交互式计算机图形处理系统

1、空间球空间球根据球根据球在不同方向受到的推或拉的压力在不同方向受到的推或拉的压力来实现定位和选择来实现定位和选择 图形输入设备（图形输入设备（1/13）图形输入设备（图形输入设备（2/13）图形输入设备（图形输入设备（3/13）图形输入设备（图形输入设备（4/13）图形输入设备（图形输入设备（5/13）图形输入设备（图形输入设备（6/13）图形输入设备（图形输入设备（7/13）图形输入设备（图形输入设备（8/13）图形输入设备（图形输入设备（9/13）图形输入设备（图形输入设备（10/13）图形输入设备（图形输入设备（11/13）图形输入设备（图形输入设备（12/13）美术家数字化仪美术家数字

2、化仪（带压力传感器，无绳触（带压力传感器，无绳触笔）笔）通过控制笔的压力绘制不同风格的画通过控制笔的压力绘制不同风格的画现在非常流行的汉字手写系统就是一种数现在非常流行的汉字手写系统就是一种数字化仪字化仪 图形输入设备（图形输入设备（13/13）l图形输出图形输出(显示、打印）设备显示、打印）设备：l阴极射线管显示器（阴极射线管显示器（CRT），液晶显示器（），液晶显示器（LCD）等）等l绘图仪，打印机，绘图仪，打印机，l双监视器图形工作站双监视器图形工作站lMediaWall多屏幕系统多屏幕系统监视器阵列监视器阵列 交易展示、大型会议、博物馆、旅客候机厅等交易展示、大型会议、博物馆、旅客候机

3、厅等 l阴极射线管阴极射线管(CRT)组成组成包括电子枪、聚焦系统、加速电极、偏转系统、荧光屏包括电子枪、聚焦系统、加速电极、偏转系统、荧光屏工作原理工作原理电子枪发射电子束电子枪发射电子束经过聚焦系统、加速电极、偏转系统经过聚焦系统、加速电极、偏转系统轰击到荧光屏的不同部位轰击到荧光屏的不同部位被其内表面的荧光物质吸收被其内表面的荧光物质吸收发光产生可见的图形发光产生可见的图形结构结构 荧光物质：吸收电子束而发光荧光物质：吸收电子束而发光l余辉时间：持续发光时间，电子束离开某点后，该点的亮度值衰减到初始值余辉时间：持续发光时间，电子束离开某点后，该点的亮度值衰减到初始值l刷新刷新(Refre

4、sh)：为了让荧光物质保持一个稳定的亮度值为了让荧光物质保持一个稳定的亮度值l刷新频率：每秒钟重绘屏幕的次数刷新频率：每秒钟重绘屏幕的次数l像素像素(Pixel)：构成屏幕（图像）的最小元素构成屏幕（图像）的最小元素l分辨率分辨率(Resolution)：CRT在水平或竖直方向单位长度上能识别的最大像素个数在水平或竖直方向单位长度上能识别的最大像素个数 单位通常为单位通常为dpi（dots per inch)。 在假定屏幕尺寸一定的情况下，也可用整个屏幕所能容纳的像素个数描述在假定屏幕尺寸一定的情况下，也可用整个屏幕所能容纳的像素个数描述 如如640*480，800*600，1024*768，

5、1280*1024等等等等某种某种CRT产生稳定图像所需要的最小刷新频率产生稳定图像所需要的最小刷新频率=1秒秒/荧光物质的持续发光时间荧光物质的持续发光时间（例如）（例如）=1000/40=25Hz电子束电子束荧光涂层荧光涂层产生颜色产生颜色低速电子束低速电子束较低速电子束较低速电子束较高速电子束较高速电子束高速电子束高速电子束应用：应用：主要用于画线显示器主要用于画线显示器优点：优点：成本低成本低缺点：缺点：只能产生有限几种颜色只能产生有限几种颜色外层玻璃外层玻璃荧光涂层荧光涂层影孔板影孔板电子枪、影孔板中的一个电子枪、影孔板中的一个小孔和小孔和荧光点荧光点呈一直线呈一直线每个小孔与一个像

6、素（即每个小孔与一个像素（即三个三个荧光点荧光点）对应）对应工作原理工作原理l一帧完整的画面分成一帧完整的画面分成两场两场，即奇数场与偶数场，即奇数场与偶数场绘图仪绘图仪printerComputerDPU输入设备输入设备视频控制器视频控制器display显示处理器显示处理器控制图形的显示控制图形的显示逻辑部件：逻辑部件：帧缓冲存储器（帧缓冲存储器（Frame Buffer)视频控制器（视频控制器（Video Controller)显示处理器（显示处理器（Display Processing Uuit，简称，简称DPU）CRT应用程序发出绘图命令应用程序发出绘图命令解析成显示处理器可接受命令格

7、式解析成显示处理器可接受命令格式存放在存放在刷新存储器刷新存储器中中刷新存储器中所有的绘图命令组成一个显示文件刷新存储器中所有的绘图命令组成一个显示文件由由显示处理器显示处理器负责解释执行负责解释执行(刷新刷新)视频控制器视频控制器控制驱动电子枪在屏幕上绘图控制驱动电子枪在屏幕上绘图修改图形，实际是修改显示文件中的某些绘图命令修改图形，实际是修改显示文件中的某些绘图命令 工作原理工作原理早期没有早期没有帧缓存为系统内存任一块区域帧缓存为系统内存任一块区域视频控制器能直接存取该区域视频控制器能直接存取该区域以刷新屏幕以刷新屏幕帧缓存可以是专用的存储器帧缓存可以是专用的存储器也可是系统内存中的一块

8、固定区域也可是系统内存中的一块固定区域l帧缓存中单元数目与显示器上像素的数目相同帧缓存中单元数目与显示器上像素的数目相同l单元与像素一一对应单元与像素一一对应l各单元的数值决定了其对应像素的颜色各单元的数值决定了其对应像素的颜色l显示颜色的种类与帧缓存中每个单元的位数有关显示颜色的种类与帧缓存中每个单元的位数有关色平面越多，可表达的色彩越丰富色平面越多，可表达的色彩越丰富增加一个位面，色彩就增加一倍增加一个位面，色彩就增加一倍而存储器写操作程序无需重新计算新地址而存储器写操作程序无需重新计算新地址程序兼容性好程序兼容性好N位寄存器电子枪CRT光栅有N个位面的帧缓存2NDAC01 000102N

9、-1灰度等级寄存器蓝色枪帧缓存DAC0001CRT光栅01DACDAC红色枪绿色枪l红绿蓝三个位面，组合成红绿蓝三个位面，组合成8种颜色种颜色l增加一个亮度位面，形成增加一个亮度位面，形成16种颜色种颜色KNMV2log1024*768真彩模式需要真彩模式需要3M字节显存字节显存带宽带宽T与分辨率、帧频（刷新频率）与分辨率、帧频（刷新频率）F的关系的关系带宽问题带宽问题高分辨率和高刷新频率要求高带宽高分辨率和高刷新频率要求高带宽解决方法：解决方法：隔行扫描隔行扫描（现在已基本不用，主流显示器都采用（现在已基本不用，主流显示器都采用逐行扫描逐行扫描方式）方式）FNMT缺点正在被克服优点使其占据了市场主流节省防置空间的节省防置空间的短管短管通用的、与设备无关的图形标准通用的、与设备无关的图形标准lGKS (Graphics Kernel System) (第一个官方标准，1977)lPHIGS(Programmers Herarchical Iuterac