摘 要：針對實際的航空數(shù)字化儀表，給出了SVGA顯示模式下動畫顯示的實現(xiàn)過程，其中包括了直接寫屏技術、雙緩沖技術等，并提出了一種利用顯存自身實現(xiàn)雙緩沖動畫顯示的新方法。
關鍵詞：數(shù)字化儀表;SVGA;動畫;雙緩沖
一、 引言
目前飛機座艙顯示系統(tǒng)中使用的電子顯示儀表,基本上沿用傳統(tǒng)的指針顯示形式。而計算機成像的彩色動畫顯示格式,則突破了傳統(tǒng)的顯示形式,使飛行員能迅速掌握瞬息變化的動態(tài)信息,做到一目了然,直接提高飛行員的作戰(zhàn)能力。在座艙顯示系統(tǒng)中*常見的顯示方式就是指針指示。這就涉及到指針的動態(tài)顯示原理， C語言標準圖形函數(shù)通常強調(diào)更高的通用性,于是必然付出函數(shù)效率很低的代價，另外也不支持256色的顯示模式，不能滿足座艙顯示系統(tǒng)的要求，所以本人開發(fā)了一套SVGA256色顯示模式下的圖形函數(shù)庫，從顯示模式設置的的底層開始，到運用顯存自身實現(xiàn)雙緩沖顯示技術，大大提高了效率與顯示質(zhì)量。
二、 常用動畫顯示技術介紹
圖形動畫技術有很多種，對C語言編程比較適合的主要包括：
1） 重畫技術：
畫了擦，擦了再畫，或者一張一張貼（覆蓋）上去。這是*常用的一種技術，操作比較簡單，又分為全屏重畫和局部重畫兩種，但動畫效果較差，存在閃爍現(xiàn)象。
2） 異或技術：
通過對寫入點和屏幕顏色進行邏輯異或運算，來實現(xiàn)擦除和重畫運動部分的動畫。具體的說就是如果在同一個位置用異或的方法畫兩個顏色相同的點，點會消失;而用不同顏色畫點，點會變成第三種顏色。這種方法由于也存在二次擦除的過程，所以也會有閃爍現(xiàn)象。
3） 調(diào)色板技術：
利用預先設置的動作圖片和顯示適配中彩色表（調(diào)色板寄存器）通過屏幕的顏色變化來實現(xiàn)動畫的技術。在SVGA顯示模式下，256種顏色分別對應256個調(diào)色板寄存器，而每種顏色又是由R、G、B（范圍都是0-255）三原色的值配出來的，每一個寄存器中的值可由程序進行設置，即可以通過程序改變這256個索引顏色的實際顏色。于是可以先將幾個索引顏色設置為黑色，然后使用這幾個索引顏色依次繪制出動畫元素每個動畫動作，這樣每次將當前位置動作所用的索引顏色值設為當前顏色，其它動作的索引顏色設為黑色，就可以實現(xiàn)動畫顯示。
這種動畫方法由于不對屏幕進行操作，所以畫面及其穩(wěn)定、流暢，無閃爍現(xiàn)象。但由于動畫的所有動作都必須在動畫之前完成，而且要用不同的索引顏色，所以這種方法無法處理復雜的動畫元素。對于機載顯示系統(tǒng)來說，指針的實際位置很多，而且要根據(jù)實際情況而定，所以無法采用調(diào)色板技術實現(xiàn)指針的動畫顯示。
本人所開發(fā)的某機載顯示系統(tǒng)中，需要256色支持，所以采用了SVGA顯示模式，運用重畫技術與雙緩沖技術相結合來實現(xiàn)儀表中指針及其它圖像的動態(tài)顯示。重畫技術是編程人員*容易想到的一種動畫方法，它來自于人們對動畫顯示*基本的理解——將前一次顯示的圖形擦去再在當前位置畫上要顯示的圖形。但這種方法存在著一個致命的缺點，那就是圖形閃爍問題。閃爍現(xiàn)象主要是由于將擦寫的操作過程放在觀眾面前造成的，于是我們可以考慮將操作放到幕后，待操作完成后再將它快速映射到屏幕上去。事實上這將大大提高動畫顯示的速度和穩(wěn)定性。在C語言標準圖形函數(shù)中也提供了setvisualpage（）和 setactivepage（）兩個函數(shù)來實現(xiàn)這一思想，但這兩個函數(shù)的操作是對整個屏幕進行映射，效率較低，而且在SVGA顯示模式下無法應用，所以必須從SVGA模式的設置、顯示原理的底層出發(fā)來實現(xiàn)*終的動畫顯示。
三、 SVGA顯示模式設置
SVGA顯示模式建立在VESA標準之上，可以提供多種高分辨率的256**形模式（表1）。VESA-BIOS功能也是通過中斷10h來實現(xiàn)的，所有功能的調(diào)用格式為：AH=4Fh，AL=VESA功能代碼，功能代碼為00h，返回VESA基本信息;功能代碼為01h，返回VESA特定模式信息;功能代碼為02h，設置顯示;功能代碼為03h，返回當前顯示模式;功能代碼為05h，控制VRAM存儲段。
表1 SVGA模式下分辨率表
下面給出SVGA設置的基本操作函數(shù)：
1） 設置顯示模式
void InitMode（int mode） //mode為顯示方式號（表1中的中斷號）
?。?/p>
if（mode >= 0x100）
?。?/p>
asm mov ax, 4f02h //設置顯示方式功能號AL=02h
asm mov bx, mode //bx=顯示方式號
asm int 10h
?。?/p>
else
｛
asm mov ah,0;
asm mov al,mode;
asm int 10h;
?。?/p>
?。?/p>
2） 設置VRAM段
void SelectPage（int page）//page為VRAM存儲段號
?。?/p>
asm pusha
asm mov ax, 4f05h //VRAM存儲段控制功能號AL=05h
asm mov bx, 0 //bx=0000h為設置VRAM段號，bx=0100h為檢測VRAM段號
asm mov dx, page //dx=要設置的VRAM存儲段段號（0～15）
asm int 10h
asm popa
?。?/p>
四、 直接寫屏技術的實現(xiàn)
直接寫屏技術就是計算出屏幕上的點所對應的顯示內(nèi)存位置，然后根據(jù)常規(guī)的坐標計算將圖形通過點的形式保存到對應位置的顯示內(nèi)存中去。用直接寫屏技術，畫一滿屏的點，只要用0.05秒左右，這就是說，直接寫屏比用C語言的函數(shù)寫屏，起碼快出了二十左右。
本系統(tǒng)選擇的SVGA模式顯示分辨率為640×480，256色，屏幕上的一個象素點在顯存中占用一個字節(jié)。該模式采用了內(nèi)存分段處理技術，即將整個顯存劃分為若干個段，使每段大小為64K，起始地址為A000：0000H，可以通過對段進行讀寫操作來實現(xiàn)對整個顯存的訪問。如果用（x，y）表示屏幕上的一個象素點，那么該象素點在顯存中的地址計算公式為：
VRAM段號=（y×640+x）/65536（/為整除）;
段內(nèi)偏移地址=（y×640+x）%65536（%為取余）
下面給出向顯存寫點的具體實現(xiàn)函數(shù)：
void PutPixel（int x, int y, unsigned char color）
?。?/p>
long Location;
int Page = 0, off = 0;
Location = （（long）y<<9） + （（long）y<<7） + x; //Location=y＊640+x
Page = Location >> 16; //Page=Location/65536
off = Location & 0xffff; //off=Location%65536
SelectPage（Page）; //選擇VRAM段
?。╲ideo_buffer + off） = color; // video_buffer為顯存首地址
?。?/p>
五、 利用顯存自身實現(xiàn)雙緩沖動畫顯示
通常緩沖技術的具體過程可以理解為：有兩個屏幕，一個是當前屏幕，一個是繪制屏幕。當前屏幕實際上就是我們可以直接看到的屏幕（顯存），而繪制屏幕就是我們開設的與顯存大小相同的內(nèi)存區(qū)域。我們將一張畫面繪制到繪制屏幕（申請的內(nèi)存）中去，等當前屏幕顯示了足夠的時間后再將其替換上去。所以，當前屏幕上從未進行過任何繪制操作，所有操作都在繪制屏幕上完成。這樣在當前屏幕上就只看到了完工的畫面，可以很好的消除由擦寫帶來的閃爍現(xiàn)象。
在系統(tǒng)的開發(fā)過程中，我們發(fā)現(xiàn)很難申請到與屏幕大小相同的內(nèi)存空間，根據(jù)系統(tǒng)自身的特點，利用顯存自身來實現(xiàn)上述的雙緩沖思想。
本機載顯示系統(tǒng)采用的顯示器尺寸為320×240，而選用的SVGA模式分辨率為640×480，實際在該系統(tǒng)顯示屏幕上只顯示出了實際尺寸左上部320×240的區(qū)域，而其它的區(qū)域是顯示不出來的。這樣就給我們提供了一個現(xiàn)有的空間作為擦寫專用的繪制屏幕，而不必去另外申請內(nèi)間。實際，采用右上部分320×240的區(qū)域作為繪制屏幕（觀眾是看不到的），在直接寫屏時只需將橫坐標增加320個象素單位，就可以將圖形繪制在幕后，待完成了擦除、重畫的操作后再將繪制屏幕上的圖像平移到顯示屏幕上，這樣就利用現(xiàn)有的顯存實現(xiàn)了雙緩沖的動畫顯示。
圖1 利用顯存自身實現(xiàn)雙緩沖動畫顯示示意圖
在將繪制屏幕的圖像copy到當前屏幕時，應十分注意同一行存在兩個段值時的移動方法。0-101行都在0號段內(nèi)，103-203行都在1號段內(nèi)，205-239行都在2號段內(nèi)，這些行都可以直接調(diào)用匯編函數(shù)實現(xiàn)段內(nèi)轉移。102、204兩行內(nèi)都存在兩個段號，需借助臨時緩存實現(xiàn)平移。下面給出字傳送的實際函數(shù)：
void MoveWord（unsigned char far ＊ dest, unsigned char far ＊ sour, unsigned int size）
｛
asm push ds
asm mov cx,size
asm les di,dest
asm lds si,sour
asm cld
asm rep movsw //傳送字
asm pop ds
｝
綜上，可以得到該顯示系統(tǒng)動畫顯示的流程圖如下：
圖2 動畫顯示流程圖
六、 結論
本人所開發(fā)的某機載顯示系統(tǒng)中，采用上述動畫顯示方法，很好的解決了儀表中指針閃爍的問題，大大提高了效率，并且在實際系統(tǒng)中對指針進行了消抖與平滑的處理，使儀表的顯示效果得到很大的改善。
公安機關備案號：
