Растровый дисплей что это

Обновлено: 29.06.2024

Ра́стровый экра́н, растри́рованный экра́н — проекционный экран, светопропускающая или светоотражающая поверхность которого состоит из линз, призм, нитей или специальных чешуек, называемых растровыми элементами.

Содержание

Повышение отражающей способности

Благодаря способности растровых элементов концентрировать световой поток в пределах рассчитанного телесного угла значительно возрастает яркость изображения, воспринимаемая зрителями. Это позволяет демонстрировать кинофильмы даже при дневном свете.

Такие растровые экраны, как правило, изготавливаются тиснением.

Стереоэкран

Сте́реоэкра́н — проекционный растровый экран, предназначенный для применения в безочковых системах стереоскопического кино (фильмы 3D), в том числе интегрального стереокино. Как правило, применяется экран с радиальным линзовым растром (растровые элементы расположены в виде расходящихся из одной точки линий). Если на такой экран проецируют два изображения стереопары два кинопроектора, то на отражающей поверхности экрана за каждой линзой растра образуется две узких полосы — одна от «левого» изображения, другая от «правого». В зале же образуются «зоны избирательного видения», в которых видны или только «левые» полосы, или только «правые». Зритель, два глаза которого оказались в разных таких зонах, воспринимает изображение как объёмное.

См. также

Источники

Фототехника
Технологии кино и видео
Стереоэффект

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Растровый экран" в других словарях:

РАСТРОВЫЙ ЭКРАН — кинопроекционный экран с растровой структурой. Используется для показа диапозитивов и фильмов при дневном освещении и для стереоскопической проекции по безочковому методу … Большой Энциклопедический словарь

растровый — см. растр; ая, ое. Ра/стровый экран. Р ое клише … Словарь многих выражений

Растрированный экран — Растровый экран, растрированный экран проекционный экран, светопропускающая или светоотражающая поверхность которого состоит из линз, призм, нитей или специальных чешуек, называемых растровыми элементами. Содержание 1 Стереоэкран 2 Изготовление 3 … Википедия

Растровая фотография — вся совокупность способов, устройств и материалов, предназначенных для получения стереоскопических изображений, основанных на использовании линзово растровых фотоматериалов и лентикулярных растровых линз. Содержание 1 Принцип 1.1 Съёмка … Википедия

Развитие компьютерной графики во многом обусловлено развитием технических средств ее поддержки. Прежде всего это устройства вывода, каковыми являются дисплеи. В настоящее время существует несколько типов дисплеев, использующих электронно-лучевую трубку, а также дисплеи на жидкокристаллических индикаторах и другие их виды. Нас интересуют главным образом функциональные возможности дисплеев, поэтому мы не будем касаться их внутреннего устройства и электронных схем.

Возникновение компьютерной графики, как уже говорилось ранее, можно отнести к 50-м годам. Дисплейная графика на первом этапе своего развития использовала электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) с произвольным сканированием луча для вывода в виде изображения информации из ЭВМ. С эксперимента в Массачусетском технологическом институте начался этап развития векторных дисплеев (дисплеев с произвольным сканированием луча).

Самым простым из устройств на ЭЛТ является дисплей на запоминающей трубке с прямым копированием изображения. Запоминающая трубка обладает свойством длительного времени послесвечения: изображение остается видимым в течение длительного времени (до одного часа). При выводе изображения интенсивность электронного луча увеличивают до уровня, при котором происходит запоминание следа луча на люминофоре. Сложность изображения практически не ограничена. Стирание происходит путем подачи на всю трубку специального напряжения, при котором свечение исчезает, и эта процедура занимает приблизительно 0,5 с. Поэтому изображения, полученные на экране, нельзя стереть частично, а стало быть, динамические изображения или анимация на таком дисплее невозможны. Дисплей на запоминающей трубке является векторным, или дисплеем с произвольным сканированием, т.е. он позволяет провести отрезок из одной адресуемой точки в любую другую. Его достаточно легко программировать, но уровень интерактивности у него ниже, чем у ряда дисплеев других типов ввиду низкой скорости и плохих характеристик стирания.

Следующий тип - это векторные дисплеи с регенерацией изображения. При перемещении луча по экрану в точке, на которую попал луч, возбуждается свечение люминофора экрана. Это свечение достаточно быстро прекращается при перемещении луча в другую позицию (обычное время послесвечения - менее 0,1 с). Поэтому, для того чтобы изображение было постоянно видимым, приходится его "перерисовывать" (регенерировать изображение) 50 или 25 раз в секунду. Необходимость регенерации изображения требует сохранения его описания в специально выделенной памяти, называемой памятью регенерации. Само описание изображения называется дисплейным файлом. Понятно, что такой дисплей требует достаточно быстрого процессора для обработки дисплейного файла и управления перемещением луча по экрану.

Обычно серийные векторные дисплеи успевали 50 раз в секунду строить только около 3000–4000 отрезков. При большем числе отрезков изображение начинает мерцать, так как отрезки, построенные в начале очередного цикла , полностью гаснут к тому моменту, когда будут строиться последние.

Другим недостатком векторных дисплеев является малое число градаций по яркости (обычно от двух до четырех). Были разработаны, но не нашли широкого применения двух- и трехцветные ЭЛТ, также обеспечивавшие несколько градаций яркости.

В векторных дисплеях легко стереть любой элемент изображения - достаточно при очередном цикле построения удалить стираемый элемент из дисплейного файла.

Текстовый диалог поддерживается с помощью алфавитно-цифровой клавиатуры. Косвенный графический диалог, как и во всех остальных дисплеях, осуществляется перемещением перекрестия (курсора) по экрану с помощью тех или иных средств управления перекрестием - координатных колес, управляющего рычага (джойстика), трекбола (шаровой рукоятки), планшета и т.д. Отличительной чертой векторных дисплеев является возможность непосредственного графического диалога, заключающаяся в простом указании с помощью светового пера объектов на экране (линий, символов и т.д.).

Векторные дисплеи обычно подключаются к ЭВМ высокоскоростными каналами связи. Первые серийные векторные дисплеи за рубежом появились в конце 1960-х годов.

$\deg$

Прогресс в технологии микроэлектроники привел к тому, что с середины 1970-х годов преимущественное распространение получили дисплеи с растровым сканированием луча. Растровое устройство можно рассматривать как матрицу дискретных точек (пикселей), каждая из которых может быть подсвечена. Таким образом, оно является точечно- рисующим устройством. Поэтому любой изображаемый на экране дисплея отрезок строится с помощью последовательности точек, аппроксимирующих идеальную траекторию отрезка, подобно тому, как можно строить изображение по клеткам на клетчатом листке бумаги. При этом отрезок получается прямым только в случаях, когда он горизонтален, вертикален или направлен под углом 45 к горизонтали. Все другие отрезки выглядят как последовательность "ступенек" (ступенчатый эффект).

При построении изображения в растровых графических устройствах используется буфер кадра, представляющий собой большой непрерывный участок памяти компьютера. Для каждой точки в растре отводится как минимум один бит памяти. Буфер кадра сам по себе не является устройством вывода, он лишь используется для хранения рисунка. Наиболее часто в качестве устройства вывода, используемого с буфером кадра, выступает видеомонитор.

Чтобы понять принципы работы растровых дисплеев, мы рассмотрим в общих чертах устройство цветной растровой электронно-лучевой трубки. Изображение на экране получается с помощью сфокусированного электронного луча, который, попадая на экран, покрытый люминофором, дает яркое цветовое пятно. Луч в растровом дисплее может отклоняться только в строго определенные позиции на экране, образующие своеобразную мозаику. Люминофорное покрытие тоже не непрерывно, а представляет собой множество близко расположенных мельчайших точек, куда может позиционироваться луч. Дисплей , формирующий черно-белые изображения, имеет одну электронную пушку, и ее луч высвечивает однотонные цветовые пятна. В цветной ЭЛТ находятся три электронных пушки, по одной на каждый основной цвет: красный, зеленый и синий. Электронные пушки часто объединены в треугольный блок, соответствующий треугольным блокам красного, зеленого и синего люминофоров на экране. Электронные лучи от каждой из пушек, проходя через специальную теневую маску, попадают точно на пятно своего люминофора. Изменение интенсивности каждого из трех лучей позволяет получить не только три основных цвета, но и цвета, получаемые при их смешении в разных пропорциях, что дает очень большое количество цветов для каждого пикселя экрана.

Дисплеи на жидкокристаллических индикаторах работают аналогично индикаторам в электронных часах, но, конечно, изображение состоит не из нескольких крупных сегментов, а из большого числа отдельно управляемых точек. Эти дисплеи имеют наименьшие габариты и энергопотребление , поэтому широко используются в портативных компьютерах. Они имеют как преимущества, так и недостатки по сравнению с дисплеями на ЭЛТ. Хотя исторически такой способ вывода изображения появился раньше, чем растровый дисплей с ЭЛТ, но быстро развиваться он начал значительно позднее. Эти дисплеи также являются растровыми устройствами (их тоже можно представить как матрицу элементов - жидких кристаллов).

Существуют и другие виды дисплеев, например плазменная панель, но мы не будем их касаться, поскольку они также являются растровыми, а техническая реализация не является предметом нашего курса. Важно то, что рассматриваемые нами алгоритмы разработаны для растровых графических дисплеев, а общие принципы работы этих устройств нам понятны.

Помимо дисплеев, в качестве устройств вывода изображений используются плоттеры ( графопостроители ), предназначенные для вывода графической информации на бумагу. Ранние графические пакеты были ориентированы именно на модель перьевого плоттера, формирующего изображение с помощью пера. Перо может перемещаться вдоль двух направляющих, соответствующих двум координатным осям, причем оно может находиться в двух состояниях - поднятом и опущенном. В поднятом состоянии оно просто перемещается над поверхностью бумаги, а в опущенном оставляет на бумаге линии, формирующие изображение. Таким образом, плоттер стоит ближе к векторным дисплеям, но отличается от них тем, что стирать выводимые изображения невозможно. Поэтому для них изображение сначала полностью формируется в памяти компьютера, а затем выводится.

Кроме того, следует упомянуть принтеры, выводящие изображение на бумагу или пленку. Изображение, получаемое с помощью современных принтеров, также формируется как точечное (растровое), но, как правило, с лучшим разрешением, чем экранное. Как и в случае с графопостроителем , стереть изображение или его часть невозможно.

Теперь сделаем небольшой обзор устройств ввода информации, позволяющих решать различные задачи компьютерной графики, не вдаваясь в детали физических принципов их работы. Эти устройства позволяют организовать диалог "человек- компьютер ", а особенности конструкции каждого устройства позволяют ему специализироваться на выполнении определенного круга задач. Нас они интересуют именно как логические устройства, т.е. с точки зрения выполняемых ими функций.

Первую группу устройств, с помощью которых пользователь может указать позицию на экране, назовем устройствами указания ( pointing device ): мышь , трекбол ( trackball ), световое перо (lightpen), джойстик ( joystick ), спейсбол (spaceball). Практически все устройства этой группы оснащены парой или несколькими кнопками, которые позволяют сформировать и передать в компьютер какие-либо сигналы или прерывания.

Мышь (рис. 1.1) и трекбол (рис. 1.2) похожи не только по назначению, но часто и по конструкции. В механической мыши и трекболе вращение шарика преобразуется с помощью пары преобразователей в сигналы, передаваемые в компьютер . Преобразователи измеряют вращение относительно двух взаимно перпендикулярных осей. Существует очень много модификаций устройств этих групп. В оптической мыши используются не механические, а оптические чувствительные элементы для измерения перемещения: измеряется расстояние путем подсчета штрихов на специальной подложке. Маленькие трекболы широко применяются в портативных компьютерах, где их встраивают прямо в клавиатуру.

В некоторые клавиатуры встраиваются приборы, чувствительные к давлению, которые выполняют те же функции, что и мышь или трекбол, но при этом в них отсутствуют подвижные элементы. Преобразователи в таких устройствах измеряют величину давления на небольшой выпуклый набалдашник, размещенный между двумя кнопками в средней части клавиатуры. Они, как и трекбол, используются преимущественно в портативных компьютерах.

Выходные сигналы мыши или трекбола можно рассматривать как две независимые величины и преобразовывать их в координаты положения на двумерной плоскости экрана или в какой-либо другой системе координат. Считанные с устройства значения можно сразу же использовать для управления специальной отметкой (курсором) на экране.

Сегодня векторные дисплеи — это скорее старые диковинки, нежели средство отображения информации, тем не менее их применение в аркадных автоматах и радарных системах придает им определенный шарм.
В отличии от обыкновенных растровых дисплеев, где луч каждый раз проходит слева-направо и сверху-вниз для отрисовки каждой строки, в векторных дисплеях луч двигается по линиях, определяющих изображение.

Большинство двух-канальных осциллографов имеют режим XY, в которых сигнал, используемый для развертки изображения по времени, заменяется входным сигналом, тем самым позволяя управлять положением луча в двух плоскостях. Использование ШИМ-а с фильтром низких частот может быть эффективно для управления яркостью светодиода, но для того, что бы рисовать сложные фигуры необходим более быстрый способ. Наиболее простым способом является использование ЦАП (цифро-аналогового преобразователя) по схеме R-2R.

Если вам интересно узнать больше о создании векторного дисплея или о том как рисовать на экране осциллографа- добро пожаловать под кат.

Параллельный ЦАП по схеме R-2R

Восьмибитный ЦАП прост в изотовлении, для него требуется всего 16 резисторов на канал. Желательно использовать резисторы с однопроцентным допуском, но 5%-ные тоже сгодятся. Вам нужны 7 резисторов сопротивлением R и 9 сопротивлением 2*R.
В данном случае используются резисторы на 0.5 и 1 кОм.
Принципиальная схема преобразователя:

Так как мы управляем двумя каналами осциллографа, то нам нужно два ЦАП-а.

Если вы не хотите паять столько деталей, то можно использовать резисторные сборки в SIP корпусах либо использовать что-то вроде MC1408/1508 (умножающий ЦАП) в 16 пиновом DIP корпусе.

В данном проекте используется плата, основанная на микроконтроллере ATMEGA32U4, вы можете использовать практически любой другой другой микроконтроллер, главное что бы в нем было свободно два 8 пиновых порта, что бы можно было изменять состояние пинов одновременно.

Я использую порты PORTD и PORTB.

Настройка осциллографа

После спайки схемы подключите ее к осциллографу и переведите его в режим X-Y.
В недорогих Rigol-ах для этого необходимо войти в меню Horizontal Menu — Time Base и выбрать режим X-Y.
К сожалению недорогие цифровые осциллографы с LCD экранами уступают аналоговым в контексте рисования, хотя некоторые и имеют режим «Цифрового фосфора», симулирующий инертность экрана.

Горизонтальные и вертикальные линии

Подключив ЦАП-ы непосредственно к портам микроконтроллера аналоговое напряжение может меняется путем записи значений в порт. Например, для генерации сигнала напряжением 2 Вольта значение должно быть 256 * 2.0V / 5.0V == 102.

В принципе нас не итересует конкретное значение напряжение, важно то что выходное напряжение линейно изменяется от 0 Вольт при 0x00 до 5 Вольт при 0xFF.

Осциллограф следует настроить на диапазон 0-5 Вольт и выровнять по каждой из осей.
Первое что следует попробовать это нарисовать горизонтальные и вертикальные линии, это можно сделать с помощью циклов, оставляя одну переменную неизменной. Например, при рисовании горизонтальной линии значение Y неизменно и наоборот.

Код для рисования квадрата, наподобие того что на предыдущем рисунке.

Наклонные линии

Это изображение показывает распространенный артефакт векторных дисплеев: яркие точки в начале и конце линии. Этот эффект возникает потому, что интенсивность свечения точки зависит о времени, проведенного лучом в этой точке, а так как программе необходимо некоторое время для загрузки новой линии, то луч немного дольше задерживается на одном месте. Для решения этой проблемы можно использовать 16-битную арифметику или добавлять NOP-ы, что бы переключение всегда проходило за одно и тоже время.

Тут нужно сказать о выгорании экрана.

Если значения не меняются длительное время, то фосфор в этом месте может выгорать и становится другого цвета. Экраны также могут повреждается, если постоянно выводить одно и тоже изображение. Во время прошивки микроконтроллера порты обычно переключаются в Z-режим, что означает что на вход осциллографа подаются нули, что выражается в появлении яркого пятна в углу экрана.

Во время перепрошивки лучше всего снижать яркость.

Рисование наклонных линий намного сложнее чем рисование вертикальных или горизонтальных линий.
Идеальным вариантом является использование аналоговых схем для плавного изменения сигнала, как, например, это сделано в SC200.

В прочем, вместо этого мы можем использовать алгоритм Брезенхема, для разбиения линии на точки. Применение данного алгоритма вызывает появление ступенек на изображении, но это компенсируется простотой реализации.

Шрифты

После того как мы научились рисовать линии ничто не мешает так же рисовать символы.
В качестве шрифта удобно использовать библиотеку Hershey Fonts.
В ней каждый символ состоит из менее чем 32 точек. Все координаты точек расположены относительно нижнего левого угла символа и соединены до тех пор, пока не встретится значение (-1, 1), которое означает, что нужно перепрыгнуть к следующей точке. Контур заканчивается в точке с значением(0, 0).
Пример для числа 1.

Растровые изображения

С помощью осциллографа также можно отображать растровые изображения.
Изображения получаются путем преобразования картинки в формат X Bitmap посредством ImageMagick. X Bitmap это текстовый формат для представления изображений, может использоваться напрямую в исходниках.

В результате появляется монохроматическое изображение, занимающее 8 килобайт памяти программы.

Видео

Планы на будущее

В будущем я планирую восстановить замечательный ЭЛТ осцилограф и портировать Spacewar с PDP-1.