Računarska grafika podrazumijeva stvaranje i obradu slika u dvije ili tri dimenzije, uz pomoć računara i za to predviđenih programa.

3D računarska grafika (ili trodimenzionalna računarska grafika) je pojam koji označava različite metode stvaranja i prikazivanja trodimenzionalnih objekata pomoću računarske grafike.

3D računarska grafika dijeli se na više područja: modeliranje, tro-dimenzionalne geometrijske transformacije, tro-dimenzionalna vizualizacija, tro-dimenzionalna objekt reprezentacija, i rendering.

Računarska grafika ima veoma široku primjenu u nauci, industriji, arhitekturi i dizajnu.

U računarsku grafiku spada i dizajn interfejsa operativnih sistema i softvera (posebno video igara), kao i internet stranica.

Internet je objedinio sve do sada postojeće medije u jedan univerzalni, svima dostupan medij, koji se korisniku obraća jezikom kompjuterske grafike.Oblasti web dizajna, televizijskog dizajna, kompjuterske animacije i virtuelnih 3D svjetova postaju sastavni dio kompjuterske grafike i karakteristika njene multimedijalnosti.Za proučavanje kompjuterske grafike kao vizuelnog prikaza informacija nakompjuterskom ekranu, neophodno je poznavati principe na kojima rade ti ekrani. (Kompjuterski displej sistemi)

Računarska grafika se naglo razvija i širi od pojave personalnih računara. Visoko razvijena sposobnost prepoznavanja oblika kod čovjeka čini računarsku grafiku jednim od najprirodnijih načina komunikacije s računarom. Grafička interakcija pomoću rasterskog prikaza postala je standardnim sastavnim dijelom računarskih korisničkih sučelja.

Interaktivna grafika kao sredstvo učinkovite komunikacije između korisnika i računara poboljšava sposobnost razumijevanja podataka, uočavanja trendova i vizualizacije stvarnih i imaginarnih objekata. Na taj način doprinosi povećanju kvalitete rezultata rada i proizvoda, smanjenju troškova analize i projektiranja, te povećanju produktivnosti.

Opšteniti softverski paketi za grafičke programe za razliku od paketa za posebnu upotrebu obezbjeđuju biblioteke sa grafičkim funkcijama koje se mogu koristiti u programskim jezicima kao što su C, C++, Java ili Fortran.

Funkcije u tipičnim grafičkim bibliotekama uključuju one za opisivanje dijelova slike (prave linije, poligoni, sfere i drugi objekti), štimanja vrijednosti boje, odabir pogleda scene, te podešavanje rotacije i drugih preoblikovanja.

Sadržaj računarske grafike

Računarska grafika (computer graphics) obuhvata stvaranje, pohranu i uporabu modela i slika objekata. Modeli i objekti računarske grafike potječu iz različitih područja: prirode, nauke, inženjerstva, apstraktnih koncepata...

Dok je predmet računarske grafike sinteza slika na temelju računarskih modela stvarnih ili imaginarnih objekata, obrnuti procesi analize scene i rekonstrukcije modela objekata predmet su discipline koja se naziva obrada slike (image processing).

1

Obrada slike obuhvata pod0područja:

poboljšanje slike (image enhancement) - razvitak i primjena tehnika poboljšanja kvalitete slike i povećanja kontrasta,

detekcije i prepoznavanja uzoraka (pattern detection and recognition) - otkrivanje standardnih uzoraka na slici uključujući npr. optičko prepoznavanje alfanumeričkih znakova (optical character recognition),

analizu scene i računarski vid (scene analysis and computer vision) - prepoznavanje i rekonstrukcija 3D modela scene  na temelju više 2D slika.

Iako se računarska grafika i obrada slike bave računarskosistem obradom slika u početku svog razvitka bile su razdvojene discipline. S razvitkom rasterske grafičke tehnologije dolazi do trenda konvergencije ovih dviju disciplina.

Primjeri primjena računarske grafike

Računarska grafika danas se koristi u različitim područjima gospodarstva, administracije, edukacije, zabave i svakodnevnog kućnog života. Područje primjene se ubrzano širi s rasprostranjenošću računara. Neki primjeri primjene računarske grafike uključuju:

korisnička sučelja (većina aplikacija na osobnim računalima i na radnim stanicama imaju grafički sistem prozora putem kojeg komuniciraju s korisnicima. Primjeri takvih aplikacija uključuju obradbu teksta, stolno izdavaštvo, proračunske tablice...);

interaktivno crtanje (u poslovnim, naučnim i tehnološkim primjenama računarska grafika koristi se za prikazivanje funkcija, dijagrama, histograma i sličnih grafičkih prikaza sa svrhom jasnijeg sagledavanja složenih pojava i olakšanja procesa odlučivanja);

uredska automatizacija i elektroničko izdavaštvo (računarska grafika široko se koristi za izradu elektroničkih i tiskanih dokumenata);

projektiranje pomoću računara (Computer Aided Design - CAD danas se standardno koristi za projektiranje sistema i komponenata u strojarstvu, elektrotehnici, elektronici, telekomunikacijama, računarstvu...);

simulacija i animacija (računarska grafika koristi se za znanstvenu i inženjersku vizualizaciju i zabavu; područja primjene obuhvaćaju prikaze apstraktnih matematičkih modela vremenski promjenljivih pojava, TV i filmsku tehnologiju...);

umjetnost (računarska grafika se koristi za kreiranje umjetničkih slika);

2

trgovina (računarska grafika se koristi za vizualnu animaciju i elektroničku trgovinu);

upravljanje procesima (podaci iz senzora dinamički se prikazuju u prikladnom grafičkom obliku);

geografski informacijski sistemi (računarska grafika koristi se za točan prikaz geografski raspodijeljenih i rasprostranjenih sistema i mjernih podataka npr. u telekomunikacijama i telemetriji);

grafičko programiranje (računarska grafika se koristi za automatizaciju procesa programiranja virtualnih sistema npr. u instrumentaciji).

Primjer primjene grafike u CAD je projektiranje VLSI integriranog kruga. U prvoj fazi procesa inženjer kreira prvu verziju integriranog kruga koristeći CAD paket. Nakon toga provodi se simulacija rada integriranog kruga i utvrđuju njegova svojstva, npr. maksimalna frekvencija takta. Ako neki parametar ne zadovoljava postavljene zahtjeve korigira se i dorađuje prvobitna verzija projekta i ponavlja postupak simulacije. Postupak se ponavlja dok svi zahtjevi ne budu zadovoljeni.

1. Kompjuterski displej sistemi1.1. Katodna cijev (CRT)Kompjuterski displej ili monitor je najvažniji uređaj na kompjuteru. On omogućavavizuelni izlaz iz kompjutera prema korisniku. U kontekstu kompjuterske grafike, svese nalazi na displeju.Jedna od najvažnijih tehnologija za gradnju kompjuterskih dipleja je CRT (CathodeRay Tube) ili katodna cijev.slika 1. katodna cijevKao što je prikazano na slici 1. katodna cijev se sastoji od• elektronskog topa koji emituje snop elektrona (katodne zrake)• deflection i fokusing sistema koji usmjerava fokusirani snop elektrona premaodređenoj poziciji na fosforom premazanom ekranu• fosforno premazanog ekrana koji emituje malu tačku svjetla proporcionalnuintenzitetu snopa koji ga pogađaSvjetlo koje emituje ekran je ono koje vidimo na monitoru.Tačka koja može biti osvijetljena elektronskom snopom naziva se pixel. Intenzitetsvjetla koje se emituje može se mijenjati variranjem broja elektrona koji pogađajuekran. Veći broj elektrona daće svjetliju boju na mjestu odgovarajućeg pixela. Crnobijelimonitor ima samo jedan fosfor za svaki pixel. Boja pixela može biti postavljenana crnu (nijedan elektron ne pogađa fosfor), bijelu (maksimalni broj elektrona pogađafosfor) ili na bilo koju vrijednost između.Kolor CRT monitor ima 3 različita obojena fosfora za svaki pixel. Svaki pixel imacrveni, zeleni i plavi fosfor uređen u trougaonu grupu. Postoje tri elektronska topa isvaki od njih generiše snop elektrona da pobudi jednu od fosfornih tačaka kao što jeprikazano na slici 2. Zavisno od proizvođača monitora, pixeli mogu biti okrugle tačkeili mali kvadrati.7slika 2: Kolor CRT koristi crvenu, zelenu i plavu trijaduKako se tačke nalaze međusobno veoma blizu, ljudsko oko ih fuzionira u jednu tačkukoja je kolor kombinacija tri osnovne komponente boje (R,G i B).1.2. LCD displeji (Liquid Crystal Display)U zadnje vrijeme sve češće se koristi LCD tehnologija u proizvodnji kompjuterskihdispleja. LCD ili liquid crystal display je tehnologija koja proizvodi slike na ravnojpovršini odsjajem svjetla kroz tečni kristal i kolor filtere

3

Ovi displeji zauzimaju manje prostora, troše manje energije i proizvode manje toplineod klasičnih CRT monitora.LCD display8Otkriveni 1888, tečni kristali su tečne hemijske supstance čije molekule mogu bitiprecizno poravnate kada su izložene električnim poljima. Kada su poravnati naodgovarajući način, tečni kristali propuštaju svjetlo.LCD ekran je višeslojan. Fluorescentni izvor svjetla koji se zove backlight izgleda kaokriška hljeba. Ovo svjetlo prolazi kroz prva dva polarizirajuća filtera. Polarizovanosvjetlo zatim prolazi kroz sloj koji sadrži hiljade mjehurića tečnog kristala poredanihu majušne kontejnere koji se nazivaju ćelije. Ćelije su poredane u redove prekoekrana, jedna ili više ćelije čine jedan pixel. Električni vodovi oko ivice LCD ekranakreiraju električno polje koje uvrće molekule kristala i poravnava svjetlo sa drugimpolarizirajućim kristalom i omogućava mu prolaz.Kod kolor LCD ekrana, svaki pixel je načinjen od tri ćelije tečnog kristala. Svaka odte tri ćelije ima ispred sebe crveni, zeleni ili plavi kolor filter. Svjetlo koje prolazi krozćelije sa filterom kreira boje koje vidimo na ekranu. Povremeno mehanizam koji saljeelektričnu struju na jedan ili više pixela nije aktivan, pa se vidi kompletno crn pixel.Skoro svi moderni kolor LCD-ovi koriste tanki film trazistor, poznat kao aktivnamatrica, za aktiviranje svake ćelije.Kako LCD adresira svaki pixel individualno, oni imaju oštriju sliku od CRT-ova, koji,kad nisu dobro fokusirani, bluriraju različite pixele u slici.1.3. Frame baferiSvjetlost koja se na ekranu generiše pomoću snopa elektrona na CRT nestaje brzo –za 10 do 60 mikrosekundi. Da bismo sliku na ekranu zadržali izvjesno vrijeme, onamora biti ponovo iscrtana prije nego što nestane sa ekrana. Ovo se zove osvježavanjeekrana (refreshing). Većina displej sistema koriste raster scan tehnologiju da biizvršili proces osvježavanja. U ovoj tehnologiji, snop elektrona se diskretnousmjerava preko ekrana, jedan po jedan red, s desna na lijevo, počevši od gornjeglijevog ugla ekrana. Kada snop dostigne najdonji red, proces se ponavlja,osvježavajući ekran.Raster scan sistemi koriste memorijski bafer koji se zove frame bafer (ili refreshbafer) u komese smještaju intenziteti pixela. Osvježavanje ekrana se vrši korištenjeminformacije koja je smještena u bafer. Frame bafer možemo zamisliti kaodvodimenzionalni niz. Svaki element niza čuva intenzitet pixela na ekranu kojaodgovara njegovoj poziciji.

Kao LCD televizori i dalje popularan i zadržati sve jeftinije, Samsung je ponudio LED televizora po višoj cijeni od standardne LCD. LED osnovi koristi sličnu tehnologiju kao LCD no ima važne razlike koje poboljšavaju kontrast.

LCD

Liquid Crystal Display tehnologija koristi fluorescentne cijevi u stražnjem dijelu televizora na svjetlo zaslona. Ovo pozadinsko osvjetljenje čini za vrlo svijetle slike, ali nedostaje kontrasta svog dugogodišnjeg konkurenta plazme.

LED

4

LED televizori nisu baš nove i odvojeno od LCD tehnologije. LED televizori su varijacija osnovnog LCD. Glavna razlika je da umjesto korištenja stalan izvor svjetla u stražnjem dijelu televizora, LED može rasvijetliti dijelove zaslona više selektivno, što omogućuje dublju crnu boju i bolji kontrast.

Koji je bolji?

Samsung LED je u biti korak između LCD i plazma. LED diode nadoknaditi gubitak kontrasta naći u LCD-a koristi mnogo manje energije od plazma TV. Cijena je također pada negdje između ta dva. Od 2010. godine 55-inčni Samsung LED je 130 £ više od svog LCD kolega, koji je još uvijek znatno manje od plazme. Na kraju, tehnologija je slična, ali LED definitivno korak naprijed.

Plazma ekran (engl. plasma display panel – PDP) je vrsta pljosnatog ekrana koja je tipična za plazmu TV. Naziv “plazma” dolazi od građe svakog piksela (točke) koja je u biti fluorescentna cijev. U stvarnosti plazma TV ima par milijuna takvih malih fluorescentnih cijevi. Fluorescentna cijev je svjetlosni izvor u kojem se vidljiva svjetlost dobiva na fluorescentnom sloju pobuđenim ultraljubičastim zračenjem koje nastaje električnim izbojem u smjesi živine pare i plemenitih plinova. Svaki piksel zapravo sadrži tri ćelije koje imaju tri različite primarne boje i kombinacijom napona signala može se postići različita boja koju vidimo na ekranu. Plazmu ekran ne bi trebalo miješati sa ekranom od tekućih kristala ili LCD (engl. liquid crystal display), koji koristi sasvim drukčiju tehnologiju. LCD TV koristi zapravo jedno ili dva velika fluorescentna svjetla kao pozadinsko svijetlo, koje osvijetljava crvenu, zelenu ili plavu boju na prednjem dijelu LCD ekrana.[1]

[2][3]

Arhitekture grafičkih sistema

Tehnologija prikaznih uređaja bitno utječe na arhitekturu grafičkih sistema. U tom smislu razlikujemo dvije osnovne skupine grafičkih sistema:

vektorski grafički sistemi (sistemi s proizvoljnom putanjom otklonjene zrake),

rasterski grafički sistemi (sistemi sa sekvencijalnom putanjom otklonjene zrake).

Vektorski grafički sistemi

Vektorski grafički sistemi razvijani su od sredine 60-ih godina i u standardnoj uporabi bili su do sredine 80-ih godina. Pojam “vektor” ovdje označava crtu. Crta koja povezuje dvije (proizvoljno) odabrane točke na zaslonu osnovni je element grafičkog prikaza. Putanja zrake određena je slijedom naredbi iz prikazne liste ili prikaznog programa i povezuje krajnje točke pojedinih crta.

Dijelovi vektorskog grafičkog sistema su:

prikazni procesor priključen kao U/I uređaj na glavni procesor (interpretira grafičke naredbe i proslijeđuje koordinate točaka vektorskom generatoru),

prikazna privremena memorije (sadrži prikaznu listu ili prikazni program),

vektorski generator (pretvara digitalne koordinate u analogne vrijednosti napona za otklonski sistem)

5

prikazni uređaj.

Arhitektura grafičkog sistema s vektorskim prikaznim uređajem prikazana je na slici 2.1:

Slika 2.1  Arhitektura grafičkog sistema s vektorskim prikaznim uređajem.

Prikazna lista ili prikazni program sadrži niz grafičkih naredbi (npr. za crtanje točaka, crta, znakova). Na kraju je naredba JMP (skok) koja upućuje procesor na početak liste. Procesor ciklički ponavlja naredbe iz prikazne liste frekvencijom od najmanje 30 puta u sekundi i na taj način stvara privid mirne slike jednolikog intenziteta na fosfornom zaslonu koji zadržava osvijetljenost u desetcima ili stotinama mikrosekundi .

 

 

Slika 2.2  Arhitektura vektorskog grafičkog sistema.

Glavni procesor izvodi aplikacijski program i grafički paket koji su pohranjeni u memoriji sistema. Grafički paket kreira prikaznu listu i ukazuje na početnu naredbu. Memoriji sistema pristupaju glavni procesor i grafički prikazni procesor (prikazna procesorska jedinica, grafički kontroler). Grafički prikazni procesor dohvaća, dekodira i izvodi naredbe iz prikazne liste. Procesor u pravilu ima X i Y registre i brojač naredbi. Naredbe su definirane kao 16-bitovne riječi. Tipična je naredba LD s inačicama M, P, L (load and move; load and point; load and line) za pomak, crtanje točke i crtanje ravne crte. Parametar R/A određuje da li se radi o relativnoj ili apsolutnoj adresi.

6

 

LD {X/Y} {R/A} M    [ 0 0 0 X/Y R/A (X/Y/dX/dY) ]

LD {X/Y} {R/A} P      [ 0 0 1 X/Y R/A (X/Y/dX/dY) ]

LD {X/Y} {R/A} L      [ 0 1 0 X/Y R/A (X/Y/dX/dY) ]

{X/Y}: 0 => X , 1 => Y

{R/A} : 0 => dX/dY , 1 => X/Y

Slika 2.3  Struktura naredbi LD i značenje vrijednosti parametara {X/Y} i {R/A}.

 

POCETAK:                LDXA 100

                                 LDYAM         100     Pomak na (100,100)

                                 LDXRL          400     crta do (500,100)

                                 LDYRL           400     crta do (500,500)

                                 LDXRL          -400     crta do (100,500)

                                 LDYRL           -400     crta do (100,100)

                                 JUMPR          POCETAK

Slika 2.4  Primjer prikazne liste koja prikazuje kvadrat stranice duljine 400 s lijevim donjim vrhom u točci (100,100).

Vektorski grafički sistemi nemaju mogućnost prikaza ispunjenih površina, manipulaciju bitovima i tablicama, ali mogu ostvariti veće rezolucije od rasterskih sistema i prikazivati glatke kose crte.  

Rasterski grafički sistemi

Rasterska grafika (bitmap graphics, raster graphics) razvila se ranih 70-ih godina na temelju jeftine televizijske tehnologije. Relativno niska cijena rasterskih prikaznih uređaja u odnosu na dotada razvijenu vektorsku prikaznu tehnologiju učinila je računarsku grafiku široko dostupnom te omogućila njen nagli razvitak. Rasterski prikazni uređaji pohranjuju primitivne oblike (kao što su crte, alfanumerički znakovi, ispunjene površine) u memoriju u obliku njihovih osnovnih sastavnih slikovnih elemenata - piksela. Cjelovita slika prikazuje se na rasteru koji predstavlja niz paralelnih horizontalnih redova slikovnih elemenata, (ili pravokutnu matricu slikovnih elemenata) koji prekrivaju čitavu površinu zaslona. Pri kreiranju prikaza zraka prolazi preko svih piksela uvijek istim slijedom po svim horizontalnim redovima piksela s lijeva na desno od gornjeg do donjeg horizontalnog reda piksela. Arhitektura grafičkog sistema s rasterskim prikaznim uređajem prikazana je na slici 2.5. Putanja zrake (raster scan) pri kreiranju grafičkog prikaza prikazana je na slici 2.6. U dvorazinskim sistemima intenzitet zrake pri prolasku preko pojedinog piksela određuje njegovu svjetloću odnosno boju (jednu od dvije moguće. U sistemima s prikazom u boji koriste se tri zrake (crvena, zelena i plava), a kombinacija njihovih intenziteta određuje boju piksela. Pri povratku na početak sljedećeg reda piksela zraka se zatamnjuje (ne izaziva vidljivu promjenu intenziteta ili boje piksela).

7

 

Slika 2.5  Arhitektura grafičkog sistema s rasterskim prikaznim uređajem.

 

Slika 2.6  Putanja zrake (raster scan) pri kreiranju prikaza na rasterskom prikaznom uređaju.

Osnovni pojmovi rasterske grafike su:

slikovni element -  elementarna površina na zaslonu čijom svjetloćom (ili bojom) je moguće upravljati (piknsel, pel - picture element)

raster - niz paralelnih horizontalnih redova slikovnih elemenata, pravokutna matrica slikovnih elemenata koja prekriva čitavu površinu zaslona

bitovna matrica (bitmap) - matrica čiji elementi (1, 0) predstavljaju svjetloću (ili boju) odgovarajućih elemenata pravokutnog rasporeda osvjetljivih točaka zaslona (slikovnih elemenata) u dvorazinskom sistemu (informacijski kapacitet 1 bit/piksel)

matrica slikovnih elemenata (pixmap - pixel map) - matrica čiji elementi predstavljaju boju odgovarajućih elemenata pravokutnog rasporeda osvjetljivih točaka zaslona (slikovnih elemenata) u višerazinskom sistemu (informacijski kapacitet n bit/piksel)

U dvorazinskim sistemim s 1024x1024 piksela čitava bitovna matrica zauzima 2 20 bitova odnosno 128 kB. Jednostavniji sistemi imaju 8 bit/piksel što odgovara 256 razina sivog ili boja, dok složeniji sistemi imaju 24 bit/piksel što odgovara 16 milijuna boja i zahtijeva 3.75MB memorije za pohranu.

Da bi se ubrzao proces pretvorbe modela slike u rasterski prikaz često se koriste posebni namjenski procesori (raster image processor) koji imaju ulogu koprocesora ili ubrzivača (accelerator).

8

Prednosti rasterske grafike su:

jednostavni i jeftini otklonski sistemi (jednostavnije je realizirati otklonski sistem koji uvijek istom putanjom prelazi sve aktivne točke zaslona nego sistem koji može precizno upravljati proizvoljnom putanjom zrake),

mogućnost prikaza površina ispunjenih bojom ili uzorkom (važno za 3D prikaze),

neovisnost postupka osvježavanja o složenosti slike.

Nedostatci rasterske grafike su:

računska složenost (zbog diskretizacije slikovnih prikaza objekata),

diskretna narav slike (zbog zrnate strukture slike kose i zakrivljene crte su nazubljene ili stepeničaste),

Usporedba načina kreiranja grafičkog prikaza na rasterskom i vektorskom prikaznom uređaju prikazana je na slici 2.7.

9

Slika 2.7  Usporedba načina kreiranja grafičkog prikaza na rasterskom i vektorskom prikaznom uređaju: a) idealna slika, b) slika generirana na vektorskom uređaju, c) slika generirana na rasterskom prikaznom uređaju, d) rasterski

prikaz s ispunjenjem slike.

Arhitekture rasterskih prikaznih sistema

U rasterskim prikaznim sistemima grafički prikazni procesor (grafički kontroler, prikazni koprocesor) pretvara izlazne primitivne oblike u bitovnu matricu, te izvodi transformacije i izmjene . Sistemi se razlikuju s obzirom na raspodjelu poslova između glavnog procesora i grafičkog prikaznog procesora te na način pohrane bitovne matrice.

Jednostavni rasterski prikazni sistem

Arhitektura jednostavnog rasterskog prikaznog sistema prikazana je na slici 2.8. Osnovna svojstva ove arhitekture su:

odnos memorije i glavnog procesora je isti kao kod negrafičkih sistema,

dio memorije služi kao bitovna matrica (fiksni dio, stranice, proizvoljni dio),

aplikacijski program i grafički paket pohranjeni su u memoriji sistema, a izvodi ih glavni procesor,

video kontroler prikazuje slike pohranjene u okvirnom međuspremniku,

10

video kontroler koji sadrži generator adresa i otklonskih signala adresira lokacije međuspremnika okvira u memoriji, a podaci određuju intenzitet ili boju slikovnih elemenata,

nedostatak ovakve arhitekture je sporost i veliki broj pristupa memoriji.

 

Slika 2.8  Arhitektura jednostavnog rasterskog prikaznog sistema.  

Video kontroler ima zadaću stalnog osvježavanja prikaza. Da bi se izbjegao efekt treperenja osvježavanje se treba obavljati frekvencijom od minimalno 60 Hz. Ako se svi retci piksela u rasteru osvježavaju istovremeno radi se o sistemu bez prepletanja ( noninterlaced ). Ako se izmjenično osvježavaju parni i neparni retci u rasteru (u pravilu upola manjom frekvencijom) radi se o   sistemu s prepletanjem ( interlaced ). Na slici 2.9 je prikazana logicka organizacija videokontrolera. Generator horizontalnih i vertikalnih otklonskih signala usmjerava zraku na odredeni slikovni element na zaslovu. Istovremeno generira i horizontalnu i vertikalnu adresu piksela u koordinatnom sistemu zaslona. Na temelju tih koordinata izračunava se linearna adresa (adresa pripadajuće memorijske lokacije) na kojoj se nalaze podaci o svjetloći ili boji slikovnog elementa. Na temelju tih podataka postavljaju se parametri svjetlosnih izvora koji odreduju svjetloću ili boju slikovnog elementa.

 

11

Slika 2.9  Logička organizacija video kontrolera.

Zbog uštede memorijskog prostora video kontroler često sadrži pretvorbenu tablicu ( look-up table, LUT ). Pretvaračka tablica ima onoliko elemenata koliko ima različitih vrijednosti piksela. Vrijednost piksela ne koristi se izravno za upravljanje bojom piksela nego predstavlja pokazivač u pretvorbenu tablicu. Pokazana vrijednost iz pretvorbene tablice upravlja zrakama koje određuju boju piksela na zaslonu. Na slici 2.10 je prikazana logička organizacija pretvorbene tablice s 256 elemenata koja je povezana s međuspremnikom s 8 bit/piksel.  

Slika 2.10  Logička organizacija pretvorbene tablice.

Rasterski prikazni sistem sa zasebnim prikaznim procesorom

Uvođenjem zasebnog prikaznog procesora koji preuzima grafičke funkcije kao što je pretvorba modela u rasterski prikaz mogu se poboljšati svojstva sistema u odnosu na jednostavni rasterski prikazni sistem. U tom slučaju u sistemu će procesorske funkcije biti raspodijeljene izmedu dva procesora: glavnog procesora opšte namjene i specijalizirano grafičkog prikaznog procesora . Pored toga u sistemu su definirana tri odvojena memorijska područja : glavna memorija sistema , memorija prikaznog procesora i zasebni međuspremnik okvira . Memorija sistema sadrži aplikacijski program, grafički paket i operacijski sistem. Memorija prikaznog procesora sadrži podatke i programe za stvaranje slike. Slika se pohranjuje u okvirni međuspremnik. Ovakvom organizacijom memorije omogućava se istovremeni pristup odgovarajućim dijelovima memorije od strane dvaju procesora i video kontrolera. Arhitektura rasterskog prikaznog sistema sa zasebnim procesorom prikazana je na slici 2.11.

12

Slika 2.11  Arhitektura rasterskog prikaznog sistema sa zasebnim prikaznim procesorom.

Primjeri naredbi za prikazni procesor su:

Move (x,y) - pomak na lokaciju određenu koordinatama (x,y) MoveR (dx,dy) - relativni pomak u odnosu na trenutnu lokaciju za (dx,dy) PixelValue (indeks) - vrijednost indeksa upisuje se u registar INDEX. Ova vrijednost se upisuje u memorijske lokacije u bitovnoj matrici kad im se pristupi prilikom izvođenja naredbi za crtanje primitivnih oblika npr. Line (x,y)Line (x,y) - crtanje crte od trenutne lokacije do lokacije (x,y) LineR (dx,dy) - crtanje crte od trenutne lokacije do lokacije udaljene za (dx,dy) AreaFill(a) - ispunjavanje površne definirane naredbama za crtanje zatvorenih likova (parametar a označava aktivnost ili neaktivnost naredbe)LuT (indeks, r, g, b) - lokacija određena parametrom indeks popunjava se vrijednostima parametara r, g i b

Raspodjela funkcija između procesora opšte namjene i specijaliziranog grafičkog procesora može se obaviti na različite načine. Prednosti i ograničenja različitih pristupa slijede iz činjenica da su specijalizirani procesori u pravilu brži u izvođenju namjenskih funkcija , ali su istovremeno i skuplji od procesora opšte namjene .

Nedostatci ove arhitekture proizlaze iz potrebe za međusobnom komunikacijom dvaju procesora i prijenosom sadržaja između različitih memorijskih prostora npr. jedan memorijski sadržaj priprema se i mijenja u jednom memorijskom prostoru, a isčitava se iz drugog memorijskog prostora. Ove komunikacije i prijenosi sadržaja mogu predstavljati značajno opterećenje za sistem u cijelosti.

Rasterski prikazni sistem s jedinstvenim memorijskim prostorom

Nedostaci arhitekture rasterskog sistema sa zasebnim prikaznim procesorom mogu se izbjeći objedinjavanjem memorijskog adresnog prostora . U tom slučaju moguća je fleksibilna dodjela memorijskih prostora i pristupa što pojednostavnjuje i programiranje . Arhitektura rasterskog prikaznog sistema s integriranim procesorom prikazana je na slici 2.12.

13

Slika 2.12  Arhitektura rasterskog prikaznog sistema s integriranim prikaznim procesorom.  

Nedostaci ove arhitekture proizlaze iz potrebe za istovremenim pristupom memoriji od strane dvaju procesora. Jedno rješenje je u korištenju priručne memorije u samom procesoru opšte namjene (cache memorija). Time se smanjuje broj i učestalost pristupa memoriji od strane glavnog procesora. Jedan način poboljšanja sustva je i korištenje posebne vrste memorije kao što je video RAM (VRAM) koja u jednom instrukcijskom ciklusu omogućava pristup odabranoj skupini piksela i promjenu njihove vrijednosti.

 

14