Векторные графические дисплеи с регенерацией изображения созданы на базе ЭЛТ, в которых люминофор имеет очень короткое время послесвечения. Такие дисплеи часто называются дисплеями с произвольным сканированием. Изображение за секунду должно многократно перерисовываться или регенерироваться. Минимальная скорость регенерации равна 30 (1/с), чем выше — тем предпочтительней (40, 50 и более кадр/с). Аналогия связана с просмотром кинофильма, где частота смены кадров невысока (<16 кадров в секунду).
Для векторного дисплея с регенерацией изображения необходимы (кроме ЭЛТ) следующие элементы: дисплейный буфер — непрерывный участок памяти, содержащий оперативную информацию об изображении, выводимом на экран (видеопамять) и дисплейный контроллер, функции которого заключаются в том, чтобы циклически обрабатывать эту информацию со скоростью регенерации. Поэтому всплывают две важные характеристики — размер видеопамяти и скорость контроллера Еще одно ограничение — скорость обработки геометрической информации, необходимой для выполнения операций преобразования, отсечения и работы с текстом. Схематично процесс можно представить в следующих вариантах:
В обоих случаях предполагается, что геометрические преобразования реализованы аппаратно в геометрическом процессоре. В первом случае процесс идет несколько медленнее, чем необходимо на практике (4000-5000 векторов). Данные посылаемые дисплею, обрабатываются предварительно в дисплейном буфере который затем передает необходимую порцию инструкций генератору векторов и литер, формирующему изображение на ЭЛТ. По достижении конца дисплейного буфера указатель контроллера перемещается на начало и цикл повторяется снова.
В случае первой схемы имеет место принцип двойной буферизации и раздельного изменения изображения, т.к. геометрический процессор не успевает сгенерировать новое или измененное изображение. Поэтому одна часть буфера занимается обработкой и записью измененного изображения, другая работает с дисплейным контроллером. При завершении изменения изображения буферы меняются местами. Таким образом, новое или измененное изображение появляется каждый второй, третий, четвертый и т.д. циклы. Это позволяет избежать одновременного вывода части старого и нового изображений.
Во второй схеме геометрический процессор работает быстрее, чем необходимо. В связи с этим данные (в виде чисел float), посылаемые с ЦПУ, сохраняются непосредственно в дисплейном буфере и затем считываются дисплейным контроллером за один цикл регенерации. После чего пропускаются через геометрический процессор и результат используется генератором вектором (для формирования изображения на ЭЛТ).
Способность к регенерации позволяет, при изменении координат, создавать динамические изображения. Отдельные точки (с неизменными координатами) стабильны, другие — перемещаются. В базе данных рисунка происходит сегментация, и соответствующие данные помещаются в отдельные сегменты дисплейного буфера (статический и динамический). Это свойство упрощает работу геометрического процессора. Модификацию статического сегмента можно изменить с помощью функций геометрического процессора, т.е. локально, без связи ЦПУ. Для динамического изменения требуется “интеллектуальная поддержка” со стороны ЦПУ.
Растровые графические дисплеи с регенерацией изображения имеют экран, который можно рассматривать, как матрицу дискретных ячеек, каждая из которых может светиться. Линейный отрезок создается путем аппроксимации последовательности соседних, примыкающих точек. Идеальный вариант проявляется при построении горизонтальных, вертикальных или рассположенных под углом 45 отрезков. В остальных случаях, как упоминалось ранее, имеет место “лестничный эффект”.
Для объяснения многих понятий уместно ввести термин буфер кадра. Буфер кадра — это большой непреравный участок памяти компьютера. Для каждой точки (pixel) в растре отводится не менее 1 бита памяти, которая называется битовой плоскостью. Для квадратного растра 512 х 512 надо 218 бит (262144) памяти в одной битовой плоскости. Изображение в буфере кадра строится побитно. Ввиду того что бит может быть 0 или 1 для одной битовой плоскости ? изображение черно-белое. Передача цифрового сигнала в аналоговую ЭЛТ производится через ЦАП.
