементів-полігонів, частіше трикутників, кожен з яких має тривимірні координати вершин і опис поверхні (колір, візерунок). Переміщення об'єктів призводить до необхідності перерахунку всіх координат.
Прискорення побудов в інтелектуальному адаптере забезпечується кількома чинниками:
По-перше, це скорочення обсягу передачі по магістралі.
По-друге, під час роботи процесора адаптера центральний процесор вільний, що прискорює роботу програм навіть в однозадачних режимі.
По-третє, процесор адаптера орієнтований на виконання меншої кількості інструкцій, а тому здатний виконувати їх набагато швидше центрального.
Сучасні адаптери з ЗD-акселераторами (найкритичніші до продуктивності пам'яті) будуються на пам'яті SGRAM (SDRAM) з 128-розрядної шиною, а в самих потужних застосовується пам'ять з подвоєною частотою передачі DDR SGRAM / SDRAM.
Знакоместо є матрицею точок, в якій може бути відображений один із символів певного набору. Тут навмисне застосовується слово «точка», а не «піксель», оскільки піксель є свідомо використовуються елементом зображення, в той час як точки розкладання символу, в загальному випадку, програміста не цікавлять.
Мал. 3.5. Формування зображення в текстовому режимі
Потреби роботи з тривимірними зображеннями або ЗD-графікою (3Dimensions - 3 вимірювання), є в широкому спектрі додатків - від ігор до систем автоматичного проектування, використовуваних в архітектурі, машинобудуванні та інших галузях. Звичайно ж, комп'ютер оперує не самими тривимірними об'єктами, а їх математичними описами. Тривимірне додаток оперує об'єктами, описаними в деякій системі координат. Найчастіше тут використовується ортогональна, вона ж декартова. система координат, в якій положення кожної точки задається її відстанню від початку координат по трьох взаємно перпендикулярних осях X, Y і Z. У деяких випадках використовується і сферична система координат, в якій положення точки задається видаленням від центру і двома кутами напрямки. Більшість пристроїв візуалізації, має лише плоский (двовимірний) екран, за допомогою якого необхідно створити ілюзію тривимірного зображення.
Взаємне розташування об'єктів щодо один одного і їх видимість зафіксованим спостерігачем обробляється на першій стадії графічного конвеєра, званої трансформацією (Transformation). На цій стадії виконуються обертання, переміщення і масштабування об'єктів, а потім і перетворення з глобального простору в простір спостереження (world-to-viewspace transform), а з нього і перетворення в «вікно» спостереження (viewspace-to-window transform), включаючи і проектування з урахуванням перспективи. При перетворенні з глобального простору в простір спостереження (до нього або після) виконується видалення невидимих поверхонь, що значно скорочує обсяг інформації, яка бере участь в подальшій обробці.
На наступній стадії конвеєра (Lighting) визначається освітленість (і колір) кожної точки проекції об'єктів, зумовленої встановленими джерелами освітлення і властивостями поверхонь об'єктів.
Останнім часом стали використовувати і тривимірні текстури (3D textures) - тривимірні масиви пікселів. Вони дозволяють, наприклад, імітувати обсяг-ний туман, динамічні джерела світла (язики полум'я).
Як не дивно, основним двигуном прогресу ЗD-технологій є ігри - саме любителі комп'ютерних ігор є головними (самими мас-совимі) споживачами ЗD-акселераторів. Більш «серйозні» застосування дві-жущейся тривимірної графіки - різні тренажери-імітатори польотів і їзди - по суті теж є іграми, тільки для серйозних людей. Тривимірна анімація, що застосовується в сучасному телебаченні і кінематографії, поки що реалізується не на масових персональних комп'ютерах, а на більш потужних ра-бочих станціях, а й там використовуються практично всі вищеописані еле-менти технології.