1). 簡(jiǎn)介
目前大多數(shù)設(shè)備的顯示器是橫屏，例如高清分辨率1920x1080、筆記本14寸顯示器1366x768以及最近很熱門的 4K 分辨率3840x2160。另外一種則是豎屏顯示器，常見于娛樂、廣告設(shè)備，手機(jī)最為常見的豎屏設(shè)備，以及戶外的廣告牌、售貨機(jī)以及汽車的中控顯示臺(tái)等。大部分顯示器控制器都可以支持橫屏和豎屏，正如在手機(jī)和平板上看到的一樣。
本文基于Toradex的 Apalis iMX6 計(jì)算機(jī)模塊進(jìn)行豎屏配置說明，其采用 NXP 的 iMX6 SoC。iMX6 SoC 最多帶有兩個(gè) IPU 顯示控制器，支持LVDS、RGB、DVI/HDMI顯示器。每個(gè) IPU 最高支持 1024x1024像素的圖像旋轉(zhuǎn)。截至本文撰寫時(shí)，iMX6的IPU 驅(qū)動(dòng)還只支持垂直翻轉(zhuǎn)，即180°旋轉(zhuǎn)。因此，對(duì)于±90°的旋轉(zhuǎn)，需要通過其他途徑實(shí)現(xiàn)。Apalis iMX6 計(jì)算機(jī)模塊采用基于 Angstrom的 Linux BSP，其采用 X11顯示框架。Apalis iMX6 也能夠支持 Qt5作為 GUI 框架。在 Apalis iMX6上面可以借助 X11和 Qt5實(shí)現(xiàn)豎屏顯示。
2). 基于X11的豎屏顯示配置
a). X11本身可以通過軟件配置，旋轉(zhuǎn)顯示的內(nèi)容。由于 X11 是底層的顯示管理框架，因此能夠?qū)⑺械娘@示內(nèi)容都進(jìn)行統(tǒng)一的旋轉(zhuǎn)。開發(fā)人員只需要根據(jù)顯示區(qū)域重新調(diào)整內(nèi)容排列，而不需要重構(gòu)代碼。下面命令將屏幕順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°。
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root@apalis-imx6:~#xrandr -o right
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b). 在顯示旋轉(zhuǎn)后，觸摸輸入需要進(jìn)行相同的旋轉(zhuǎn)。
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root@apalis-imx6:~#xinput set-prop stmpe-ts 'Coordinate Transformation Matrix' 0 1 0 -1 0 1 0 0 1
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c). 顯示效果如下圖所示。
d). 由于顯示和觸摸輸入都做了同樣的旋轉(zhuǎn)，應(yīng)用程序上能夠正確響應(yīng)觸摸事件。X11 是通過軟件的方式將顯示輸出進(jìn)行選擇，通過 CPU 運(yùn)算重新排列輸出像素內(nèi)容。因此效率上低于直接通過顯示控制器實(shí)現(xiàn)。下面是使用 glxgears測(cè)試1024x768 屏幕選擇前后的性能。
./ 正常橫屏顯示，1024x768
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root@apalis-imx6:~#glxgears -fullscreen
1101frames in 5.0 seconds = 220.045 FPS
1073frames in 5.8 seconds = 186.566 FPS
1090 framesin 5.0 seconds = 217.848 FPS
1092frames in 5.0 seconds = 218.238 FPS
1093frames in 5.0 seconds = 218.413 FPS
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./ 豎屏顯示，768x1024
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root@apalis-imx6:~#glxgears -fullscreen
456frames in 5.0 seconds = 91.079 FPS
578frames in 5.0 seconds = 115.483 FPS
598frames in 5.0 seconds = 119.456 FPS
513frames in 5.0 seconds = 102.499 FPS
415frames in 5.0 seconds = 82.989 FPS
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從測(cè)試結(jié)果看，經(jīng)X11 旋轉(zhuǎn)后，在同樣的分辨率下，性能下降近一半。由于這是通過軟件方式實(shí)現(xiàn)，隨著屏幕分辨率上升，性能會(huì)進(jìn)一步下降。對(duì)于復(fù)雜 UI（特別是有3D效果）或者對(duì)輸出幀率有要求的應(yīng)用，X11 旋轉(zhuǎn)屏幕并不是理想的方法。簡(jiǎn)單交互 UI的應(yīng)用，例如按鍵控制、文本、圖片顯示的應(yīng)用，X11旋轉(zhuǎn)屏幕的開銷并不會(huì)明顯影響用戶使用體驗(yàn)。
2). 基于QT的豎屏顯示配置
如果追求絢麗 UI的應(yīng)用，在 Apalis iMX6 可以使用Qt5 作為 UI 框架。從Qt5開始，QML 可以借助 OpenGL在 GPU 渲染，不僅可以獲得更高的效率，還可以釋放CPU 資源，使其處理其他的邏輯運(yùn)算，提高應(yīng)用運(yùn)行的流暢性。
a). 在Qt中可以直接將頂層窗口旋轉(zhuǎn)，其內(nèi)部的子組件也會(huì)按同樣的方向旋轉(zhuǎn)，如下面所示
b). 顯示效果如下：
c). 對(duì)于部分無法直接繼承頂層窗口的旋轉(zhuǎn)屬性，則需要單獨(dú)調(diào)整。Qt 提供QTransform Class實(shí)現(xiàn)更多的旋轉(zhuǎn)效果。由于只進(jìn)行Qt應(yīng)用顯示的旋轉(zhuǎn)，觸摸輸入并未發(fā)生變化，因此Qt 應(yīng)用仍然能正確響應(yīng)觸摸事件。
d). 在 GPU 上渲染的QML內(nèi)容，能獲得更好的運(yùn)行效果。QtWidget應(yīng)用無法在 GPU 上渲染，只能通過軟件的方式進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
3). 總結(jié)
豎屏應(yīng)用的需求，除了上面提到交互 UI 外，另一類則是視頻顯示。同樣，X11可以直接將所有內(nèi)容旋轉(zhuǎn)，但也會(huì)面臨性能問題，在這高分辨率視頻、多路視頻同時(shí)顯示方面會(huì)尤為明顯。在 Apalis iMX6 平臺(tái)上，gst-1.0的imxg2dvideosink 組件，可以將視頻內(nèi)容通過 OpenGL 直接顯示，并避免X11垂直同步的問題。
綜上所述，用戶可以利用X11，只需修改內(nèi)容排版，即可實(shí)現(xiàn)豎屏應(yīng)用?；蛘呤褂肣t5 UI 框架，在應(yīng)用內(nèi)旋轉(zhuǎn)輸出內(nèi)容。對(duì)于需要高級(jí)視覺效果的UI，或者高清視頻顯示應(yīng)用，X11 的軟件旋轉(zhuǎn)并不是理想的方案。那些帶有支持 OpenGL的 GPU 計(jì)算機(jī)模塊，能提供更好的用戶體驗(yàn)。Toradex的Apalis Tegra K1、Apalis/Colibri iMX6、Apalis/Colibri T30以及下一代產(chǎn)品Apalis iMX8 QuadMax 計(jì)算機(jī)模塊均能夠支持 OpenGL，同時(shí)具有不同配置，能夠滿足不同項(xiàng)目的需求。