Planar (gráficos por computadora)

En gráficos por computadora , la organización planar consiste en distribuir los datos de píxeles en varios planos de bits de la memoria RAM . Cada bit en un plano de bits se corresponde con un píxel en la pantalla. A diferencia de los gráficos empaquetados , de alta resolución o de color verdadero , el conjunto completo de datos de un píxel individual no se encuentra en una ubicación específica de la RAM, sino que se distribuye entre los planos de bits que componen la pantalla. La organización planar determina cómo se distribuyen los datos de píxeles en la memoria, no cómo se interpretan; en una organización planar, los datos de píxeles pueden codificar color indexado o directo.

Este esquema se originó en los inicios de los gráficos por computadora. Los chips de memoria de esta época no podían suministrar datos con la suficiente rapidez para generar una imagen en una pantalla de televisión o monitor a partir de un gran búfer de fotogramas . ^{[ 1 ]} Al dividir los datos en múltiples planos, cada plano se puede almacenar en un chip de memoria independiente. Estos chips se pueden leer en paralelo a una velocidad menor, lo que permite la visualización gráfica en hardware modesto, como las consolas de videojuegos de tercera y cuarta generación y las computadoras domésticas de los años 80. El adaptador de video EGA de las primeras computadoras IBM PC utiliza una disposición planar en los modos gráficos de color por esta razón. El VGA posterior incluye un modo no planar que sacrifica la eficiencia de la memoria para un acceso más conveniente. ^{[ 2 ]}

Las consolas de videojuegos con una organización de pantalla plana incluyen la Master System y Game Gear de Sega , la NES / SNES de Nintendo y la PC Engine . ^{[ 3 ]}

El Slovak PP 01 incluye un modo gráfico de 8 colores basado en planos de 24 KB con una resolución de 256x256 píxeles. Las plataformas Atari ST y Amiga de 16 bits de los años 80 y 90 se basaban exclusivamente en una configuración gráfica planar junto con un potente blitter . El chipset gráfico OCS de Amiga funciona con 5 planos de bits, lo que permite 2^5=32 colores por píxel, mientras que los modelos posteriores con el chipset AGA pueden manejar ocho planos de bits (2^8=256 colores).

Para la familia de computadoras Sinclair (Amstrad) ZX Spectrum y sistemas compatibles, se desarrolló en 2019 una expansión gráfica llamada HGFX. En 2022 se implementó en hardware basado en FPGA . La HGFX permite una organización de memoria compatible con el sistema ZX Spectrum original, ocupando solo 6144 bytes de la RAM de video original. Además, proporciona dos búferes de video, 256 colores indexados, una paleta de color verdadero y una salida HDMI. La HGFX funciona con ocho planos de bits. ^{[ 4 ]} Actualmente está implementada como parte de la interfaz MB03+ Ultimate y la computadora eLeMeNt ZX. ^{[ 5 ]}

En una pantalla grande con 4 bits por píxel y una paleta RGBI , cada byte representa dos píxeles, con 16 colores diferentes disponibles para cada píxel. Cuatro píxeles consecutivos se almacenan en dos bytes consecutivos de la siguiente manera:

Mientras que un esquema planar podría usar 2 planos de bits, lo que permitiría una visualización de 4 colores. Ocho píxeles se almacenarían como 2 bytes no contiguos en la memoria:

En el ejemplo planar, 2 bytes representan 8 píxeles con 4 colores disponibles, mientras que el ejemplo de píxeles empaquetados utiliza 2 bytes para representar menos píxeles, pero con más colores. Añadir planos aumentará el número de colores disponibles, pero requerirá más memoria. Por ejemplo, usar 4 planos proporciona 2⁴ ⁼ 16 colores, pero entonces se necesitarían 4 bytes para representar 8 píxeles (lo que lo hace equivalente en términos de uso de memoria y colores disponibles al ejemplo de disposición empaquetada).

Las disposiciones planares ofrecen eficiencias de espacio y tiempo en comparación con las disposiciones compactas para profundidades de bits que no son potencias de 2. Por ejemplo, consideremos 3 bpp , lo que permite 8 colores. Con disposiciones planares, esto solo requiere 3 planos. Con disposiciones compactas, admitir exactamente 3 bpp requeriría permitir que los píxeles crucen los límites de los bytes (lo que conlleva costos de tiempo debido a las complicaciones con el direccionamiento y el desempaquetado de píxeles) o relleno (lo que conlleva costos de espacio, ya que cada byte almacenaría 2 píxeles y tendría 2 bits sin usar); históricamente, esta es una de las razones (aunque no necesariamente la principal) por las que los píxeles compactos usaban profundidades de bits que se ajustaban uniformemente a los bytes.

Las disposiciones planas permiten un cambio más rápido de profundidad de bits: se añaden o descartan planos y (si los colores están indexados) la paleta se amplía o se reduce. En consecuencia, se puede añadir compatibilidad con profundidades de bits mayores con un impacto mínimo o nulo en el software antiguo. La facilidad para cambiar la profundidad de bits también permite utilizar fácilmente elementos con diferentes profundidades de bits de forma conjunta.

Una desventaja de las disposiciones planas es que se necesitan más ciclos de direcciones de RAM para el desplazamiento y las animaciones .

• Píxel empaquetado
• Hoja de ruta del chipset gráfico de Amiga