Часть II / Лекция 09. Организация временных ресурсов в компьютерной графике

Вывод изображения

Минимальная частота кадров при выводе изображения составляет 25 кадров в секунду. Например, при демонстрации кинофильма демонстрируется 24 кадр/с, но так как каждый кадр показывается дважды, то эффективная скорость воспроизведения получается равной 48 кадр/с. Такое воспроизведение обеспечивает непрерывность вывода изображения; мерцания и подергивания незаметны. Для обеспечения иллюзии непрерывности при выводе изображения на электронно-лучевые трубки телевизионных приемников и мониторов используется черезстрочная развертка. Более простая в аппаратном отношении построчная развертка, к сожалению, не обеспечивает требуемую непрерывность изображения при той же скорости его регенерации. Пока рисуется изображение в верхней половине экрана, нижняя часть изображения успевает погаснуть (свечение люминофора уменьшается со временем), зрительно это проявляется в появлении полос на экране. В черезстрочной развертке строка с меньшей интенсивностью свечения маскируется двумя соседними строками с высокой интенсивностью свечения, создавая иллюзию непрерывности свечения всего изображения.

Система черезстрочной развертки

Рассмотрим скоростной расчет на примере стандарта, принятого в телевидении США — 525 горизонтальных строк, 30 кадров в секунду, отношение ширины к высоте кадра — 4:3.

Сканирование начинается с левого верхнего угла экрана с нечетного поля (см. рис. 9.1). Каждая строка в поле сканируется или представляется слева направо. В то время, как электронный луч движется поперек экрана слева направо, он также перемещается вертикально вниз, но со много меньшей скоростью. При достижении правого края экрана луч делают невидимым и быстро возвращают к левому краю. Такой горизонтальный возврат луча обычно занимает около 17% времени, отведенного для одной сканируемой строки. Затем этот процесс повторяется со следующей нечетной строкой. Время перевода луча из нижнего правого угла в верхний левый угол занимает столько же времени, сколько необходимо для вывода 21 строки, поэтому реально из 525 строк видно 483. Нет 42 cтрок: в это время передается служебная информация.

Время вывода одной строки: t = 1/F * 1/L = 1/30 * 1/525 = 63.5 мкс, где F — число кадров, L — число строк. На перевод луча тратится 63.5 * 17% = 10.8 мкс. На отображение видимой строчки остается 63.5 - 10.8 = 52.7 мкс. Так как стороны экрана соотносятся как 4:3, то в строке умещается 644 пиксела: 483 * 4/3 = 644. Стало быть, время вывода одного пиксела: 53/644 = 82 нс. Отсюда вывод: необходимо использовать память со временем выборки менее 82 нс (например, 70 нс память SIMM), а лучше 40 нс (память DIMM). Если же мы имеем дело с разрешением 1024 * 768, то время вывода одного пиксела составляет 25 нс, и требуется еще более «скорострельная» память и более быстрый цифро-аналоговый преобразователь.