2. 显示基础

在 DRM 显示驱动开发中，所有上层合成、图层混合、页面翻转最终都要落到“像素如何被描述、如何被传输、如何被扫描输出”这几个基础问题上。像素格式决定单个像素在内存中的排布方式，色彩空间决定这些数值如何被解释为颜色，时序与刷新率决定扫描控制器何时把像素送到屏幕，分辨率决定一帧的像素规模，而显示接口则决定这些像素以何种电气协议离开 SoC。理解这五者的关系，是后续调试花屏、偏色、撕裂、带宽不足等问题的前提。

一、像素格式：内存中的像素排布

像素格式描述的是像素在 framebuffer 中的存储布局，核心包含三部分信息：每像素位数（bpp）、通道顺序、以及是否带 Alpha。DRM 中用 fourcc 编码统一表示，例如 DRM_FORMAT_XRGB8888、DRM_FORMAT_ARGB8888、DRM_FORMAT_NV12。其中 X 表示该字节未使用，A 表示 Alpha 有效。

常见格式可分为打包格式（packed）和平面格式（planar）。打包格式如 XRGB8888，每个像素连续存放；平面格式如 NV12，Y 分量单独一个平面，UV 交错存放在第二个平面。GPU 合成通常偏好 ARGB8888，而视频解码输出常为 NV12，因此合成器需要做格式转换或让显示控制器直接支持多平面。

DRM_FORMAT_ARGB8888  // 每像素 32bit，A:R:G:B = 8:8:8:8
DRM_FORMAT_XRGB8888  // 每像素 32bit，忽略 Alpha
DRM_FORMAT_RGB565    // 每像素 16bit，R:G:B = 5:6:5
DRM_FORMAT_NV12      // YUV 4:2:0，Y 平面 + UV 交错平面
DRM_FORMAT_P010      // 10bit YUV 4:2:0，常用于 HDR 视频

二、色彩空间：数值到颜色的映射

同样的 RGB 数值，在不同色彩空间下呈现的颜色并不相同。显示基础中需要区分三类概念：RGB 与 YUV 的颜色模型差异、色域（sRGB、DCI-P3、BT.2020）、以及传递函数（Gamma、PQ、HLG）。RGB 适合渲染与合成，YUV 适合视频压缩与传输，因为人眼对亮度更敏感。

YUV 的采样方式用 4:4:4、4:2:2、4:2:0 表示色度下采样比例。4:2:0 意味着每 2×2 个像素共享一组 UV，带宽只有 4:4:4 的一半，但色度分辨率下降。驱动中必须正确设置 color_encoding 与 color_range，否则会出现“有限范围被当成全范围”导致的发灰或过暗。

三、时序、刷新率与分辨率

显示时序由一组参数描述：hdisplay/hsync_start/hsync_end/htotal 与 vdisplay/vsync_start/vsync_end/vtotal。它们共同决定有效像素区、消隐区以及同步脉冲位置。刷新率近似为 像素时钟 / (htotal × vtotal)。分辨率只是有效像素区大小，不等于时序全部。

下图展示了一条扫描线的时序结构与一帧的垂直时序关系，帮助理解消隐区、同步脉冲与有效显示区的位置。

刷新率是垂直时序每秒重复的次数。高刷新率意味着更短的 vtotal 周期，对带宽和 GPU 提交节奏要求更高。分辨率提升时，如果像素时钟不增加，刷新率会下降，因此 4K@60 与 1080p@60 的像素时钟差异巨大。

四、显示接口基础

显示接口负责把像素流从 SoC 送到面板或桥接芯片。常见接口包括 MIPI DSI、eDP、HDMI、DisplayPort。它们各有 lane 数、每 lane 速率、编码方式（如 8b/10b）和链路训练流程。驱动侧需要根据接口能力计算可用带宽，并与模式时序匹配。

五、案例与常见误区

一个典型场景是：GPU 合成输出 ARGB8888，而视频图层是 NV12，显示控制器需要同时接受两种格式并做 CSC。如果驱动把 NV12 的 UV 平面 stride 算错，画面会出现绿色或紫色条纹；如果 color_range 未设置，视频会发灰。

复盘时建议按“格式 → 色彩空间 → 时序 → 带宽 → 接口”的顺序逐项核对，并用 modetest、drm_info 等工具确认内核实际接受的模式与 plane 属性，而不是只依赖应用层参数。