Zhang3：创建页面，内容为“现在，你已经知道如何使用硬件VGA支持轻松地将文本写入屏幕，你可能想知道如何能够显示漂亮的图像、窗口、菜单、图标、漂亮的光标和按钮等。本页介绍如何在线性帧缓冲区中显示图形，线性帧缓冲区是在内存中映射的一个简单数组，代表屏幕。 ==图形模式== {{Main|Getting VBE Mode Info}} {{Main|GOP}} VGA和VBE模式可以使用BIOS中断0x10选择（在实模式下）。…”

2022-03-01T07:53:50Z

创建页面，内容为“现在，你已经知道如何使用硬件VGA支持轻松地将文本写入屏幕，你可能想知道如何能够显示漂亮的图像、窗口、菜单、图标、漂亮的光标和按钮等。本页介绍如何在线性帧缓冲区中显示图形，线性帧缓冲区是在内存中映射的一个简单数组，代表屏幕。 ==图形模式== {{Main|Getting VBE Mode Info}} {{Main|GOP}} VGA和VBE模式可以使用BIOS中断0x10选择（在实模式下）。…”

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现在，你已经知道如何使用硬件VGA支持轻松地将文本写入屏幕，你可能想知道如何能够显示漂亮的图像、窗口、菜单、图标、漂亮的光标和按钮等。本页介绍如何在线性帧缓冲区中显示图形，线性帧缓冲区是在内存中映射的一个简单数组，代表屏幕。

==图形模式==
{{Main|Getting VBE Mode Info}}
{{Main|GOP}}
VGA和VBE模式可以使用BIOS中断0x10选择（在实模式下）。 [http://www.ctyme.com/intr/int-10.htm INT 0x10], [[VESA Video Modes]] 和 [http://www.vesa.org/ VESA] 是 VGA 和 VBE/VESA的参考资料。

VGA仅限于16色640x480，而VBE（BIOS系统）和[[GOP]]（[[UEFI]]机器，不包括一些非常早期的机器）可以达到显示器和视频卡支持的最大分辨率。

==切换==

设置视频模式最干净的方法是通过视频BIOS。它可以通过常规的<tt>Int 0x10</tt>接口执行，也可以通过VBE3提供的（可选）[[Protected mode|包含模式]]接口执行。正如你所猜测的，<tt>Int 0x10</tt> 需要一个16位的环境，所以你只能在[[Real Mode|实模式]]或[[Virtual 8086 Mode|虚拟8086模式]]中使用它

实际上，可用选项按难度排序是：
*在进入保护模式之前，在早期阶段（在引导加载程序中）设置所需的模式。
**在[[UEFI]]系统上开发，并在启动时获得[[GOP]]帧缓冲区。
**让你的[[Bootloader]]帮你切换。
*切换回[[Real Mode|真实模式]]或[[Unreal Mode|非实模式]]以设置正确的视频模式（Napalm 于[http://www.rohitab.com/discuss/topic/35103-switch-between-real-mode-and-protected-mode/ rohitab.com]有一个简洁的小功能供参考。）
*编写一个[[VGA Hardware| VGA驱动程序]]，可以在几乎所有硬件上执行低分辨率模式
*如果存在，使用VBE3中的PMID
*设置一个[[Virtual 8086 Mode|V8086]]的[[Virtual_Monitor|Monitor]]来执行模式切换代码
*运行软件代码翻译工具，从bios rmode代码中生成pmode代码。([http://www.osdev.org/phpBB2/viewtopic.php?t=10321 SANiK正在进行]）
*为特定的[[:Category:Video|图形卡]]编写驱动程序

==定位视频内存==

对于标准VGA视频模式，对于EGA/VGA视频模式，视频内存将位于地址<tt>0xA0000</tt>，对于CGA和文本模式，视频内存将位于地址<tt>0xB8000</tt>。要找出哪一个，请查看下表：

{| {{wikitable}}
|-
| 00
| text 40*25 16 color (mono)
|-
| 01
| text 40*25 16 color
|-
| 02
| text 80*25 16 color (mono)
|-
| 03
| text 80*25 16 color
|-
| 04
| CGA 320*200 4 color
|-
| 05
| CGA 320*200 4 color (m)
|-
| 06
| CGA 640*200 2 color
|-
| 07
| MDA monochrome text 80*25
|-
| 08
| PCjr
|-
| 09
| PCjr
|-
| 0A
| PCjr
|-
| 0B
| ''reserved''
|-
| 0C
| ''reserved''
|-
| 0D
| EGA 320*200 16 color
|-
| 0E
| EGA 640*200 16 color
|-
| 0F
| EGA 640*350 mono
|-
| 10
| EGA 640*350 16 color
|-
| 11
| VGA 640*480 mono
|-
| 12
| VGA 640*480 16 color
|-
| 13
| VGA 320*200 256 color
|-
|}

对于VESA模式，帧缓冲区地址存储在[[Getting VBE Mode Info|mode info block]]中。这是线性帧缓冲区的'''物理'''地址（它不是16位远指针，而是32位线性指针）：如果你使用分页，你必须把它映射到某个地方才能使用它。帧缓冲区的长度（字节）是pitch*height。

对于GOP，帧缓冲区地址位于EFI_GRAPHICS_PROTOCOL结构中，GOP->Mode->FrameBufferBase。 GOP'''不'''支持电传字符模式，只支持面向图形像素的模式。

==绘制像素（Plotting Pixels）==

===定位===
如果你想在屏幕中间绘制一个红色像素。你首先要知道的是屏幕中间的位置。在320x200x8（mode 13）中，这将是偏移100x320+160=32160。一般来说，你的屏幕可以通过以下方式描述：
{| {{wikitable}}
| 宽度 width
|水平线上有多少像素
|-
|高度 height
|有多少像素的水平线
|-
| 间距 pitch
|为了降低一个像素，你应该跳过多少''字节''的VRAM
|-
|深度 depth
|你有多少种颜色
|-
|“像素宽度pixelwidth”
|你应该跳过多少字节的VRAM才能向右移动一个像素。
|}

“间距”和“宽度”乍一看可能显得多余，但事实并非如此。当你使用更高的分辨率时，比如每行8K字节，而你的屏幕实际上是1500像素宽（每像素32位），这种情况并不罕见。好消息是，它允许平滑的水平滚动（主要用于2D游戏：P）

间距和像素宽度通常由VESA模式信息发布。一旦你知道了它们，你就可以计算出你绘制像素的位置：
<source lang="c">unsigned char *pixel = vram + y*pitch + x*pixelwidth;</source>

===颜色===
要知道的第二件事是你应该为“红色”（或其它颜色）写什么值。这同样取决于你的屏幕设置。在EGA模式下，你有一个固定的调色板，具有暗红色（颜色4）和浅红色（颜色12）。然而，EGA要求你在不同的像素平面上绘制每一位，因此，如果你 '''实在'''希望支持这种模式，请参阅EGA编程教程。
在传统的320x200x8 VGA模式下，你的4色和12色与EGA中的颜色相同，因此你可以使用如下方式

*pixel = 4;

然而，在VGA中，调色板是可重新编程的（正如你可以在FreeVGA文档中了解到的），因此几乎任何介于0..255之间的值都可能为“红色”。

所以VGA的完整“putpixel”功能如下
<source lang="c">
/* 320x200 VGA的示例 */
void putpixel(int pos_x, int pos_y, unsigned char VGA_COLOR)
{
unsigned char* location = (unsigned char*)0xA0000 + 320 * pos_y + pos_x;
*location = VGA_COLOR;
}
</source>

最后，在VESA和GOP模式下，通常使用truecolor或hicolor，在这两种模式下，必须为每个像素提供独立的红色、绿色和蓝色值。 modeinfo将（再次）指导你如何以像素位组织RGB组件。例如，对于15位模式，你将使用<tt>0xRRRRRGGGBBBBB</tt>，这意味着#ff0000红色在那里<tt>0x7800</tt>，而#808080灰色在那里<tt>0x4210</tt> （拿起铅笔，画出比特，自己看）
<source lang="c">
static void putpixel(unsigned char* screen, int x,int y, int color) {
unsigned where = x*pixelwidth + y*pitch;
screen[where] = color & 255; // BLUE
screen[where + 1] = (color >> 8) & 255; // GREEN
screen[where + 2] = (color >> 16) & 255; // RED
}
</source>

===优化===

从这里可以很容易地编写其他绘图函数，从调用putpixel... 不要这样做。绘制一个填充矩形意味着你可以访问连续的像素，然后按“pitch-rect_width”前进以填充下一行。如果你执行"for(y=100;y<200;y++) for(x=100;x<200;x++) putpixel (screen,x,y,RED);"循环时，你将重新计算大约10000次“where”，并进行过多的函数调用。即使编译器将y*pitch优化为加法和移位，而不是乘法，在可能的情况下浪费CPU时间也是愚蠢的
<source lang="c">
static void fillrect(unsigned char *vram, unsigned char r, unsigned char g, unsigned char b, unsigned char w, unsigned char h) {
unsigned char *where = vram;
int i, j;

for (i = 0; i < w; i++) {
for (j = 0; j < h; j++) {
//putpixel(vram, 64 + j, 64 + i, (r << 16) + (g << 8) + b);
where[j*pixelwidth] = r;
where[j*pixelwidth + 1] = g;
where[j*pixelwidth + 2] = b;
}
where+=pitch;
}
}
</source>
这应该足以让你开始编写（或在谷歌上搜索）一个像样的视频库。

==绘制文本==
{{Main|VGA Fonts}}

一旦进入图形模式，你就不再有BIOS或硬件来为你绘制字体。基本思想是为每个字符提供字体数据，并使用它来绘制（或留白）像素。存储这些字体的方法有很多，这取决于它们是否有多种颜色、alpha通道等。然而，你基本上拥有的是：
<source lang="c">
// 保存你所需要的每一个char
font_char* font_data[CHARS];

// 在给定font_data的情况下渲染其中一个character
void draw_char(screen, where, font_char*);

void draw_string(screen, where, char* input) {
while(*input) {
draw_char(screen,where,font_data[input]);
where += char_width;
input++;
}
}

void draw_char(screen, where, font_char*) {
for (l = 0; l < 8; l++) {
for (i = 8; i > 0; i--) {
j++;
if ((font_char[l] & (1 << i))) {
c = c1;
put_pixel(j, h, c);
}
}
h++;
j = x;
}
}
</source>

== 绘制图标==
{{Main|Loading Icons}}

对于GUI，你可能需要显示图标。就如下这么简单：
<source lang="c">
void draw_icon(x, y, w, h, pixels) {
for (l = j = 0; l < h; l++) {
for (i = 0; i < w; i++, j++) {
put_pixel(x + i, y + l, pixels[j]);
}
}
}
</source>
困难在于，图标不是以宽度、高度和像素阵列的形式存储在磁盘上。首先，你必须[[Loading Icons|解码图像文件]]才能获得这些信息。

==另见==
*[[How_do_I_set_a_graphics_mode|Extra Notes]]
*[[Double Buffering]]
*[[3D Renderer Basics]]
*[[PC Screen Font]]
*[[Scalable Screen Font]]
*[[Loading Icons]]

==外部链接==
*[http://bos.asmhackers.net/forum/viewtopic.php?id=65 Covers basically the same, and is ASM-oriented.]

[[Category:Video]]
[[Category:Graphical UI]]
[[Category:Tutorials]]

Drawing In a Linear Framebuffer - 版本历史