principi prikaziva ča -...

Download Principi prikaziva ča - rti.etf.bg.ac.rsrti.etf.bg.ac.rs/rti/ri5rg/materijali/predavanja/arhiva/14…

Post on 02-Dec-2018

212 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Raunarska grafika

    Principi prikazivaa

  • 07.05.2014.Principi prikazivaa2

    Vektorski prikazivai (1)

    Vektorski prikazivai (vector, stroke, line drawing, caligraphic displays): prikazivaki ureaji razvijeni sredinom 60-ih i u irokoj upotrebi do kraja 80-ih termin vektor je korien kao sinonim za liniju; stroke je kratka linija karakteri su konstruisani kao sekvence takvih linija

    Tipian vektorski sistem se sastoji od: displej-kontrolera (DC) povezanog kao U/I jedinica

    na centralnu procesnu jedinicu (CPU) displej-bafer memorije katodne cevi (CRT)

  • 07.05.2014.Principi prikazivaa3

    Vektorski prikazivai (2)

    MOVE1015LINE400300CHARZdravoLINE...JMP

    Displej bafer

    Procesor (CPU)

    Displej-kontroler

    (DC)

    Zdravo

    Bafer sadri displej-program koji je generisao raunar Displej-program sadri komande za:

    pomeranje pera u taaku (MOVE x,y) crtanje linija od tekue take do zadate take (LINE x,y) crtanje karaktera (CHAR string)

    Komande za crtanje interpretira displej-kontroler Kontroler alje digitalne koordinate taaka generatoru vektora

  • 07.05.2014.Principi prikazivaa4

    Vektorski prikazivai (3)

    Generator vektora konvertuje koordinate taaka u analogne napone kola za otklon mlaza

    Kolo za otklon pomera elektronski mlaz koji pie po fosfornoj oblozi CRT Sutina je da zrak prati taku po taku

    specificiranim redosledom displej-programa Tehnika prikaza na vektorskim ureajima se naziva

    sluajnim skeniranjem (random-scan) Poto svetlosni izlaz fosfora opada u desetinama ili najvie stotinama s,

    DC mora ciklino da izvrava program da osvei fosfor barem sa 30Hz Bafer koji sadri program - bafer za osveavanje (refresh buffer) Instrukcija JMP na kraju programa formira petlju za ciklino osveavanje ezdesetih, bafer memorija i dovoljno brzi kontroleri

    da osveavaju na (barem) 30Hz bili su skupi samo nekoliko hiljada linija se moglo prikazati bez vidnog treperenja

  • 07.05.2014.Principi prikazivaa5

    Rasterski prikazivai (1)

    U ranim sedamdesetim godinama poinje razvoj rasterske grafike Smatra se da je rasterska grafika doprinela razvoju oblasti

    vie nego bilo koja druga tehnologija Rasterska grafika je bazirana na tehnologiji televizije (raster-scan) Pre televizije film Perzistencija ljudskog vida:

    najvie 24 razliite slike u sekundi Princip filma (pokretne slike):

    osvetljena slika, zamraenje,... Iz tehnikih razloga u TV:

    25-30 slika/s Za vreme 1/30s oseaj osvetljaja

    jenjava treperenje Ideja dva puta osvetliti ekran

    jedna slika iz 2 poluslike (interlacing)

  • 07.05.2014.Principi prikazivaa6

    Rasterski prikazivai (2)

    Katodna cev (CRT) 1. elektronski topovi 2. elektronski mlazevi 3. kalemovi za fokusiranje 4. kalemovi za otklon 5. spoj anode 6. maska 7. fosfor na staklu cevi 8. trijade RGB fosfora

    Slika: Wikipedia (http://en.wikipedia.org/wiki/Image:CRT_color_enhanced.png)

  • 07.05.2014.Principi prikazivaa7

    Rasterski prikazivai (3)

    Napon elektronskog topa:u(t)

    t

    nivo belog

    nivo crnog

    nivo zamraenjatHFP

    tHB

    tHA tHS tHBP

    tH

    Horizontalna perioda mlaza: tH= tHA + tHB = tHA + (tHFP + tHS + tHBP )

    Horizontalna frekvencija (uestanost linije): fH = 1/tH Po analogiji, perioda slike: tV= tVA + tVB = tVA + (tVFP + tVS + tVBP ) Vertikalna frekvencija (uestanost slike): fV = 1/tV

  • 07.05.2014.Principi prikazivaa8

    Rasterski prikazivai (4)

    Rasterski prikazivai (raster display) smetaju primitive za prikaz u bafer za osveavanje (video-memoriju) primitive su linije (prave i lukovi), karakteri i popunjene povrine primitive su razloene na piksele, kao komponente od kojih su obrazovane

    Displej-kontroler prima i interpretira sekvence komandi komande su sline onima kod vektorskih displeja

    definiu primitive u vektorskom obliku kontroler vri rasterizaciju konverziju iz vektorskog u rasterski oblik

    U jednostavnijim sistemima, kao to su bili kod ranih personalnih raunara: kontroler displeja postoji samo kao softverska komponenta grafikog paketa bafer za osveavanje je samo deo CPU memorije iz bafera moe da ita podsistem za prikaz slike

    koji se esto naziva video-kontrolerom video-kontroler proizvodi stvarnu sliku na ekranu

  • 07.05.2014.Principi prikazivaa9

    Rasterski prikazivai (5)

    Binarno-monohromatska slika 8 u displej-baferu

    Displej-kontroler

    (DC)

    00000000000000000000000000000011111000000001000100000000111110000000010001000000001111100000000000000000000000000000000000000000000000000000000

    Displej bafer

    Procesor (CPU)

    Video-kontroler(VC)

  • 07.05.2014.Principi prikazivaa10

    Rasterski prikazivai (6)

    Kompletna slika na rasterskom prikazivau se formira iz rastera Raster predstavlja matricu:

    niz horizontalnih rasterskih linija svaka linija je red individualnih piksela

    Raster se uva kao matrica piksela koja reprezentuje celu povrinu ekrana Cela slika se skenira sekvencijalno od strane video-kontrolera:

    linija po linija od vrha prema dnu i zatim ponovo od vrha za svaki piksel, intenzitet mlaza se postavlja tako da reflektuje intenzitet piksela u sistemima sa bojom kontroliu se tri mlaza

    po jedan za crvenu, zelenu i plavu boju prema odgovarajuim komponentama vrednosti svakog piksela

  • 07.05.2014.Principi prikazivaa11

    Rasterski prikazivai (7)

    Frekvencija osveavanja slike: u ranim danima rasterske grafike TV uestanost od 25-30Hz, sa protkivanjem danas - od 60Hz navie (120Hz za stereoviziju), da se izbegne treperenje slike

    Sadraj bafera za osveavanje slike: u vektorskim sistemima: program (kodovi operacija, koordinate krajnjih taaka) u rasterskim sistemima: pikseli slike

    Termini: bafer slike (bafer za osveavanje) memorija u kojoj se uva slika bitmapa i piksmapa koriste se za oznaavanje oba pojma:

    bafer slike (memorija) i niz vrednosti piksela koje se mapiraju 1:1 u piksele na ekranu (sadraj memorije) termin bitmapa uglavnom se koristi za binarno-monohromatsku sliku termin piksmapa (pixmap, skraenica za pixel map) - za sisteme sa vie bita po pikselu

  • 07.05.2014.Principi prikazivaa12

    Rasterski prikazivai (8)

    Memorija bafera slike: jeftina poluprovodnika RAM za bitmape se pojavila u ranim 70-im

    proboj koji je uinio da rasterska grafika postane dominantna tehnologija najpre jedan bit po pikselu, dvonivoska (binarno-monohromatska) slika

    bitmapa za ekran sa rezolucijom 1024 x 1024 piksela je samo 128KByte kasnije vie bita po pikselu, slike u skali sivog

    8 bita po pikselu, 256 nijansi sive, za 1024 x 1024 piksela 1MByte danas barem 8 bita po osnovnoj (R,G,B) boji piksela, slika u boji

    Dvonivoske (monohromatske) katodne cevi crno-bele (ili crno-zelene) slike neki plazma paneli su imali crno-narandaste slike

  • 07.05.2014.Principi prikazivaa13

    Rasterski prikazivai (9)

    Rani sistemi u boji: 8 bita po pikselu, doputaju 256 boja (u isto vreme na ekranu)

    Kasniji sistemi: 24 bita po pikselu, doputaju16 miliona boja 24 bita i rezolucija1280 x 1024 zahteva samo 3.75MB RAM-a 32 bita po pikselu

    24 bita su namenjena za reprezentaciju boje 8 u kontrolne svrhe (alfa kanal)

    Savremeni sistemi: 96 i vie bita po pikselu na rezoluciji 1280 x 1024 (ili veoj):

    2x32 bita se koristi za dvostruko baferisanje jedna slika se prikazuje, druga crta 4x32 bita se koristi za etvorostruko baferisanje kod stereoskopije 32 bita se koristi za Z-bafer postoje i drugi baferi (stencil-bafer)

  • 07.05.2014.Principi prikazivaa14

    Prednosti rasterske grafike

    Glavne prednosti rasterske grafike nad vektorskom: nia cena, skenirajua logika jednostavnija

    regularno, repetitivno rastersko skeniranje je daleko bre i manje skupo za implementaciju od sluajnog skeniranja vektorskih sistema

    generatori vektora moraju biti veoma prezicni da obezbede linearnost i ponovljivost otklona mlaza

    sposobnost prikazivanja popunjene povrine bojom ili teksturom bogat nain prenosa informacije, vaan za realistine slike 3D objekata

    proces osveavanja je nezavisan od kompleksnosti slike (broja primitiva, npr. poligona):

    veina ne zapaa treperenje na rasterskim ekranima sa f > 70Hz vektorski prikazivai trepere kada broj primitiva u baferu postane preveliki

  • 07.05.2014.Principi prikazivaa15

    Nedostaci rasterske grafike (1)

    Nedostaci rasterskih sistema u poreenju sa vektorskim sistemima: Obaveza rasterizacije (sken-konverzije):

    primitive kao to su linije i poligoni se zadaju pomou njihovih temena i moraju se konvertovati u piksele koji predstavljaju primitive u baferu slike

    rasterizacija se moe obavljati: softverski (gde je CPU odgovoran za svu grafiku) specijalno-namenskim hardverom - ipom procesora rasterske slike

    (raster image processor, RIP) korienim kao koprocesor ili akcelerator

    Dinamika za realno-vreme je raunski daleko zahtevnija na rasterskim sistemima: transformisanje 1000 linija na vektorskom sistemu

    transformisanje 2000 krajnjih taaka u rasterskom sistemu se transformiu krajnje take +

    svaka primitiva mora tada biti rasterizovana koristei njene nove krajnje take kada je CPU odgovoran i za transformaciju krajnjih taaka i za rasterizaciju,

    samo mali broj primitiva moe biti transformisan u realnom vremenu HW za transformacije i rasterizaciju je potreban zbog dinamike u rasterskim sistemima kao rezultat napretka u VLSI, ovo je postalo ostvarivo ak u skromnijim sistemima

  • 07.05.2014.Principi prikazivaa16

    Nedostaci rasterske grafike (2)

    Aproksimativna priroda prikaza glatkih linija: potie od same priro