الرسومات الحاسوبية المستوية
في مجال رسومات الحاسوب ، تُعرف تقنية "الترتيب المستوي" بأنها طريقة لترتيب بيانات البكسل في عدة مستويات بتية في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) . يرتبط كل بت في المستوى البتوي ببكسل واحد على الشاشة. على عكس الرسومات المضغوطة أو عالية الألوان أو ذات الألوان الحقيقية ، فإن مجموعة البيانات الكاملة للبكسل الواحد لا تتواجد في موقع محدد في ذاكرة الوصول العشوائي، بل تتوزع على المستويات البتية التي تُشكل الشاشة. يُحدد الترتيب المستوي كيفية تخزين بيانات البكسل في الذاكرة، وليس كيفية تفسير بيانات البكسل؛ إذ يمكن لبيانات البكسل في الترتيب المستوي أن تُشفّر إما ألوانًا مُفهرسة أو ألوانًا مباشرة.
نشأت هذه التقنية في بدايات رسومات الحاسوب. لم تكن رقائق الذاكرة في ذلك الوقت قادرة على توفير البيانات بسرعة كافية بمفردها لإنشاء صورة على شاشة تلفزيون أو شاشة عرض من مخزن إطارات كبير . [ 1 ] بتقسيم البيانات إلى مستويات متعددة، يمكن تخزين كل مستوى على رقاقة ذاكرة منفصلة. يمكن بعد ذلك قراءة هذه الرقائق بالتوازي بمعدل أبطأ، مما يسمح بعرض الرسومات على أجهزة متواضعة، مثل أجهزة ألعاب الجيلين الثالث والرابع وأجهزة الكمبيوتر المنزلية في الثمانينيات. لهذا السبب، يستخدم محول الفيديو EGA في أجهزة كمبيوتر IBM PC المبكرة ترتيبًا مستويًا في أوضاع الرسومات الملونة. يتضمن محول VGA اللاحق وضعًا غير مستوي واحد يضحي بكفاءة الذاكرة من أجل سهولة الوصول. [ 2 ]
أجهزة مزودة برسومات مستوية
تشمل أجهزة الألعاب ذات تنظيم الشاشة المستوية أجهزة سيجا ماستر سيستم وجيم جير ، وأجهزة نينتندو NES / SNES ، وجهاز PC Engine . [ 3 ]
تتضمن بطاقة الرسومات السلوفاكية PP 01 وضع رسومات ثنائي اللون بثمانية ألوان وذاكرة 24 كيلوبايت، بدقة 256×256 بكسل. اعتمدت منصات أتاري ST وأميغا ذات 16 بت، التي ظهرت في الثمانينيات والتسعينيات، بشكل حصري على تكوين رسومات ثنائي اللون مع معالج رسومات قوي. تعمل شريحة الرسومات OCS الخاصة بأميغا بخمسة مستويات بت، مما يسمح بعرض 32 لونًا لكل بكسل (2^5)، بينما تستطيع الطرازات الأحدث المزودة بشريحة AGA التعامل مع ثمانية مستويات بت (2^8 = 256 لونًا).
بالنسبة لعائلة حواسيب Sinclair (Amstrad) ZX Spectrum والأنظمة المتوافقة معها، طُوِّرت وحدة توسعة رسومية باسم HGFX في عام 2019. وفي عام 2022، تم تطبيقها على أجهزة تعتمد على معالجات FPGA . تُتيح HGFX تنظيمًا للذاكرة متوافقًا مع نظام ZX Spectrum الأصلي، مع استهلاك 6144 بايت فقط من ذاكرة الفيديو الأصلية. إضافةً إلى ذلك، توفر مخزنين مؤقتين للفيديو، و256 لونًا مُفهرسًا، ولوحة ألوان حقيقية، ومخرج HDMI. تعمل HGFX مع ثمانية مستويات بت. [ 4 ] وهي مُطبَّقة حاليًا كجزء من واجهة MB03+ Ultimate وحاسوب eLeMeNt ZX. [ 5 ]
أمثلة
في شاشة عرض كبيرة الحجم ذات 4 بتات لكل بكسل ولوحة ألوان RGBI ، يمثل كل بايت بكسلين، مع توفر 16 لونًا مختلفًا لكل بكسل. يتم تخزين أربعة بكسلات متتالية في بايتين متتاليين كما يلي:
| فهرس البايت | 0 | 1 | ||
|---|---|---|---|---|
| قيمة البايت (عشري) | 1 | 35 | ||
| قيمة البايت (سداسي عشري) | 0x01 | 0x23 | ||
| قيمة النصف بايت (ثنائي) | 0000 | ٠٠٠١ | ٠٠١٠ | 0011 |
| قيمة النصف (عشري) | 0 | 1 | 2 | 3 |
| البكسل الناتج | أسود | أزرق | أخضر | سماوي |
بينما يمكن للمخطط المستوي استخدام مستويين ثنائيين، مما يوفر عرضًا بأربعة ألوان. سيتم تخزين ثمانية بكسلات على شكل بايتين غير متجاورين في الذاكرة:
| فهرس البايت | 0 | قيمة البايت | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| فهرس البت | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | النظام الست عشري | عشري |
| الطائرة 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0x50 | 80 |
| الطائرة 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0x30 | 48 |
| البكسل الناتج | 0 | 1 | 2 | 3 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
في المثال ذي المستويات، يُمثل بايتان 8 بكسلات بأربعة ألوان متاحة، بينما يستخدم مثال البكسلات المضغوطة بايتين لتمثيل عدد أقل من البكسلات ولكن بألوان أكثر. إضافة مستويات ستزيد عدد الألوان المتاحة على حساب زيادة استهلاك الذاكرة. على سبيل المثال، استخدام 4 مستويات يُتيح 2 × 4 = 16 لونًا، ولكنه سيتطلب 4 بايتات لتمثيل 8 بكسلات (مما يجعله مُكافئًا من حيث استخدام الذاكرة والألوان المتاحة لمثال الترتيب المضغوط).
المزايا والعيوب
توفر الترتيبات المستوية كفاءة في المساحة والوقت مقارنةً بالترتيبات المضغوطة عند أعماق بتات ليست من مضاعفات العدد 2. على سبيل المثال، لنفترض 3 بتات لكل بكسل ، مما يسمح باستخدام 8 ألوان. في الترتيبات المستوية، يتطلب ذلك 3 مستويات فقط. أما في الترتيبات المضغوطة، فإن دعم 3 بتات لكل بكسل بالضبط يتطلب إما السماح للبكسلات بتجاوز حدود البايت (مما يؤدي إلى تكاليف زمنية بسبب تعقيدات عنونة البكسلات وفك ضغطها) أو إضافة حشو (مما يؤدي إلى تكاليف مساحة، حيث سيخزن كل بايت بكسلين مع وجود بتتين غير مستخدمتين). تاريخيًا، كان هذا أحد الأسباب (وإن لم يكن السبب الرئيسي) لاستخدام البكسلات المضغوطة أعماق بتات تتناسب بالتساوي مع البايتات.
تتيح الترتيبات المستوية تبديلًا أسرع لعمق البت: حيث تُضاف المستويات أو تُحذف، وإذا كانت الألوان مُفهرسة، يتم توسيع لوحة الألوان أو تقليصها. وبالتالي، يمكن إضافة دعم لأعماق بت أعلى مع تأثير ضئيل أو معدوم على البرامج القديمة. كما تُسهّل سهولة تبديل عمق البت استخدام العناصر ذات أعماق البت المختلفة معًا بسهولة.
من عيوب الترتيبات المستوية أنها تتطلب المزيد من دورات عناوين ذاكرة الوصول العشوائي للتمرير والرسوم المتحركة .
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ روجرز ، ديفيد ف. (1985). العناصر الإجرائية لرسومات الحاسوب . ماكجرو هيل. ص 13. ISBN 0-07-053534-5.
- ↑ "أجهزة VGA - ويكي تطوير أنظمة التشغيل" . wiki.osdev.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 سبتمبر 2017 .
- ↑ "تنظيم البكسل المستوي مقابل تنظيم البكسل السميك" . تم الاطلاع عليه في 27 يونيو 2022 .
- ↑ "HGFX" . wiki.ilnx.cz. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 يونيو 2022 .
- ↑ "eLeMeNt ZX" . sites.google.com/view/elementzx/home . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 يونيو 2022 .
- رسومات الحاسوب
- أميغا