屏幕图象界面的艺术处理
二、VGA 13H模式的硬件特性
要设计出一个好的用户界面，需要有硬件和软件两方面的支持。对于硬件来说，PC机的图形显示系统经历了MDA、CGA、EGA、VGA等几代产品的发展。早期的显示系统分辩率低、 颜色数少、功能单一，不能满足用户日益增长的需求，随着EGA的出现使PC显示系统进入了一个新的领域。 特别是后来推出的VGA显示系统，以其丰富的色彩、较高的分辩率、良好的兼容性和优越的性能，现在已经成为了PC机的显示标准。
标准VGA可以支持19种显示模式，最高分辩率达到640×480，最多可显示256K种颜色。其中模式13H分辨率为320×200, 可同时显示256种颜色,此模式下的图象丰富、自然、逼真，与普通彩色照片显示质量相差无几，所以受到越来越多的人的喜爱。众多软件开发者也在此模式下开发了大量的软件。本文就以此模式为基础，介绍在此模式下对屏幕图象界面进行艺术化处理的一些设计方法。
首先，介绍VGA 13H模式下的屏幕缓冲区。
VGA 13H模式采用线性内存结构，屏幕缓冲区起始地址为A0000H, 共占用64K字节。屏幕上所有象素按屏幕从左到右、从上到下与屏幕缓冲区地址形成一一对应。每个象素对应1个字节(8位)，其ASCII值即为该象素所取的颜色号(0~255)，因此，同一屏可显示最多256种不同的颜色。
VGA的另一个重要特性是数模转换器DAC。DAC是VGA所特有的寄存器, 它能将色彩数字信号转换成模拟信号以驱动VGA的模拟显示器。因此VGA的色彩变化可以非常平滑, 很适合人的主观视觉感受。通过对DAC编程能够获得较为逼真的色彩效果。
DAC包括三个转换寄存器(红、绿、兰各一个)。分别控制红、绿、兰三种基色的亮度值 (RGB值) 。每个寄存器占6位, 其亮度范围为0~63,3个寄存器组合总共可以配制643(266144)种颜色。同时，DAC必须从查色表中取得颜色编号以决定屏幕当前颜色,而查色表占8位,DAC一次只能从查色表中转换28(256)种颜色。所以DAC虽然能够配制643种颜色,但只能同时选取其中的256种颜色在屏幕上显示。
对DAC的编程方法通常为I/O端口操作和BIOS功能调用,由于端口操作速度快,所以本文采用这种方法。DAC所使用的几个端口是:
I/O地址 寄存器
3C7 查色表读索引寄存器
3C8 查色表写索引寄存器
3C9 查色表数据寄存器
当向端口3C7写入一个8位索引值(代表颜色号),再从端口3C9读出3个6位值取得该颜色号的RGB值。当向端口3C8写入一个8位索引值(代表颜色号) ,再向端口3C8写入3个6位值就相当于设置了该颜色号的RGB值。色彩变化就会立即显示在屏幕上。
综上所述，要显示一幅VGA图象, 必须先定义各个彩色寄存器之值并写入DAC，然后再将图象数据送入屏幕缓冲区即可。
三、艺术化处理屏幕图象界面的方法、技巧
了解了以上知识，我们就可以设计出一些具有艺术化效果的屏幕图象界面了。下面分几个部分介绍其设计方法和编程技巧。(所用语言为TURBO PASCAL 6.0, 读者也可用其它语言如C语言、汇编语言编写)
(一)汉字的显示：
关于西文图形模式下的汉字显示，不少报刊都有过介绍，但大都是针对12H模式,即16色640×480分辩率模式。13H模式下的汉字显示比较容易实现，根据其屏幕缓冲区特性，可以知道，屏幕上坐标为(X,Y)的某个象素其对应的屏幕缓冲区偏移地址为:VADDR=320×Y+X。要在屏幕上显示汉字，只需将汉字的字模数据读出，依次取出各位,根据上面的公式,若值为1,则将汉字颜色值写入对应缓冲区地址;若为0,则将背景色值写入对应地址，重复若干次，即完成一个汉字在屏幕上的显示。由于直接对存储器操作，所以显示速度非常快。
下面给出实现汉字显示的源程序：
const get-point:array［1..8］of byte
=(1,2,4,8,16,32,64,128);
type hf=record
re:array ［1..32］ of byte;
end;
PROCEDURE SHOWHZ(X,Y:INTEGER;HZSTR:STRING;color,bcolor:byte);
BEGIN
cc:=1;addr:=(y-1)*320+x+16;
while cc<length(hzstr) do
begin
QM:=ord(hzstr［cc］)-160;
WM:=ord(hzstr［cc+1］)-160;
recno:=((qm-1)*94+wm)-1;
seek(hzkfile,recno);
read(hzkfile,cn);
for i:=1 to 32 do
begin
if i mod 2<>0 then addr:=addr+320-16;
for j:=8 downto 1 do
begin
pp:=getpoint［j］ and cn.re［i］;
if pp=getpoint［j］ then mem［$a000:addr］:=color
else mem［$a000:addr］:=bcolor;
addr:=addr+1;
end;
end;
cc:=cc+2;addr:=addr-16*319;
end;
END;
VGA 13H模式下的汉字显示， 虽然分辨率不太高，但颜色丰富、编写简单，所以非常适用于进行软件封面、图象界面的设计。利用上述方法，还很容易实现汉字放大、立体空心、旋转、倾斜等修饰功能，将会使用户界面变得更加非常美观、醒目。
(二)图象的存储、显示：
了解了VGA 13H模式的一些特性后， 我们可以自己编程设计一些图形、图象，但是手工编程往往比较复杂，效率不高，而且并不是人人都有较高的美术基础。另一方面，我们发现， 现在不少的软件如一些游戏软件中大都采用了VGA 13H显示模式，且不少图象都是利用扫描仪输入生成的，画面相当优美。如果我们充分利用现有资源，将这些图象画面以文件形式保存下来，加在我们自己设计的软件中，作为软件封面、菜单背景等，这样呈现在用户面前的屏幕将是充满了情趣、亲切感的。
下面谈谈对图象进行存储、显示的设计方法。
1.图象的存储:
VGA 13H模式下的图象存储较容易实现。可以事先编制一个TSR内存驻留程序，程序运行后，遇到需保存的画面时，按下热键，击活程序，首先将当前DAC的256种颜色值保存到文件中，然后将屏幕缓冲区中的数据共64K保存到文件中。
由于内存驻留技术已很成熟，所以下面只给出实现图象存储过程的程序：
var pav:array［1..768］ of byte;
procedure savepic;
var f1:file;
result:integer;
begin
assign(f1,name);
rewrite(f1,1);
port［$3c7］:=0;
for i:=1 to 768 do pav［i］:=port［$3c9］;
blockwrite(f1,pav,768);
blockwrite(f1,mem［$a000:0000］,64000,result);
close(f1);
end;
2.图象的显示：
图象显示实际上是图象存储的逆过程，实现起来并不复杂。但是如果将图象数据直接送屏幕缓冲区显示图象会显得很单调、呆板。如果我们将其显示过程作一些艺术化处理，采用动态过程显示，将会大大增强屏幕画面的美学艺术效果。笔者在工作中，摸索出这方面的一些技巧，现总结出以下几种方式：
①淡入、淡出式
淡入、淡出显示技术是一种极具艺术效果的特技显示技术，现被很多游戏软件所采用。淡入是指图象由最暗逐渐增强亮度和饱和度，产生出图象由远至近，由暗到明缓缓升起的效果，非常生动、鲜明；而淡出则是淡入的逆过程，图象由明至暗逐渐消隐，直至消失。
实现淡出的基本思想是，将当前DAC数据读取到缓冲区中, 然后将缓冲区中DAC数据的RGB值分别减1,再重新设置到DAC寄存器中,循环上述过程,直到RGB值全部减为0为止。淡入的实现过程则相反，首先将DAC数据置为全0,然后将RGB值分别加1，重新设置到DAC寄存器,循环上述过程,直到RGB值等于原DAC中的RGB值。
按照上述方法在具体实现过程中发现，淡出过程完全正确，而淡入过程不十分理想。经过和淡出过程对比分析后发现， 淡入不理想的原因在于初始DAC值全为0，递增加1时是RGB值同时加1,结果成了每一种颜色的RGB值都相同,达不到原来DAC色彩的正常变化。所以正确的方法应该是， 先比较每种颜色RGB值的大小，只有最大值的那种基色才加1,重新设置到DAC寄存器,然后再将最大值减1,重复上述过程,直到RGB值等于原DAC中的RGB值。可见，在编程时，淡入过程并不完全是淡出过程的逆过程，还需要加一些修正语句。下面给出实现上述方法的源程序：
type bt=array［1..64000］of byte;
var dac,plate:
array［1..768］of byte;
i,j,k,m:word;
f1:file;
result:integer;
picdat:^bt;
procedure vgaload; {图象数据送缓冲区}
begin
port［$3c8］:=0;
for i:=1 to 768 do port［$3c9］:=0;
move(picdat^,mem［$a000:0］,64000);
end;
procedure appear(ytime:word); {淡入过程}
var r,g,b:word;
rok,gok,bok:boolean;
begin
for i:=1 to 768 do plate［i］:=0;
for j:=0 to 63 do
begin
for i:=0 to 255 do
begin
r:=i*3+1;g:=i*3+2;b:=i*3+3;
port［$3c8］:=i;
port［$3c9］:=plate［r］;
port［$3c9］:=plate［g］;
port［$3c9］:=plate［b］;
if (plate［r］<dac［r］) and (dac［r］>=dac［b］-plate［b］)
and (dac［r］>=dac［g］-plate［g］) then rok:=true else rok:=false;
if (plate［g］<dac［g］) and (dac［g］>=dac［r］-plate［r］)
and (dac［g］>=dac［b］-plate［b］) then gok:=true else gok:=false;
if (plate［b］<dac［b］) and (dac［b］>=dac［r］-plate［r］)
and (dac［b］>=dac［g］-plate［g］) then bok:=true else bok:=false;
if rok then plate［r］:=plate［r］+1;
if gok then plate［g］:=plate［g］+1;
if bok then plate［b］:=plate［b］+1;
end;
delay(ytime); {延时}
end;
end;
procedure disappear(ytime:word); {淡出过程}
begin
for j:=63 downto 0 do
begin
for i:=0 to 255 do
begin
port［$3c8］:=i;
port［$3c9］:=plate［i*3+1］;
port［$3c9］:=plate［i*3+2］;
port［$3c9］:=plate［i*3+3］;
if plate［i*3+1］>0 then plate［i*3+1］:=plate［i*3+1］-1;
if plate［i*3+2］>0 then plate［i*3+2］:=plate［i*3+2］-1;
if plate［i*3+3］>0 then plate［i*3+3］:=plate［i*3+3］-1;
end;
delay(ytime);
end;
end;
②百页窗式
此方式是模拟百页窗，将图象画面划分成若干个平行横栏，然后象拉百页窗一样，一栏一栏地将画面展开，直到画面占满屏幕。画面清除过程相反，尤如关闭百页窗一样，一栏一栏地消失。
此方式非常美观，富有情趣。源程序如下：
procedure bwin;
begin {展开}
for i:=0 to 9 do
begin
for j:=0 to 19 do
for k:=0 to 319 do
mem［$a000:(i+j*10)*320+k］:=picdat^［(i+j*10)*320+k+1］;
delay(180);
end;
ch:=readkey;
for i:=0 to 9 do {关闭}
begin
for j:=0 to 19 do
for k:=0 to 319 do
mem［$a000:(i+j*10)*320+k］:=0;
delay(280);
end;
end;
③帷幕落下式
此方式是模拟舞台帷幕落下，画面从屏幕顶端冒出，自顶向下，逐渐平滑下落，直至屏幕底端。此方式生动、形象。源程序如下：
procedure screendecline;
begin
for i:=0 to 199 do
begin
for j:=0 to i do
move(picdat^［(199-j)*320+1］,mem［$a000:(i-j)*320］,320);
delay(40);
end;
ch:=readkey;
end;
④雨点下坠式
此方式模拟雨点落下，画面自顶向下下落过程中，尤如流星雨样，每一个象素均有一长长的尾巴拖动痕迹，直到下坠至屏幕底端。
此方式极具动感效果，非常醒目。源程序如下：
procedure raindrop;
begin
for i:=199 downto 0 do
begin
for j:=0 to i do
move(picdat^［i*320+1］,mem［$a000:j*320］,320);
delay(20);
end;
ch:=readkey;
end;
⑤中心展开式
此方式下，画面自屏幕中心逐层向四周展开，直至充满屏幕。有一种由远至近、由小变大的视觉感受。源程序如下：
procedure spread;
var x,y:word;
begin
x:=160;y:=100;
for i:=0 to 100 do
begin
for j:=x-i to x+i do mem［$a000:(y-i)*320+j］:=picdat^［(y-i)*320+j+1］;
for j:=x-i to x+i do mem［$a000:(y+i)*320+j］:=picdat^［(y+i)*320+j+1］;
for j:=y-i to y+i do mem［$a000:j*320+x+i］:=picdat^［j*320+x+i+1］;
for j:=y-i to y+i do mem［$a000:j*320+x-i］:=picdat^［j*320+x-i+1］;
delay(50);
end;
for i:=101 to 160 do
begin
for j:=0 to 199 do mem［$a000:j*320+x+i］:=picdat^［j*320+x+i+1］;
for j:=0 to 199 do mem［$a000:j*320+x-i］:=picdat^［j*320+x-i+1］;
delay(50);
end;
ch:=readkey;
end;
四、结束语
高性能的VGA显示系统为我们提供了良好的硬件基础， 在此系统下，将软件中的屏幕图象界面作一些艺术化处理，将会使界面更加美观、生动、形象、友善，增加了用户的使用兴趣，使软件更具魅力。
本文对此在方法和技巧上作了一些探索，由于水平有限，不妥之处在所难免，目的旨在抛砖引玉，相信读者只要充分发挥自己的想象力和创造力，一定会设计出更多、更美的图象界面，促进软件技术的普及、发展。