揭秘iOS图形图像的显示与渲染流程

从经典的“大屁股”显示器时代开始，使用电子枪将图像光栅化后再将电子逐行打到屏幕上。直到最后一行结束，这一帧图像才算显示完成。这一步非常非常快，从第一行到最后一行结束，利用人的视觉停留，完成显示。

了解光栅扫描系统结构

从光栅扫描的系统结构中可以看到，GPU渲染成位图，再到帧缓存区，接着是DAC，最后是显示器。DAC全称是Digital-to-Analog Converter，负责将数字信号转换成模拟信号。

GPU(Graphics Processing Unit)的作用

GPU作为图形处理器，主要负责3D图形渲染，其内置于手机中，单独管理图形和图像的运算工作。可以说GPU相当于一个单独的显卡，负责将图像信息转化成显示器可以识别的信号，之后再发送至显示器，这样就完成了图像的显示。

帧缓存(Frame Buffer)的工作原理

帧缓存作为一块存储区域，存储着即将被显示到屏幕上的图像数据。它负责将GPU渲染好的图像数据进行存储，之后再按照显示器刷新的频率，将图像数据传输给显示器，完成图像显示。

光栅化(Rasterization)的过程

光栅化是将3D模型转化成2D图像的过程，也就是将几何图形转化为像素的过程。光栅化会先将场景中的物体进行裁剪，剔除掉不在视野范围内的物体。然后将剩下的物体投影到2D平面上，再将这些投影后的几何图形转化为像素。

像素(Pixel)与颜色的处理

像素是构成图像的最小单位，每个像素都有自己的颜色值。颜色的处理方式通常有索引颜色、直接颜色、调色板颜色等。索引颜色是最简单的方式，使用一张调色板，通过索引值来确定像素的颜色。直接颜色则是将颜色值直接存储在像素中，这种方式支持更多的颜色，但也会占用更多的内存。调色板颜色介于这两者之间，使用一张调色板，但每个像素的颜色值是一个索引值，通过这个索引值可以从调色板中获取像素的颜色。

图像显示与渲染的优化技巧

为了优化图像显示与渲染的性能，可以采用以下技巧：

• 使用适当的分辨率 ：选择适合设备屏幕的分辨率，过高的分辨率会增加GPU的负担。
• 使用合适的图像格式 ：选择适合应用场景的图像格式，例如PNG、JPEG、WebP等。
• 使用缓存 ：将已经渲染好的图像缓存起来，避免重复渲染。
• 使用纹理 ：使用纹理可以减少GPU的负担，并提高图像质量。
• 使用顶点着色器和片段着色器 ：使用顶点着色器和片段着色器可以对图像进行更细致的控制，从而提高图像质量。

结语

理解iOS图形图像的显示与渲染流程，对于开发者来说非常重要。通过了解这些流程，开发者可以更深刻理解iOS的图形处理能力，并进行更优化的图像处理操作，从而为用户提供更好的视觉体验。