Scanout（扫描输出）是 显示控制器 按屏幕时序从 帧缓冲 或 DRM Plane 中连续读取像素，并把这些像素送往 HDMI、DisplayPort、eDP、MIPI DSI 等显示接口的过程。
它不是渲染。渲染负责“生成图像内容”，scanout 负责“按显示器需要的节奏把图像读出来并送出去”。
核心问题
显示器需要稳定的像素流。以 1920x1080 @ 60 Hz 为例，显示控制器必须在每秒约 60 次的刷新周期里，按固定像素时钟输出整屏内容。如果某一行像素来不及读出，就可能出现 underflow、闪屏、撕裂或黑屏。
Scanout 要解决的是：
- 当前应该从哪张 framebuffer 读。
- 每个屏幕坐标对应哪个 plane 和哪个源像素。
- 什么时候切换到下一帧才不会撕裂。
- 多个 plane 如何缩放、混合并形成最终像素流。
- 显示接口需要什么时序、同步信号和像素格式。
核心对象
| 对象 | 含义 | 关注点 |
|---|---|---|
| pixel clock | 输出像素的时钟 | 分辨率、刷新率、blanking 共同决定 |
| active area | 屏幕实际可见区域 | 宽高、目标坐标、plane 覆盖区域 |
| blanking interval | 非可见扫描间隔 | hblank、vblank、page flip 时机 |
| CRTC | 产生扫描时序的 KMS 对象 | 模式、vblank、中断、扫描位置 |
| plane | 被读取和混合的显示层 | 源区域、目标区域、z-order |
| [[Scaler（硬件缩放器） | scaler]] | scanout 路径上的缩放单元 |
| FIFO / line buffer | 暂存像素的硬件缓冲 | 带宽不足时可能 underflow |
核心机制
Scanout 可以理解为一个严格按时间推进的读像素循环：
for each refresh:
for each visible line y:
for each visible pixel x:
pixel = compose_planes_at(x, y)
send_to_display(pixel)refresh是一轮屏幕刷新。(x, y)是屏幕坐标，不是源 framebuffer 坐标。compose_planes_at(x, y)表示显示控制器找到覆盖该坐标的 plane，必要时经过 scaler、颜色转换和 alpha 混合得到最终像素。send_to_display(pixel)表示把像素送到显示接口编码器，而不是写回内存。
页面翻转通常选择在 vblank 附近生效：
old_framebuffer -> scanout
vblank event
new_framebuffer -> scanoutvblank 是一帧扫描完、下一帧尚未开始的垂直消隐窗口。在这个窗口切换 framebuffer，屏幕不会在同一帧上半部分显示旧图、下半部分显示新图。
工程用途
- 判断“图像已经渲染好”与“图像已经显示出去”之间的区别。
- 调试撕裂、黑屏、underflow、vblank 中断和 page flip 卡顿。
- 理解 DRM/KMS 中 CRTC、plane、framebuffer 和 connector 的关系。
- 在嵌入式显示 bring-up 中定位是渲染问题、buffer 问题、scanout 问题还是显示接口问题。
常见检查包括 KMS mode、vblank 事件、plane 配置、framebuffer stride、显示带宽、line buffer underflow 日志和接口时序。
边界与常见坑
- Scanout 不是 GPU 渲染：GPU 可以生成 framebuffer，但 scanout 是显示控制器读取并输出 framebuffer。
- Scanout 不一定只读一张图：现代显示控制器可以同时读多个 plane，再做缩放和混合。
- page flip 提交不等于立刻显示：它通常要等到合适扫描周期才生效。
- underflow 常是带宽或时序问题：源图像存在不代表显示控制器来得及按像素时钟读出来。
- 垂直同步不是万能：如果 GPU fence、plane 配置或显示带宽不满足，等 vblank 也会卡顿或失败。