,单击此处编辑母版标题样式,*,大连理工大学软件学院,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,计算机图形学,第二讲 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,第二讲 图形设备与系统,2024/11/15,1,大连理工大学软件学院,第二讲 图形设备与系统2.1 图形显示设备 第二讲 图,图形输入设备：,二维：鼠标、图形输入板、跟踪球、光笔、触摸,屏、操纵杆、扫描仪,三维：空间球、数据手套,图形输出(显示、打印）系统：,阴极射线管显示器，,液晶显示器，等离子显示器，,绘图仪,打印机，,第二讲 图形设备与系统,2024/11/15,2,大连理工大学软件学院,图形输入设备：第二讲 图形设备与系统2023/10/72,2.1 图形显示设备,阴极射线管,CRT（Cathode Ray Tube）,彩色阴极射线管,CRT,射线穿透法,影孔板法,随机扫描显示器,光栅扫描显示器,第二讲 图形设备与系统,2.1 图形显示设备,2024/11/15,3,大连理工大学软件学院,2.1 图形显示设备阴极射线管CRT（Cathode R,1.阴极射线管,CRT,阴极射线管(,CRT),组成：包括电子枪、聚焦系统、加速电极、偏转系统、荧光屏,工作原理：电子枪发射电子束，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，被其内表面的,荧光物质吸收，发光产生可见的图形。,结构,第二讲 图形设备与系统,2.1 图形显示设备,1.,CRT,2024/11/15,4,大连理工大学软件学院,1.阴极射线管CRT 第二讲 图形设备与系统 2.1,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。,第二讲 图形设备与系统,2.1 图形显示设备,1.,CRT,2024/11/15,5,大连理工大学软件学院,电子枪 第二讲 图形设备与系统 2.1 图形显示设备,聚焦系统,通过电场和磁场控制,电子束，“变细”，保证,亮点足够小，提高分辩率,加速电极,加正的高压电（几万伏），使电子束高速运动。,第二讲 图形设备与系统,2.1 图形显示设备,1.,CRT,2024/11/15,6,大连理工大学软件学院,聚焦系统通过电场和磁场控制 第二讲 图形设备与系统 2.,偏转系统,控制电子束，静电场或磁场，产生偏转，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。,第二讲 图形设备与系统,2.1 图形显示设备,1.,CRT,2024/11/15,7,大连理工大学软件学院,偏转系统控制电子束，静电场或磁场，产生偏转，最大偏转角是衡量,荧光屏,荧光物质：吸收电子束而发光,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,像素(,Pixel:Picture Cell)：,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（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，如640*480，800*600，1024*768，,1280*1024等等,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,第二讲 图形设备与系统,2.1 图形显示设备,1.,CRT,2024/11/15,8,大连理工大学软件学院,荧光屏 荧光物质：吸收电子束而发光某种CRT产生稳,产生彩色的常用方法：射线穿透法、影孔板法,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,应用：,主要用于画线显示器,优点：成本低,缺点：只等产生有限几种颜色,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,2.彩色,CRT,第二讲 图形设备与系统,2.1 图形显示设备,2.彩色,CRT,2024/11/15,9,大连理工大学软件学院,产生彩色的常用方法：射线穿透法、影孔板法电子束荧光涂层产生颜,2.彩色,CRT,（续）,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,第二讲 图形设备与系统,2.1 图形显示设备,2.彩色,CRT,2024/11/15,10,大连理工大学软件学院,2.彩色CRT（续）影孔板法外层玻璃荧光涂层影孔板 第,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,第二讲 图形设备与系统,2.1 图形显示设备,2.彩色,CRT,2024/11/15,11,大连理工大学软件学院,影孔板的类型 第二讲 图形设备与系统 2.1 图形显示设,2.彩色,CRT,（续）,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,第二讲 图形设备与系统,2.1 图形显示设备,2.彩色,CRT,2024/11/15,12,大连理工大学软件学院,2.彩色CRT（续）点状影孔板工作原理电子枪、影孔板中的,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=16,M,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。,第二讲 图形设备与系统,2.1 图形显示设备,2.彩色,CRT,2024/11/15,13,大连理工大学软件学院,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,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,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,FD Trinitron，Mitsubishi,公司的,Diamondtron，Samsung,公司的,DanyFlat，LG,公司的,Flatron,今后的主流显象管,第二讲 图形设备与系统,2.1 图形显示设备,2.彩色,CRT,2024/11/15,14,大连理工大学软件学院,纯平显示器 第二讲 图形设备与系统 2.1 图形显示设备,未来显示器,采用空气等离子体技术，,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。真正的平面直角。,第二讲 图形设备与系统,2.1 图形显示设备,2.彩色,CRT,2024/11/15,15,大连理工大学软件学院,未来显示器采用空气等离子体技术，第二讲 图形设备与系统,3.随机扫描显示器,特点：电子束可随意移动，只扫描荧屏上要显示的部分。按照显示命令用画线的方式绘出图形，因此也称矢量显示器。,逻辑部件：刷新存储器(,Refreshing Buffer),显示处理器（,DPU:Display Processing Uuit）,和,CRT,第二讲 图形设备与系统,2.1 图形显示设备,3.随机扫描显示器,2024/11/15,16,大连理工大学软件学院,3.随机扫描显示器特点：电子束可随意移动，只扫描荧屏上要显,工作原理,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。,第二讲 图形设备与系统,2.1 图形显示设备,3.随机扫描显示器,2024/11/15,17,大连理工大学软件学院,工作原理 第二讲 图形设备与系统 2.1 图形显示设备,4.光栅扫描显示器,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,第二讲 图形设备与系统,2.1 图形显示设备,4.光栅扫描显示器,2024/11/15,18,大连理工大学软件学院,4.光栅扫描显示器光栅扫描显示系统 第二讲 图形设备与,绘图过程,第二讲 图形设备与系统,2.1 图形显示设备,4.光栅扫描显示器,2024/11/15,19,大连理工大学软件学院,绘图过程 第二讲 图形设备与系统 2.1 图形显示设备,-,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。,第二讲 图形设备与系统,2.1 图形显示设备,4.光栅扫描显示器,2024/11/15,20,大连理工大学软件学院,-显示器的分辨率 第二讲 图形设备与系统 2.1 图形显,逻辑部件：帧缓冲存储器（,Frame Buffer)，,视频控制器（,Video Controller)，,显示处理器（,Display Processor），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,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）。,第二讲 图形设备与系统,2.1 图形显示设备,4.光栅扫描显示器,2024/11/15,21,大连理工大学软件学院,逻辑部件：帧缓冲存储器（Frame Buffer)，视频控制,彩显,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2,24,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,3,个位面分辩率是10241024的显示器，需要310241024（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640480，则帧缓存每个单元可有24位，可能同时显示2,24,种颜色，若设分辩率为1024768，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。,第二讲 图形设备与系统,2.1 图形显示设备,4.光栅扫描显示器,2024/11/15,22,大连理工大学软件学院,彩显 若每个单元有24位（每种基色占8位）即显示,彩显,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,(,Lookup Table）,或称,彩色表,(,Color Table),查色表工作原理,1024*768真彩模式需要2,M,字节显存,第二讲 图形设备与系统,2.1 图形显示设备,4.光栅扫描显示器,2024/11/15,23,大连理工大学软件学院,彩显显存问题1024*768真彩模式需要2M字节显存 第二,查色表,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2,8,256,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,：,第二讲 图形设备与系统,2.1 图形显示设备,4.光栅扫描显示器,2024/11/15,24,大连理工大学软件学院,查色表是一维线性表，其每一项的内容对应一种颜色，它的长度由帧,存放方式,颜色信息在帧缓存中两