Reference

https://docs.kernel.org/gpu/index.html

introduction 中提供了一些关于 DRM 的讲座和 slides 材料。

https://bootlin.com/doc/training/graphics/graphics-slides.pdf

Basic Theory and Concepts About Graphics

YUV 数据格式

采样

YUV 格式，由一个 Y 的亮度分量（Luma）和 U（蓝色投影 Cb）和 V（红色投影 Cr）的色度分量（Chroma）表示。

  • 4:4:4 表示不降低色度（UV）通道的采样率。每个 Y 分量对应一组 UV 分量。
  • 4:2:2 表示 2:1 水平下采样，没有垂直下采样。每两个 Y 分量共享一组 UV 分量。
  • 4:2:0 表示 2:1 水平下采样，同时 2:1 垂直下采样。每四个 Y 分量共享一组 UV 分量。
  • 4:1:1 表示 4:1 水平下采样，没有垂直下采样。每四个 Y 分量共享一组 UV 分量。

BT.601 中规定的 YUV 和 RGB 的转换公式：

\(R=Y+1.140*V-0.7\) \(G=Y-0.343*U-0.711*V+0.526\) \(B=Y+1.765*U-0.883\)

\(Y=0.299*R+0.587*G+0.114*B\) \(U=-0.169*R-0.331*G+0.500*B\) \(V=0.500*R-0.439*G-0.081\*B\)

存储格式

  • packed 共同占一个 plane。
  • semi-planer Y 占一个 plane，UV 一起占一个 plane。
  • planer 每个分量分开存储，各占一个 plane。

FOURCC

FOURCC 用 4 个 char 字符来表示一种数据格式。比如在 linux drm 中XRGB8888被定义为XR24

#define DRM_FORMAT_XRGB8888	fourcc_code('X', 'R', '2', '4') /* [31:0] x:R:G:B 8:8:8:8 little endian */

Region Copy

又称 BitBlit，把图像从一个地址拷贝到另一个地址。

Alpha Blending

每个 pixel 多存储一个 alpha channel 来表示透明度。alpha blending 表示将两张图片混合叠加，有多种合成操作，包括 over, in, out, atop, xor。

以 over 为例，其中\(\alpha_0\)是结果的 alpha，\(C_0\)是运算结果。\(\alpha_a,\alpha_b\)是图像 A,B 的 Alpha 值，\(C_a, C_b\)是图像 A,B 中的像素。

Color Key

Colorkey 技术是作用在两个图像 alpha blending 的时候，对特殊色做特殊过滤。

Scaling and interpolation

Linear filtering and convolution

Blur filters

Dithering

用于提高低深度图片质量。

Hardware Aspects

Display pipeline overview

  • Framebuffers
  • Planes
  • CRTC
  • Encoder
  • Connector
  • Display

Rendering hardware overview

Rendering 理解是相当于 GPU/2D accelerators 做的事情，对图像进行一些渲染处理。

  • 基础像素处理 Basic pixel processing
    • 像素格式转换 pixel format conversion，dithering，scaling，blitting，blending
    • 由 Fixed-function hardware 处理。
  • 复杂像素处理 Complex pixel processing
    • 各种计算操作
    • 由 programmable hardware(DSP)处理。
  • 2D 向量绘制，2D vector drawing

Software Aspects