Для чего нужен кадровый буфер
Буфер кадров – что это такое и для чего используется?
Говоря о современных цифровых камерах, они, в отличие от фотоаппаратов с пленкой, обладают одним важным и поистине ценным параметром, который способен существенно влиять на качество непрерывной серийной съемки. В любой современной модели цифрового фотоаппарата есть буфер кадров. О том, что это такое, будет рассказано в представленной статье.
Говоря о современных цифровых камерах, они, в отличие от фотоаппаратов с пленкой, обладают одним важным и поистине ценным параметром, который способен существенно влиять на качество непрерывной серийной съемки. В любой современной модели цифрового фотоаппарата есть буфер кадров. О том, что это такое, будет рассказано в представленной статье.
Итак, под буфером кадров подразумевается особая разновидность памяти, где могут храниться все фотографии непосредственно перед записью их на ту или иную карту памяти, либо перед передачей их на иное фото хранилище. Данный буфер работает довольно просто и понятно. В тот момент, когда изображение или сигнал считывается с сенсора (матрицы), его запись не сразу осуществляется в файл данных (то есть, на карту памяти), а попадает в зону буферной памяти.
Промежуточная зона имеет прямую связь с тем, что конкретное изображение не сразу записывается на карту памяти в связи с тем, что скорости работы FWB и самой карты разнятся. Довольно упрощенную аналогию можно провести и между такими устройствами, как буфер и оперативная память обычного компьютера, либо между картой памяти и винчестером.
Значения буфера памяти
Буферы кадров, использующиеся для каждой отдельно взятой фотокамеры, могут иметь различные значения. Обычно буфер кадров принято измерять в том точном количестве снимков, которое он реально способен вместить. Так, к примеру, для камеры модели Nikon D700 с учетом производимой съемки RAW возможно разместить максимум 18 кадров, не более. Таким образом, можно сделать вывод, что после совершения 18 кадров, камера прекратит съемку и будет дожидаться момента, когда хотя бы один из этих кадров будет перемещен из буфера непосредственно на карточку.
Работает такой буфер по принципу очередности. Иными словами, какой из снимков был первым заснят, тот и будет впоследствии первым записан на карточку памяти. Как правило, точное количество кадров, которое может быть размещено в буфере кадров, вы способны увидеть на дисплее камеры, полунажав кнопку спуска.
Что может влиять на работу буфера кадров?
Работа и емкость буфера кадров в полной мере определяется заданными настройками вашей камеры. К примеру, при съемке в формате RAW буфер кадров может сохранять существенно меньшее количество снимков, нежели при съемке, производимой в ином формате – JPEG. Степень сжатия фото и конечный размер файлов JPEG также имеют влияние на емкость вашего буфера. Не менее перечисленных параметров, на буфер кадров могут влиять и дополнительные настройки, которые в некоторой степени способны улучшать изображение. Среди таковых:
• Подавление посторонних шумов при высоких значениях ISO (светочувствительности);
• Автоматическая коррекция дисторсии, аберраций и виньетирования;
• Подавление посторонних шумов при наличии длинной выдержки;
• Расширение динамического диапазона (ДД) программного характера;
• Применение расширенного диапазона значений светочувствительности (ISO).
Русские Блоги
Буфер кадра OpenGL
Эта статья в основном включает в себя базовые концепции буферизации кадров, использование функций и введение в визуализацию вне экрана и постобработку.
Каталог статей
резюме
OpenGL может иметь несколько буферов кадров одновременно, и OpenGL автоматически создаст буфер кадров по умолчанию при создании окна, которое специально используется для рендеринга и отображения окна. Другие требуют, чтобы пользователь создал собственный буфер кадра.
Буфер кадра включает три типа буферов: буфер цвета, буфер глубины и буфер шаблона.
Я использую следующий рисунок, чтобы представить использование буфера кадра, взяв в качестве примера буфер глубины.
При отображении из 3D в 2D-пространство координата Z будет преобразована в значение глубины.Буфер глубины записив,Тестировать и смешиватьПосле выполнения этапа значение цвета пикселя будетЦветные вложения, записанные в буфер кадра, Последний буфер кадра будет отображаться на мониторе. 
Кадровый буфер
приложение
Следует отметить, что буфер кадра не содержит памяти для буферизации данных, он просто содержит дополнительные точки для буфера цвета, буфера глубины и буфера трафарета. Эти объекты являются настоящими буферами, и они называются вложениями. Этот процесс привязки к кадровому буферу называется «присоединением».
Например, на рисунке ниже буфер кадра содержит несколько дополнительных точек для присоединения реального буфера.
Определение OpenGL, объект кадрового буфера включает
Это можно понять через структуру (только для понимания):
Обратите внимание, что буфер цвета может быть списком, который определяется OpenGL, что позволяет пользователям визуализировать буфер цвета для нескольких целей (несколько целей визуализации, MRT) одновременно.
Что означает MRT?
Например, вы можете прикрепить два цветных прикрепления, а затем визуализировать всю сцену на этих двух прикрепленных файлах. Могут быть как полная версия сцены, так и версия сцены с низким уровнем выборки, которые используются для разных целей, с маской или другой постобработкой.
Кроме того, OpenGL определяет, что полный объект буфера кадра должен иметь хотя бы одно цветовое присоединение, в противном случае его нельзя использовать.
функция
Создание буфера кадра очень похоже на создание VBO.
Привяжите буфер кадра к цели OpenGL:
Свяжите этот буфер кадра с целью и назначьте его активным буфером кадра.Эта цель повлияет на использование буфера кадра r в OpenGL, который также можно рассматривать как target = type.
Существует два типа вложений, а именно вложения текстуры и вложения объекта буфера рендеринга (Render Buffer Object, RBO). Позвольте мне поговорить о прикреплении текстур.
Прикрепление текстуры
Используйте объект текстуры как вложение, которое называется вложением текстуры. Результаты всех операций рендеринга будут храниться в этом изображении текстуры.
Могут быть кубические текстуры, 1D, 2D, 3D текстуры и т. Д., Также можно использовать Mipmap.
До появления RBO текстуры можно было использовать только как вложения, но RBO не означает, что вложения текстур «устарели». Преимущество вложений текстур состоит в том, что текстуры имеют стандартный формат, который можно быстро прочитать в фрагментном шейдере. Пикселям на текстуре. (Читайте быстрее, чем RBO)
Создание прикрепления текстуры такое же, как и создание общей текстуры.
Прикрепите текстуру к буферу кадра:
Присоединение объекта буфера рендеринга
Объект буфера рендеринга (RBO) появился позже. Это необходимо для решения проблемы, заключающейся в том, что при рендеринге буфера кадра в текстуру текстура использует стандартный формат, поэтому скорость может быть низкой.
RBO использует собственный формат OpenGL для хранения значений пикселей, поэтому он оптимизирован для визуализации вне экрана. Другими словами, рисование в RBO происходит намного быстрее, чем рисование в текстуру, то есть запись данных / копирование данных будет быстрее.
И его недостатком является то, что пиксели имеют собственный формат, связанный с реализацией, поэтому чтение из RBO намного сложнее, чем чтение из текстуры.
Двумя самыми большими различиями между RBO и прикреплением текстур являются:
При углубленном тестировании и тестировании трафарета нас заботят только результаты теста, обычно нам не нужно брать выборку из глубины или шаблона, поэтому мы обычно используем RBO для объектов буфера глубины и объектов буфера трафарета.
Использование RBO аналогично использованию общего буфера.
При создании RBO есть небольшая особенность, в нем нет места для хранения данных, ему нужно выделить память:
Присоедините RBO к кадровому буферу:
Выбор типа крепления
Общее правило состоит в том, что если вам не нужно отбирать данные из буфера, используйте RBO. Например, буфер глубины и буфер трафарета.
Если вам нужно взять образцы данных, таких как значения цвета или глубины из буфера, вам следует выбрать прикрепление текстуры. Вообще говоря, этого потребуется для постобработки.
Постобработка
В вершинном шейдере для каждого пикселя выполняются различные вычисления, что называется постобработкой.
Например, на следующем рисунке простая обработка заключается в обращении каждого пикселя в текстуре. 
Рендеринг вне экрана
Рисуйте объекты в буфере кадров по умолчанию, который называется экранной визуализацией.
Помещение результатов расчета рендеринга в буфер кадра, отличный от стандартного, называется рендерингом вне экрана.
Как правило, для визуализации данных настраиваемого буфера медленных кадров вам также необходимо переключиться обратно на буфер кадров по умолчанию, извлечь цветные вложения из настраиваемого буфера кадров, а затем визуализировать их.
Например, на рисунке ниже цветные вложения в настраиваемом буфере кадра извлекаются и рисуются отдельно на прямоугольнике, который составляет всего 1/4 размера экрана. 
Для обычного текущего рендеринга экрана весь этот набор конвейеров рисования представляет собой проход рендеринга, и существует несколько проходов рендеринга для визуализации вне экрана.
Потребление производительности внеэкранного рендеринга относительно велико, в основном по двум причинам:
Тогда зачем им пользоваться?
Большая часть пост-обработки требует визуализации вне экрана, что является очень распространенной функцией в играх.
как маска 
тень 
цветение 
световые лучи объемного света, как и второй способ визуализации объемного света, упомянутый в последнем сеансе совместного использования: радиальное размытие при постобработке. 
или обводка контура 
Еще одно предложение: шаблонный тест в OpenGL может достичь эффекта обводки, но он имеет множество ограничений, и этот эффект не идеален.
Обычной практикой является использование двух пропусков.
На первом проходе сожмите его по нормальной линии и сделайте немного больше. Удалив переднюю часть, вы можете увидеть заднюю
Второй проход обрабатывается нормально, задняя сторона удаляется, а средняя часть предыдущего прохода блокируется
Использование прикрепленных текстур в качестве прикрепленных цветов имеет преимущество при постобработке. Вы можете выбрать небольшую область в этом пикселе для выполнения сложных эффектов, таких как эффекты ядра, размытие по Гауссу и т. Д.
Внеэкранный рендеринг и двойная буферизация
Внеэкранный рендеринг требует от пользователей создания настраиваемого буфера кадров и использования его с буфером кадров по умолчанию. Какое отношение это имеет к механизму двойной буферизации в OpenGL?
Внеэкранный рендеринг требует создания нового буфера кадра и не влияет на механизм двойной буферизации.
Итак, ответ заключается в том, что механизм двойной буферизации не имеет ничего общего с визуализацией вне экрана.
Кадровый буфер
Оглавление
Требования к памяти
Глубина цвета
С графическим оборудованием, которое работает с битовыми плоскостями (например, Amiga ), 3, 5, 6 и 7 бит на пиксель с соответственно 8, 32, 64 или 128 цветами также являются общими для индексированных цветов.
В компьютерной 3D-графике также используются кадровые буферы с более высокой точностью. Здесь определение цвета пикселя часто требует нескольких этапов вычисления, в результате чего ошибки округления могут возникать с каждым промежуточным результатом, которые быстро видны в обычных форматах буфера кадра и имеют разрушительный эффект.
В этих более точных форматах значения цветового канала интерпретируются как значения запятой по шкале от 0,0 до 1,0, что упрощает обработку при использовании нескольких форматов пикселей.
Разрешение изображения
Разрешение изображения указывает, из скольких пикселей состоит кадровый буфер. Обычно вы указываете количество пикселей по горизонтали и вертикали, что означает, что вы также можете рассчитать соотношение сторон напрямую; здесь распространены 4: 3, 5: 4 и 16:10.
| Разрешение (в пикселях) | Количество пикселей | Соотношение сторон |
|---|---|---|
| 320 × 200 | 0,0 64 000 | 16:10 |
| 640 × 200 | 0. 128 000 | 32:10 а |
| 640 × 480 | 0. 307.200 | 4: 3 |
| 800 × 600 | 0. 480 000 | 4: 3 |
| 1024 × 768 0 | 0. 786 432 | 4: 3 |
| 1280 × 1024 | 1,310,720 | 5: 4 |
| 1440 × 900 0 | 1 296 000 | 16:10 |
| 1680 × 1050 | 1,764,000 | 16:10 |
| 1600 × 1200 | 1 920 000 | 4: 3 |
| 1920 × 1200 | 2 304 000 | 16:10 |
| 2048 × 1536 | 3,145,728 | 4: 3 |
| 2560 × 1600 | 4 096 000 | 16:10 |
Примеры
(16 КБ)
(112 КБ)
(64 КБ)
(480 КБ)
В случае TrueColor в обзоре учитывается, что данные хранятся внутри с 24 битами.
Улучшения
Из-за несоответствий в непрерывности последовательности изображений и для дальнейшего повышения общего качества отображения концепция кадрового буфера со временем была пересмотрена. Буфер кадра в современных системах соответствует нескольким буферам.
Фреймбуфер Linux
Первоначально он был реализован для Linux68k для эмуляции текстового режима в соответствующих системах (Amiga, Atari, Macintosh) с низким аппаратным ускорением и только позже был расширен на платформу, совместимую с IBM-PC.
Наиболее часто используемый драйвер буфера кадра VESA (vesafb) основан на единых спецификациях видеостандартов и, таким образом, обеспечивает доступ к видеокартам, в значительной степени независимым от производителя. Это означает, что также возможна реализация с открытым исходным кодом. Кроме того, различные производители графических чипов ( Nvidia : rivafb, nvidiafb; AMD : radeonfb) выпустили на рынок проприетарные драйверы.
Ниже показаны два примера, в которых драйвер AMD загружается с разрешением изображения 1024 × 768 пикселей, глубиной цвета 8 бит на пиксель и частотой обновления 76 Гц:
Пример файла конфигурации LILO Пример файла конфигурации GRUB
Модуль ядра не обязательно должен быть написан для аппаратного доступа к устройству кадрового буфера. Приложение также имеет возможность /dev/fb* получить доступ к устройству в пользовательском режиме через файл устройства и записать его в графическую память. В следующем примере показано, как можно использовать язык программирования C для линейной записи в буфер кадра. Здесь для каждого пикселя установлено шестнадцатеричное значение 0x000000FF (двоичное: 0b00000000000000000000000011111111):
СОДЕРЖАНИЕ
История
В 1975 году британская компания Quantel выпустила первый коммерческий полноцветный вещательный фреймбуфер Quantel DFS 3000. Впервые он был использован в телевизионных репортажах об Олимпийских играх 1976 года в Монреале для создания вставки « картинка в картинке» с изображением пылающего олимпийского факела. Остальная часть изображения изображает бегуна, входящего на стадион.
Режимы отображения
К сожалению, побочным эффектом этого метода было то, что устройство отображения могло выходить за пределы своих возможностей. В некоторых случаях это приводило к повреждению оборудования дисплея. Чаще всего это просто искаженное и непригодное для использования изображение. Современные ЭЛТ-мониторы решают эту проблему за счет введения схемы защиты. При изменении режима отображения монитор пытается получить блокировку сигнала на новой частоте обновления. Если монитору не удается получить блокировку сигнала или если сигнал выходит за рамки его проектных ограничений, монитор проигнорирует сигнал буфера кадра и, возможно, представит пользователю сообщение об ошибке.
ЖК-мониторы, как правило, содержат похожие схемы защиты, но по разным причинам. Поскольку ЖК-дисплей должен выполнять цифровую выборку сигнала дисплея (тем самым имитируя электронный луч), любой сигнал, выходящий за пределы допустимого диапазона, не может быть физически отображен на мониторе.
Цветовая палитра
Вот типичное индексированное 256-цветное изображение и его собственная палитра (показанная в виде прямоугольника образцов):
В некоторых проектах также можно было записывать данные в LUT (или переключаться между существующими палитрами) на ходу, что позволяло разделить изображение на горизонтальные полосы с их собственной палитрой и, таким образом, визуализировать изображение с гораздо более широкой палитрой. Например, при просмотре фотографии, сделанной на открытом воздухе, изображение можно разделить на четыре полосы: верхняя с акцентом на тона неба, следующая с оттенками листвы, следующая с оттенками кожи и одежды и нижняя с основными цветами. Это требовало, чтобы каждая палитра имела перекрывающиеся цвета, но тщательно выполненная, обеспечивала большую гибкость.
Доступ к памяти
Хотя доступ к кадровым буферам обычно осуществляется через отображение памяти непосредственно в пространство памяти ЦП, это не единственный метод, с помощью которого к ним можно получить доступ. Фреймбуферы широко варьируются в методах доступа к памяти. Вот некоторые из наиболее распространенных:
RAM на видеокарте
Видеокарты всегда имеют определенный объем оперативной памяти. В этом ОЗУ растровое изображение данных изображения «буферизуется» для отображения. Таким образом, термин буфер кадра часто используется взаимозаменяемо при упоминании этого ОЗУ.
ЦП отправляет обновления изображения на видеокарту. Видеопроцессор на карте формирует изображение изображения на экране и сохраняет его в буфере кадра в виде большого растрового изображения в ОЗУ. Растровое изображение в ОЗУ используется картой для постоянного обновления изображения на экране.
Виртуальные буферы кадра
Листание страницы
Графические ускорители
Сравнения
Буфер кадра значительно отличается от векторных дисплеев, которые были распространены до появления растровой графики (и, следовательно, от концепции буфера кадра). При векторном отображении сохраняются только вершины графических примитивов. Электронный пучок на выходном дисплее затем приказано перейти от вершины к вершине, трассировка линии поперек области между этими точками.
Кадровый буфер
СОДЕРЖАНИЕ
История [ править ]
В 1975 году британская компания Quantel выпустила первый коммерческий полноцветный вещательный фреймбуфер Quantel DFS 3000. Впервые он был использован в телевизионных репортажах об Олимпийских играх 1976 года в Монреале для создания вставки « картинка в картинке» с изображением пылающего олимпийского факела. Остальная часть изображения изображает бегуна, входящего на стадион.
Режимы отображения [ править ]
К сожалению, побочным эффектом этого метода было то, что устройство отображения могло выходить за пределы своих возможностей. В некоторых случаях это приводило к аппаратному повреждению дисплея. [14] Чаще всего это просто искаженное и непригодное для использования изображение. Современные ЭЛТ-мониторы решают эту проблему за счет введения схемы защиты. При изменении режима отображения монитор пытается получить блокировку сигнала на новой частоте обновления. Если монитору не удается получить блокировку сигнала или если сигнал выходит за рамки его проектных ограничений, монитор проигнорирует сигнал буфера кадра и, возможно, представит пользователю сообщение об ошибке.
ЖК-мониторы, как правило, содержат похожие схемы защиты, но по разным причинам. Поскольку ЖК-дисплей должен выполнять цифровую выборку сигнала дисплея (тем самым имитируя электронный луч), любой сигнал, выходящий за пределы допустимого диапазона, не может быть физически отображен на мониторе.
Цветовая палитра [ править ]
Фреймбуфер традиционно поддерживает большое количество цветовых режимов. Из-за дороговизны памяти в большинстве ранних буферов кадра использовалась 1-битная (2-цветная), 2-битная (4-цветная), 4-битная (16-цветная) или 8-битная (256-цветная) глубина цвета. Проблема с такой маленькой глубиной цвета заключается в том, что невозможно воспроизвести полный диапазон цветов. Решением этой проблемы стал индексированный цвет, который добавляет таблицу поиска в буфер кадра. Каждый цвет, хранящийся в памяти фреймбуфера, действует как индекс цвета. Таблица поиска представляет собой палитру с ограниченным количеством различных цветов.
Вот типичное индексированное 256-цветное изображение и его собственная палитра (показанная в виде прямоугольника образцов):
В некоторых проектах также можно было записывать данные в LUT (или переключаться между существующими палитрами) на ходу, что позволяло разделить изображение на горизонтальные полосы с их собственной палитрой и, таким образом, визуализировать изображение с гораздо более широкой палитрой. Например, при просмотре фотографии, сделанной на открытом воздухе, изображение можно разделить на четыре полосы: верхняя с акцентом на тона неба, следующая с оттенками листвы, следующая с оттенками кожи и одежды и нижняя с основными цветами. Это требовало, чтобы каждая палитра имела перекрывающиеся цвета, но тщательно выполненная, обеспечивала большую гибкость.
Доступ к памяти [ править ]
Хотя доступ к кадровым буферам обычно осуществляется через отображение памяти непосредственно в пространство памяти ЦП, это не единственный метод, с помощью которого к ним можно получить доступ. Фреймбуферы широко варьируются в методах доступа к памяти. Вот некоторые из наиболее распространенных:
RAM на видеокарте [ править ]
Видеокарты всегда имеют определенный объем оперативной памяти. В этой ОЗУ растровое изображение данных изображения «буферизуется» для отображения. Таким образом, термин буфер кадра часто используется взаимозаменяемо при обращении к этому ОЗУ.
ЦП отправляет обновления изображения на видеокарту. Видеопроцессор на карте формирует изображение изображения на экране и сохраняет его в буфере кадра в виде большого растрового изображения в ОЗУ. Растровое изображение в ОЗУ используется картой для постоянного обновления изображения на экране. [15]
Виртуальные буферы кадра [ править ]
Переворачивание страницы [ править ]
Графические ускорители [ править ]
Сравнения [ править ]
Буфер кадра значительно отличается от векторных дисплеев, которые были распространены до появления растровой графики (и, следовательно, от концепции буфера кадра). При векторном отображении сохраняются только вершины графических примитивов. Электронный пучок на выходном дисплее затем приказано перейти от вершины к вершине, трассировка линии поперек области между этими точками.
Точно так же кадровые буферы отличаются от технологии, используемой в ранних текстовых режимах отображения, где буфер хранит коды для символов, а не отдельных пикселей. Устройство отображения видео выполняет то же растровое сканирование, что и с буфером кадра, но генерирует пиксели каждого символа в буфере по мере направления луча.