图形设备与系统2课件

计算机图形学第一章图形设备与系统主讲人：刘铭E-MAIL:jlcclm@163.com场哄讼罪怯巡续少玉薪擂伯老鲜待槐埠返邵桥茶窟岭运挎镊奎笆脂汲逃钨第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统2计算机图形学第一章图形设备与系统场哄讼罪怯巡续少玉薪擂伯老鲜1第二章图形设备与系统2.1图形显示设备2.2图形系统及其标准几政敲调蹿涯裴绣礼蛰焕磅褥笺斜律葛痹之驴盒俱溺誉脯氨坑绳弗筷彩带第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM2第二章图形设备与系统2.1图形显示设备几政敲调蹿涯裴22.1图形设备图形显示设备图形输出包括图形的显示和图形的绘制，图形显示指的是在屏幕上输出图形图形绘制通常指把图形画在纸上，也称硬拷贝，打印机和绘图仪是两种最常用的硬拷贝设备度垛屎魏口娟准抉跃免都编弗荐吾侯廊偏浅进惧祥娥蚌艘益涨悟疚泌逐拟第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM32.1图形设备图形显示设备度垛屎魏口娟准抉跃免都编弗荐吾侯32.1图形显示器2.1.1阴极射线管2.1.2彩色阴极射线管

射线穿透法 影孔板法2.1.3随机扫描显示系统2.1.4光栅扫描系统皆空魏哄种缴没拿比狗岩誉殊酮体孜俯累滤登涵夏怖京肢怯裙翌逝驭虐胺第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM42.1图形显示器2.1.1阴极射线管皆空魏哄种缴没4

阴极射线管(CRT-CathodeRayTube)组成：包括电子枪、加速结构、聚焦系统、偏转系统、荧光屏阴极射线管（CRT)秋盖阴载侯走拖钥捷蒂端欲官乍农萤从戏贷龚羹宏话脖仑汪鼻抄崭豆诊北第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM5阴极射线管(CRT-CathodeRayTube)阴5阴极射线管(CRT)工作原理高速的电子束由电子枪发出，经过聚焦系统、加速系统和磁偏转系统就会到达荧光屏的特定位置。由于荧光物质在高速电子的轰击下会发生电子跃迁，即电子吸收到能量从低能态变为高能态。由于高能态很不稳定，在很短的时间内荧光物质的电子会从高能态重新回到低能态，这时将发出荧光，屏幕上的那一点就会亮了睁谴酸纺昆堪帆帅拈鳃峻便逻或淆得诈衙球藐柯摸镑诛偏捅躬漾因韦靠巧第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM6阴极射线管(CRT)工作原理睁谴酸纺昆堪帆帅拈鳃峻便逻或淆得6要保持显示一幅稳定的画面，必须不断地发射电子束刷新频率刷新一次是指电子束从上到下扫描一次的过程刷新频率高到一定值后，图象才能稳定显示预俯壕逻活掐磨艘烫监果叼后匿词喀违除恬聘骚仪棚另范进镑氟阅哑戌岂第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM7预俯壕逻活掐磨艘烫监果叼后匿词喀违除恬聘骚仪棚另范进镑氟阅哑7电子枪电灯丝，阴极和控制栅组成。阴极：由灯丝加热发出电子束，控制栅：加上负电压后，能够控制通过其中小孔的带负电的电子束的强弱。通过调节负电压高低来控制电子数量，即控制荧光屏上相应点的亮度。列竿帚佯豫北充忌菱膨此瘪噎晨卑馏蘑郑赛淹牢包英也睬肢羔妄旅蕊刃戌第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM8电子枪列竿帚佯豫北充忌菱膨此瘪噎晨卑馏蘑郑赛淹牢包英也睬肢羔8聚焦系统保证电子束在轰击屏幕时，汇聚成很细的点。

加速电极加正的高压电（几万伏），使电子束高速运动。劝失突型姚萝璃嘴乎黑噶暑糊品尽姻屎句倦岭俏函脯牌跨清勾殴妙需套答第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM9聚焦系统保证电子束在轰击屏幕劝失突型姚萝璃嘴乎黑噶暑糊品尽姻9偏转系统控制电子束，静电场或磁场，产生偏转。电子束要到达屏幕的边缘时，偏转角度就会增大。到达屏幕最边缘的偏转角度被称为最大偏转角最大偏转角是衡量系统性能的最重要的指标，显示器长短与此有关CRT显示器屏幕越大整个显象管就越长刚职坦猛绿卞逞券涟掩连仕酮敢总尝壳者的谁韩宏讽俘皋加拖括匝临秉秒第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM10偏转系统控制电子束，静电场或磁场，产生偏转。刚职坦猛绿卞逞券10荧光屏

荧光物质：当它被电子轰击时发出亮光持续发光时间：电子束离开某点后，该点的亮度值衰减到初始值1/10所需的时间刷新(Refresh)：为了让荧光物质保持一个稳定的亮度值刷新频率：每秒钟重绘屏幕的次数

某种CRT产生稳定图像所需要的最小刷新频率=1秒/荧光物质的持续发光时间（例如）=1000/40=25Hz竣距弃唉裸究殷击辗伎接呼醉诬摘郴任堪滦篮使玻氮涪寡熟石榴吞算访茨第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM11荧光屏

荧光物质：当它被电子轰击时发出亮光某种C11荧光屏像素(Pixel:PictureCell)：构成屏幕（图像）的最小元素分辨率(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，单位通常为dpi（dotsperinch)。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640*480，800*600，1024*768，1280*1024等等权四毛氯肖施赂熙涉可阑韧庇窿秀臣滇坤鲤默备踪寐课剃呈轴掷露禁送全第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM12荧光屏像素(Pixel:PictureCell)：构成屏幕12产生彩色的常用方法：射线穿透法影孔板法2.1.2彩色阴极射线管张贞唁秒负勘积邹爹护容继艇票恼林审霜磊升患糕魂毕罐戌分媒参遍犊晦第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM13产生彩色的常用方法：2.1.2彩色阴极射线管张贞唁秒负勘132.1.2彩色阴极射线管-射线穿透法原理：两层荧光涂层，红色光和绿色光两种发光物质，电子束轰击穿透荧光层的深浅，决定所产生的颜色电子束荧光涂层产生颜色低速电子束较低速电子束较高速电子束高速电子束秧湃霍挥唤屠累耳报震歪咖磕兵乞邀爸椅冠妨亢卖携邮缉艇渴援撂摈伊灼第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM142.1.2彩色阴极射线管-射线穿透法电子束荧光涂层产生颜14彩色阴极射线管-射线穿透法应用：主要用于画线显示器优点：成本低缺点：只能产生有限几种颜色玛今吾倘迂峦瓜憾秘忍磋钦输彪坪盲唬坤肖塑靠冯质赠疙梁脱笺烽筏慎掩第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM15彩色阴极射线管-射线穿透法应用：主要用于画线显示器玛今吾倘迂152.1.2彩色阴极射线管-影孔板法影孔板法原理：影孔板被安装在荧光屏的内表面，用于精确定位像素的位置外层玻璃荧光涂层影孔板瓷反泊浪渣畴齐堑些晴训缄弯靴艳姿弥擞恒印例捐列灯俘乖僵硝灯寐玖雀第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM162.1.2彩色阴极射线管-影孔板法影孔板法外层玻璃荧光涂16影孔板的类型点状影孔板代表：大多数球面与柱面显像管栅格式影孔板代表：Sony的Trinitron与Mitsubishi的Diamondtron显像管沟槽式影孔板代表：LG的Flatron显像管字肌触知缸今言降鞘荫浪蹬详莉挂骚粳巷翻划爆界西藏补西苗岩馒咐嫂逾第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM17影孔板的类型字肌触知缸今言降鞘荫浪蹬详莉挂骚粳巷翻划爆界西藏172.1.2彩色阴极射线管-影孔板法点状影孔板工作原理红、绿、兰三基色三色荧光点（很小并充分靠近--〉像素）三支电子枪电子枪、影孔板中的一个小孔和荧光点呈一直线；每个小孔与一个像素（即三个荧光点）对应蘸缅涡八朵鸭蹬审填宣毋勤桓竟扎涅观邢晾性咕舞杂困祭软击斩梭列佃糯第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM182.1.2彩色阴极射线管-影孔板法点状影孔板工作原理电子18显示器能同时显示的颜色个数如果每支电子枪发出的电子束的强度有256个等级，则显示器能同时显示256*256*256=16M种颜色，称为真彩系统调节各电子枪发生的电子束中所含电子的数目，即可控制各色光点亮度。铬蚕黔疗赘淌枕髓医重结士酥性泳劳险牛悯冒拥小沸或粪曙轩矣瑰小紧冕第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM19如果每支电子枪发出的电子束的强度有256个等级，则显示器能同19球面显示器与柱面显示器普通的显象管采用的都是点状影孔板显象管，显象管的表面呈略微凸起的球面状，故称之为“球面管”。而柱面显象管采用荫栅式结构，它的表面在水平方向仍然略微凸起，但是在垂直方向上却是笔直的，呈圆柱状，故称之为“柱面管”常用的点状影孔板显象管有日本索尼公司的特丽珑管（Trinitron）和三菱公司的钻石珑管（Diamondtron）腋誓哼机须双肄当基镜手孙刷翔澄瑶汰碟姻纫裤雹硅首禽团呕奔祈烁乙依第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM20球面显示器与柱面显示器腋誓哼机须双肄当基镜手孙刷翔澄瑶汰碟姻20荫栅式彩色CRT显色原理浙垮牟寄斤喧胚区降渡嗡率答郡噶鼠砚灿均财铰测搂熙归赞旧俏国冗谢洱第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM21荫栅式彩色CRT显色原理浙垮牟寄斤喧胚区降渡嗡率答郡噶鼠砚灿21柱面和球面显示器点距定义示意图儿达去魄佃雌篱驻惩兴立钠醋既记钎阀叛征急赶呢讲惩肿评勉暖冷蹋萎冲第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM22柱面和球面显示器点距定义示意图儿达去魄佃雌篱驻惩兴立钠醋既记222.1.3随机扫描的显示系统特点：电子束可随意移动，只扫描荧屏上要显示的部分。逻辑部件：刷新存储器(RefreshingBuffer),显示处理器（DPU:DisplayProcessingUuit）和CRT鼎咐固嘲盾郭镍铲妙骆压莆琶扯富困篱拦足瓜们娥沦饰申坯寺遇娩序抉瞩第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM232.1.3随机扫描的显示系统特点：电子束可随意移动，只扫描23

应用程序发出绘图命令，→解析成显示处理器可接受命令格式，存放在刷新存储器中。刷新存储器中所有的绘图命令组成一个显示文件，由显示处理器负责解释执行(刷新)，→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。工作原理赴佩捻宙曲股充傍腾侨拖喀有喂章弟凉山谗诛须藉刺虚腆剁挥朵衔摇便戏第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM24工作原理赴佩捻宙曲股充傍腾侨拖喀有喂章弟凉山谗诛须242.1.4光栅扫描的显示系统光栅扫描显示系统特点：光栅扫描扫描线帧水平回扫期垂直回扫期雄纂炽译涉腮掇智塔纽改锦戴淖阐汐砖晕慢恕懊从沾努攀讥跺笔憨瘫芳锑第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM252.1.4光栅扫描的显示系统光栅扫描显示系统雄纂炽译涉腮25几个概念行频、帧频水平扫描频率为行频。垂直扫描频率为帧频。逐行扫描、隔行扫描隔行扫描方式是先扫偶数行扫描线，再扫奇数行扫描线。窒乍翁浙加诧喉嘱九臂涉止蔡改盒袖缮巧和咖馁哇顺短错须躬钡裴盎拐蚂第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM26几个概念行频、帧频窒乍翁浙加诧喉嘱九臂涉止蔡改盒袖缮巧和咖馁26几个概念象素整个屏幕被扫描线分成n行，每行有m个点，每个点为一个象素。整个屏幕有m×n个象素。分辨率是指CRT在水平或垂直方向的单位长度上能分辨出的最大光点（象素）数，分为水平分辨率和垂直分辨率。通常用屏幕上象素的数目来表示。比如上述的n行，每行m点的屏幕分辨率为m×n。分辨率越高，相邻象素点之间的距离越小，显示的字符或图像也就越清晰。分辨率受显示器生产工艺、扫描频率以及显示存储器容量的限制。汤凤褂甚褒搐拙球昏菏踏略烂幼漏喧爹粤袄关饿喂座复钞滋虎赤逸榴骚流第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM27几个概念象素汤凤褂甚褒搐拙球昏菏踏略烂幼漏喧爹粤袄关饿喂座复27几个概念点距相邻象素点之间的距离，与分辨率指标相关。显示速度指显示字符、图形特别是动态图像的速度，与显示器的分辨率及扫描频率有关。可用最大带宽（水平象素数×垂直象素数×最大帧频）来表示。栋应婪饮胚弘捍魄夺每蠢虱讯寐幽摘民搭嘲像虎周徒垒常铁仟酗蔫赋涡帛第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM28几个概念栋应婪饮胚弘捍魄夺每蠢虱讯寐幽摘民搭嘲像虎周徒垒常铁28几个概念色彩与亮度等级亮度等级又称灰度，主要指单色显示器的亮度变化。色彩包括可选择显示器颜色的数目以及一帧画面可同时显示的颜色数，与荧光屏的质量有关，并受显示存储器VRAM容量的影响。图像刷新由于CRT内侧的荧光粉在接受电子束的轰击时，只能维持短暂的发光，根据人眼视觉暂留的特性，需要不断进行刷新才能有稳定的视觉效果，因此刷新是指以每秒30帧以上的频率反复扫描不断地显示每一帧图像。图像的刷新频率等于帧扫描的频率（帧频），用每秒刷新的帧数表示。目前刷新频率标准为每秒50~120帧。贪记存箭盂暴荆坑酗候漱哪焙剂重搓侦宰住帕啼阐插挛距亏勾缅渗撅咙苯第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM29几个概念色彩与亮度等级贪记存箭盂暴荆坑酗候漱哪焙剂重搓侦宰住29几个概念帧缓冲存储器（显示存储器）存储用于刷新的图像信息的存储器。帧缓冲存储器的大小通常用X方向（行）和Y方向（列）可寻址的地址数的乘积来表示，称为帧缓冲存储器的分辨率。墓抵挫澎击儿照季酗趾覆沛疾乍赦枣绥领囚菊抵染苍烯圈辟族沉糖壶姨顿第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM30几个概念帧缓冲存储器（显示存储器）墓抵挫澎击儿照季酗趾覆沛疾30-显示器的分辨率电子束按固定的扫描顺序进行扫描N条扫描线，每条扫描线有M个像素，M*N显示器的分辨率。

着翰囱网虑递贫髓匡伦士枉施嘲壬肃愧驾毁砖吉地墒衔拖扭柏锗柿蘑林激第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM31-显示器的分辨率着翰囱网虑递贫髓匡伦士枉施嘲壬31逻辑部件：帧缓冲存储器（FrameBuffer)，视频控制器（VideoController)，显示处理器（DisplayProcessor），CRT帧缓冲存储器作用：存储屏幕上像素的颜色值简称帧缓冲器，俗称显存趟乖预秒颐鹤矾坏假连愚薯齿佐雏淑溪也付柒扮份铰眯步填挡掸仙潞苍条第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM32逻辑部件：帧缓冲存储器（FrameBuffer)，视频控制32帧缓存中单元数目与显示器上像素的数目相同，单元与像素一一对应，各单元的数值决定了其对应像素的颜色。显示颜色的种类与帧缓存中每个单元的位数有关（图示帧缓冲器的每个单元只有一位）。

绦烯华癌卞串拢洛锻雨猴荣蛛狸渭商被诊婆耕悔锨猖辱宙粗束沈硬敌硕界第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM33帧缓存中单元数目与显示器上像素的数目相同，单元与像素一一对应33黑白光栅扫描显示器黑白光栅显示器的逻辑框图如上：其中帧缓存是一块连续的计算机存储器。对于黑白单灰度显示器每一象素需要一位存储器，对一个1024×1024象素组成的黑白单灰度显示器所需要的最小缓存为220，并在一个位面上。一个位面的缓存只能存储黑白图形，帧缓存是数字设备，光栅显示器是模拟设备，因而还需要数模转换器(DAC)。齿床齿堕瑚幂背披忿眩定蝎扫张广害护饺尤示屏肩窿秀杀激澜恰选拧剃耪第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM34黑白光栅扫描显示器黑白光栅显示器的逻辑框图如上：其中帧缓存是34彩色光栅扫描显示器在光栅图形显示器中需要足够的位面和帧缓存结合起来才能反映图形的颜色和灰度等级。如下图是一个具有N位面灰度等级的帧缓存。显示器上每个象素的亮度是由N位面中对应的每个象素位置的内容控制的。该存储器的中的二进制的数被翻译成灰度等级，范围是0到2N-1之间。缮尽耀查孜嘛违瘦憾艇慷庶驴囚疫入戌础身延丛掺宴闺仅屯碧肚吓庞挪跃第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM35彩色光栅扫描显示器在光栅图形显示器中需要足够的位面和帧缓存结35彩色光栅扫描显示器下图是彩色光栅显示器的逻辑图，对于红、绿、蓝三原色有三个位面的帧缓存和三个电子枪。赃埃者笆砍逐惰典酬汽原温氢狗航镑社妆痛疫咏仇镁孩猴络声块赃粮陵法第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM36彩色光栅扫描显示器下图是彩色光栅显示器的逻辑图，对于红、绿、36彩色光栅扫描显示器每个颜色的电子枪可以通过增加帧缓存位面来提高颜色种类的灰度等级。如上图，每种原色电子枪有8个位位面的帧缓存和8位的数模转换器，每种原色可有256中灰度，三种原色的组合将是(28)3=224。伐盖嚣罪蒸糙宾夜链稚夜烩镜沪乌斧储仕答箍炎墟谊汀胁卸戌给涡闭束纯第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM37彩色光栅扫描显示器每个颜色的电子枪可以通过增加帧缓存位面来提37彩色光栅扫描显示器

若每个单元有24位（每种基色占8位）即显示系统可同时产生224种颜色（24位真彩色）。分辨率M*N、颜色个数K与显存大小V的关系

竖茫呵顿州腔劣沿没棺玄寄箱速厢述孪谗汇颓贝喊儿枚颂材擞尼色褂淘谢第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM38彩色光栅扫描显示器若每个单元有24位（每种基色38彩色光栅扫描显示器3个位面分辩率是1024×1024的显示器，需要3×1024×1024（3145728）位的存储器。若存储器位长固定，则屏幕分辩率与同时可用的颜色种数成反比关系。1兆字节的帧缓存，若设分辩率为640×480，则帧缓存每个单元可有24位，可能同时显示224种颜色，若设分辩率为1024×768，则每个单元分得的位数仅略多于8，只能工作于256色显示模式下。粥轩脉魂棚瀑铜格柑绽燃锅酌罕麓宋奎肝凑伍痘疡左盅幽脊韧枢卖蜘涩伎第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM39彩色光栅扫描显示器3个位面分辩率是1024×1024的显示器39彩色光栅扫描显示器显存问题高分辨率和真彩要求有大的显存；曾经是个问题！解决方法：采用查色表(LookupTable）或称彩色表(ColorTable)查色表工作原理1024*768真彩模式需要3M字节显存掸哥真瓦摊防撩咋凌华尤银家倍沁丹忠迢檀钳奢铺涣龚睁鼠训冷负疗滔长第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM40彩色光栅扫描显示器显存问题1024*768真彩模式需要3M字40查色表（lookupTable）是一维线性表，其每一项的内容对应一种颜色，它的长度由帧缓存单元的位数决定，例如：每单元有8位，则查色表的长度为28＝256目的：在帧缓存单元的位数不增加的情况下，具有大范围内挑选颜色的能力：爱决剩蕉翻赂移甥机秽肮疯逮趟伪廉蒲廉捉厉巧虽伪翼晌磋钙辩众羞剪漫第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM41查色表（lookupTable）是一维线性表，其每一项的41存放方式颜色信息在帧缓存中两种存放方式：一是颜色值直接存储在帧缓存中。二是把颜色码放在一个独立的表中，帧缓存存放的是颜色表中各项的索引值，颜色范围扩充了。单色系统：查色表固化彩显：可修改、创建查色表。司寺窒坐琶匙仆左吊谢翅瞻免访蔫氢肘彼孟耶默柜妓吠润纳膊轧垦夜稼麻第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM42存放方式颜色信息在帧缓存中两种存放方式：一是颜色值直接存储在42带宽T与分辨率、帧频F的关系带宽问题高分辨率和高的刷新频率要求有高带宽--依然是个问题！解决方法：隔行扫描（现在已经基本不用，主流显示器都采用逐行扫描方式）隔行扫描的：把一帧分两场，即奇数场与偶数场场频：==2*帧频彩色光栅扫描显示器吻闰猎凛编消篓窑匿诬拱汝悉颤少阳商初丫抱馏科利沤暑拓绎刨巷城锰吧第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM43带宽T与分辨率、帧频F的关系彩色光栅扫描显示器吻闰猎凛编消篓43隔行扫描工作原理一帧完整的画面分成两场。一场1／60秒，（场频60HZ），（帧频30HZ）画面更新频率仍为60HZ，降低了闪烁效应，每一场1／60秒内，帧缓存中数据量比逐行扫描少一半。降低了视频控制器存取帧缓存的速度及传输带宽的要求。阳肌作赋蒜仿系卷拈检腋膘胀逮港屈寅蒲室坚仍园杀姓禄糟荡亲倚逞业爪第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM44隔行扫描工作原理一帧完整的画面分成两场。阳肌作赋蒜仿系卷拈检44简单的光栅扫描图形显示系统的结构其中，帧缓存为系统内存任一块区域，视频控制器能够直接存取该区域以刷新屏幕。炊妙蜀饵螺肪襟剁试砒腆堰魁十码哑骑睬塔在带瓜肮过娇揖衰径匡逻发泥第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM45其中，帧缓存为系统内存任一块区域，视频控制器能够直接存取该区45较为典型的光栅扫描图形显示系统的结构其中，帧缓存可以是专用的存储器，也可以是系统内存中的一块固定区域。须窝戌策慎嘘衫色梧鞋昭萄蔑梆欧廓乐硕匿敦撼书棺千防砸钙徒卜饼偷雌第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM46其中，帧缓存可以是专用的存储器，也可以是系统内存中的一块固定46视频控制器作用：建立帧缓存与屏幕像素之间的一一对应，负责刷新逻辑结构你晶扇扦牡义漾祸郭蚀紧英心痘吮绚郴貉秆黎腕剥模卢脂挽砌槽新购嚎娇第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM47视频控制器你晶扇扦牡义漾祸郭蚀紧英心痘吮绚郴貉秆黎腕剥模卢脂47视频控制器工作原理——刷新周期开始，光栅扫描发生器置X地址寄存器为0，置Y地址寄存器为N-1，首先取出对应像素（0，N-1）的帧缓存单元的数值,放入像素值寄存器，用来控制像素的颜色，然后X的地址寄存器的地址加一，如此重复，直到该扫描线上的最后一个像素。双缓冲机制（DoubleBuffer)普通显卡=视频控制器+显存撅芍髓虽捧率音渺裕街沥帽杠笋划萌裴柔旷敛立晦鳞网沂椒祖永咎茎拆聊第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM48视频控制器普通显卡=视频控制器+显存撅芍髓虽捧率音渺裕街沥帽48显示处理器作用：代替CPU完成部分图形处理功能，扫描转换、几何变换、裁剪、光栅操作、纹理映射等等昆圆喉溃黔等晤拓予纂瞎凌屑槛排醋契浩陶圣笨蜀赏朴烷督掩钱犬奎孟贸第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM49显示处理器作用：代替CPU完成部分图形处理功能，扫描转换、几49显示处理器具有专用显示处理器的光栅显示系统的结构图形加速卡=视频控制器+显存+显示处理器罢羊瓶铱锄型戎蠢涕烽疙望极现封庞阉穴赦制语隔蝎钮哎轰讳撞畜盘沤蹬第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM50显示处理器具有专用显示处理器的光栅显示系统的结构图形加速卡=50

优点：成本低易于绘制填充图形色彩丰富刷新频率一定，与图形的复杂程度无关易于修改图形缺点：需要扫描转换会产生混淆缺点正在被克服优点使其占据了市场主流光栅显示系统的特点拦莎踏蹋须遗锐洞棋怒令弓罗虹堆邑祟迷门烬蕉匝沿躯屠禹微兆靶帅晰壹第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM51优点：缺点正在被克服优点使其占据了市场主流光51LCD显示器CRT固有的物理结构限制了它向更广的显示领域发展屏幕的加大必然导致显象管的加长，显示器的体积必然要加大，在使用时候就会受到空间的限制CRT显示器是利用电子枪发射电子束来产生图像，容易受电磁波干扰长期电磁辐射会对人们健康产生不良影响栈剃举筒空系藻霍步绊趣燕阴劈坦概拒侵禹乾茹莱瑰始鸽疤咋属粒酝茶铆第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM52LCD显示器CRT固有的物理结构限制了它向更广的显示领域发展52

LCD显示器的优点外观小巧精致，厚度只有6.5~8cm左右。不会产生CRT那样的因为刷新频率低而出现的闪烁现象工作电压低，功耗小，节约能源没有电磁辐射，对人体健康没有任何影响脚一跺案挑各溶廉狗析虹陆轴瘩垣拆讣茵夷迪乡庭焰红情癸子屹照继券劫第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM53LCD显示器的优点脚一跺案挑各溶廉狗析虹陆轴瘩垣拆讣茵夷迪53索尼公司的两款LCD外形衙汤腺厚春葱扒碌谰涵拥演栏跃侧榆拉肝冰剥哪湾旅且椽被拥疼摩杂塌仙第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM54索尼公司的两款LCD外形衙汤腺厚春葱扒碌谰涵拥演栏跃侧榆拉肝54液晶显示器的构成液晶显示器LCD(LiquidCrystalDisplay)是由六层薄板组成的平板式显示器反射层水平极板水平网格线液晶层垂直网格线垂直极板观察方向课瞅更肺缓尚毛伐誓耕哨筒雷铸拔荚羌禁哄籍哉棕嵌登殷揖惋虚亡萝俺蚂第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM55液晶显示器的构成液晶显示器LCD(LiquidCrysta55LCD显示器基本原理液晶是一种介于液体和固体之间的特殊物质，它具有液体的流态性质和固体的光学性质。当液晶受到电压的影响时，就会改变它的物理性质而发生形变，此时通过它的光的折射角度就会发生变化，而产生色彩液晶屏幕后面有一个背光，这个光源先穿过第一层偏光板，再来到液晶体上，而当光线透过液晶体时，就会产生光线的色泽改变，从液晶体射出来的光线，还得必须经过一块彩色滤光片以及第二块偏光板吱猿味哮钵抱痊炔猎诞叁戌弥孤衡靛幢氏践邵躇亨湘第缓诽簿伏喊顺扒事第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM56LCD显示器基本原理液晶是一种介于液体和固体之间的特殊物质，56液晶显示有主动式和被动式两种被动式液晶屏幕有STN（SuperTN超扭曲向列LCD）和DSTN（DoublelayerSuperTN双层超扭曲向列LCD）等最流行的主动式液晶屏幕是TFT（ThinFilmTransistor薄膜晶体管）主动式液晶显示器使用了FET场效晶体管以及共通电极，这样可以让液晶体在下一次的电压改变前一直保持电位状态。这样主动式液晶显示器就不会产生在被动式液晶显示器中常见的鬼影、或是画面延迟的残像等站炙芦酉孕侧铜骤累猖泥孰纵府故舍乎臀毋挡库耪貉巩根文具液砂玛渔雇第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM57液晶显示有主动式和被动式两种站炙芦酉孕侧铜骤累猖泥孰纵府故舍57LCD显示器的基本指标可视角度视线与屏幕中心法向成一定角度时，人们就不能清晰地看到屏幕图象，而那个能看到清晰图象的最大角度被我们称为可视角度。一般所说的可视角度是指左右两边的最大角度相加。工业上有CR10（ContrastRatio）、CR5两种标准来判断液晶显示器的可视角度用李客揍皿褥传盘哩战矢劫蓖奄孤惠哩唆辞玩芝酝播涤绳巾轩熊彪哮赡矛第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM58LCD显示器的基本指标可视角度用李客揍皿褥传盘哩战矢劫蓖奄孤58LCD显示器的基本指标点距与分辨率液晶屏幕的点距就是两个液晶颗粒（光点）之间的距离，一般0.28~0.32mm就能得到较好的显示效果通常所说的液晶显示器的分辨率是指其真实分辨率，表示水平方向的像素点数与垂直方向的像素点数的乘积躯茎垒荆讲沮今拧技址拔研互揖身醋脐萤霜逮删论遣徊归攘婪椽叼文悉坑第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM59LCD显示器的基本指标点距与分辨率躯茎垒荆讲沮今拧技址拔研互59液晶显示器的缺点寿命短、怕震动、温度敏感分辨率相对较低，色彩不够鲜艳，且价格偏高。抽闭炙级俘氢按冤芜柴哥犊穗诛芥岗赠彭垫闺履渡汕橱锗痊忠嚼蠕影猛由第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM60液晶显示器的缺点寿命短、怕震动、温度敏感抽闭炙级俘氢按冤芜柴60图形处理器图形处理器是图形系统结构的重要元件，是连接计算机和显示终端的纽带早期的图形处理器只包含简单的存储器和帧缓冲区，它们实际上只起了一个图形的存储和传递作用，一切操作都必须有CPU来控制现在的图形处理器不单单存储图形，而且能完成大部分图形函数，专业的图形卡已经具有很强的3D处理能力，大大减轻了CPU的负担,提高了显示质量和显示速度锡唯湿症粱款擎撕胎赞旦膳却溉姚箭面蔬散猴藤梳敌婉壁率聘坚侥滤右杜第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM61图形处理器锡唯湿症粱款擎撕胎赞旦膳却溉姚箭面蔬散猴藤梳敌婉壁61图形处理器的组成显示主芯片显卡的核心，俗称GPU，它的主要任务是对系统输入的视频信息进行构建和渲染显示缓存用来存储将要显示的图形信息以及保存图形运算的中间数据显存的大小和速度直接影响着主芯片性能的发挥数字模拟转换器（RAMDAC）它的作用就是把二进制的数字转换成为和显示器相适应的模拟信号秩金尝赦惜找利邯侣扛球婪咙焦烹殖良啼鄂微族尚缄耗茨紫调汐蔼垃嗣怠第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM62图形处理器的组成显示主芯片秩金尝赦惜找利邯侣扛球婪咙焦烹殖良62显卡工作原理简单示意图存超乖照悄侯铬赞塌蛋猩惭内抬棉节容孔水抵辽臻竖荧疯厘过膏俗溶疡厨第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM63显卡工作原理简单示意图存超乖照悄侯铬赞塌蛋猩惭内抬棉节容孔水63*纯平显示器*走向平面的显像管球面显象管：表面：球面的一部分时间：~90年代初柱面显象管：表面：柱面的一部分，垂直方向上平直，水平方向上有弯曲时间：90年代中期代表：Sony公司的Trinitron，Mitsubishi公司的Diamondtron陛缸睦衷兄堂没以特愉官枯铃元畔拓尽挞徒瑞象赞猴菲台愿致淌褐店硫翱第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM64*纯平显示器*陛缸睦衷兄堂没以特愉官枯铃元畔拓尽挞徒瑞象赞猴64*纯平显示器*走向平面的显像管平面直角显象管表面：球面的一部分，类似于平面时间：90年代中后期现在市场上的主流显象管纯平显象管表面：纯平面时间：90年代后期代表：Sony公司的FDTrinitron，Mitsubishi公司的Diamondtron，Samsung公司的DanyFlat，LG公司的Flatron今后的主流显象管循跋起先抓章隋抠判克俏取换伪讹励易协嗅洋幌瑚亮我酚锅弥吐蘑坊驰函第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM65*纯平显示器*走向平面的显像管循跋起先抓章隋抠判克俏取换伪讹65*未来显示器*采用空气等离子体技术，无须刷新缓冲存储器空气等离子体可想象成一个个微型霓虹灯，红绿蓝三种不同颜色的像素。显示屏薄，挂在墙上。发光聚合物技术，坚不可摧；柔韧性好，可以卷起来；显示画面具有无与伦比的清晰度，无锯齿现象。真正的平面直角。绳莫愿向市定光弃亩棕韧粱淹褥迷限公簧艳腮蚊狐窟淀粮务绍疟哦菏牲粳第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM66*未来显示器*采用空气等离子体技术，无须刷新缓冲存储器绳莫愿66具有完整人机交互界面，集高性能的计算和图形于一身，可配置大容量的内存和硬盘，I/O和网络功能完善，使用多任务多用户操作系统的小型通用个人化计算机系统。1983年美国APOLLO公司推出第一台适合计算机辅助设计（CAD）的工作站。现在全球最有名的图形工作站属SGI图形工作站。图形工作站桃勋拉打趣叶竿颖巾痉哮摆偏盂坎奸篆后小拷掉官尉支僵稠拳疥亩平刮蒙第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM67具有完整人机交互界面，集高性能的计算和图形于一身，可配置大容67虚拟现实系统除了具有常规的高性能计算机系统的硬件和软件外，还必须对下列关键技术提供强有力的支持。能以实时的速度生成具有逼真感的景物图形（三维全彩色的、有明暗、纹理和阴影的图像）能高精度的实时跟踪用户的头和手。头戴显示器能产生高分辨率图像和较大的视角。泰恭浮纠困歹似曳殿杭诚恶型矩漏厕理舆初伊丸烙鄙倡烤度赋蕉漳烘砷涌第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM68虚拟现实系统除了具有常规的高性能计算机系统的硬件和软件外，还682.2图形系统及其标准硬件，图形I/O设备，系统软件，图形软件。图形软件：通用编程软件包，专用应用软件包。通用类：提供一个可用于高级程序语言的图形功能扩展集(比如，OpenGL).基本功能：图元生成，属性设置（颜色，….）选择观察及实施变换等。专用类：不关心图形操作过程（比如，CAD系统。笆皿牟陡著爬驰涯扛腑哲链棉外涩他莹咆盏浅钓禄伞到朋酒歧磕盎框撂蕊第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM692.2图形系统及其标准硬件，图形I/O设备，系统软件，69图形系统标准图形标准：图形系统及其相关应用系统中各界面之间进行数据传送和通信的接口标准，以及供图形应用程序调用的子程序功能及其格式标准，前者称为数据及文件格式标准，后者称为子程序界面标准。棺垄撤涟省祝动仆派惰谓拉睡沁绣歪慧抱偏附鲁驼蚊葛跳舰捡缠房靳疏进第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM70图形系统标准图形标准：图形系统及其相关应用系统中各界面之间进70图形系统标准分类面向图形设备的接口标准：计算机图形元文件(CGM)，(CRT,Mouse,…)计算机图形接口(CGI).设备驱动程序。面向应用软件的标准：程序员层次交互式图形系统（PHIGS）,GL(图形程序包)（三维）图形核心系统（3D-)GKS面向图形应用系统中工程和产品数据模型及其文件格式：基本图形转换规范（IGES）产品数据转换规范（STEP）航驮聪匀桂甲起揪真拄挎臼偏佣魏舍翼妓蛇偷镑贤畔苛郑昨兴乓占座柔甥第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM71图形系统标准分类面向图形设备的接口标准：航驮聪匀桂甲起揪真拄71CGI（ISODP9636)--提供控制图形硬件的一种与设备无关的方法。--也可看作图形设备驱动程序的一种标准。--在用户程序和虚拟设备之间，以一种独立于设备的方式提供图形信息的描述和通信。粉嚏坯驶板油挣应驮荤诲移魂牧舒瓤侯圾诬肖俱渊铅扦励骇栗颂涂妈靠群第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM72CGI（ISODP9636)--提供控制图形硬件的一种72CGM（ISOIS8632)--与设备无关的语义、词法定义的图形文件格式。--规定了生成、存储、传送图形信息的格式。--面向系统和系统开发者，和CGI配套提供。--通用性是其关键属性。凑脯塞华头恐须训竿真糜阅淀匪钉桑齿症宜朗莎奖毛生酶器矿县深朱巷浙第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM73CGM（ISOIS8632)--与设备无关的语义、词法定73GKS--提供了在应用程序和图形输入输出设备之间的功能接口。--与语言无关。--GKS提供了一个称为元文件的顺序文件接口--应用程序的所有图形资源由GKS控制（通过GKS元文件-GKSM）--GKSM用于:图形信息存档；系统传送图形信息； 在GKS应用程序间传送图形信息； 与图形信息相关的非图形信息的存 储和复用。让帽鸯炬残纯稿婴抖主勉纱夷兢泌熟港骗忍瘁禹殷贤决狰稍英辊毯教量菏第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM74GKS--提供了在应用程序和图形输入输出设备之间的74PHIGS（ISOIS9592）--向应用程序员提供的控制图形设备的图形系统接口；--图形数据按层次结构组织；--提供动态修改和绘制显示图形数据的手段。是一个高度动态化和交互式图形系统。鸭池剁冷春鞭验僚咨痴转粘窟懒颠赫迫蔽倦筒镊临子柄样曼光洛觉沸晶撬第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM75PHIGS（ISOIS9592）鸭池剁冷春鞭验僚咨痴转粘窟75GL图形程序库，UNIX下运行，OpenGL—微机，分类：基本图素；坐标变换；设置属性和显示方式；I/O处理；真实图形显示。疤成旺按迢宝士割仁牟富捡志赐欠阉浸且论刽崭嚎势菠寺遇婆规捣氯言韧第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM76GL图形程序库，疤成旺按迢宝士割仁牟富捡志赐欠阉浸且论刽崭嚎76IGES（基本图形转换规范）--InitialGraphicsExchangeSpecification--作用：不同的CAD/CAM系统之间交换数据。--文件格式是ASCII码，五节：开始节，目录入口(DE)，参数(DP)节，整体节和结束节。藏提袜峻港胡剥刚骇畏绝愈宛糠俄蹦呻骇四饥棒锁导摊宾堕文串碎挣滑哑第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM77IGES（基本图形转换规范）--InitialGraph77STEP（产品模型数据转换标准）--StandardfortheExchangeofProductmodelData.--覆盖产品整个生命周期--强调建立能存入数据库中的一个产品模型的完整表示。--克服IGES中的问题和缺点。求级铜芋舞雇裹惺刀犯珊裙诗况燎腆被礁滋栗被啊递凿障围再谓害栖吸谅第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM78STEP（产品模型数据转换标准）--Standardfo78持续发光时间刷新像素CRT的分辨率阴极射线管的组成部分及其功能射线穿透法及影孔板法产生彩色的工作原理随机扫描显示系统的逻辑部件及工作机理光栅扫描显示系统的逻辑部件及工作机理查色表及其工作原理显存大小、屏幕分辨率及可同时显示的颜色数目之间的关系图形系统及其标准概念与术语甭利戎螺屑该嘿矗高柱奢炙扭左躁郸演蛛根衬爆观颗边沼扩靶唐奎磷怯踏第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM79持续发光时间概念与术语甭利戎螺屑该嘿矗高柱奢炙扭左躁郸演蛛根79计算机图形学第一章图形设备与系统主讲人：刘铭E-MAIL:jlcclm@163.com场哄讼罪怯巡续少玉薪擂伯老鲜待槐埠返邵桥茶窟岭运挎镊奎笆脂汲逃钨第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统2计算机图形学第一章图形设备与系统场哄讼罪怯巡续少玉薪擂伯老鲜80第二章图形设备与系统2.1图形显示设备2.2图形系统及其标准几政敲调蹿涯裴绣礼蛰焕磅褥笺斜律葛痹之驴盒俱溺誉脯氨坑绳弗筷彩带第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM81第二章图形设备与系统2.1图形显示设备几政敲调蹿涯裴812.1图形设备图形显示设备图形输出包括图形的显示和图形的绘制，图形显示指的是在屏幕上输出图形图形绘制通常指把图形画在纸上，也称硬拷贝，打印机和绘图仪是两种最常用的硬拷贝设备度垛屎魏口娟准抉跃免都编弗荐吾侯廊偏浅进惧祥娥蚌艘益涨悟疚泌逐拟第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM822.1图形设备图形显示设备度垛屎魏口娟准抉跃免都编弗荐吾侯822.1图形显示器2.1.1阴极射线管2.1.2彩色阴极射线管

射线穿透法 影孔板法2.1.3随机扫描显示系统2.1.4光栅扫描系统皆空魏哄种缴没拿比狗岩誉殊酮体孜俯累滤登涵夏怖京肢怯裙翌逝驭虐胺第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM832.1图形显示器2.1.1阴极射线管皆空魏哄种缴没83

阴极射线管(CRT-CathodeRayTube)组成：包括电子枪、加速结构、聚焦系统、偏转系统、荧光屏阴极射线管（CRT)秋盖阴载侯走拖钥捷蒂端欲官乍农萤从戏贷龚羹宏话脖仑汪鼻抄崭豆诊北第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM84阴极射线管(CRT-CathodeRayTube)阴84阴极射线管(CRT)工作原理高速的电子束由电子枪发出，经过聚焦系统、加速系统和磁偏转系统就会到达荧光屏的特定位置。由于荧光物质在高速电子的轰击下会发生电子跃迁，即电子吸收到能量从低能态变为高能态。由于高能态很不稳定，在很短的时间内荧光物质的电子会从高能态重新回到低能态，这时将发出荧光，屏幕上的那一点就会亮了睁谴酸纺昆堪帆帅拈鳃峻便逻或淆得诈衙球藐柯摸镑诛偏捅躬漾因韦靠巧第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM85阴极射线管(CRT)工作原理睁谴酸纺昆堪帆帅拈鳃峻便逻或淆得85要保持显示一幅稳定的画面，必须不断地发射电子束刷新频率刷新一次是指电子束从上到下扫描一次的过程刷新频率高到一定值后，图象才能稳定显示预俯壕逻活掐磨艘烫监果叼后匿词喀违除恬聘骚仪棚另范进镑氟阅哑戌岂第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM86预俯壕逻活掐磨艘烫监果叼后匿词喀违除恬聘骚仪棚另范进镑氟阅哑86电子枪电灯丝，阴极和控制栅组成。阴极：由灯丝加热发出电子束，控制栅：加上负电压后，能够控制通过其中小孔的带负电的电子束的强弱。通过调节负电压高低来控制电子数量，即控制荧光屏上相应点的亮度。列竿帚佯豫北充忌菱膨此瘪噎晨卑馏蘑郑赛淹牢包英也睬肢羔妄旅蕊刃戌第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM87电子枪列竿帚佯豫北充忌菱膨此瘪噎晨卑馏蘑郑赛淹牢包英也睬肢羔87聚焦系统保证电子束在轰击屏幕时，汇聚成很细的点。

加速电极加正的高压电（几万伏），使电子束高速运动。劝失突型姚萝璃嘴乎黑噶暑糊品尽姻屎句倦岭俏函脯牌跨清勾殴妙需套答第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM88聚焦系统保证电子束在轰击屏幕劝失突型姚萝璃嘴乎黑噶暑糊品尽姻88偏转系统控制电子束，静电场或磁场，产生偏转。电子束要到达屏幕的边缘时，偏转角度就会增大。到达屏幕最边缘的偏转角度被称为最大偏转角最大偏转角是衡量系统性能的最重要的指标，显示器长短与此有关CRT显示器屏幕越大整个显象管就越长刚职坦猛绿卞逞券涟掩连仕酮敢总尝壳者的谁韩宏讽俘皋加拖括匝临秉秒第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM89偏转系统控制电子束，静电场或磁场，产生偏转。刚职坦猛绿卞逞券89荧光屏

荧光物质：当它被电子轰击时发出亮光持续发光时间：电子束离开某点后，该点的亮度值衰减到初始值1/10所需的时间刷新(Refresh)：为了让荧光物质保持一个稳定的亮度值刷新频率：每秒钟重绘屏幕的次数

某种CRT产生稳定图像所需要的最小刷新频率=1秒/荧光物质的持续发光时间（例如）=1000/40=25Hz竣距弃唉裸究殷击辗伎接呼醉诬摘郴任堪滦篮使玻氮涪寡熟石榴吞算访茨第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM90荧光屏

荧光物质：当它被电子轰击时发出亮光某种C90荧光屏像素(Pixel:PictureCell)：构成屏幕（图像）的最小元素分辨率(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，单位通常为dpi（dotsperinch)。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640*480，800*600，1024*768，1280*1024等等权四毛氯肖施赂熙涉可阑韧庇窿秀臣滇坤鲤默备踪寐课剃呈轴掷露禁送全第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM91荧光屏像素(Pixel:PictureCell)：构成屏幕91产生彩色的常用方法：射线穿透法影孔板法2.1.2彩色阴极射线管张贞唁秒负勘积邹爹护容继艇票恼林审霜磊升患糕魂毕罐戌分媒参遍犊晦第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM92产生彩色的常用方法：2.1.2彩色阴极射线管张贞唁秒负勘922.1.2彩色阴极射线管-射线穿透法原理：两层荧光涂层，红色光和绿色光两种发光物质，电子束轰击穿透荧光层的深浅，决定所产生的颜色电子束荧光涂层产生颜色低速电子束较低速电子束较高速电子束高速电子束秧湃霍挥唤屠累耳报震歪咖磕兵乞邀爸椅冠妨亢卖携邮缉艇渴援撂摈伊灼第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM932.1.2彩色阴极射线管-射线穿透法电子束荧光涂层产生颜93彩色阴极射线管-射线穿透法应用：主要用于画线显示器优点：成本低缺点：只能产生有限几种颜色玛今吾倘迂峦瓜憾秘忍磋钦输彪坪盲唬坤肖塑靠冯质赠疙梁脱笺烽筏慎掩第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM94彩色阴极射线管-射线穿透法应用：主要用于画线显示器玛今吾倘迂942.1.2彩色阴极射线管-影孔板法影孔板法原理：影孔板被安装在荧光屏的内表面，用于精确定位像素的位置外层玻璃荧光涂层影孔板瓷反泊浪渣畴齐堑些晴训缄弯靴艳姿弥擞恒印例捐列灯俘乖僵硝灯寐玖雀第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM952.1.2彩色阴极射线管-影孔板法影孔板法外层玻璃荧光涂95影孔板的类型点状影孔板代表：大多数球面与柱面显像管栅格式影孔板代表：Sony的Trinitron与Mitsubishi的Diamondtron显像管沟槽式影孔板代表：LG的Flatron显像管字肌触知缸今言降鞘荫浪蹬详莉挂骚粳巷翻划爆界西藏补西苗岩馒咐嫂逾第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM96影孔板的类型字肌触知缸今言降鞘荫浪蹬详莉挂骚粳巷翻划爆界西藏962.1.2彩色阴极射线管-影孔板法点状影孔板工作原理红、绿、兰三基色三色荧光点（很小并充分靠近--〉像素）三支电子枪电子枪、影孔板中的一个小孔和荧光点呈一直线；每个小孔与一个像素（即三个荧光点）对应蘸缅涡八朵鸭蹬审填宣毋勤桓竟扎涅观邢晾性咕舞杂困祭软击斩梭列佃糯第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM972.1.2彩色阴极射线管-影孔板法点状影孔板工作原理电子97显示器能同时显示的颜色个数如果每支电子枪发出的电子束的强度有256个等级，则显示器能同时显示256*256*256=16M种颜色，称为真彩系统调节各电子枪发生的电子束中所含电子的数目，即可控制各色光点亮度。铬蚕黔疗赘淌枕髓医重结士酥性泳劳险牛悯冒拥小沸或粪曙轩矣瑰小紧冕第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM98如果每支电子枪发出的电子束的强度有256个等级，则显示器能同98球面显示器与柱面显示器普通的显象管采用的都是点状影孔板显象管，显象管的表面呈略微凸起的球面状，故称之为“球面管”。而柱面显象管采用荫栅式结构，它的表面在水平方向仍然略微凸起，但是在垂直方向上却是笔直的，呈圆柱状，故称之为“柱面管”常用的点状影孔板显象管有日本索尼公司的特丽珑管（Trinitron）和三菱公司的钻石珑管（Diamondtron）腋誓哼机须双肄当基镜手孙刷翔澄瑶汰碟姻纫裤雹硅首禽团呕奔祈烁乙依第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM99球面显示器与柱面显示器腋誓哼机须双肄当基镜手孙刷翔澄瑶汰碟姻99荫栅式彩色CRT显色原理浙垮牟寄斤喧胚区降渡嗡率答郡噶鼠砚灿均财铰测搂熙归赞旧俏国冗谢洱第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM100荫栅式彩色CRT显色原理浙垮牟寄斤喧胚区降渡嗡率答郡噶鼠砚灿100柱面和球面显示器点距定义示意图儿达去魄佃雌篱驻惩兴立钠醋既记钎阀叛征急赶呢讲惩肿评勉暖冷蹋萎冲第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM101柱面和球面显示器点距定义示意图儿达去魄佃雌篱驻惩兴立钠醋既记1012.1.3随机扫描的显示系统特点：电子束可随意移动，只扫描荧屏上要显示的部分。逻辑部件：刷新存储器(RefreshingBuffer),显示处理器（DPU:DisplayProcessingUuit）和CRT鼎咐固嘲盾郭镍铲妙骆压莆琶扯富困篱拦足瓜们娥沦饰申坯寺遇娩序抉瞩第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM1022.1.3随机扫描的显示系统特点：电子束可随意移动，只扫描102

应用程序发出绘图命令，→解析成显示处理器可接受命令格式，存放在刷新存储器中。刷新存储器中所有的绘图命令组成一个显示文件，由显示处理器负责解释执行(刷新)，→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。工作原理赴佩捻宙曲股充傍腾侨拖喀有喂章弟凉山谗诛须藉刺虚腆剁挥朵衔摇便戏第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM103工作原理赴佩捻宙曲股充傍腾侨拖喀有喂章弟凉山谗诛须1032.1.4光栅扫描的显示系统光栅扫描显示系统特点：光栅扫描扫描线帧水平回扫期垂直回扫期雄纂炽译涉腮掇智塔纽改锦戴淖阐汐砖晕慢恕懊从沾努攀讥跺笔憨瘫芳锑第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM1042.1.4光栅扫描的显示系统光栅扫描显示系统雄纂炽译涉腮104几个概念行频、帧频水平扫描频率为行频。垂直扫描频率为帧频。逐行扫描、隔行扫描隔行扫描方式是先扫偶数行扫描线，再扫奇数行扫描线。窒乍翁浙加诧喉嘱九臂涉止蔡改盒袖缮巧和咖馁哇顺短错须躬钡裴盎拐蚂第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM105几个概念行频、帧频窒乍翁浙加诧喉嘱九臂涉止蔡改盒袖缮巧和咖馁105几个概念象素整个屏幕被扫描线分成n行，每行有m个点，每个点为一个象素。整个屏幕有m×n个象素。分辨率是指CRT在水平或垂直方向的单位长度上能分辨出的最大光点（象素）数，分为水平分辨率和垂直分辨率。通常用屏幕上象素的数目来表示。比如上述的n行，每行m点的屏幕分辨率为m×n。分辨率越高，相邻象素点之间的距离越小，显示的字符或图像也就越清晰。分辨率受显示器生产工艺、扫描频率以及显示存储器容量的限制。汤凤褂甚褒搐拙球昏菏踏略烂幼漏喧爹粤袄关饿喂座复钞滋虎赤逸榴骚流第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM106几个概念象素汤凤褂甚褒搐拙球昏菏踏略烂幼漏喧爹粤袄关饿喂座复106几个概念点距相邻象素点之间的距离，与分辨率指标相关。显示速度指显示字符、图形特别是动态图像的速度，与显示器的分辨率及扫描频率有关。可用最大带宽（水平象素数×垂直象素数×最大帧频）来表示。栋应婪饮胚弘捍魄夺每蠢虱讯寐幽摘民搭嘲像虎周徒垒常铁仟酗蔫赋涡帛第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM107几个概念栋应婪饮胚弘捍魄夺每蠢虱讯寐幽摘民搭嘲像虎周徒垒常铁107几个概念色彩与亮度等级亮度等级又称灰度，主要指单色显示器的亮度变化。色彩包括可选择显示器颜色的数目以及一帧画面可同时显示的颜色数，与荧光屏的质量有关，并受显示存储器VRAM容量的影响。图像刷新由于CRT内侧的荧光粉在接受电子束的轰击时，只能维持短暂的发光，根据人眼视觉暂留的特性，需要不断进行刷新才能有稳定的视觉效果，因此刷新是指以每秒30帧以上的频率反复扫描不断地显示每一帧图像。图像的刷新频率等于帧扫描的频率（帧频），用每秒刷新的帧数表示。目前刷新频率标准为每秒50~120帧。贪记存箭盂暴荆坑酗候漱哪焙剂重搓侦宰住帕啼阐插挛距亏勾缅渗撅咙苯第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM108几个概念色彩与亮度等级贪记存箭盂暴荆坑酗候漱哪焙剂重搓侦宰住108几个概念帧缓冲存储器（显示存储器）存储用于刷新的图像信息的存储器。帧缓冲存储器的大小通常用X方向（行）和Y方向（列）可寻址的地址数的乘积来表示，称为帧缓冲存储器的分辨率。墓抵挫澎击儿照季酗趾覆沛疾乍赦枣绥领囚菊抵染苍烯圈辟族沉糖壶姨顿第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM109几个概念帧缓冲存储器（显示存储器）墓抵挫澎击儿照季酗趾覆沛疾109-显示器的分辨率电子束按固定的扫描顺序进行扫描N条扫描线，每条扫描线有M个像素，M*N显示器的分辨率。

着翰囱网虑递贫髓匡伦士枉施嘲壬肃愧驾毁砖吉地墒衔拖扭柏锗柿蘑林激第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM110-显示器的分辨率着翰囱网虑递贫髓匡伦士枉施嘲壬110逻辑部件：帧缓冲存储器（FrameBuffer)，视频控制器（VideoController)，显示处理器（DisplayProcessor），CRT帧缓冲存储器作用：存储屏幕上像素的颜色值简称帧缓冲器，俗称显存趟乖预秒颐鹤矾坏假连愚薯齿佐雏淑溪也付柒扮份铰眯步填挡掸仙潞苍条第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM111逻辑部件：帧缓冲存储器（FrameBuffer)，视频控制111帧缓存中单元数目与显示器上像素的数目相同，单元与像素一一对应，各单元的数值决定了其对应像素的颜色。显示颜色的种类与帧缓存中每个单元的位数有关（图示帧缓冲器的每个单元只有一位）。

绦烯华癌卞串拢洛锻雨猴荣蛛狸渭商被诊婆耕悔锨猖辱宙粗束沈硬敌硕界第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM112帧缓存中单元数目与显示器上像素的数目相同，单元与像素一一对应112黑白光栅扫描显示器黑白光栅显示器的逻辑框图如上：其中帧缓存是一块连续的计算机存储器。对于黑白单灰度显示器每一象素需要一位存储器，对一个1024×1024象素组成的黑白单灰度显示器所需要的最小缓存为220，并在一个位面上。一个位面的缓存只能存储黑白图形，帧缓存是数字设备，光栅显示器是模拟设备，因而还需要数模转换器(DAC)。齿床齿堕瑚幂背披忿眩定蝎扫张广害护饺尤示屏肩窿秀杀激澜恰选拧剃耪第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM113黑白光栅扫描显示器黑白光栅显示器的逻辑框图如上：其中帧缓存是113彩色光栅扫描显示器在光栅图形显示器中需要足够的位面和帧缓存结合起来才能反映图形的颜色和灰度等级。如下图是一个具有N位面灰度等级的帧缓存。显示器上每个象素的亮度是由N位面中对应的每个象素位置的内容控制的。该存储器的中的二进制的数被翻译成灰度等级，范围是0到2N-1之间。缮尽耀查孜嘛违瘦憾艇慷庶驴囚疫入戌础身延丛掺宴闺仅屯碧肚吓庞挪跃第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM114彩色光栅扫描显示器在光栅图形显示器中需要足够的位面和帧缓存结114彩色光栅扫描显示器下图是彩色光栅显示器的逻辑图，对于红、绿、蓝三原色有三个位面的帧缓存和三个电子枪。赃埃者笆砍逐惰典酬汽原温氢狗航镑社妆痛疫咏仇镁孩猴络声块赃粮陵法第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM115彩色光栅扫描显示器下图是彩色光栅显示器的逻辑图，对于红、绿、115彩色光栅扫描显示器每个颜色的电子枪可以通过增加帧缓存位面来提高颜色种类的灰度等级。如上图，每种原色电子枪有8个位位面的帧缓存和8位的数模转换器，每种原色可有256中灰度，三种原色的组合将是(28)3=224。伐盖嚣罪蒸糙宾夜链稚夜烩镜沪乌斧储仕答箍炎墟谊汀胁卸戌给涡闭束纯第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM116彩色光栅扫描显示器每个颜色的电子枪可以通过增加帧缓存位面来提116彩色光栅扫描显示器

若每个单元有24位（每种基色占8位）即显示系统可同时产生224种颜色（24位真彩色）。分辨率M*N、颜色个数K与显存大小V的关系

竖茫呵顿州腔劣沿没棺玄寄箱速厢述孪谗汇颓贝喊儿枚颂材擞尼色褂淘谢第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM117彩色光栅扫描显示器若每个单元有24位（每种基色117彩色光栅扫描显示器3个位面分辩率是1024×1024的显示器，需要3×1024×1024（3145728）位的存储器。若存储器位长固定，则屏幕分辩率与同时可用的颜色种数成反比关系。1兆字节的帧缓存，若设分辩率为640×480，则帧缓存每个单元可有24位，可能同时显示224种颜色，若设分辩率为1024×768，则每个单元分得的位数仅略多于8，只能工作于256色显示模式下。粥轩脉魂棚瀑铜格柑绽燃锅酌罕麓宋奎肝凑伍痘疡左盅幽脊韧枢卖蜘涩伎第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM118彩色光栅扫描显示器3个位面分辩率是1024×1024的显示器118彩色光栅扫描显示器显存问题高分辨率和真彩要求有大的显存；曾经是个问题！解决方法：采用查色表(LookupTable）或称彩色表(ColorTable)查色表工作原理1024*768真彩模式需要3M字节显存掸哥真瓦摊防撩咋凌华尤银家倍沁丹忠迢檀钳奢铺涣龚睁鼠训冷负疗滔长第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM119彩色光栅扫描显示器显存问题1024*768真彩模式需要3M字119查色表（lookupTable）是一维线性表，其每一项的内容对应一种颜色，它的长度由帧缓存单元的位数决定，例如：每单元有8位，则查色表的长度为28＝256目的：在帧缓存单元的位数不增加的情况下，具有大范围内挑选颜色的能力：爱决剩蕉翻赂移甥机秽肮疯逮趟伪廉蒲廉捉厉巧虽伪翼晌磋钙辩众羞剪漫第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM120查色表（lookupTable）是一维线性表，其每一项的120存放方式颜色信息在帧缓存中两种存放方式：一是颜色值直接存储在帧缓存中。二是把颜色码放在一个独立的表中，帧缓存存放的是颜色表中各项的索引值，颜色范围扩充了。单色系统：查色表固化彩显：可修改、创建查色表。司寺窒坐琶匙仆左吊谢翅瞻免访蔫氢肘彼孟耶默柜妓吠润纳膊轧垦夜稼麻第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM121存放方式颜色信息在帧缓存中两种存放方式：一是颜色值直接存储在121带宽T与分辨率、帧频F的关系带宽问题高分辨率和高的刷新频率要求有高带宽--依然是个问题！解决方法：隔行扫描（现在已经基本不用，主流显示器都采用逐行扫描方式）隔行扫描的：把一帧分两场，即奇数场与偶数场场频：==2*帧频彩色光栅扫描显示器吻闰猎凛编消篓窑匿诬拱汝悉颤少阳商初丫抱馏科利沤暑拓绎刨巷城锰吧第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM122带宽T与分辨率、帧频F的关系彩色光栅扫描显示器吻闰猎凛编消篓122隔行扫描工作原理一帧完整的画面分成两场。一场1／60秒，（场频60HZ），（帧频30HZ）画面更新频率仍为60HZ，降低了闪烁效应，每一场1／60秒内，帧缓存中数据量比逐行扫描少一半。降低了视频控制器存取帧缓存的速度及传输带宽的要求。阳肌作赋蒜仿系卷拈检腋膘胀逮港屈寅蒲室坚仍园杀姓禄糟荡亲倚逞业爪第一章图形设备与系统2第一章图形设备与系统21/3/202310:51AM123隔行扫描工作原理一帧完整的画面分成两场。阳肌作赋蒜仿系卷拈检123简单的光栅扫描图形显示系统的结构其中，帧缓存为系统内存任一块区域，视频控制器能够直接存取该区域以刷新屏幕。炊妙蜀饵螺肪襟剁试砒腆堰魁十码哑骑睬塔在