Планар (компьютерная графика)
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( февраль 2015 г. ) |
В компьютерной графике планарный метод — это метод размещения пиксельных данных в нескольких битовых плоскостях оперативной памяти . Каждый бит в битовой плоскости связан с одним пикселем на экране. В отличие от упакованной , высокоцветной или полноцветной графики, весь набор данных для отдельного пикселя не находится в одном конкретном месте в оперативной памяти, а распределен по битовым плоскостям, из которых состоит изображение. Планарное расположение определяет, как данные пикселей располагаются в памяти, а не как интерпретируются данные для пикселя; Данные пикселей в плоском расположении могут кодировать либо индексированный , либо прямой цвет.
Эта схема возникла на заре компьютерной графики. памяти Чипы этой эпохи не могут сами по себе передавать данные достаточно быстро, чтобы генерировать изображение на экране телевизора или монитора из большого кадрового буфера . [1] Разделив данные на несколько плоскостей, каждую плоскость можно сохранить на отдельной микросхеме памяти. Эти чипы затем могут считываться параллельно с более низкой скоростью, что позволяет отображать графическое изображение на скромном оборудовании, таком как игровые консоли третьего и четвертого поколений и домашние компьютеры 80-х годов. цветных графических режимах . По этой причине видеоадаптер EGA на ранних компьютерах IBM PC использует планарное расположение в Более поздний VGA включает один непланарный режим , в котором эффективность памяти жертвуется ради более удобного доступа. [2]
Аппаратное обеспечение с планарной графикой
[ редактировать ]К игровым консолям с планарной организацией дисплея относятся Master System и Game Gear от Sega , NES / SNES от Nintendo и PC Engine . [3]
Британский 8-битный BBC Micro имеет частичные элементы планарного расположения пикселей. Словацкий PP 01 включает в себя 8-цветный графический режим на основе плоскостей размером 24 КБ с разрешением 256x256 пикселей. 16-битные платформы Atari ST и Amiga 80-х и 90-х годов были основаны исключительно на планарной графической конфигурации наряду с мощным блиттером . Amiga Графический набор микросхем OCS работает с 5 битовыми плоскостями, что обеспечивает 2^5=32 цвета на пиксель, а более поздние модели с набором микросхем AGA могут обрабатывать восемь битовых плоскостей (2^8=256 цветов).
Для семейства компьютеров Sinclair (Amstrad) ZX Spectrum и совместимых систем в 2019 году было разработано графическое расширение под названием HGFX. В 2022 году оно было реализовано на оборудовании на базе FPGA . HGFX обеспечивает организацию памяти, совместимую с исходной системой ZX Spectrum, занимая при этом всего 6144 байт исходной видеопамяти. Кроме того, он обеспечивает два видеобуфера, 256 индексированных цветов, полноцветную палитру и выход HDMI. HGFX работает с восемью битпланами. [4] В настоящее время он реализован в составе компьютера ELEMeNt ZX. [5]
Примеры
[ редактировать ]На массивном дисплее с 4 битами на пиксель и палитрой RGBI каждый байт представляет два пикселя, причем для каждого пикселя доступно 16 различных цветов. Четыре последовательных пикселя хранятся в двух последовательных байтах следующим образом:
| Биржевой индекс | 0 | 1 | ||
|---|---|---|---|---|
| Байтовое значение (десятичное) | 1 | 35 | ||
| Байтовое значение (шестнадцатеричное) | 0x01 | 0x23 | ||
| Значение полубайта (двоичное) | 0000 | 0001 | 0010 | 0011 |
| Значение полубайта (десятичное) | 0 | 1 | 2 | 3 |
| Результирующий пиксель | Черный | Синий | Зеленый | Голубой |
Тогда как планарная схема может использовать 2 битплана, обеспечивая 4-цветное отображение. Восемь пикселей будут храниться в памяти как 2 байта, несмежные:
| Биржевой индекс | 0 | Значение байта | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Битовый индекс | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | шестнадцатеричный | десятичный |
| Самолет 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0x50 | 80 |
| Самолет 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0x30 | 48 |
| Результирующий пиксель | 0 | 1 | 2 | 3 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
В плоском примере 2 байта представляют 8 пикселей с 4 доступными цветами, тогда как в примере с упакованными пикселями используются 2 байта для представления меньшего количества пикселей, но с большим количеством цветов. Добавление самолетов увеличит количество доступных цветов за счет увеличения объема памяти. Например, используя 4 плоскости, получится 2. 4 = доступно 16 цветов, но тогда для представления 8 пикселей потребуется 4 байта (что делает его эквивалентным с точки зрения использования памяти и доступных цветов примеру упакованного расположения).
Преимущества и недостатки
[ редактировать ]Плоское расположение обеспечивает экономию пространства и времени по сравнению с упакованным расположением при битовой глубине, не являющейся степенью 2. В качестве примера рассмотрим 3 бита на пиксель , что позволяет использовать 8 цветов. При планарном расположении для этого просто требуются 3 плоскости. При пакетной компоновке поддержка ровно 3 бит на пиксель потребует либо разрешения пикселям пересекать границы байтов (что приведет к затратам времени из-за сложностей с адресацией и распаковкой пикселей), либо заполнения (затраты на пространство, поскольку каждый байт будет хранить 2 пикселя и иметь 2 неиспользуемых бита). ; исторически это одна из причин (хотя и не обязательно основная) того, что упакованные пиксели использовали битовую глубину, которая равномерно укладывается в байты.
Плоские схемы позволяют быстрее переключать разрядность: плоскости добавляются или отбрасываются, а (если цвета индексируются) палитра расширяется или усекается. Следовательно, поддержка более высокой разрядности может быть добавлена практически без влияния на старое программное обеспечение. Простота переключения разрядности также позволяет легко использовать вместе элементы с разной разрядностью.
Недостатком планарного расположения является то, что для прокрутки и анимации требуется больше циклов адреса ОЗУ .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Роджерс, Дэвид Ф. (1985). Процедурные элементы компьютерной графики . МакГроу-Хилл. п. 13 . ISBN 0-07-053534-5 .
- ^ «Аппаратное обеспечение VGA — OSDev Wiki» . wiki.osdev.org . Проверено 4 сентября 2017 г.
- ^ «Организация Planar против Chunky Pixel» . Проверено 27 июня 2022 г.
- ^ «ХГФКС» . wiki.ilnx.cz. Проверено 22 июня 2022 г.
- ^ «ЭЛЕМЕНТ ZX» . site.google.com/view/elementzx/home . Проверено 22 июня 2022 г.