Аппаратная накладка - Hardware overlay

В вычисление, аппаратный оверлей, тип наложение видео, предоставляет метод рендеринга изображения на экран дисплея с выделенным буфером памяти внутри компьютера. видео оборудование. Методика направлена ​​на улучшение отображения быстро движущегося видео. изображение - например, компьютерная игра, а DVD, или сигнал от ТВ-карта. Наиболее видеокарты производится примерно с 1998 г. и большинство медиаплееры поддержка аппаратного наложения.^[1]

В наложение - это выделенный буфер, в котором одно приложение может выполнять рендеринг (обычно видео) без значительных затрат производительности на проверку наличия вырезка и перекрытие рендеринга другими приложениями. Фреймбуфер имеет аппаратную поддержку для импорта и рендеринга содержимого буфера без прохождения через GPU.^{[нужна цитата ]}

Обзор

Использование аппаратного оверлея важно по нескольким причинам:^{[нужна цитата ]}

1. В графический интерфейс пользователя (GUI) Операционная система Такие как Windows, одно устройство отображения обычно может одновременно отображать несколько приложений.
2. Рассмотрим, как работает дисплей без аппаратного оверлея. Когда каждое приложение рисует на экране, графическая подсистема операционной системы должна постоянно проверять, чтобы отображаемые объекты отображались в соответствующем месте на экране и не сталкивались с перекрывающимися и соседними окнами. Графическая подсистема должна зажим объекты во время их рисования при столкновении. Эта постоянная проверка и отсечение гарантирует, что различные приложения могут взаимодействовать друг с другом при совместном использовании дисплея, но при этом потребляют значительную часть вычислительной мощности.

Компьютер рисует на своем дисплее, записывая растровый представление графики в специальной части ее памяти, известной как видеопамять. Без каких-либо аппаратных наложений существует только один фрагмент видеопамяти, который должны совместно использоваться всеми приложениями, а расположение видеопамяти данного приложения перемещается всякий раз, когда пользователь меняет положение окна приложения. При использовании общей видеопамяти приложение должно постоянно проверять, что оно записывает только в память, принадлежащую этому приложению.

При запуске видеоприложения с высокой пропускной способностью, например проигрывателя фильмов или некоторых игр, вычислительная мощность и сложность, необходимые для выполнения постоянного отсечения и проверки, негативно влияют на производительность и совместимость. Аппаратный оверлей избегает этих ограничений. В дополнение графический процессор (GPU) обеспечивает эффективный способ масштабирования видео по размеру и часто выполняет преобразование цветового формата (например, MPEG-2). YCbCr в RGB).

Приложение, использующее аппаратный оверлей, получает полностью отдельный раздел видеопамяти, который принадлежит только этому приложению. Поскольку ничто другое не использует его, программе никогда не нужно тратить ресурсы на проверку того, принадлежит ли ему данная часть памяти, а также не нужно отслеживать, перемещает ли пользователь окно и изменяет ли расположение видеопамяти. Чтобы изображение из отдельной видеопамяти отображалось вместе с остальными общими элементами на дисплее, графическая подсистема связывает определенный атрибут (например, определенный цвет) как «маску» для этого оверлея, который графическая карта означает рисование на экране из отдельного буфера наложения. (Этот метод получил название "цветовой ключ ".)

В качестве примера предположим, что графическая подсистема определяет цвет «пурпурный» как цвет маски, вызывающий появление наложения. Приложение, воспроизводящее DVD, будет рисовать сплошной фиолетовый прямоугольник на общем экране, а затем «воспроизводить» DVD в специальной области памяти, выделенной для наложения. Графическая карта будет воспроизводить DVD только внутри фиолетовой области. Если другое окно перемещается поверх фиолетовой области и закрывает ее часть, тогда графическое оборудование выполняет отсечение самостоятельно. На практике фактический "фиолетовый" цвет не используется - вместо этого используется либо невзрачный почти черный цвет (поскольку в системе часто есть тысячи таких оттенков на выбор), либо область маски обозначается с помощью некоторого аналогичного метода маскирования. без цвета.

Снимки экрана

Как следствие использования аппаратного оверлея, Скриншот Программа (например, та, которая автоматически встроена в Windows и активируется, когда пользователь нажимает клавишу PrtSc), часто не захватывает содержимое, отображаемое в окне аппаратного оверлея. Скорее, захватывается пустая область, содержащая только специальный цвет маски. Это связано с тем, что процедура захвата экрана не учитывает специальные области видеопамяти, предназначенные для наложений - она ​​просто захватывает общий главный экран, отображаемый графической подсистемой программного обеспечения.

Вторичные дисплеи

Много новее^{[Обновить]} видеокарты могут поддерживать более одного монитора и / или экрана телевизора в качестве устройств вывода. Обычно одно из этих устройств вывода должно быть объявлено «основным» устройством, и только основное устройство может отображать аппаратные оверлеи. Есть исключения: Intel пишет в часто задаваемых вопросах для своих драйверов встроенного графического адаптера, что оверлей можно прикрепить к любому из дисплеев, но не к обоим (примечание: чипсеты Intel 945, G33-Q965 теперь^{[Обновить]} имеют двойной аппаратный оверлей и способны воспроизводить mpeg2 хорошего качества на дополнительных мониторах при установленном соответствующем программном обеспечении), а некоторые новые графические карты Matrox поддерживают оверлей на обоих дисплеях (например, серия Parhelia).

Дополнительные дисплеи требуют поддержки как оборудования, так и драйверов; некоторые видеокарты могут поддерживать оверлей на втором дисплее, в то время как их драйверы могут еще не поддерживать его (примечание: недавно (июль 2008 г.)^{[Обновить]} ошибки драйвера графического чипсета могут привести к тому, что большинство видеоформатов, кроме mpeg2, будут работать на обоих мониторах, а mpeg2 - только на основном с большинством плееров).

Некоторые пользователи отмечают, что фильмы DVD правильно отображаются на экране ноутбука, но не отображаются на телевизоре, подключенном к ноутбуку; в этих случаях можно указать телевизор в качестве основного дисплея. Иногда в медиаплеере может потребоваться отключить использование аппаратных оверлеев. Однако некоторые видеокарты имеют возможность полностью перенаправить аппаратное наложение на экран телевизора. В этом случае запуск DVD-плеера на главном экране с включенным наложением приведет к отображению видео на подключенном экране телевизора.

Реализации в различных операционных системах

Виндоус виста Расширенные графические возможности заменяют базовую концепцию аппаратных наложений полным оборудованием. композитинг для каждого окна приложения, запущенного в системе, а не только для проигрывателей фильмов или игр, через Диспетчер окон рабочего стола. Mac OS X использует аппаратный композитинг с момента появления Кварц Экстрим в Mac OS X 10.2. Для повышения производительности каждая программа использует собственный независимый буфер памяти, а не медленную графическую подсистему. (В Windows Vista каждое аппаратное наложение более правильно известно как поверхность Direct3D). Тогда система GPU собирает каждое из окон в один экран в реальном времени. Благодаря современным графическим процессорам, способным к продвинутой 3D-графике (как следствие индустрии видеоигр), операционные системы могут применять вычислительно-интенсивные эффекты движения, масштабирования и освещения к обычным 2D-окнам.

Из-за необходимости снизить энергопотребление, Windows 7 добавлена ​​ограниченная поддержка оверлеев,^[2][3] и Windows 8.1 добавлена ​​поддержка многоплоскостных наложений.^[4] Многоплоскостные накладки позволяют Диспетчер окон рабочего стола для автоматической визуализации частей рабочего стола в наложения, что позволяет экономить электроэнергию в других случаях.

в X Window System, оконная система большинства Unix операционные системы, XVideo extension может позволить приложениям использовать аппаратные оверлеи. Также используется композитинг с compiz и Берил композитинг оконных менеджеров являются наиболее яркими примерами с 2006 года. Они могут воспользоваться OpenGL (через расширение glx) для визуальных эффектов 3D и 2D. Другие реализации, такие как Metacity и xfwm выпускаются с 2004 года.

Некоторые специализированные аппаратные оверлейные устройства используют встроенные Linux как операционная система, например видеорегистратор [1] от Racelogic использует Инструменты Техаса Микроконтроллер DM355 для смешивания кадровый буфер содержащие графику в прямом видео, а затем сохраните результат в MPEG-4 форматировать на флешку.

Поддержка наложения, также известная как картинка в картинке (PIP), была представлена ​​в AmigaOS с появлением графических карт для ПК, Picasso96 и CyberGraphX системы графического драйвера, также известные как ReTargetable Графика, для Пикассо IV и Voodoo3 карты, система драйверов picasso’96 стала стандартной в AmigaOS 3.5. Moovid был одним из первых видеоплееров, поддерживающих аппаратное наложение (PIP) на AmigaOS.

Рекомендации