หลักการทำงานและการแสดงผลของภาพกราฟฟิ

หลักการทำงาน

          หลักการทำงานของภาพกราฟฟิก คือ ภาพที่เกิดบนจอคอมพิวเตอร์ เกิดจากการทำงานของโหมดสี RGB ซึ่งประกอบด้วย สีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน โดยใช้หลักยิงประจุไฟฟ้าให้เกิดการเปล่งแสงของสีทั้ง 3 สีมาผสมกัน ทำให้เกิดเป็นจุดสีสี่เหลี่ยมเล็กๆ ที่เรียกว่า พิกเซล (Pixel) ซึ่งมาจากคำว่า Picture กับ Element โดยพิกเซลจะมีหลากหลายสี เมื่อนำมาวางต่อกันจะเกิดเป็นรูปภาพ ซึ่งภาพที่ใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์มี 2 ประเภท คือ แบบ Raster กับ Vector

          หลักการของภาพกราฟิกแบบ Raster เป็นภาพกราฟิกที่เกิดจากการเรียงตัวกันของจุดสี่เหลี่ยมเล็กๆ หลากหลายสี ซึ่งเรียกจุดสี่เหลี่ยมเล็กๆ นี้ว่าพิกเซล (Pixel) ในการสร้างภาพกราฟิกแบบ Raster จะต้องกำหนดจำนวนของพิกเซลให้กับภาพที่ต้องการสร้าง ถ้ากำหนดจำนวนพิกเซลน้อย เมื่อขยายภาพให้มีขนาดใหญ่ขึ้นจะทำให้มองเห็นภาพเป็นจุดสี่เหลี่ยมเล็กๆ หรือถ้ากำหนดจำนวนพิกเซลมากก็จะทำให้แฟ้มภาพมีขนาดใหญ่ ดังนั้นการกำหนดพิกเซลจึงควรกำหนดจำนวนพิกเซลให้เหมาะกับงานที่สร้าง

          หลักการของกราฟิกแบบ Vector เป็นภาพกราฟิกที่เกิดจากการอ้างอิงความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ หรือการคำนวณซึ่งภาพจะมีความเป็นอิสระต่อกัน โดยแยกชิ้นส่วนของภาพทั้งหมดออกเป็นเส้นตรง เส้นโค้ง รูปทรง เมื่อมีการขยายภาพความละเอียดของภาพจะไม่ลดลง แฟ้มจะมีขนาดเล็กกว่าแบบ Raster ภาพกราฟิกแบบ Vector นิยมใช้เพื่องานสถาปัตย์ตกแต่งภายใน และการออกแบบต่างๆ เช่น การออกแบบอาคาร การออกแบบรถยนต์ การสร้างโลโก้ การสร้างการ์ตูน เป็นต้น

การแสดงผลของภาพกราฟฟิก 2.1 การสร้างภาพแบบเวกเตอร์

     การสร้างภาพภาพแบบเวกเตอร์หรือสโตรก (Stroked display) เป็นการสร้างภาพบนจอภาพแบบเวกเตอร์ โดยการสร้างคำสั่งเพื่อลากเส้นเชื่อมต่อระหว่างจุดต่าง ๆ ตามที่กำหนดไว้ให้เป็นรูปภาพที่ต้องการ ซึ่งข้อมูลที่เก็บอยู่ในไฟล์ภาพเวกเตอร์มีลักษณะเป็นชุดคำสั่ง คล้ายภาษาโปรแกรมหรือสมการทางคณิตศาสตร์ โดยมีคุณสมบัติเพิ่มเติมเพื่อบอกสี ขนาด หรือตำแหน่ง เช่นการสร้างรูปสามเหลี่ยม ก็จะมีองค์ประกอบที่เป็นเส้นลากผ่านจุดต่าง ๆ ทำให้เกิดรูปโครงร่างโดยรอบขึ้นมา พร้อมทั้งสามารถกำหนดสีของพื้นในโครงร่างนั้นได้

2.2 การสร้างภาพแบบบิตแมป

     เป็นการสร้างภาพภายในประกอบด้วยจุดภาพเล็ก ๆ เรียกว่าพิกเซล (pixel) การกำหนดตำแหน่งพิกเซลต่าง ๆ บนจอภาพบอกขนาดความกว้างยาวของรูปภาพ เพื่อให้เกิดภาพที่ต้องการ ซึ่งจะทำให้พิกเซลที่กำหนดเกิดการเรืองแสงเป็นรูปภาพ

                 โดยระบบการแสดงผลของภาพ เครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้จอภาพเป็นอุปกรณ์แสดงผล จะมีระบบการแสดงผลอยู่ 2 โหมดคือเท็กซ์โหมดกับกราฟฟิกส์โหมด

1. เท็กซ์โหมด

เป็นระบบการแสดงผลพื้นฐานของจอภาพ ซึ่งแสดงผลในรูปของตัวอักษรหรือข้อความเท่านั้น ตัวอักษรที่ใช้แสดงจะมีการกำหนดรูปแบบหรือขนาดที่แน่นอนไว้แล้วในส่วนของ Character Generation ของการ์ดแสดงผล ดังนั้นจึงไม่สามารถแสดงผลที่เป็นรูปภาพต่าง ๆ ได้ ขนาดของการแสดงผลในเท็กซ์โหมด คือ แสดงผลของตัวอักษรมีจำนวน 25 แถว แต่ละแถวสามารถแสดงตัวอักษรได้ 80 ตัว

2. กราฟฟิกส์โหมด

 เป็นระบบการแสดงผลแบบรูปภาพ โดยใช้การ์ดแสดงผลในการควบคุมการแสดงรูปภาพให้อยู่ในลักษณะของพิกเซล ซึ่งรูปภาพที่ใช้ในการแสดงผลนี้ จะอยู่ในรูปของตัวอักษร ข้อความหรือรูปภาพโดยการควบคุมตำแหน่งของพิกเซลให้แสดงผลได้ตามที่ต้องการDisplay buffer เป็นตำแหน่งของหน่วยความจำ RAM (Read Access Memory) ขนาด 16 K-byte มีตำแหน่งเริ่มต้นที่ &HB800 สามารถติดต่อกับหน่วยความจำได้ 2 วิธี โดยผ่าน CPU และ Graphics control unit ข้อมูลที่เก็บในดิสเพลย์บัฟเฟอร์จะถูกอ่านออกมา และผ่านการตีความหมายพร้อมแสดงผล ข้อแตกต่างเบื้องต้นของเท็กซ์โหมดกับกราฟฟิกส์โหมด คือข้อมูลที่เก็บในดิสเพลย์จะถูกแปลความหมายของข้อมูลแล้ว

             เมื่อต้องการสร้างภาพกราฟฟิกส์ จะต้องให้ภาพกราฟฟิกส์นั้นปรากฏบนจอภาพทันที ภาพที่ปรากฏบนจอภาพนั้นจะมีลักษณะเป็นภาพนิ่งหรือภาพเคลื่อนไหวก็ได้ การควบคุมการแสดงกราฟฟิกส์แบบทั่ว ๆ พิจารณาได้ดังนี้การแสดงผลด้วยจอภาพแบบราสเตอร์ จะใช้หน่วยความจำทำการควบคุมตำแหน่งพิกเซลบนจอภาพ หน่วยความจำที่ใช้ในการแสดงผลเรียกว่าบิตแพลน (Bit plane) โดยหน่วยความจำขนาด 1 บิตสามารถควบคุมการแสดงผลของพิกเซลได้ 1 จุด ดังนั้นถ้าจอภาพมีจำนวนพิกเซล n จุด จะต้องใช้หน่วยความจำควบคุมการทำงานจำนวน n บิต

               และ การแสดงผลบนจอภาพสี จะต้องใช้หน่วยความจำทั้งหมดคือ 640 x480 x 3 = 921600 บิต หรือเท่ากับ 921600/8 = 115200ไบต์ ซึ่งประกอบด้วยเฟรมบัฟเฟอร์ที่ใช้ในการแสดงสี 3 สี คือสีแดง สีเขียวและสีน้ำเงิน และจอภาพต้องมีปืนยิงลำแสงอิเล็กตรอน 3 สี เพื่อทำการผสมสีให้เกิดเป็นสีต่าง ๆ