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光柵掃描系統
互動式點陣圖形系統通常使用幾個處理組件。除了中央處理器(CPU)以外，還使用一個視頻控制器(video controller)或顯示控制器(display controller)來控制顯示裝置的操作。簡單光柵系統的組織圖2.24所示。其中，幀緩衝可以在系統儲存空間的任意位置，視頻控制器通過訪問幀緩衝來重新整理螢幕。更進階的光柵系統除了使用視頻控制器之外，還使用其他處理器作為副處理器和加速器來完成各種圖形操作。
視頻控制器
圖2.25給出了常用的光柵系統組織。幀緩衝使用系統儲存空間的固定地區，並且由視頻控制器直接存取
幀緩衝的位置以及相應的螢幕位置均使用
笛卡兒(Cartesian)座標。應用程式使用圖形軟體包的命令來設定顯示對象相對於笛卡兒座標系原點的座標位置。儘管在特定系統中我們可以將原點設定在任一方便的位置，但多數情況下將座標原點定義在螢幕的左下角。圖2.26給出了一個原點在螢幕左下角的二維笛卡兒參考系統。螢幕表面則表示二維繫統的第一象限，
正x的值向右遞增,正y的位從下到上遞增。像素位置用整數x從螢幕左邊的0到右邊的x（max）和整數Y從底部的0到頂部的y(max)來賦值。但在螢幕重新整理等硬體處理以及某些軟體系統中，像素位置以螢幕左上方為參考。
圖2.77給出了
視頻控制器的基本重新整理操作流程。
有兩個寄存器用來存放螢幕像素的座標。開始時，為頂部掃描行將x寄存器置為0、將Y寄存器置為y(max)。儲存在幀緩衝中該像素對應位置的值被取出，並用來設定CRT電子束的強度值。然後，x寄存器增加1，且該過程對頂部掃描線上的下個像素重複執行，並沿該掃描線對每個像素重複執行。在處理完頂部掃描線的最後一個像素之後，x寄存器複位為O，y寄存器減1，指向頂部掃描行的下一行。然後，依次處理沿該掃描線的各像素，且該過程對每條後繼的掃描線重複執行。當迴圈處理完底部掃描線的所有像素後，視頻控制器將寄存器複位為最高行掃描線上第一個像素的位置，重新整理過程重複開始。
因為螢幕必須按每秒最少60幀的頻率重新整理，所以圖2.27所示的簡單過程不能使用重複持續時間太慢的RAM晶片。為了加速像素處理，視頻控制器每次從重新整理緩衝中取出多個像素值。這些像素強度則存放在單獨的寄存器中，用來為一組相鄰的像素控制CRT電子束的強度。當處理完該組像素後，從幀緩衝取出下一塊像素值。
視頻控制器還能執行一些其他動作。對於多類應用，視頻控制器在不同的重新整理周期內可以從不同的儲存區中取出像素強度值。
例如，在高效能系統中，常常提供兩個幀緩衝，一個緩衝用來重新整理，另一個以強度值填充。然後，這兩個緩衝可以互換角色。這種方法提供了產生即時動畫的快速機構，因為正在移動的對象的不同視圖可以逐一裝入重新整理緩衝中而不用中斷重新整理周期。同樣，視頻控制器可以完成像素塊的變換。
在一個重新整理周期內，螢幕地區可以放大、縮小，或從一個位置移向另一個位置。此外，視頻控制器常常包含一個
尋找表，幀緩衝中的像素值用來訪問尋找表，而不是直接控制CRT電子束強度。這提供了改變螢幕強度值的快速方法，將在
以後更詳細地討尋找表。最後，可以將某些系統設計成允許視頻控制器將來自電視攝像機或其他輸入裝置的輸入映像與幀緩衝映像進行混合。
光柵掃描顯示處理器
圖2.28給出了
建立光柵系統的一種方法，其中包含獨立的
顯示處理器(display processor)有時也指
圖形控制器(graphics controller)或
顯示副處理器(display coprocessor)。顯示處理器的用途是使CPU從圖形的複雜處理中解脫出來。除了系統儲存空間以外，還可以提供獨立的顯示處理器的儲存地區。
顯示處理器的主要任務是將應用程式給出的圖形定義數字化為一組像素強度值，並存放在幀緩衝中。這個數字化過程稱為
掃描轉換(scan conversion )。
掃描轉換將給定直線和其他幾何對象的圖形命令轉換為一組與螢幕像素位置對應的離散點。例如，直線段的掃描轉換意味著必須確定最接近於直線段路徑的像素位置，並把每個位置的強度值存入幀緩衝。圖形定義中其他對象的掃描轉換也使用類似的方法。字元可以用2.29所示的矩形像素點陣進行定義，或者用2.30所示的曲線輪廓來定義。字元網格矩陣的大小可以為5x7到9 x12，對於高品質顯示則還要大一些。字元的點陣顯示是把矩形點陣模式附加到幀緩衝中指定的座標位置。對於使用曲線輪廓定義的字元，通過確定最接近輪廓的像素位置將字元形狀掃描轉換到幀緩衝中。
顯示處理器也能執行某些附加的操作。這些功能包括產生各種線型(虛線、點線或實線)、顯示彩色地區以及對顯示對象執行某些變換和管理。顯示處理器一般都有與滑鼠等輸入裝置的介面。
為了
減少光柵系統中對儲存量的需求，使用了將幀緩衝組織成鏈表且對強度資訊進行編碼的方法。
一種實現方法是將每行掃描線作為一組整數對來儲存，每對中的一個整數指示強度值，另一個整數設定該掃描線上具有此強度的相鄰像素數。
這種技術稱為
行程長度編碼(run-length encoding )如果圖形幾乎都是由每個單色的長行程構成的，則可以大量節省儲存空間。當像素強度變化為線性時，也能採用類似的方法。另一種方法是將光柵按一塊塊矩形地區編碼(
單元編碼，cell encoding )。
行程編碼的缺點是強度的改變難以記錄，而當行程長度減小時，儲存量開銷急劇增加。此外，當包括許多短行程時，顯示控制器處理光柵是困難的。由於儲存空間成本的急劇下降，幀緩衝的大小已不再是主要的考慮因素。然而，編碼方法可用於數字儲存空間和映像資訊的傳遞中。
電腦圖形學（一） 視頻顯示裝置_7_光柵掃描系統
