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1、计算机图形显示技术,主讲：郭万有,第1章 绪论,图形显示技术概述 视觉的基本特性 对显示系统的基本要求,图形信息特点 图形显示技术的主要内容 图形显示技术的应用与发展,视觉心理基础 亮度特性 彩色特性 视觉分辨力 视觉惰性,图形显示技术概述图形信息特点,概念 人们直接接受的信息中 图像：通过视觉器官获得的信息 图像数据与图形数据： 图像：客观- 描述处理，理解，识别，传输 图形：主观- 模型产生，几何变换，明暗处理,基于特征的图象变形（猫变虎）,图象处理,工程图及其三维重建结果,图形模型产生,由三维FFD操作得到的鱼的变形图,图形几何变换,图形显示技术概述图形信息特点,图形信息的特点 易于观察
2、：图形信息能使观察者瞬间了解各种结构、层次关系等内容，给人以直观明了的感受 容易理解：人们对图形有高度的理解本能，可在极短的时间内识别判断 动态信息能“实时”反映客观现实：连续变化的图形信息比静态的更能如实的表现客观实际,图形显示技术概述图形显示技术内容,计算机信息显示系统,图形显示技术概述图形显示技术内容,显示器件 主动： （光发射 器件） 被动： （光调制 器件）,：阴极射线管 ：等离子显示 ：发光二极管,：液晶显示器 ：电泳显示器 ：电化学显示器件,（Cathode Ray Tube）阴极射线管,阴极射线管主要 由电子枪，偏转线圈，荫罩，荧光粉层，及玻璃外壳 五部分组成 它使用电子枪发射
3、高速电子，经过垂直和水平的偏转线圈控制高速电,子的偏转角度，最后高速电子击打屏幕上的磷光物质使其发光，通过电压来调节电子束的功率，就会在屏幕上形成明暗不同的光点形成各种图案和文字。,等离子显示器是一种利用气体放电的显示技术，其工作原理与日光灯很相似它采用了等离子管作为发光元件，屏幕以玻璃作为基板，基板间隔一定距离，四周经气密性封,接形成一个个放电空间。在两块玻璃基板的内侧面上涂有金属氧化物导电薄膜作激励电极。 当向电极上加入电压，放电空间内的混合气体便发生等离子体放电现象。气体等离子体放电产生紫外线，紫外线激发荧光屏，荧光屏发射出可见光，显现出图像。,（Plasma Display Panel
4、）等离子显示器,（LiquidCrystalDis ）液晶显示器,LCD在显示屏两边设有作为光源的灯管 ，背面有一块背光板和反光膜 以提供均匀的背景光源 ，背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层。,当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。,E (Light-Emitting Diode ）发光二极管显示屏,LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。 LED显示屏采用计算机控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二
5、维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。 LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影。,实时视频处理机顶盒,图形显示技术概述图形显示技术内容,显示程序包的编制与应用 产生：点、直线、圆弧字符及其它简单程序的子程序 确定视区边界及定义图形坐标系的子程序 图形变换的子程序 人机交互 管理，控制子程序,图形显示技术概述图形显示技术内容,算法 图形数学模型计算 移位、放大或缩小、旋转和三维物体投影变换算法 剪取算法 消除隐藏线和隐藏面算法 使物体表面具有阴影层次的算法,图形显示技术概述图形显示技术的应用与发展,信 息 终 端 应用 范围,CAD，EDA OA办公自动化 CAI
6、 辅助教学 EAD 电子广告,商业事务管理 系统仿真与模拟 计算机辅助教学 艺术广告设计,图形显示技术概述 图形显示的应用与发展,发展阶段 年代以前：利用主机进行坐标变换，显示器仅将处理后的数据转换为图形显示 年代以前：显示器增强了及功能，使其具有多种处理功能 年代以后：随着计算机，网络，芯片规模的扩大，显示器能力增强，具有脱机处理能力,图形显示技术概述图形显示的应用与发展,发展趋势 画面的高分辨率 扫描体制以彩色光栅显示为主流 具有多微处理器的结构 以为主体的显示控制器 人机工程学观点日益受到重视 新型平板显示器的加速研制 设备设计智能化、标准化、系列化、模块化,视觉的基本特性,计算机信息显
7、示系统与人眼密切相关，两者互相影响而显示系统的许多特性，比如亮度、色度、分辨力、刷新率、对比度等，都直接和人的视觉性和心理有关，因此要研究显示系统的指标及参数就要研究人眼对光的响应问题,视觉的基本特性 视觉生理基础,眼睛的形状为一圆球， 它由角膜和巩膜，脉络膜， 视网膜包着 角膜是一种硬而透明的 组织，它覆盖在眼睛的前表 面巩膜和角膜相连，是不 透明的膜 脉络膜在巩膜里边，它 含有血管网，脉络膜的前面 分为睫状体和虹膜虹膜的 收缩和扩张允许进入眼内的 光量,人眼截面的简化图,视觉的基本特性 视觉生理基础,视网膜具有高度的信息 处理机能，参与信息的细胞 有视觉细胞，水平细胞，双 极细胞和神经节细
8、胞 眼睛中的光接受器主要 是视觉细胞，包括椎状体和 杆状体如图，中央凹部分 特别薄，密集地分布锥状体,视网膜结构模型,视觉的基本特性亮度特性,亮度特性指眼睛对光的亮暗感觉特性 亮度细胞 杆状体：灵敏度高，分辨率低，在暗处看到的通常是轮廓 锥状体：灵敏度低，分辨率高，在亮处可以分辨出各种景物的颜色,视觉的基本特性亮度特性,亮度等级：在景物背景亮度下能分辨出景物亮度的数目，亮度等级愈大，景物图象就愈清晰 灰度等级：也称中间色调（Half-tone）主要用于传送图片，分别有16级、32级、64级三种方式，它采用矩阵处理方式将文件的像素处理成16、32、64级层次，使传送的图片更清晰。,视觉的基本特性
9、 人眼对亮度的适应性,眼睛的感光作用随外界光的强弱而自动调节，即眼睛的适应性 瞳孔调节 光敏细胞自身调节 暗适应 亮暗 杆状细胞恢复时间长 亮适应 暗亮 锥状细胞恢复时间短 目标光斑的亮度与环境光有关 动态光与静态光相比，动态光更亮,视觉的基本特性 彩色特性,视觉的彩色特性丰富了人们的观察效果，加强了对景物的认识能力，锥状体具有彩色视觉特性 视敏度：产生特定亮度感觉条件下，各种光辐射功率 的倒数,视觉的基本特性 彩色特性,视敏度：实际中不直接用视敏度而用相对视敏度 相对可视度曲线,明视觉,暗视觉,视觉的基本特性 彩色特性,三基色： 将颜色分解成红、绿、蓝用不同亮度的这三种基色组合在一起，可以生
10、成所有的颜色。若用24个二进制位来表示一个颜色，则可将颜色表示为各占8位的红、绿、蓝亮度数据，每种基色的变化范围为0255。0表示最暗，255表示最亮。由于将每个分量都看作是亮度信号，故0255个变化称为256个灰度等级。 假定有红绿蓝三种类型的锥状体，当任一束光射入眼中而落在视网膜上时就会对视网膜产生不同的刺激。例如：黄色刺激红绿锥状细胞，白光刺激红绿黄等等,视觉的基本特性 彩色特性,色调：反映彩色的类型，如红、绿、蓝、紫等由波长决定，景色的色调取决于太阳光下所反射的光谱。 色调是决定物体彩色本质的参量，与物体本身和光源性质有关 色饱和度：指颜色的的深浅程度，即浓淡程度，饱和度和色光中的白光
11、成分有关。 饱和度=色光强度/ （白光+色光强度）100%,视觉的基本特性 视觉分辨力,视觉分辨力是人眼分辨物体细节的能力，也称为视觉锐度 视觉分辨率：在被观察的物体上，刚能分辨的相邻两点对眼睛张角的倒数 视角：分辨力：,视觉的基本特性 视觉分辨力,人眼分辨率与成像位置关系：,视觉的基本特性 视觉分辨力,人眼对彩色的分辨率比黑白的要低 把眼睛答对黑白细节分辨力定为，则人眼对各种彩色细节分辨力如图：,视觉的基本特性 视觉惰性,主观亮度感觉随光强度变化有一短暂的过渡历程随时间的增长，主观亮度感觉由小到大，直至稳定的正常值 光突然消失时，亮度感觉按接近指数规律逐渐减少景象刺激在人脑中要保留一段时间，若有另一图象进入眼睛，人会产生重叠的感觉因此可以利用闪烁提高视觉亮度，也可以利用快速闪烁实现静态画面,对显示系统的基本要求,显示的真实性 显示的内容要准确，实时和有一定的干扰能力 显示的清晰性 要显示系统具有一定的分辨力，对比度和工作稳定度 显示的直观性 要求符合人们习惯的显示格式 显示的灵活性 显示容量 指同一屏幕上能同时显示多少信息量,
