Il sistema grafico

Ha cinque componenti principali:

• Il processore

• La memoria

• Il frame buffer

• I dispositivi di output

• I dispositivi di input

Frame buffer

L’immagine viene convertita in matrice (o raster) di pixel. I pixel sono codificati nel frame buffer, area di memoria in genere implementata con chip di memoria speciali (Video Random-Access Memory, VRAM, o Dynamic Random-Access Memory, DRAM). Il contenuto del frame buffer (che è una rappresentazione in memoria dell'array di pixel) è detto pixmap (pixel map) o bitmap. Le dimensioni del frame buffer in x,y corrispondono a larghezza ed altezza della finestra di output su schermo. Il numero di pixel determina il dettaglio con cui puo' essere vista l'immagine (risoluzione).

In genere il frame buffer è composto da più buffer, fra cui

• color buffer: contiene le informazioni sul colore dei pixel.
Profondità: numero di bit usati per il colore di ciascun pixel. Es.: color buffer profondo 1 bit permette solo 2 colori, color buffer profondo 8 bit permette 2^8 colori. Sistemi full color, in genere 24 bit per pixel: 8 per ciascuno dei colori primari red, green, blue (R,G,B).

• depth buffer: contiene informazione sulla distanza dall'osservatore della porzione di scena visualizzata nel pixel. Serve per effettuare eliminazione di parti nascoste in visualizzazione di scene 3D in modo da abbassare la quantità di calcoli che la macchina deve eseguire.

Spesso finestre grafiche hanno double buffer:

• front buffer = quello visualizzato sullo schermo;

• back buffer = in memoria ma non visualizzato;

Il programma disegna nel back buffer e poi scambia i due buffer in modo da visualizzare istantaneamente quanto disegnato. Invece nelle finestre con single buffer il programma disegna direttamente nel front buffer, e siccome disegnare richiede un certo tempo questo produce un effetto visivo sgradevole.

Processore

Il processore nel sistema grafico svolge la normale elaborazione con in aggiunta l’elaborazione grafica.

Funzione grafica principale:

• Il programma applicativo specifica primitive grafiche (linee, cerchi, poligoni).

• Il processore elabora tali primitive e assegna valori ai pixel nel frame buffer.

Le primitive geometriche sono espresse in forma vettoriale. La conversione di primitive geometriche in assegnazioni ai pixel è detta rasterizzazione o scan conversion. Alcuni sistemi grafici hanno hardware specializzato per specifiche funzioni grafiche.

Dispositivi di output

Display a raggi catodici (CRT). I pixel del frame buffer nel sistema grafico sono visualizzati come punti sulla superficie del display. La velocità con cui il contenuto del frame buffer è trasferito nel display è detta refresh (frequenza di rinfresco).
Due metodi fondamentali con cui i pixel sono visualizzati sul CRT:

• sistemi non interlaced: pixel sono visualizzati riga per riga alla frequenza di rinfresco (di solito da 50 a 70 volte al secondo);

• sistemi interlaced: righe pari e dispari sono rinfrescate alternatamente (in un sistema a 60 Hertz lo schermo è riscritto interamente 30 volte al secondo);

Vi sono anche altre tipologie di schermi: LCD, plasma, LED, ma non raggiungono ancora la qualità visiva di un CRT e quindi li non prendiamo in considerazione.

Dispositivi di input

In genere tastiera, più almeno un dispositivo puntatore (mouse, joystick, penna, tavoletta magnetica).