會計學(xué)1計算機(jī)圖形學(xué)第2章第一頁，共135頁。第1頁/共134頁第二頁，共135頁。2.1：圖形(túxíng)輸入設(shè)備鍵盤鼠標(biāo)器光筆觸摸屏操作(cāozuò)桿跟蹤球本節(jié)內(nèi)容(nèiróng)：數(shù)據(jù)手套數(shù)字化儀圖象掃描儀聲頻輸入系統(tǒng)視頻輸入系統(tǒng)第2頁/共134頁第三頁，共135頁。2.1：圖形輸入(shūrù)設(shè)備鍵盤(jiànpán)（Keyboard）有ASCII編碼鍵、命令控制鍵和功能鍵，是計算機(jī)的一種最基本(jīběn)的輸入設(shè)備，用于輸入非圖形數(shù)據(jù)。第3頁/共134頁第四頁，共135頁。2.1：圖形(túxíng)輸入設(shè)備鼠標(biāo)（Mouse）將移動距離及方向的信息變成數(shù)字(shùzì)脈沖信息，由計算機(jī)轉(zhuǎn)換成光標(biāo)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，或采用光學(xué)感應(yīng)器檢測鼠標(biāo)的運動；第4頁/共134頁第五頁，共135頁。2.1：圖形(túxíng)輸入設(shè)備光筆(ɡuānɡbǐ)（LightPen）利用筆尖處的孔，熒光屏上的光透過透鏡聚集到光導(dǎo)纖維，傳至光電倍增器，形成電信號，以此來選擇(xuǎnzé)屏幕的位置坐標(biāo)

缺陷：遮擋住屏幕，操作不便；容易疲勞；所有屏幕象素都要具有非零亮度；受環(huán)境光影響，有可能誤讀第5頁/共134頁第六頁，共135頁。2.1：圖形(túxíng)輸入設(shè)備觸摸屏（TouchScreen）用手指觸摸屏幕的位置進(jìn)行(jìnxíng)選擇：

光學(xué)觸摸屏利用紅外線發(fā)生和接受裝置檢測光線的遮擋情況導(dǎo)致的電平變化，或通過測量投射屏幕兩邊的陰影范圍來確定手指的位置。

電子觸摸屏是由相互間有一較小距離的兩塊透明板構(gòu)成，其中一塊涂有導(dǎo)電材料另一塊涂有電阻材料。利用兩涂層間的電阻和電容的變化確定觸摸位置。

聲學(xué)觸摸屏利用手觸及使聲波發(fā)生衰減，從而轉(zhuǎn)換為X，Y坐標(biāo)的。第6頁/共134頁第七頁，共135頁。2.1：圖形輸入(shūrù)設(shè)備操縱桿（Joystick）提供對屏幕光標(biāo)(ɡuānɡbiāo)的環(huán)繞操作，系統(tǒng)對操縱桿的移動和壓力做出響應(yīng)第7頁/共134頁第八頁，共135頁。2.1：圖形輸入(shūrù)設(shè)備跟蹤(gēnzōng)球（Trackball）跟蹤球用作兩維定位設(shè)備，利用附加的電壓計量器測量球的旋轉(zhuǎn)量和方向，通常安裝在鍵盤(jiànpán)和鼠標(biāo)上；空間球則提供六個自由度。第8頁/共134頁第九頁，共135頁。2.1：圖形輸入(shūrù)設(shè)備數(shù)據(jù)(shùjù)手套（DataGlove）由一系列檢測手和手指(shǒuzhǐ)運動的傳感器組成，發(fā)送天線和接收天線之間的電磁耦合，可以提供關(guān)于手位置和方向的信息第9頁/共134頁第十頁，共135頁。2.1：圖形輸入(shūrù)設(shè)備數(shù)字化儀（Digitizer）用來給物體作畫，或交互選擇坐標(biāo)位置的常用設(shè)備，可以輸入二維或三維物體的坐標(biāo)值，一般，數(shù)字化儀通過對物體的掃描，并輸入一組坐標(biāo)位置，相互連接后，以逼近(bījìn)曲線或表面形狀第10頁/共134頁第十一頁，共135頁。2.1：圖形輸入(shūrù)設(shè)備圖象(túxiànɡ)掃描儀（Scanner）可直接把圖紙、圖表、照片等輸入到計算機(jī)中，在將它們傳過一個光學(xué)掃描機(jī)構(gòu)時，灰度或彩色等級被記錄下來，并按圖象方式進(jìn)行(jìnxíng)存儲，目前絕大多數(shù)采用的固態(tài)器件是電荷耦合器件，常用的分辨率是300－1000dpi（DotPerInch）第11頁/共134頁第十二頁，共135頁。2.1：圖形輸入(shūrù)設(shè)備聲頻輸入(shūrù)系統(tǒng)（VoiceInputSystem）也稱為聲音輸入系統(tǒng)(xìtǒng)，在某些圖形工作站中，采用話音識別器作為輸入設(shè)備，以接收操作者的命令。第12頁/共134頁第十三頁，共135頁。2.1：圖形(túxíng)輸入設(shè)備視頻輸入(shūrù)系統(tǒng)（VideoInputSystem）用于輸入視頻圖形和圖象信息。視頻信號采集板（卡）、視頻信號輸入卡、視頻信號處理裝置，其中大量采用了數(shù)字信號處理芯片（DSP）。目前微機(jī)流行采用視霸卡（videoblaster）采集圖形圖象，經(jīng)過編碼(biānmǎ)和壓縮后，存儲在計算機(jī)中，以后可讀出送到計算機(jī)顯示器或電視機(jī)中。第13頁/共134頁第十四頁，共135頁。2.4：圖形(túxíng)繪制設(shè)備本節(jié)內(nèi)容(nèiróng)：打印機(jī)繪圖儀第14頁/共134頁第十五頁，共135頁。第15頁/共134頁第十六頁，共135頁。點陣(diǎnzhèn)式輸出設(shè)備：如常見的針式打印機(jī),噴墨式繪圖儀,靜電式繪圖儀.圖形被分解成點陣(diǎnzhèn)輸出。矢量式輸出設(shè)備：可分為平面式繪圖儀和滾筒式繪圖儀。第16頁/共134頁第十七頁，共135頁。2.4：圖形(túxíng)繪制設(shè)備打印機(jī)（Printer）打印機(jī)是畫點設(shè)備，是主要的圖形(túxíng)硬拷貝設(shè)備，分為撞擊式（Impact）和非撞擊式（Nonimpact）：撞擊式打印機(jī)主要指針式打印機(jī)；非撞擊式打印機(jī)包括激光、噴墨、熱轉(zhuǎn)印、燃料熱升華、靜電等多種打印機(jī)。第17頁/共134頁第十八頁，共135頁。2.4：圖形繪制(huìzhì)設(shè)備繪圖儀（Plotter）筆式繪圖儀（PenPlotter）是一種劃線(huáxiàn)設(shè)備，從原理上分為筆式、噴墨式、熱敏式、靜電式等，從結(jié)構(gòu)上又分為兩種：

1）滾筒式繪圖機(jī)（DrumPlotter）：

兩只步進(jìn)電機(jī)帶動繪圖紙和繪圖工具筆運動，控制兩只步進(jìn)電機(jī)協(xié)調(diào)動作進(jìn)行繪圖。繪圖工具可以是筆，或彩色噴墨頭。

2）平板式繪圖機(jī)（FlatbedPlotter）：

圖紙平鋪，橫梁和筆架運動。這種繪圖儀目前已經(jīng)很少見。

第18頁/共134頁第十九頁，共135頁。2.2：圖形顯示(xiǎnshì)設(shè)備CRT圖形(túxíng)顯示器光柵掃描顯示器：

掃描轉(zhuǎn)換過程(guòchéng)：象素信息從應(yīng)用程序轉(zhuǎn)換并放入幀緩沖區(qū)的過程(guòchéng)。幀頻：又稱垂直掃描頻率，是每秒鐘屏幕重復(fù)繪制顯示畫垂直回掃，場掃描：每幀終了，電子束返回左上端。面的次數(shù)，即重繪率。第19頁/共134頁第二十頁，共135頁。2.2：圖形(túxíng)顯示設(shè)備陰極射線管彩色陰極射線管CRT圖形顯示器平板顯示器三維觀察(guānchá)設(shè)備本節(jié)內(nèi)容(nèiróng)：第20頁/共134頁第二十一頁，共135頁。第21頁/共134頁第二十二頁，共135頁。2.2：圖形顯示(xiǎnshì)設(shè)備陰極射線管（CathodeRayTurbo）目前圖形顯示設(shè)備(shèbèi)大多數(shù)是基于陰極射線管CRT的監(jiān)視器。

CRT是一種真空器件(qìjiàn)，它利用電磁場產(chǎn)生高速的、經(jīng)過聚焦的電子束，偏轉(zhuǎn)到屏幕的不同位置轟擊屏幕表面的熒光材料，而產(chǎn)生可見圖形。由于熒光物質(zhì)在高速電子的轟擊下會發(fā)生電子躍遷，即電子吸收到能量從低能態(tài)變?yōu)楦吣軕B(tài)。由于高能態(tài)很不穩(wěn)定，在很短的時間內(nèi)熒光物質(zhì)的電子會從高能態(tài)重新回到低能態(tài)，這時將發(fā)出熒光，屏幕上的對應(yīng)點就輝亮，不同象素的輝亮狀態(tài)就產(chǎn)生了可見圖形。第22頁/共134頁第二十三頁，共135頁。第23頁/共134頁第二十四頁，共135頁。2.2：圖形顯示(xiǎnshì)設(shè)備陰極射線管（CathodeRayTurbo）CRT由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光屏三個基本部分組成：電子槍：由加熱器，金屬陰極、電平控制器組成；陰極：由燈絲加熱發(fā)出電子束；控制柵：加上負(fù)電壓后，能夠控制通過其中小孔的帶負(fù)電的電子束的強弱，通過調(diào)節(jié)負(fù)電壓高低(gāodī)來控制電子數(shù)量，即控制熒光屏上相應(yīng)點的亮度；CRT它的主要功能是產(chǎn)生一個沿管軸（Z軸）方向前進(jìn)的細(xì)電子束轟擊熒光屏，電子束應(yīng)滿足下列要求：a.具有足夠的電流強度b.電流的大小和有無必須是可控的c.具有很高的速度d.在屏幕上能聚焦很小的光亮，以保證顯示器足夠的分辨率第24頁/共134頁第二十五頁，共135頁。2.2：圖形(túxíng)顯示設(shè)備陰極射線管（CathodeRayTurbo）電子槍結(jié)構(gòu)(jiégòu)：燈絲陰極柵極加速極第二陽極第三陽極石墨層玻璃燈絲陰極柵極加速極聚焦極第二、四陽極石墨層玻璃（b)四極電子槍（a)三極電子槍聚焦系統(tǒng)是一個電透鏡，保證(bǎozhèng)電子束在轟擊屏幕時，匯聚成很細(xì)的點。加速電極：加正高壓電（幾萬伏），使電子束高速運動。第25頁/共134頁第二十六頁，共135頁。2.2：圖形顯示(xiǎnshì)設(shè)備陰極射線管（CathodeRayTurbo）偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)：

主要作用是控制電子束，靜電場或磁場，產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。電子束偏轉(zhuǎn)有電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)兩種方法(fāngfǎ)：a.磁偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)是利用磁場使電子束產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，掃描熒光屏產(chǎn)生字符或圖形。b.電偏轉(zhuǎn)電子束通過兩對金屬偏轉(zhuǎn)板，電子朝正電壓的極板偏轉(zhuǎn)第26頁/共134頁第二十七頁，共135頁。2.2：圖形(túxíng)顯示設(shè)備陰極射線管（CathodeRayTurbo）磁偏轉(zhuǎn)電偏轉(zhuǎn)(piānzhuǎn)第27頁/共134頁第二十八頁，共135頁。2.2：圖形顯示(xiǎnshì)設(shè)備陰極射線管（CathodeRayTurbo）偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)：

由于偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的作用，電子束要到達(dá)屏幕的邊緣(biānyuán)時，偏轉(zhuǎn)角度就會增大。到達(dá)屏幕最邊緣(biānyuán)的偏轉(zhuǎn)角度被稱為最大偏轉(zhuǎn)角最大偏轉(zhuǎn)角是衡量系統(tǒng)性能的最重要的指標(biāo)。顯示器長短與此有關(guān)：CRT顯示器屏幕越大整個顯象管就越長第28頁/共134頁第二十九頁，共135頁。2.2：圖形顯示(xiǎnshì)設(shè)備陰極射線管（CathodeRayTurbo）枕形失真(shīzhēn)桶形失真(shīzhēn)注意：電子穿出偏轉(zhuǎn)磁場后，是沿著圓周運動的切線的方向射向屏幕的，可以導(dǎo)出，當(dāng)偏轉(zhuǎn)線圈的匝數(shù)一定時，偏轉(zhuǎn)電流I與偏轉(zhuǎn)角的正弦成正比。由于屏幕四角距中心最遠(yuǎn)，會造成光柵的枕形失真。對此，可將產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場的鋸齒形電流預(yù)先產(chǎn)生一些失真；或是通過“桶形失真”抵消“枕形失真”第29頁/共134頁第三十頁，共135頁。2.2：圖形顯示(xiǎnshì)設(shè)備陰極射線管（CathodeRayTurbo）熒光屏：熒光屏是用熒光粉涂敷在玻璃底壁上制成的，常用沉積法涂敷熒光粉。玻璃底壁要求無氣泡，表面光學(xué)拋光。對熒光粉的性能要求是：a.具發(fā)光顏色滿足標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)白色b.發(fā)光效率高的c.余輝時間合適d.壽命長第30頁/共134頁第三十一頁，共135頁。2.2：圖形(túxíng)顯示設(shè)備陰極射線管（CathodeRayTurbo）熒光物質(zhì)：當(dāng)它被電子轟擊時發(fā)出亮光，如硫化鋅和硅酸鋅的混合物。余輝時間（持續(xù)發(fā)光時間）：電子束離開某點后，該點的亮度值衰減到初始值1/10所需的時間電子停止轟擊到亮度值衰減到初始值1/10所需的時間。短余輝可顯示動畫，長余輝可顯示靜態(tài)圖象，通常CRT熒光粉的余輝時間為5－40ms。刷新：為了讓熒光物質(zhì)保持一個穩(wěn)定的亮度值。刷新頻率：每秒鐘重繪屏幕的次數(shù)。分辨率：像素(Pixel:PictureCell)：構(gòu)成屏幕（圖像）的最小元素。屏幕亮點無重疊顯示的最多點數(shù)；或垂直和水平方向每厘米可繪制的點數(shù)；或兩個方向的總點數(shù)。兩個相鄰(xiānɡlín)亮點顯現(xiàn)的間隔應(yīng)大于具有約60％亮點中心亮度的位置上每個亮點的直徑。熒光屏的相關(guān)(xiāngguān)概念：第31頁/共134頁第三十二頁，共135頁。分辨率(Resolution)：CRT在水平或豎直方向單位長度上能識別(shíbié)的最大像素個數(shù)，單位通常為dpi（dotsperinch)。在假定屏幕尺寸一定的情況下，也可用整個屏幕所能容納的像素個數(shù)描述，如640*480，800*600，1024*768，1280*1024等等某種CRT產(chǎn)生穩(wěn)定圖像所需要的最小刷新頻率(pínlǜ)=1秒/熒光物質(zhì)的持續(xù)發(fā)光時間（例如）=1000/40=25Hz第32頁/共134頁第三十三頁，共135頁。2.2：圖形(túxíng)顯示設(shè)備陰極射線管（CathodeRayTurbo）CRT屏幕上發(fā)光(fāɡuānɡ)熒光層亮點的亮度分布滿足高斯分布當(dāng)兩個熒光(yíngguāng)發(fā)光亮點間隔大于亮點亮度衰減到60％最大值的亮點的直徑時，兩亮點是可區(qū)分的第33頁/共134頁第三十四頁，共135頁。2.2：圖形顯示(xiǎnshì)設(shè)備彩色(cǎisè)陰極射線管屏幕產(chǎn)生(chǎnshēng)彩色的常用方法：射線穿透法、影孔板法影孔板法：原理：蔭罩被安裝在熒光屏的內(nèi)表面，用于精確定位像素的位置

利用三基色原理（紅、綠、藍(lán)），將三色影像同時顯示在一個管屏上，合成一副彩色圖象。第34頁/共134頁第三十五頁，共135頁。2.2：圖形顯示(xiǎnshì)設(shè)備彩色(cǎisè)陰極射線管影孔板法原理：

熒光屏上涂有有序排列的R，G，B三色(sānsè)熒光點，熒光屏后面1cm處安裝蔭罩板，板上密排小孔與一組三色(sānsè)小點對應(yīng)，三支電子槍的電子束交匯于小孔中心，再各自打在對應(yīng)小點上。第35頁/共134頁第三十六頁，共135頁。2.2：圖形顯示(xiǎnshì)設(shè)備彩色(cǎisè)陰極射線管影孔板法原理：

調(diào)節(jié)各電子槍發(fā)射電子束的強度，即可控制各色光點亮度。若每支電子槍的電子束強度有256個等級，則顯示器能同時顯示256*256*256種顏色，稱為(chēnɡwéi)真彩系統(tǒng)。如果每支電子槍發(fā)出的電子束的強度有256個等級，則顯示器能同時顯示256*256*256=16M種顏色，稱為(chēnɡwéi)真彩系統(tǒng)顯示器能同時顯示的顏色個數(shù)第36頁/共134頁第三十七頁，共135頁。2.2：圖形(túxíng)顯示設(shè)備彩色(cǎisè)陰極射線管影孔板法原理：

電子槍的安裝呈“品”字形，其間互成120度，組成一個等邊三角形。為使三只槍同時擊中一組熒光(yíngguāng)點，每支槍略向管軸傾斜。點狀蔭罩工作原理紅、綠、蘭三基色三色熒光點（很小并充分靠近--〉像素）三支電子槍電子槍、蔭罩中的一個小孔和熒光點呈一直線；每個小孔與一個像素（即三個熒光點）對應(yīng)第37頁/共134頁第三十八頁，共135頁。2.2：圖形(túxíng)顯示設(shè)備彩色(cǎisè)陰極射線管影孔板法原理：

為了避免混色，熒光點的面積比電子束截面(jiémiàn)要大些只有15%左右的電子到達(dá)屏幕，大部分被蔭罩擋住致其發(fā)熱第38頁/共134頁第三十九頁，共135頁。2.2：圖形(túxíng)顯示設(shè)備彩色(cǎisè)陰極射線管影孔板法原理：

為了改進(jìn)普通蔭罩管的缺點，研制出了黑底蔭罩管。主要是把熒光小點的面積縮小(suōxiǎo)到等于實際發(fā)光面積，且小孔間隙用石墨涂敷。第39頁/共134頁第四十頁，共135頁。2.2：圖形顯示(xiǎnshì)設(shè)備彩色(cǎisè)陰極射線管影孔板類型(lèixíng)：

a）點狀影孔板：大多數(shù)球面與柱面顯像管b）蔭柵式影孔板：Sony的Trinitron與Mitsubishi的Diamondtron顯像管c）溝槽式影孔板：LG的Flatron顯像管外層玻璃熒光涂層影孔板第40頁/共134頁第四十一頁，共135頁。2.2：圖形顯示(xiǎnshì)設(shè)備影孔板類型：球面顯示器與柱面顯示器普通的顯象管采用的都是點狀影孔板顯象管（點狀蔭罩顯象管），顯象管的表面呈略微凸起的球面狀，故稱之為“球面管”。柱面顯象管采用蔭柵式結(jié)構(gòu)，它的表面在水平方向仍然略微凸起，但是(dànshì)在垂直方向上卻是筆直的，呈圓柱狀，故稱之為“柱面管”。常用的蔭柵式顯象管有日本索尼公司的特麗瓏管（Trinitron）和三菱公司的鉆石瓏管（Diamondtron）RGB紅綠蘭蔭柵熒光屏彩色(cǎisè)陰極射線管第41頁/共134頁第四十二頁，共135頁。柱面和球面(qiúmiàn)顯示器點距定義示意圖第42頁/共134頁第四十三頁，共135頁。2.2：圖形顯示(xiǎnshì)設(shè)備彩色(cǎisè)陰極射線管射線穿透(chuāntòu)法：

由兩層熒光涂層：紅色光和綠色光兩種發(fā)光物質(zhì)構(gòu)成，電子束轟擊穿透(chuāntòu)熒光層的深淺，決定所產(chǎn)生的顏色特點：主要用于隨機(jī)掃描等畫線顯示器；成本低；應(yīng)用：主要用于畫線顯示器優(yōu)點：成本低缺點：只能產(chǎn)生有限幾種顏色第43頁/共134頁第四十四頁，共135頁。2.2：圖形顯示(xiǎnshì)設(shè)備彩色(cǎisè)陰極射線管射線穿透法：

當(dāng)圖形彩色轉(zhuǎn)換速度很快時，相應(yīng)的高壓轉(zhuǎn)換速度亦迅速，這對轉(zhuǎn)換速度、精度、和功耗都提出(tíchū)了很高的要求；另外它通常只能產(chǎn)生有限的幾種顏色電子束熒光涂層產(chǎn)生顏色低速電子束較低速電子束較高速電子束高速電子束第44頁/共134頁第四十五頁，共135頁。2.2：圖形顯示(xiǎnshì)設(shè)備CRT圖形(túxíng)顯示器隨機(jī)掃描顯示器：

圖形顯示器中電子束的定位和偏轉(zhuǎn)(piānzhuǎn)具有隨機(jī)性，即電子束的掃描軌跡隨顯示內(nèi)容而變化，只在需要的地方掃描，而不必全屏掃描。故也稱其為向量顯示器或筆劃顯示器。第45頁/共134頁第四十六頁，共135頁。隨機(jī)掃描(sǎomiáo)的顯示系統(tǒng)特點：電子束可隨意移動，只掃描(sǎomiáo)熒屏上要顯示的部分。邏輯部件：刷新存儲器(RefreshingBuffer)，顯示處理器（DPU:DisplayProcessingUuit）和CRT第46頁/共134頁第四十七頁，共135頁。應(yīng)用程序發(fā)出繪圖命令，→解析成顯示處理器可接受命令格式，存放在刷新存儲器中。刷新存儲器中所有的繪圖命令組成一個顯示文件，由顯示處理器負(fù)責(zé)解釋執(zhí)行(刷新)，→驅(qū)動(qūdònɡ)電子槍在屏幕上繪圖。 修改圖形，實際是修改顯示文件中的某些繪圖命令。工作(gōngzuò)原理第47頁/共134頁第四十八頁，共135頁。2.2：圖形(túxíng)顯示設(shè)備CRT圖形(túxíng)顯示器隨機(jī)掃描顯示器：

隨機(jī)掃描顯示器設(shè)計(shèjì)成每秒30到60次畫出圖形的所有線缺點：只能顯示線畫圖形不能顯示逼真場景、和電視標(biāo)準(zhǔn)不一致、驅(qū)動系統(tǒng)也較復(fù)雜。處理100000條短線。顯示的線條很少時候，則延遲每個刷新周期，否則可能燒壞熒光屏。優(yōu)點：無冗余掃描、速度快、圖象清晰、比光柵系統(tǒng)更高的分辨率、生成光滑線條。條。高性能的向量系統(tǒng)在這樣的速度中能第48頁/共134頁第四十九頁，共135頁。2.2：圖形顯示(xiǎnshì)設(shè)備CRT圖形(túxíng)顯示器直視存儲管顯示器：

其工作原理類似一個(yīɡè)有長余輝的熒光屏，一條線一旦畫在屏幕上，在一小時之內(nèi)都將是可見的。優(yōu)點：缺點：不能顯示彩色、不能局部修改、擦除和重畫過程對復(fù)雜圖形來講，可能要幾秒鐘無需刷新、復(fù)雜圖形都能在極高分辨率下無閃爍顯示；成本低；第49頁/共134頁第五十頁，共135頁。2.2：圖形(túxíng)顯示設(shè)備CRT圖形(túxíng)顯示器光柵掃描顯示器：

在該系統(tǒng)系統(tǒng)中，電子束橫向掃描屏幕，一次一行，從頂?shù)降醉槾芜M(jìn)行。當(dāng)電子束橫向沿每一行移動時，電子束的強度不斷變化(biànhuà)來建立亮點的圖案。故稱其為畫點設(shè)備第50頁/共134頁第五十一頁，共135頁。光柵掃描的顯示(xiǎnshì)系統(tǒng)光柵掃描顯示系統(tǒng)(xìtǒng)特點：光柵掃描掃描線幀水平回掃期垂直回掃期第51頁/共134頁第五十二頁，共135頁。2.2：圖形顯示(xiǎnshì)設(shè)備CRT圖形(túxíng)顯示器光柵掃描顯示器：

刷新速率：每秒60到80幀，即60Hz或80Hz。水平回掃，行掃描：對于每一行，掃描線掃過后(guòhòu)，返回屏幕左端。垂直回掃，場掃描：每幀終了，電子束返回左上端。

逐行掃描和隔行掃描：隔行掃描是先掃偶數(shù)行掃描線，再掃奇數(shù)行，主要用于較慢的刷新速率，以避免閃爍。刷新緩沖存儲器（refreshbuffer）或稱幀緩沖存儲器（framebuffer）第52頁/共134頁第五十三頁，共135頁。幾個(jǐɡè)概念行頻、幀頻水平掃描頻率(pínlǜ)為行頻。垂直掃描頻率(pínlǜ)為幀頻。逐行掃描、隔行掃描隔行掃描方式是先掃奇數(shù)行掃描線，再掃偶數(shù)行掃描線。第53頁/共134頁第五十四頁，共135頁。幾個(jǐɡè)概念象素整個屏幕被掃描線分成n行，每行有m個點，每個點為一個象素。整個屏幕有m×n個象素。分辨率是指CRT在水平或垂直方向的單位(dānwèi)長度上能分辨出的最大光點（象素）數(shù)，分為水平分辨率和垂直分辨率。通常用屏幕上象素的數(shù)目來表示。比如上述的n行，每行m點的屏幕分辨率為m×n。分辨率越高，相鄰象素點之間的距離越小，顯示的字符或圖像也就越清晰。分辨率受顯示器生產(chǎn)工藝、掃描頻率以及顯示存儲器容量的限制。第54頁/共134頁第五十五頁，共135頁。幾個(jǐɡè)概念點距相鄰象素點之間的距離，與分辨率指標(biāo)相關(guān)(xiāngguān)。顯示速度指顯示字符、圖形特別是動態(tài)圖像的速度，與顯示器的分辨率及掃描頻率有關(guān)。可用最大帶寬（水平象素數(shù)×垂直象素數(shù)×最大幀頻）來表示。第55頁/共134頁第五十六頁，共135頁。幾個(jǐɡè)概念色彩與亮度等級亮度等級又稱灰度，主要指單色顯示器的亮度變化。色彩包括可選擇顯示器顏色的數(shù)目以及一幀畫面可同時顯示的顏色數(shù)，與熒光屏的質(zhì)量有關(guān)，并受顯示存儲器VRAM容量的影響。圖像刷新由于CRT內(nèi)側(cè)的熒光粉在接受電子束的轟擊時，只能維持短暫的發(fā)光，根據(jù)人眼視覺暫留的特性，需要(xūyào)不斷進(jìn)行刷新才能有穩(wěn)定的視覺效果，因此刷新是指以每秒30幀以上的頻率反復(fù)掃描不斷地顯示每一幀圖像。圖像的刷新頻率等于幀掃描的頻率（幀頻），用每秒刷新的幀數(shù)表示。目前刷新頻率標(biāo)準(zhǔn)為每秒50~120幀。第56頁/共134頁第五十七頁，共135頁。幾個(jǐɡè)概念幀緩沖存儲器（顯示存儲器）存儲用于刷新的圖像信息的存儲器。幀緩沖存儲器的大小通常用X方向（行）和Y方向（列）可尋址的地址數(shù)的乘積(chéngjī)來表示，稱為幀緩沖存儲器的分辨率。第57頁/共134頁第五十八頁，共135頁。顯示器的分辨率電子束按固定(gùdìng)的掃描順序進(jìn)行掃描N條掃描線，每條掃描線有M個像素，則M*N為顯示器的分辨率。

第58頁/共134頁第五十九頁，共135頁。邏輯部件：幀緩沖存儲器（FrameBuffer)，視頻控制器（VideoController)，顯示(xiǎnshì)處理器（DisplayProcessor），CRT幀緩沖存儲器作用：存儲屏幕上像素的顏色值簡稱幀緩沖器，俗稱顯存第59頁/共134頁第六十頁，共135頁。幀緩存中單元數(shù)目與顯示器上像素的數(shù)目相同，單元與像素一一對應(yīng)，各單元的數(shù)值決定了其對應(yīng)像素的顏色。顯示顏色的種類與幀緩存中每個單元的位數(shù)有關(guān)（圖示幀緩沖器的每個單元只有(zhǐyǒu)一位）。16位色的系統(tǒng)可以同時顯示16*16*16=4096色第60頁/共134頁第六十一頁，共135頁。2.2：圖形(túxíng)顯示設(shè)備平板(píngbǎn)圖形顯示器CRT固有的物理結(jié)構(gòu)限制了它向更廣的顯示領(lǐng)域發(fā)展。屏幕的加大必然導(dǎo)致顯象管的加長，顯示器的體積必然要加大，在使用時候就會受到空間的限制；CRT顯示器利用電子槍發(fā)射電子束，容易受電磁波干擾；長期電磁輻射會對人們健康產(chǎn)生不良影響。

平板顯示器是低電壓、輕小型的數(shù)字化顯示器件，一般(yībān)分為兩類：非發(fā)射顯示器和發(fā)射顯示器。非發(fā)射顯示器利用光學(xué)效應(yīng)，主要指液晶顯示器；發(fā)射顯示器主要包括平板CRT、等離子顯示器、薄片光電顯示器、發(fā)光二極管等。第61頁/共134頁第六十二頁，共135頁。2.2：圖形(túxíng)顯示設(shè)備平板(píngbǎn)圖形顯示器液晶顯示器：

液晶的電光效應(yīng)：當(dāng)液晶分子的某種排列狀態(tài)在電場作用下變?yōu)榱硪环N排列狀態(tài)時，液晶的光學(xué)性質(zhì)隨之改變。液晶顯示的機(jī)理(jīlǐ)是通過能阻塞或傳遞光的液晶材料，傳遞來自周圍的或內(nèi)部光源的偏振光。外觀小巧精致，厚度只有6.5-8cm左右。不會產(chǎn)生CRT那樣的因為刷新頻率低而出現(xiàn)的閃爍現(xiàn)象工作電壓低，功耗小，節(jié)約能源,沒有電磁輻射，對人體健康沒有任何影響。第62頁/共134頁第六十三頁，共135頁。2.2：圖形顯示(xiǎnshì)設(shè)備平板(píngbǎn)圖形顯示器等離子顯示器：

采用空氣等離子體(děnglízǐtǐ)技術(shù)，無須刷新緩沖存儲器。空氣等離子體(děnglízǐtǐ)通常用包括氖氣在內(nèi)的混合氣體充入兩塊玻璃板之間。類似一個個微型霓虹燈，紅綠藍(lán)三種不同顏色的像素。顯示屏薄，掛在墻上。發(fā)光聚合物技術(shù)，堅不可摧；柔韌性好，可以卷起來；顯示畫面具有無與倫比的清晰度，無鋸齒現(xiàn)象。真正的平面直角。第63頁/共134頁第六十四頁，共135頁。2.2：圖形顯示(xiǎnshì)設(shè)備平板(píngbǎn)圖形顯示器薄片光電顯示器：

薄片光電顯示器有與等離子體顯示板類似的結(jié)構(gòu)。不同之處在于：它在玻璃板中填充的是熒光(yíngguāng)物，而不是氣體。第64頁/共134頁第六十五頁，共135頁。2.2：圖形(túxíng)顯示設(shè)備平板(píngbǎn)圖形顯示器發(fā)光二極管顯示器：

常用于設(shè)計大型的室內(nèi)(shìnèi)室外的顯示屏。結(jié)構(gòu)原理：二極管以矩陣排列形成顯示器的象素位置缺點：暖色效應(yīng)，即多數(shù)LED大屏幕顯示器只具有暖色：即紅色和綠色，以及兩色的混合色“黃色”，整個顯示色調(diào)偏黃。第65頁/共134頁第六十六頁，共135頁。2.2：圖形顯示(xiǎnshì)設(shè)備三維觀察(guānchá)設(shè)備顯示三維場景需要用三維觀察設(shè)備。一種方式是采用從變焦距的柔性震動鏡面反射CRT圖象。第二種方式是利用(lìyòng)不同的刷新周期交替地顯示兩視圖，為不同的眼鏡顯示不同的圖象。第三種方式是采用虛擬現(xiàn)實中的頭盔式結(jié)構(gòu)。第66頁/共134頁第六十七頁，共135頁。2.3：圖形(túxíng)顯示子系統(tǒng)圖形顯示(xiǎnshì)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相關(guān)概念PC圖形顯示(xiǎnshì)卡本節(jié)內(nèi)容(nèiróng)：第67頁/共134頁第六十八頁，共135頁。2.3：圖形(túxíng)顯示子系統(tǒng)圖形顯示(xiǎnshì)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)常用的光柵(guāngshān)圖形顯示子系統(tǒng)常用光柵圖形顯示器結(jié)構(gòu)中，緩沖存儲器由顯示控制器直接訪問，它即可以使用系統(tǒng)主存的固定區(qū)域，又可以是專用的顯示內(nèi)存。第68頁/共134頁第六十九頁，共135頁。2.3：圖形(túxíng)顯示子系統(tǒng)相關(guān)(xiāngguān)概念光點(ɡuānɡdiǎn)：指電子束打在屏幕上，顯示器所能顯示的最小發(fā)亮點，一般用其直徑來標(biāo)明光點的大小。

象素點：指圖形顯示在屏幕上的時候，按當(dāng)前的圖形顯示分辨率所能提供的最小元素點。

圖形分辨率：

圖形系統(tǒng)具有的實際屏幕圖形精度稱為圖形分辨率圖形顯示中的分辨率有三種：屏幕分辨率、顯示分辨率和存儲分辨率。第69頁/共134頁第七十頁，共135頁。2.3：圖形(túxíng)顯示子系統(tǒng)相關(guān)(xiāngguān)概念屏幕(píngmù)分辨率：也稱光柵分辨率，它決定了顯示系統(tǒng)最大可能的分辨率，任何顯示控制器所提供的分辨率均不能超過該物理分辨率。通常用水平方向與垂直方向上的光點數(shù)的乘積來表示。

顯示分辨率：計算機(jī)顯示控制器所能夠提供的顯示模式分辨率，實際應(yīng)用中簡稱為顯示模式。對于文本顯示方式，顯示分辨率用水平和垂直方向上所能顯示的字符總數(shù)的乘積表示。對于圖形顯示方式，則用水平和垂直方向上所能顯示的象素點總數(shù)的乘積表示。顯示分辨率不同，它所對應(yīng)的象素點大小也不同。第70頁/共134頁第七十一頁，共135頁。2.3：圖形(túxíng)顯示子系統(tǒng)相關(guān)(xiāngguān)概念存儲(cúnchǔ)分辨率：

指幀緩沖區(qū)的大小，一般用緩沖區(qū)的字節(jié)數(shù)表示。存儲分辨率不僅與顯示分辨率有關(guān)，還與象素點色彩有關(guān)。幀緩存大小的計算＝：x方向的象素點數(shù)*y方向的象素點數(shù)*（log2n）/8其中：n為顏色數(shù)或灰度等級數(shù)。

三種分辨率的關(guān)系：屏幕分辨率決定了所能顯示的最高分辨率；顯示分辨率和存儲分辨率對所能顯示的圖形分辨率也有控制作用；存儲分辨率必須大于顯示分辨率，否則不能顯示應(yīng)有的顯示模式；第71頁/共134頁第七十二頁，共135頁。2.3：圖形(túxíng)顯示子系統(tǒng)相關(guān)(xiāngguān)概念文本方式：屏幕顯示的工作方式為字符方式稱為(chēnɡwéi)文本方式。文本方式下，屏幕分辨率表示了該顯示器顯示字符的能力。圖形方式：屏幕顯示的工作方式為繪圖方式。只有在圖形方式下才能執(zhí)行各種圖形的輸入輸出和操作功能。圖形方式下也能顯示字符，這時的字符可以作為圖案（點陣字模）或圖形（矢量字）處理，字符的大小和方向都是可變的。圖形模式：圖形方式下具體的顯示方式稱為(chēnɡwéi)圖形模式。圖形模式包括顯示分辨率、同時能顯示的色彩數(shù)目和頁面?zhèn)€數(shù)。第72頁/共134頁第七十三頁，共135頁。2.3：圖形(túxíng)顯示子系統(tǒng)相關(guān)(xiāngguān)概念

象素和幀緩存：屏幕上一個象素點就對應(yīng)幀緩存中的一組信息(xìnxī)。如何對應(yīng)，通常采用兩種方式：組合象素法，和顏色位面法。

組合象素法：在這種方式中，圖形顯示中一個圖形象素點的全部信息被編碼成一個數(shù)據(jù)字節(jié)，按照一定方式存儲到幀緩存中，編碼字節(jié)的長度與點的屬性（如顏色、灰度等）有關(guān)。第73頁/共134頁第七十四頁，共135頁。2.3：圖形(túxíng)顯示子系統(tǒng)相關(guān)(xiāngguān)概念顏色(yánsè)位面法：在這種方法中，幀緩存被分成若干獨立的存儲區(qū)域，每一個區(qū)域稱為一個位面（BitPlane），每個位面控制一種顏色或者灰度，每一個圖形象素點在每個位面中占一位，通過幾個位面中的同一位組合成一個象素。第74頁/共134頁第七十五頁，共135頁。黑白(hēibái)光柵掃描顯示器黑白光柵顯示器的邏輯框圖如上：其中幀緩存是一塊連續(xù)的計算機(jī)存儲器。對于黑白單灰度顯示器每一象素需要一位存儲器，對一個1024×1024象素組成的黑白單灰度顯示器所需要的最小緩存為220，并在一個位面上(miànshànɡ)。一個位面的緩存只能存儲黑白圖形，幀緩存是數(shù)字設(shè)備，光柵顯示器是模擬設(shè)備，因而還需要數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)。第75頁/共134頁第七十六頁，共135頁。2.3：圖形(túxíng)顯示子系統(tǒng)相關(guān)(xiāngguān)概念顏色(yánsè)位面法：在光柵圖形顯示器中需要足夠的位面和幀緩存結(jié)合起來才能反映圖形的顏色和灰度等級。例如N位面灰度等級的幀緩存，其灰度等級范圍是0到2N-1之間。對于黑白單灰度顯示器每一象素需要一位存儲器，對一個1024×1024象素組成的黑白單灰度顯示器所需要的最小緩存為1024×1024，并在一個位面上。第76頁/共134頁第七十七頁，共135頁。黑白(hēibái)灰度光柵掃描顯示器在光柵圖形顯示器中需要足夠的位面和幀緩存結(jié)合起來才能反映圖形的顏色和灰度等級。如下圖是一個(yīɡè)具有N位面灰度等級的幀緩存。顯示器上每個象素的亮度是由N位面中對應(yīng)的每個象素位置的內(nèi)容控制的。該存儲器中的二進(jìn)制的數(shù)被翻譯成灰度等級，范圍是0到2N-1之間。第77頁/共134頁第七十八頁，共135頁。2.3：圖形(túxíng)顯示子系統(tǒng)相關(guān)(xiāngguān)概念顏色(yánsè)位面法：對于彩色幀緩存，每個原色電子槍有8個位面，每種原色有256種顏色數(shù)（灰度），三種原色組合可產(chǎn)生256×256×256種顏色，稱為全彩色（真彩色），其幀緩存稱為全色幀緩存，這類幀緩存中每個象素點需要3個字節(jié)保存。第78頁/共134頁第七十九頁，共135頁。彩色(cǎisè)光柵掃描顯示器下圖是彩色(cǎisè)光柵顯示器的邏輯圖，對于紅、綠、藍(lán)三原色有三個位面的幀緩存和三個電子槍。第79頁/共134頁第八十頁，共135頁。彩色(cǎisè)光柵掃描顯示器每個顏色(yánsè)的電子槍可以通過增加幀緩存位面來提高顏色(yánsè)種類的灰度等級。如上圖，每種原色電子槍有8個位面的幀緩存和8位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，每種原色可有256種灰度，三種原色的組合將是(28)3=224。第80頁/共134頁第八十一頁，共135頁。彩色(cǎisè)光柵掃描顯示器每個顏色(yánsè)的電子槍可以通過增加幀緩存位面來提高顏色(yánsè)種類的灰度等級。如上圖，每種原色電子槍有8個位面的幀緩存和8位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，每種原色可有256種灰度，三種原色的組合將是(28)3=224。第81頁/共134頁第八十二頁，共135頁。彩色(cǎisè)光柵掃描顯示器若每個單元有24位（每種基色占8位）即顯示系統(tǒng)可同時產(chǎn)生224種顏色（24位真彩色）分辨率M*N、顏色個數(shù)K與顯存大小(dàxiǎo)V的關(guān)系

第82頁/共134頁第八十三頁，共135頁。彩色(cǎisè)光柵掃描顯示器若存儲器位長固定(gùdìng)，則屏幕分辯率與同時可用的顏色種數(shù)成反比關(guān)系。1兆字節(jié)的幀緩存，若設(shè)分辯率為640×480，則幀緩存每個單元可有24位，可能同時顯示224種顏色，若設(shè)分辯率為1024×768，則每個單元分得的位數(shù)僅略多于8，只能工作于256色顯示模式下。第83頁/共134頁第八十四頁，共135頁。彩色(cǎisè)光柵掃描顯示器顯存問題(wèntí)高分辨率和真彩要求有大的顯存；曾經(jīng)是個問題(wèntí)！解決方法：采用查色表(LookupTable）或稱彩色表(ColorTable)查色表工作原理1024*768真彩模式(móshì)需要3M字節(jié)顯存第84頁/共134頁第八十五頁，共135頁。2.3：圖形(túxíng)顯示子系統(tǒng)相關(guān)(xiāngguān)概念顏色(yánsè)查找表：如果顏色值直接存儲在幀緩存中，那么對一些高分辨率和真彩要求的顯存，如：1024×768真彩模式需要3M字節(jié)的幀緩存（顯存）！而通常應(yīng)用中只取256或512個顏色（灰度）等級。為降低幀緩存的負(fù)荷，可采用顏色查找表的方法，即把顏色碼放在一個獨立的表中，幀緩存存放的是顏色表中各項的索引值。第85頁/共134頁第八十六頁，共135頁。2.3：圖形(túxíng)顯示子系統(tǒng)相關(guān)(xiāngguān)概念顏色(yánsè)查找表：顏色查找表中每一項的內(nèi)容對應(yīng)一種顏色，表的長度由幀緩存單元的位數(shù)決定，例如：每單元有n位，則查色表的長度為2n，表中每項有w位字寬。

目的：在幀緩存單元況下具有大范圍內(nèi)挑選顏注意：盡管采用查找表后可提高總光強等級(總顏色數(shù))，但每屏可顯示的顏色數(shù)還是受幀緩存中單個象素點所占用的位數(shù)決定位數(shù)不增加的情圖中w>n時，可有2w個灰度等級。色的能力。第86頁/共134頁第八十七頁，共135頁。2.3：圖形(túxíng)顯示子系統(tǒng)相關(guān)(xiāngguān)概念顯示(xiǎnshì)長寬比：即水平點數(shù)與垂直點數(shù)之比。要求在屏幕兩個方向上相同象素點數(shù)產(chǎn)生同樣長度的線段，以使圖形不至發(fā)生畸變。例如，屏幕的長寬比為4:3，故顯示分辨率就有640×480，800×600，1024×768等，它們均為4:3。800600第87頁/共134頁第八十八頁，共135頁。2.3：圖形(túxíng)顯示子系統(tǒng)相關(guān)(xiāngguān)概念屏幕(píngmù)坐標(biāo)系：在坐標(biāo)系中象素點（x，y）的坐標(biāo)取值范圍為0到x或y的最大分辨率減1。第88頁/共134頁第八十九頁，共135頁。2.3：圖形(túxíng)顯示子系統(tǒng)PC圖形(túxíng)顯示卡單字符顯示卡：MDA（MonochromeDisplayAdapter）彩色圖形顯示卡：CGA（ColorGraphicsAdapter）增強型圖形顯示卡：EGA（ExtendedGraphicsAdapter）影像圖形陣列：VGA（VideoGraphicsArray）高性能圖形顯示卡：SuperVGA、AcceleratedVGA、TVGA顯示存儲器的帶寬：最大數(shù)據(jù)傳輸率（MB/s）刷新(shuāxīn)帶寬：每幀象素點數(shù)×每象素占用字節(jié)×刷新(shuāxīn)速率第89頁/共134頁第九十頁，共135頁。查色表（lookupTable）是一維線性表，其每一項的內(nèi)容對應(yīng)一種(yīzhǒnɡ)顏色，它的長度由幀緩存單元的位數(shù)決定，例如：每單元有8位，則查色表的長度為28＝256目的：在幀緩存單元的位數(shù)不增加的情況下，具有大范圍內(nèi)挑選顏色的能力：第90頁/共134頁第九十一頁，共135頁。存放(cúnfàng)方式顏色(yánsè)信息在幀緩存中兩種存放方式：一是顏色(yánsè)值直接存儲在幀緩存中。二是把顏色(yánsè)碼放在一個獨立的表中，幀緩存存放的是顏色(yánsè)表中各項的索引值，顏色(yánsè)范圍擴(kuò)充了。單色系統(tǒng)：查色表固化彩顯：可修改、創(chuàng)建查色表。第91頁/共134頁第九十二頁，共135頁。帶寬T與分辨率、幀頻F的關(guān)系帶寬問題高分辨率和高的刷新頻率要求有高帶寬解決方法：隔行掃描(ɡéxínɡsǎomiáo)（現(xiàn)在已經(jīng)不用，主流顯示器都采用逐行掃描方式）隔行掃描(ɡéxínɡsǎomiáo)：把一幀分兩場，即奇數(shù)場與偶數(shù)場場頻：==2*幀頻彩色(cǎisè)光柵掃描顯示器第92頁/共134頁第九十三頁，共135頁。隔行掃描工作(gōngzuò)原理一幀完整的畫面分成兩場。一場1／60秒，（場頻60HZ），（幀頻(zhēnpín)30HZ）畫面更新頻率仍為60HZ，降低了閃爍效應(yīng)，每一場1／60秒內(nèi)，幀緩存中數(shù)據(jù)量比逐行掃描少一半。降低了視頻控制器存取幀緩存的速度及傳輸帶寬的要求。第93頁/共134頁第九十四頁，共135頁。簡單(jiǎndān)的光柵掃描圖形顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)其中，幀緩存為系統(tǒng)內(nèi)存任一塊區(qū)域，視頻(shìpín)控制器能夠直接存取該區(qū)域以刷新屏幕。第94頁/共134頁第九十五頁，共135頁。典型的光柵掃描圖形(túxíng)顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)其中，幀緩存既可以是專用的存儲器，也可以是系統(tǒng)內(nèi)存中的一塊(yīkuài)固定區(qū)域。第95頁/共134頁第九十六頁，共135頁。視頻(shìpín)控制器作用：建立幀緩存與屏幕像素之間的一一對應(yīng)，負(fù)責(zé)刷新(shuāxīn)邏輯結(jié)構(gòu)第96頁/共134頁第九十七頁，共135頁。視頻(shìpín)控制器工作原理——刷新周期開始，光柵掃描發(fā)生器置X地址寄存器為0，置Y地址寄存器為N-1，首先取出對應(yīng)像素（0，N-1）的幀緩存單元的數(shù)值(shùzí),放入像素值寄存器，用來控制像素的顏色，然后X的地址寄存器的地址加一，如此重復(fù)，直到該掃描線上的最后一個像素。雙緩沖機(jī)制（DoubleBuffer)普通(pǔtōng)顯卡=視頻控制器+顯存第97頁/共134頁第九十八頁，共135頁。顯示(xiǎnshì)處理器作用(zuòyòng)：代替CPU完成部分圖形處理功能，掃描轉(zhuǎn)換、幾何變換、裁剪、光柵操作、紋理映射等等第98頁/共134頁第九十九頁，共135頁。顯示(xiǎnshì)處理器具有專用顯示處理器的光柵顯示系統(tǒng)(xìtǒng)的結(jié)構(gòu)圖形加速卡=視頻(shìpín)控制器+顯存+顯示處理器第99頁/共134頁第一百頁，共135頁。優(yōu)點：成本低易于繪制填充圖形色彩豐富(fēngfù)刷新頻率一定，與圖形的復(fù)雜程度無關(guān)易于修改圖形缺點：需要掃描轉(zhuǎn)換會產(chǎn)生混淆（走樣）光柵顯示系統(tǒng)(xìtǒng)的特點第100頁/共134頁第一百零一頁，共135頁。LCD(LiquidCrystalDisplay)顯示器CRT固有的物理結(jié)構(gòu)限制屏幕的加大必然導(dǎo)致顯象管的加長，顯示器的體積必然要加大，在使用時候就會受到空間的限制CRT顯示器是利用電子槍發(fā)射(fāshè)電子束來產(chǎn)生圖像，容易受電磁波干擾長期電磁輻射會對人們健康產(chǎn)生不良影響第101頁/共134頁第一百零二頁，共135頁。LCD顯示器的優(yōu)點(yōudiǎn)

外觀小巧精致，厚度只有6.5~8cm左右。不會產(chǎn)生CRT那樣(nàyàng)的因為刷新頻率低而出現(xiàn)的閃爍現(xiàn)象工作電壓低，功耗小，節(jié)約能源沒有電磁輻射，對人體健康沒有任何影響第102頁/共134頁第一百零三頁，共135頁。LCD顯示器的構(gòu)成(gòuchéng)液晶(yèjīng)顯示器是由六層薄板組成的平板式顯示器反射層水平極板水平網(wǎng)格線液晶層垂直網(wǎng)格線垂直極板觀察方向第103頁/共134頁第一百零四頁，共135頁。LCD顯示器基本原理液晶是一種(yīzhǒnɡ)介于液體和固體之間的特殊物質(zhì)，它具有液體的流態(tài)性質(zhì)和固體的光學(xué)性質(zhì)。當(dāng)液晶受到電壓的影響時，就會改變它的物理性質(zhì)而發(fā)生形變，此時通過它的光的折射角度就會發(fā)生變化，而產(chǎn)生色彩液晶屏幕后面有一個背光，這個光源先穿過第一層偏光板，再來到液晶體上，而當(dāng)光線透過液晶體時，就會產(chǎn)生光線的色澤改變，從液晶體射出來的光線，還必須經(jīng)過一塊彩色濾光片以及第二塊偏光板第104頁/共134頁第一百零五頁，共135頁。液晶顯示有主動式和被動式兩種被動式液晶屏幕有STN（SuperTN超扭曲向列LCD）和DSTN（DoublelayerSuperTN雙層超扭曲向列LCD）等最流行的主動式液晶屏幕是TFT（ThinFilmTransistor薄膜晶體管）主動式液晶顯示器使用了FET場效晶體管以及共通電極(diànjí)，這樣可以讓液晶體在下一次的電壓改變前一直保持電位狀態(tài)。這樣主動式液晶顯示器就不會產(chǎn)生在被動式液晶顯示器中常見的鬼影、或是畫面延遲的殘像等第105頁/共134頁第一百零六頁，共135頁。LCD顯示器的基本(jīběn)指標(biāo)可視角度視線與屏幕中心法向成一定角度時，人們就不能清晰地看到屏幕圖象(túxiànɡ)，而那個能看到清晰圖象(túxiànɡ)的最大角度被我們稱為可視角度。一般所說的可視角度是指左右兩邊的最大角度相加。工業(yè)上有CR10（ContrastRatio）、CR5兩種標(biāo)準(zhǔn)來判斷液晶顯示器的可視角度第106頁/共134頁第一百零七頁，共135頁。LCD顯示器的基本(jīběn)指標(biāo)點距與分辨率液晶屏幕的點距就是(jiùshì)兩個液晶顆粒（光點）之間的距離，一般0.28~0.32mm就能得到較好的顯示效果通常所說的液晶顯示器的分辨率是指其真實分辨率，表示水平方向的像素點數(shù)與垂直方向的像素點數(shù)的乘積第107頁/共134頁第一百零八頁，共135頁。液晶(yèjīng)顯示器的缺點壽命短、怕震動、溫度敏感分辨率相對較低，色彩不夠鮮艷(xiānyàn)，且價格相對偏高。第108頁/共134頁第一百零九頁，共135頁。圖形(túxíng)處理器圖形處理器是圖形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重要元件，是連接計算機(jī)和顯示終端的紐帶早期的圖形處理器只包含簡單的存儲器和幀緩沖區(qū)，它們實際上只起了一個圖形的存儲和傳遞作用，一切操作都必須由CPU來控制現(xiàn)在的圖形處理器不單單存儲圖形，而且能完成大部分圖形函數(shù)，專業(yè)的圖形卡已經(jīng)(yǐjing)具有很強的3D處理能力，大大減輕了CPU的負(fù)擔(dān),提高了顯示質(zhì)量和顯示速度第109頁/共134頁第一百一十頁，共135頁。圖形(túxíng)處理器的組成顯示主芯片顯卡的核心，俗稱GPU，它的主要任務(wù)是對系統(tǒng)輸入的視頻信息進(jìn)行構(gòu)建和渲染顯示緩存用來存儲將要顯示的圖形信息以及保存圖形運算的中間(zhōngjiān)數(shù)據(jù)顯存的大小和速度直接影響著主芯片性能的發(fā)揮數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（RAMDAC）它的作用就是把二進(jìn)制的數(shù)字轉(zhuǎn)換成為和顯示器相適應(yīng)的模擬信號第110頁/共134頁第一百一十一頁，共135頁。顯卡工作原理(yuánlǐ)簡單示意圖第111頁/共134頁第一百一十二頁，共135頁。等離子顯示器采用空氣等離子體技術(shù)，無須刷新緩沖存儲器空氣等離子體可想象(xiǎngxiàng)成一個個微型霓虹燈，紅綠藍(lán)三種不同顏色的像素。發(fā)光聚合物技術(shù)，堅不可摧；柔韌性好，可以卷起來；顯示畫面具清晰，無鋸齒現(xiàn)象。真正的平面直角。第112頁/共134頁第一百一十三頁，共135頁。具有完整人機(jī)交互界面，集高性能的計算和圖形于一身，可配置大容量的內(nèi)存和硬盤，I/O和網(wǎng)絡(luò)功能完善，使用多任務(wù)多用戶操作系統(tǒng)的小型通用個人化計算機(jī)系統(tǒng)。1983年美國APOLLO公司推出第一臺適合計算機(jī)輔助設(shè)計(shèjì)（CAD）的工作站?，F(xiàn)在全球最有名的圖形工作站屬SGI圖形工作站。圖形工作站第113頁/共134頁第一百一十四頁，共135頁。虛擬現(xiàn)實(xūnǐxiànshí)系統(tǒng)除了具有常規(guī)的高性能計算機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件(ruǎnjiàn)外，還必須對下列關(guān)鍵技術(shù)提供強有力的支持：能以實時的速度生成具有逼真感的景物圖形（三維全彩色的、有明暗、紋理和陰影的圖像）能高精度的實時跟蹤用戶的頭和手。頭戴顯示器能產(chǎn)生高分辨率圖像和較大的視角。第114頁/共134頁第一百一十五頁，共135頁。2.2圖形系統(tǒng)及其標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)硬件，圖形I/O設(shè)備(shèbèi)，系統(tǒng)軟件，圖形軟件。圖形軟件：通用編程軟件包，專用應(yīng)用軟件包。通用類：提供一個可用于高級程序語言的圖形功能擴(kuò)展集(比如，OpenGL). 基本功能：圖元生成，屬性設(shè)置（顏色，….）選擇觀察及實施變換等。專用類：不關(guān)心圖形操作過程（CAD系統(tǒng)）。第115頁/共134頁第一百一十六頁，共135頁。圖形系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)圖形標(biāo)準(zhǔn)：圖形系統(tǒng)及其相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)中各界面之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送和通信的接口標(biāo)準(zhǔn)，以及供圖形應(yīng)用程序調(diào)用的子程序功能及其格式(géshi)標(biāo)準(zhǔn)，前者稱為數(shù)據(jù)及文件格式(géshi)標(biāo)準(zhǔn)，后者稱為子程序界面標(biāo)準(zhǔn)。第116頁/共134頁第一百一十七頁，共135頁。圖形系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)分類面向圖形設(shè)備的接口標(biāo)準(zhǔn)：計算機(jī)圖形元文件(CGM)，(CRT,Mouse,…)計算機(jī)圖形接口(CGI).設(shè)備驅(qū)動程序。面向應(yīng)用軟件的標(biāo)準(zhǔn)：程序員層次交互式圖形系統(tǒng)（PHIGS）,GL(圖形程序包)（三維）圖形核心系統(tǒng)（3D-GKS）面向圖形應(yīng)用系統(tǒng)中工程和產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型及其文件格式：基本圖形轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)規(guī)范（IGES）產(chǎn)品數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)規(guī)范（STEP）第117頁/共134頁第一百一十八頁，共135頁。CGI（ISODP9636)CGI(ComputerGraphicsInterface)提供控制圖形硬件(yìnɡjiàn)的一種與設(shè)備無關(guān)的方法，是圖形軟件和圖形硬件(yìnɡjiàn)之間的接口。也可看作圖形設(shè)備驅(qū)動程序的一種標(biāo)準(zhǔn)。在用戶程序和虛擬設(shè)備之間，以一種獨立于設(shè)備的方式提供圖形信息的描述和通信。第118頁/共134頁第一百一十九頁，共135頁。功能(gōngnéng)控制、查詢及出錯處理輸出圖素及其屬性圖段定義及處理輸入(shūrù)及響應(yīng)處理光柵圖形處理第119頁/共134頁第一百二十頁，共135頁。CGM（ISOIS8632)CGM(ComputerGraphicsMetafile)是計算機(jī)圖形元文件的縮寫，提供圖形數(shù)據(jù)接口，它規(guī)定了記錄圖形信息的數(shù)據(jù)文件格式，使程序與程序之間，或系統(tǒng)與系統(tǒng)之間相互交換圖形數(shù)據(jù)成為可能。與設(shè)備無關(guān)的語義、詞法定義的圖形文件格式；規(guī)定了生成、存儲、傳送圖形信息的格式；面向(miànxiànɡ)系統(tǒng)和系統(tǒng)開發(fā)者，和CGI配套提供；通用性是其關(guān)鍵屬性。第120頁/共134頁第一百二十一頁，共135頁。圖形(túxíng)元文件圖形元文件規(guī)定了生成、存儲、傳送圖形信息(xìnxī)的格式。目前常用兩種類型的圖形元文件，一種叫圖形生成元文件，一種叫圖段生成元文件。圖形生成元文件的基本功能是生成多個與設(shè)備無關(guān)的圖形定義，它提供了隨機(jī)存取、傳送、簡捷定義圖像的手段。CGM基本上屬于這類元文件。圖段生成元文件通過圖形系統(tǒng)的某些接口生成完整的對話輸出，GKS的元文件GKSM屬于這類圖形文件。CGM是一個靜態(tài)的圖形生成元文件，即它不能產(chǎn)生所定義圖形的動態(tài)效果，例如不能實現(xiàn)動態(tài)的幾何變換。第121頁/共134頁第一百二十二頁，共135頁。GKS是西德標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會提出的二維圖形核心系統(tǒng)，1982年6月被ISO組織決定作為國際圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)，提供了在應(yīng)用程序和圖形輸入輸出設(shè)備之間的功能接口。與語言無關(guān)(wúguān)。包括一系列交互式和非交互式圖形設(shè)備的全部基本圖形處理功能。如對圖形進(jìn)行生成、刪除、復(fù)制等功能，對