Chip 1996 April

home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search

/ Chip 1996 April / CHIP 1996 aprilis (CD06).zip / CHIP_CD06.ISO / hypertxt.arj / 9306 / CGAEGA2.CD < prev next >

Wrap

Text File | 1995-04-16 | 22KB | 357 lines

@VGrafikus konvertálások -- IV.@N @VA CGA és az EGA lehetôségei@N Sorozatunk elôzô részében részletesen tárgyaltuk, miként lehet egy tetszôleges CGA vagy EGA képrôl valósághû színeket tartalmazó ábrákat leképezni. Most azzal foglalkozunk, hogy hogyan lehet ezeket a megjelenítôket felkészíteni egy tetszôleges számú színárnyalatot tartalmazó kép megjelenítésére, és miként tudjuk végrehajtani a tényleges megjelenítést. Az eljárások során mindvégig az volt az irányadó, hogy a lehetô legjobban kihasználjuk az egyes paletták és felbontások kínálta lehetôségeket. @VAz üzemmódok felkészítése a köztes információ@N @V fogadására@N A konvertálásoknak ez az a része, amitôl minden specialista retteg. A szakirodalom szûkszavúan palettaoptimalizálásként tartja számon. Tényleg nem egyszerû a feladat, ami voltaképp azt takarja, hogy miképp lehet meghatározatlanul nagy -- esetünkben 16,7 millió -- számú szín megjelenítéséhez a legmegfelelôbb @Kx@N számú színt megtalálni. Az @Kx@N értelemszerûen a pillanatnyi grafikus üzemmódban megjeleníthetô színek maximális száma (most 4 vagy 16). Ezekkel a színekkel gazdálkodhatunk majd, hogy a lehetô legjobban megközelítsük a kívánt árnyalatokat. Legegyszerûbb dolgunk a CGA 160x200-as felbontású, 16 színû üzemmódjánál van, hiszen itt egyáltalán nincs választási lehetôségünk. Nincs paletta, amirôl válogatni lehetne -- összesen 16 szín van, ezek egyidôben meg is jeleníthetôk. Nagyon mostoha a helyzet azonban a CGA másik, 320x200 képpont felbontású, 4 színû üzemmódja esetében. A grafikus kártya kifejlesztôinek sikerült megtalálniuk a lehetô legrosszabb és legésszerûtlenebb megoldást a színek megválasztásának elôsegítésére. Két palettát készítettek, e két paletta közül választhatunk. Azonban a palettán belül csak az egyik színt (a mindenkori háttérszínt) választhatjuk meg szabadon, a többi elôre definiált (lásd az elôzô részt). Ezzel gyakorlatilag lehetetlenné tették számunkra, hogy matematikai eljárásokkal döntsünk a színhasználatról. A fekete háttérszínt lehetne ugyan módosítani, de ezt sem igazán érdemes, mivel erre a színre szinte minden képfelépítésénél szükség van. Eddig tartott a mentegetôzés amiatt, hogy igen tudománytalan módon azt kell javasolnom, döntsön a programkörnyezet, az illeszthetôség és a felhasználó pillanatnyi ízlése, hangulata a két paletta felhasználása között. Valóságos felüdülésnek tûnik ezután az EGA lehetôségeit sorra venni. Itt a 16 színt teljesen szabadon választhatjuk meg a 64 színt tartalmazó palettáról. Igen ám, de melyek legyenek ezek? Ha valaki nem bízik magában, ezt a lépést elsô közelítésben nyugodtan kihagyhatja, hiszen a grafikus üzemmód bekapcsolásakor a palettatábla automatikusan beállítódik egy általános, átfogó színskálát alkotva. A konvertálás harmadik fázisa így is mûködni fog, bár a keletkezett kép minôsége alighanem messze elmarad a lehetôségektôl. Rengeteg módszer létezik a 16 legoptimálisabb szín kiválasztására. Ezek közül ezúttal hárommal foglalkozunk részletesen. A VGA konvertálásokról szóló, következô részben további néhány eljárás jóval részletesebb tárgyalására lesz majd lehetôség. Most pedig lássuk a medvét. @VA színösszetolásos eljárás@N Az elsônek az a lényege, hogy a színskálán az egymáshoz legközelebb lévô színeket addig tologatjuk össze (kettôjük átlagával tesszük egyenlôvé ôket), amíg már csak 16 vagy kevesebb szín marad. Erre sok bonyolult, hosszadalmas és rossz eljárást lehet kitalálni. Van azonban egy egyszerû, könnyen érthetô megoldás is. Megszámoljuk, hány szín van. Ha 16-nál több, akkor beállítunk egy változót (x) 2-re, és egy olyan ciklust indítunk, aminek a kilépési feltétele az, hogy a színek száma 16 vagy annál kevesebb legyen. A ciklusban a színtáblát X-re rendezzük. (Az X-re rendezés azt jelenti, hogy a komponenseket egy maradék nélküli, mindig a kisebb számra kerekítô osztással elosztjuk, majd az eredményt x-szel visszaszorozzuk. Ezzel végül is azt érjük el, hogy az X szélességû sávban megszüntetjük a különbségeket -- összetoljuk az értékeket. Ezután, ha a színek száma még meghaladja a 16-ot, akkor a ciklusban megnöveljük 1-gyel az x értékét. Egészen addig növeljük a sávszélességet, amíg a színek száma elfogadhatóvá nem válik. Ha kiléptünk a ciklusból, akkor a színek egy kicsit sötétebbek, mint kellene lenniük, hiszen az osztás mindig lefelé kerekített. Ezért végigszaladunk a színtáblán, és a színösszetevôkhöz hozzáadunk x/2-t: középértékeket képzünk. Végül elôállítjuk az EGA számára megfelelô, 0--3-ig terjedô skálát. (Ha a 16,7 millió színû, 0-tól 255-ig terjedô skálával dolgoztunk, akkor egyszerûen elosztjuk 64-gyel). A 16 szín komponenseit belehelyezzük az EGA paletta 00rgbRGB formátumú byte-jaiba, és érvényesítjük a palettát. @VA térbeli színkocka elve@N A második eljárás kicsit fejlettebb és bonyolultabb is az elôbbinél, de sokkal pontosabban közelíti meg a kívánt színeket, és azt is biztosítja, hogy mind a 16 szín fel legyen használva. Képzeljünk el egy olyan térbeli kockát, amelynek három -- egy sarokban találkozó -- éle a vörös, a zöld és a kék komponensek skálája, a feketétôl az adott szín teljes telítettségéig. Válasszuk az éleket mondjuk 5 bites felbontásúra, ami azt jelenti, hogy a színkocka térfogata 32x32x32 = 32|768 elem lesz. Minden elem egy színt reprezentál a teljes színskálából, amely a kocka belsejében helyezkedik el. Minden elemet feleltessünk meg egy számlálónak, amely azt tartalmazza majd, hogy az optimalizálandó képen hány olyan színû/színtartományba esô pixel van, amit a számlálóelem három színkoordinátája meghatároz. Töltsük fel ezeket a számlálókat úgy, hogy az optimalizálandó kép minden pixelén végigfutunk, és megnöveljük a neki megfelelô számlálót. Ezután a kocka éleit felezgetve -- majd a keletkezett darabokat tovább vágva leghosszabb élük mentén -- hozzunk létre 16 egyenlô térfogatú darabot, és vizsgáljuk meg, hogy közülük hány nem tartalmaz egyáltalán pixeleket. Ha találtunk ilyen ""üres" darabot, akkor a legtöbb pixelt tartalmazó darabot ismét elfelezzük, az üreset pedig eldobjuk. ùjra kiértékeljük a kis színkocka-darabokat. A mûveletsort addig folytatjuk, amíg csak találunk üres darabokat (és van még vágható kockadarab). A végén a színkocka-darabokban összeátlagoljuk a színelemeket elôfordulásuk arányában, és ezeket feleltetjük meg a végleges palettaelemeknek. @VA színfelület-függô kiejtés algoritmusa@N A harmadik eljárás kicsit egyszerûbb, de figyelembe veszi azt a nyilvánvaló tényt is, hogy a nagyobb felületeket takaró színtartományoknak több árnyalatot kell biztosítani, mint a pontszerûen felbukkanó színeknek. Elôször az elsô eljárást használva rendezzük a színtáblát mondjuk úgy, hogy csak 32 szín maradjon. Ezután a 32 színt és X-et (az osztót) eltároljuk, majd visszatöltjük az eredeti palettatáblát. Mind a 32 szín esetében megszámoljuk, hogy az eredeti színtáblán az adott szín mellett X sávszélességen belül hányszor fordul elô szín. Ezután a 32 színt sorba rendezzük a hozzájuk rendelt elôfordulási arányszámok szerint, és kiválasztjuk a 16 legnagyobb értékût. Ezek a színek lesznek tehát, amelyeket a palettába beleszámítunk. Innentôl kezdve minden ugyanúgy megy, mint az elôbbiekben. Természetesen nem kell tartanunk magunkat a 32-es számhoz, kísérletezhetünk nagyobbakkal vagy kisebbekkel is, célunknak megfelelôen. Ennek az eljárásnak létezik egy továbbfejlesztett változata, amely szintén a térbeli színkockát használja kiértékeléshez, és a túl kevés elemet tartalmazó kockadarabokat is eldobja, nem csak az üreseket. Mivel azonban az EGA és a VGA palettaoptimalizáló eljárásai nagymértékben hasonlítanak egymáshoz, ezt a lényegesen összetettebb mûveletsort a sorozat következô részében tárgyaljuk majd részletesebben. @VA köztes file megjelenítése@N Ez talán valamivel egyszerûbb kérdés, mint a paletta optimalizálása. Néhány eljárás megfelelô kombinálásával a lehetôségekhez mérten viszonylag jó képeket építhetünk fel, anélkül, hogy bonyolult és érthetetlen matematikai összefüggéseket kellene alkalmaznunk. Az egyik ilyen eljárás a színkiválasztó algoritmus. Mindhárom típusú megjelenítés használni fogja, ezért a legalapszintûbb függvénynek tekinthetô. Feladata az, hogy a hívótól komponenshármas (vörös, zöld, kék) formában megkapott ""kívánt" színhez a palettát letapogatva megkeresse a ""kívánt" színt legjobban kifejezô fizikai színértéket (vagyis a palettatábla ezen elemének indexét). Az eljárás mûködésének a lényege tehát az, hogy végigszalad a teljes palettatáblán, és minden egyes elem esetében komponenskülönbség-összegeket képez a kívánt szín és a paletta aktuális eleme között (akárcsak a többfázisú átlagképzés esetében a mezôk között). Ezután a palettatábla azon elemét választja ki, ahol ez az összeg a legkisebb volt (ami azt jelenti, hogy ez hasonlított legjobban a kívánt színre). Az elem indexét pedig mint színértéket visszaadja a hívónak. @VA CGA üzemmódok lehetôségei@N Ezek után lássuk a megjelenítési eljárásokat a különbözô üzemmódokban! A CGA 160x200-as, igen kis felbontása mellett ábrázolható 16 színnel nem raszterezhetjük a képet. Meg kell elégednünk azzal, hogy a köztes file-ból lekérjük az adott pont színhármasát, átadjuk a színkeresô algoritmusnak, és a visszatérô értéket a képernyôre küldjük. A színkeresô algoritmusnak CGA módok esetén az 1. tábla adatait kell használnia palettaként (lásd CHIP 1993/4/84). A 320x200-as, négyszínû üzemmódban is eljátszhatjuk ugyanezt, de ekkor ne számítsunk túl jó képre. Itt a nagyobb felbontás miatt már megengedhetünk magunknak némi raszterhasználatot, sôt, ez a színek kis száma miatt elengedhetetlen is. Kétpontos rasztert készítünk, a képernyôt sakktáblaszerûen felosztva. Matematikailag a sakktábla fehér pontjait az @K(A+B) mod 2 = 0@N kifejezés igaz értéke jelenti, a fekete mezôket pedig ennek hamissága. A képletben az @KA@N és a @KB@N az adott pont koordinátái, a @Kmod@N pedig egy olyan mûvelet, ami osztást végez, és eredményként a maradékot adja vissza. Ha két pontot használhatunk egy szín kifejezésére, akkor ezek átlagának kell megegyeznie az adott színnel. Ezért a ""fehér" kockákon ugyanazt az eljárást követjük, mint eddig (a kívánt színhármast leadjuk, az eredményt megjelenítjük). Ha azonban ""fekete" kockán vagyunk, akkor jóval összetettebb lesz a mûveletsor. Elôször itt is elkérjük az eredményt a színkiválasztó algoritmusunktól, és eltároljuk a talált színhez tartozó, létezô komponenshármast. Az a célunk, hogy az átlag fejezze ki a kívánt színt, tehát a másik szín megfelelô elemeinek és a talált összetevôknek úgy kell elhelyezkedniük, hogy a kívánt szín komponensértékei éppen a két elôzô komponensérték közötti szakasz felezôpontján helyezkedjenek el az alapszínek skáláján. Ezt a legegyszerûbben úgy tudjuk elérni, hogy a talált komponensértékeket az alapszínskálán, a kívánt szín azonos összetevôin tükrözzük; azaz a megtalált és a kívánt összetevôk értékei közötti különbséget hozzáadjuk a kívánt szín megfelelô komponensértékeihez, és az átvetítés eredménye adja a második szín megfelelô összetevôjét. Képlettel: @KXMásodik = XKívánt + (Xkívánt - Xtalált),@N ahol az @KX@N a vörös, a zöld vagy a kék összetevôt jelenti. A tükrözés során elôfordulhat, hogy a második érték valamelyik komponense 0 alá vagy a maximum fölé emelkedik. Ezt muszáj ellenôrizni. Ha bekövetkezik, akkor fel kell tolni 0-ig, vagy vissza kell húzni a maximum értékig a bûnös összetevôt. Az elôzô részben (1993/4/82) szereplô citromsárga szín beállítása szemlélteti a mûveletet. Miután megszereztük a második szín összes komponensét, az eredményt átadjuk a színkeresô eljárásnak, és a visszakapott színértéket jelenítjük meg. Ez az eljárás a tükrözôs színkeresés. Célszerû úgy megírni, hogy a kívánt színértéket komponenshármas formájában kapja meg, és a második szín értékét adja vissza. Még valami: a CGA ezen üzemmódjánál vigyáznunk kell arra, hogy az alappaletta táblázatot (lásd CHIP 1993/4/82) használó eredeti színkeresô eljárás és egyáltalán minden hivatkozás a táblázatra ne közvetlen indexeléssel történjen, hiszen a színértéket elôbb még egyeztetni kell az érvényes belsô palettával és háttérszínnel. @VAz EGA lehetôségei@N Az EGA kisfelbontású üzemmódjaiban (320x200, 640x200) sem érdemes egyebekkel vacakolni. Használjuk az elôbbi rutint azzal a kiegészítéssel, hogy most 16 színnel és az EGA saját palettatáblájával van dolgunk. A nagyobb felbontások esetében (640x350, 640x480) megkeverhetjük egy kicsit a dolgokat. Például minden egyes megjelenítendô színponthoz hozzárendelhetünk egy valódi 2x2-es rasztermezôt, méghozzá a felbontás látható romlása nélkül. Ezen a felületen 4 fokozatos skálabontás mellett 4096 (4x(2x2) a harmadikon) különbözô színt szimulálhatunk. Persze ez legalább a negyedére csökken amiatt, hogy egyszerre csak 16 színt használhatunk. Ne essünk kétségbe, inkább kezdjük el felépíteni logikai pixelünket. A tükrözôs színkeresésnek egy olyan változatát fogjuk használni, ami ismeri a kívánt színérték összetevôit, paraméterként egy másik szín (a késôbbiekben a korrigálandó átlag) komponenseit kapja meg. Azeljárás olyan színértéket ad vissza, amit a paraméterként kapott összetevôhármas kívánt értéken való átvetítésével határoz meg (tehát ugyanaz, mint a CGA esetében, csak most a korrigálandó értéket mi határozzuk meg, nem keresi meg automatikusan -- ezzel szemben egy belsô változóból ismeri a kívánt szín összetevôit). Az eljárás a következô. Olvassuk ki a köztes file-ból a kívánt színt. Elôször állítsunk be ennek megfelelôen egy belsô színleíró változót a módosított tükrözô algoritmus számára, hogy ezt a késôbbiekben ne kelljen neki átadni. A kiolvasott szín komponenseit adjuk át az eredeti színkeresô algoritmusnak is, ami most az éppen érvényes EGA palettát használja. A visszakapott színt egyrészt helyezzük el a 2x2-es raszter bal felsô sarkába, másrészt a szín megtalált fizikai összetevôit (vörös, zöld, kék) tároljuk el külön egy változóba. Ez a változó (mondjuk Y rekord) lesz a változó átlagú raszterképzés pillanatnyi átlaga. Most tulajdonképpen ugyanazt fogjuk tenni, mint a CGA esetében: meghívjuk a tükrözôs színkeresô eljárást az Y átlag három értékével, hogy korrigáljuk a kívánt és a talált szín eltérését. A visszakapott színt a raszter jobb alsó sarkába helyezzük. Ezután -- és ez nagyon fontos -- a most talált szín fizikai összetevôit és az Y változó megfelelô komponenseit átlagoljuk, és az eredményeket visszarakjuk az Y-ba. Ezt kell tennünk, hiszen az Y a mindenkori komponensátlagokat tárolja, és ebben most már a második pont komponensei is benne vannak. Ugyanezt elvégezzük a fennmaradó két ponttal is. Tehát a már módosított Y komponenseit átadjuk a tükrözôs színkeresésnek, a visszakapott színt a jobb felsô sarokba rakjuk, a talált szín igazi komponenseit átlagoljuk az Y-nal. Az Y-t utoljára még egyszer átadjuk a tükrözôs színkeresésnek, a színt belehelyezzük a fennmaradt pont helyére a bal alsó sarokba. Az átlagképzést ezután tulajdonképpen nincs értelme végrehajtani, hiszen többé nincs szükségünk Y-ra. Látható, hogy így a kívánt színt lépésenként, egyre jobban és finomabban megközelítve állítjuk elô a megfelelô színhatást. A legjobb minôségû képeket mégsem ez az eljárás szolgáltatja, hanem a hibaszórásos algoritmus színes változata. Az eljárás tulajdonképpen ugyanaz, mint ami a ""Grafikus konvertálások -- Monokróm üzemmódok lehetôségei 2." címû cikkben (CHIP 1993/február 63. old.) ismertettünk, csupán néhány részlet és kikötés módosul a színhasználat miatt. A ""hiba" változó most három külön változó lesz, hiszen a hibák színkomponensenként más-más jelentôségûek lehetnek. A színpontkirakó eljárás a koordináták mellett természetesen három adatot kap a vörös, a zöld és a kék kívánt színtelítettségekre nézve. E komponenseket a megfelelô hibaértékek figyelembevételével módosítva átadja a színkeresô eljárásnak, hogy visszakapja a keresett kompenzációs szín indexét (ez az a lépés, amely a monokróm változatban egyszerû döntés volt -- azaz hogy a kapott fényesség a hibával összegezve félfényesség alatt vagy fölött van-e). A hibakomponenseket természetesen ugyanúgy kell módosítani külön-külön, ahogyan azt a monokróm fényességi hibaváltozóval tettük. Az egyetlen különbség, hogy a hibaváltozó abszolút értékét nem szabad 255 fölé növelni, azaz a komponenshibákat a -255 és +255 közötti intervallumban kell tartani, hiszen ennél nagyobb hibát úgysem lehet egy lépésben kompenzálni. Ennek a kikötésnek egyébként ritkán lesz jelentôsége, mert nagyon ritkán fordul elô, hogy sorozatos hibaképzôdések miatt ekkora komponensátlag eltérések jöjjenek létre. @KNagy Gergely@N