Видеорежимы. 
Архитектура ЭВМ и систем

Следует выделить два вида режимов работы видеоадаптера, отличающиеся способом формирования видеосигнала: графический и текстовый.

Графический режим

Для графического Gr (Graphics) или АРА (АН Points Addressable — все точки адресуемы) режима видеоадаптера характерна возможность индивидуального управления каждым пикселом (точкой или триадой) выводимого на экран изображения. Каждому выводимому на экран пикселу соответствует двоичный код, хранимый в ячейках видеопамяти. Кодированием задают количество цветов, градаций яркости или таких атрибутов, как мерцание, инверсия и др. Для кодирования пиксела используется п битов, которые определяют число возможных состояний пиксела. При выводе цветных изображений число п бит/пиксел называют глубиной цвета. При этом количество отображаемых цветов равно 2″, а размер кадрового буфера видеопамяти, необходимый для хранения цветного изображения с разрешением Nx М и глубиной цвета п бит/пиксел, составит N? М? п бит.

В настоящее время используются два цветовых режима:

• • High Color, для которого характерна следующая глубина цветов:
• • 15 бит/пиксел (215 = 32 768 цветов) с распределением битов между базовыми цветами (красным, зеленым и синим) R: G:B = 5:5:5;
• • 16 бит/пиксел (65 536 цветов) с распределением битов между базовыми цветами 5:6:5 или 6:6:4;
• • True Color (истинный цвет) с глубиной цветов 24 бит/пиксел (16 777 216 цветов) и распределением битов между базовыми цветами 8:8:8.

Обычно в видеопамяти хранится полный кадр образа изображения, подготовленного центральным процессором. Объем памяти для хранения одного кадра образа изображения называется страницей. При большом объеме видеопамять разбивается на страницы, т. е. видеопамять может содержать несколько кадровых буферов.

Ячейки памяти сканируются с частотой кадровой развертки, и за один цикл сканирования кадр выводится на экран. Процесс постоянного сканирования видеопамяти называется регенерацией изображения.

Принцип образования цветовой палитры состоит в следующем. Путем включения/выключения лучей с одинаковым уровнем яркости при засветке триады трех основных цветов (красного, зеленого и синего) можно создать палитру из 23 = 8 цветов, при этом п = 3. Если дополнительно использовать к уровней яркости для каждого цвета, то количество цветов палитры возрастает до 23k (n = Зк). Следует отметить, что при использовании 16 бит/пиксел основные цвета имеют разное число уровней яркости (5:6:5 или 6:6:4). Кодируемый уровень каждого базового цвета с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) переводится в аналоговый сигнал, который подается на модулятор ЭЛТ.

В режимах High Color и True Color используется линейная организация видеопамяти, при которой для отображения цвета каждого пиксела на экране задействовано 2 или 3 байта. Растровый формат хранения изображения, при котором пикселы образа изображения на экране отображаются на биты ячеек памяти, называется битовой картой (Bit Мар). Этот формат обеспечивает наиболее высокую скорость вывода информации.

Битовая карта изображения формируется в видеопамяти графического адаптера под управлением программы, исполняемой центральным процессором. На первом этапе процессор готовит порцию данных, на втором — передает их в видеопамять по каналу связи. Передача данных от процессора возможна только в те моменты времени, когда в монитор из видеопамяти нс выводятся биты для регенерации изображения. В противном случае данные от процессора попадут на экран и создадут помехи в виде «снега». Поскольку большую часть времени видеопамять работает в режиме вывода информации, центральному процессору для обращения к памяти остается время:

• • между соседними выборками битов из видеопамяти в процессе регенерации изображения;
• • обратного хода лучей по строке и кадру.

Однако этого времени может оказаться недостаточно. Имеется несколько путей решения проблемы вывода данных ввидеопамять:

• • повышение быстродействия видеопамяти. Это позволит увеличить интервал времени между соседними выборками битов из видеопамяти;
• • расширение разрядности шин каналов связи процессор — видеопамять и видеопамять — монитор. При этом появляется возможность увеличить количество передаваемых бит за один цикл;
• • использование кэша позволит повысить скорость формирования битовой карты;
• • использование второго кадрового буфера дает возможность разделить операции записи и считывания данных;
• • использование двухпортовой видеопамяти — одновременно осуществляется запись и считывание данных;
• • использование в видеоадаптере собственного специализированного процессора, способного формировать в видеопамяти битовую карту по командам из центрального процессора. Состав его команд должен быть ориентирован па формирование часто встречающихся элементов изображения более сложных, чем пикселы.

В настоящее время применяются все перечисленные решения.

Для расширения гаммы цветов разработана техника палитр, которая заключается в том, что используется некоторое количество N < п бит (п — глубина цвета) для кодировки раскраски одного пиксела, определяющих максимальное число выводимых на экран цветов 2N. Биты кодировки задают номер цветового оттенка палитры и при кодировке одного пиксела проходят через некоторый управляемый преобразователь (например, ЦАП). Выход преобразователя имеет разрядность, поддерживаемую интерфейсом монитора. Переключив палитру (или перепрограммировав набор ее цветов), можно получить другую гамму цветов на экране, при этом одновременно будет присутствовать не более 2N цветов.

Графический режим является основным режимом работы видеосистемы современного персонального компьютера, поскольку в этом режиме на экран монитора можно вывести текст, рисунок, фотографию, анимацию или видеосюжет. Для эффективной работы в графическом режиме требуется значительный объем видеопамяти и высокопроизводительный компьютер.