《计算机图形学》课件

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1、 第二章第二章 计算机图形系统综述计算机图形系统综述 2.1 2.1 计算机图形系统概述计算机图形系统概述 2.2 2.2 图形输入设备图形输入设备 2.3 2.3 图形绘制设备图形绘制设备2.4 2.4 图形显示系统图形显示系统2.5 2.5 计算机图形标准计算机图形标准 2.6 VC2.6 VC的图形程序开发方法的图形程序开发方法 计算机图形系统由硬件系统和软件系统组成计算机图形系统由硬件系统和软件系统组成2.1 2.1 计算机图形系统概述计算机图形系统概述用户用户输入设备输入设备鼠标、键盘鼠标、键盘数字化仪数字化仪扫描仪扫描仪计算机主机计算机主机软件系统软件系统输出设备输出设备图形显示器

2、图形显示器绘图仪绘图仪打印机打印机主导主导外存储器外存储器2.1.1 2.1.1 计算机图形系统的结构计算机图形系统的结构 计算机图形计算机图形软件系统软件系统图形专业应用软件：图形专业应用软件：AutoCADAutoCAD，3DS MAX3DS MAX图形支撑软件：图形库，如图形支撑软件：图形库，如OpenGLOpenGL1. 1. 图形软件系统图形软件系统（1 1）图形应用软件）图形应用软件 当今流行的几何造型平台主要有两种：当今流行的几何造型平台主要有两种：ACISACIS和和ParasolidParasolid，产品主要有：产品主要有：AutodeskAutodesk公司的公司的Aut

3、oCADAutoCAD， Unigraphics Unigraphics（UGUG），）， Pro/EngineerPro/Engineer，I-DEASI-DEAS软件软件（2 2）图形支撑软件）图形支撑软件 程序员用来开发图形应用软件的软件程序员用来开发图形应用软件的软件 图形标准系统通常是通用编程软件包或图形库的形式，图形标准系统通常是通用编程软件包或图形库的形式，如如OpenGLOpenGL2. 2. 图形硬件系统图形硬件系统图形硬件系统图形硬件系统图形图形设备设备图形计算机平台图形计算机平台图形输入设备图形输入设备图形输出设备图形输出设备显示设备显示设备绘制设备绘制设备（1 1）图形

4、计算机平台）图形计算机平台 面向图形应用的计算机系统主要有微型计算机、中小面向图形应用的计算机系统主要有微型计算机、中小型计算机、工作站以及基于网络的计算机系统。型计算机、工作站以及基于网络的计算机系统。（2 2）图形设备）图形设备 设备类型设备类型设备名称设备名称典型设备典型设备图形输入设备图形输入设备定位设备定位设备数字化仪、鼠标、操作杆数字化仪、鼠标、操作杆笔画设备笔画设备数字化仪数字化仪选择设备选择设备按钮、功能键按钮、功能键拾取设备拾取设备光标、鼠标光标、鼠标数值设备数值设备键盘键盘字符串设备字符串设备键盘键盘图形显示设备图形显示设备CRTCRT显示器显示器光栅扫描图形显示器光栅扫描

5、图形显示器随机扫描图形显示器随机扫描图形显示器平板显示器平板显示器液晶显示器、等离子显示器液晶显示器、等离子显示器图形绘制设备图形绘制设备硬拷贝设备硬拷贝设备绘图仪绘图仪平板绘图仪、滚筒式绘图仪平板绘图仪、滚筒式绘图仪打印机打印机点阵式打印机、喷墨打印机点阵式打印机、喷墨打印机激光打印机激光打印机计算机图形系统的基本功能包括：图形输入、图形存储、计算机图形系统的基本功能包括：图形输入、图形存储、图形计算、图形交互、图形输出图形计算、图形交互、图形输出2.1.2 2.1.2 计算机图形系统的基本功能计算机图形系统的基本功能 计算输入交互存储输出显示器图形输入设备图形输出设备数据库（1 1）处理功

6、能）处理功能 包含形体设计、分析，图像描述，基本几何元素的相包含形体设计、分析，图像描述，基本几何元素的相关运算、分类、几何变换、光、色模型的建立和计算等关运算、分类、几何变换、光、色模型的建立和计算等（2 2）存储功能）存储功能 存储图形数据存储图形数据（3 3）交互功能）交互功能 实现用户与图形系统的人机对话实现用户与图形系统的人机对话（4 4）输入功能）输入功能 把有关图形数据和操作命令输入到计算机中把有关图形数据和操作命令输入到计算机中（5 5）输出功能）输出功能 把所设计的图形从计算机中输出来，包括显示输出和把所设计的图形从计算机中输出来，包括显示输出和绘制输出绘制输出图形输入设备的

7、发展图形输入设备的发展 第一阶段：控制开关、穿孔纸等等第一阶段：控制开关、穿孔纸等等 第二阶段：键盘第二阶段：键盘 第三阶段：二维定位设备，如鼠标、光笔、图形输入第三阶段：二维定位设备，如鼠标、光笔、图形输入板、触摸屏、语音等等板、触摸屏、语音等等 第四阶段：三维输入设备（如空间球、数据手套、数第四阶段：三维输入设备（如空间球、数据手套、数据衣），用户的手势、表情等等据衣），用户的手势、表情等等 第五阶段：用户的思维第五阶段：用户的思维 2.2 2.2 图形输入设备图形输入设备2.2.1 2.2.1 一般应用图形输入设备一般应用图形输入设备 1.1.键盘键盘 主要用来录入文本、字符串的设备主要

8、用来录入文本、字符串的设备 可以进行屏幕坐标输入可以进行屏幕坐标输入 菜单选择菜单选择 图形功能选择图形功能选择 2.2.鼠标鼠标 鼠标是给屏幕光标定位的小型手持屏幕图形定位鼠标是给屏幕光标定位的小型手持屏幕图形定位输入设备。输入设备。 早期的鼠标主要用来绘制图形早期的鼠标主要用来绘制图形 后来广泛应用于图形用户接口（后来广泛应用于图形用户接口（Windows)Windows)的操作。的操作。 3.3.光笔光笔 通过检测来自通过检测来自CRTCRT屏幕上某一点的光来选定屏幕位置。屏幕上某一点的光来选定屏幕位置。 * * 最早的交互式图形定位输入设备最早的交互式图形定位输入设备 * * 有定位、

9、拾取及笔画跟踪有定位、拾取及笔画跟踪3 3个基本功能。个基本功能。4.4.游戏杆和跟踪球游戏杆和跟踪球 * *游戏杆：主要是通过杆的实际移动来控制屏幕上的光标游戏杆：主要是通过杆的实际移动来控制屏幕上的光标的移动。的移动。 * *跟踪球：用来进行二维定位的设备，可用手掌或掌心旋跟踪球：用来进行二维定位的设备，可用手掌或掌心旋转使屏幕光标移动。由附加的电位计量器来测量球的旋转量转使屏幕光标移动。由附加的电位计量器来测量球的旋转量和方向。和方向。5.5.触摸屏触摸屏 用手来触摸显示的物体或屏幕位置实现图形的操作。用手来触摸显示的物体或屏幕位置实现图形的操作。 * * 光学触摸板光学触摸板 * *

10、电子触摸板电子触摸板 * * 声学触摸板声学触摸板 2.2.2 2.2.2 特殊应用图形输入设备特殊应用图形输入设备 1.1.数字化仪数字化仪 数字化仪是在物体上数字化仪是在物体上进行绘画、着色或交互选择坐进行绘画、着色或交互选择坐标位置的常用设备。标位置的常用设备。 数字化仪是用来在所数字化仪是用来在所绘制对象上扫描并输入一组随绘制对象上扫描并输入一组随机的坐标位置，相互之间用直机的坐标位置，相互之间用直线段连接，以逼近曲线或表面线段连接，以逼近曲线或表面形状。形状。 2.2.图像扫描仪图像扫描仪 主要用来对图形、图表、彩色和黑白照片或文本进主要用来对图形、图表、彩色和黑白照片或文本进行扫描

11、，形成一个图像文件，存储到计算机中之后再进行行扫描，形成一个图像文件，存储到计算机中之后再进行处理。处理。 两个重要指标两个重要指标 * * 分辨率分辨率：如：如1200dpi1200dpi * * 支持的颜色数或灰度等级支持的颜色数或灰度等级 ：如：如3232位真彩色位真彩色4. 4. 数据手套数据手套 数据手套是用来抓住虚拟对象的操作工具。数据手套是用来抓住虚拟对象的操作工具。 手套由一系列检测手和手指运动的传感器构成。手套由一系列检测手和手指运动的传感器构成。 来自手套的输入，可以用来定位或操作虚拟场景中来自手套的输入，可以用来定位或操作虚拟场景中的对象。的对象。 场景的二维投影可以在视

12、频监视器上观察，也可以场景的二维投影可以在视频监视器上观察，也可以使用头套观察三维投影。使用头套观察三维投影。 三维立体眼镜三维立体眼镜头盔显示器头盔显示器2.3 2.3 图形绘制设备图形绘制设备2.3.1 2.3.1 绘图仪绘图仪 * * 笔式绘图仪笔式绘图仪 滚筒式绘图仪：结构简单、价格较低，精度和速度不高滚筒式绘图仪：结构简单、价格较低，精度和速度不高 平板式绘图仪平板式绘图仪 ：精度高、速度快、价格较高：精度高、速度快、价格较高* * 喷墨式绘图仪喷墨式绘图仪 图形绘制指把图形画在纸上，也称硬拷贝图形绘制指把图形画在纸上，也称硬拷贝2.3.2 2.3.2 打印机打印机 * *针式打印机

13、针式打印机 机器本身和耗材便宜，精度太低，机器本身和耗材便宜，精度太低，质量很差质量很差* *喷墨打印机喷墨打印机 价格居中，可打印彩色图形，速价格居中，可打印彩色图形，速度较慢且耗材昂贵度较慢且耗材昂贵* *激光打印机激光打印机 价格高，高速度、高精度、低噪价格高，高速度、高精度、低噪声、彩色化声、彩色化2.4 2.4 图形显示系统图形显示系统显示器和显示卡共同构成了显示系统。显示器和显示卡共同构成了显示系统。2.4.1 2.4.1 显示器显示器 显示器根据外形可分为显示器根据外形可分为显示器根据外形可分为显示器根据外形可分为阴极射线管阴极射线管阴极射线管阴极射线管(CRT(CRT(CRT(

14、CRT）显示器和平板）显示器和平板）显示器和平板）显示器和平板显示器（液晶显示器、等离子显示器、激光显示器等）显示器（液晶显示器、等离子显示器、激光显示器等）显示器（液晶显示器、等离子显示器、激光显示器等）显示器（液晶显示器、等离子显示器、激光显示器等）。阴极射线管（阴极射线管（阴极射线管（阴极射线管（CRTCRTCRTCRT）的结构如图所示，主要由电子枪、聚）的结构如图所示，主要由电子枪、聚）的结构如图所示，主要由电子枪、聚）的结构如图所示，主要由电子枪、聚焦系统、加速电极、偏转系统和荧光屏焦系统、加速电极、偏转系统和荧光屏焦系统、加速电极、偏转系统和荧光屏焦系统、加速电极、偏转系统和荧光屏

15、5 5 5 5部分组成。部分组成。部分组成。部分组成。1 1 1 1、阴极射线管（、阴极射线管（、阴极射线管（、阴极射线管（CRTCRTCRTCRT） 电子枪电子枪电子枪电子枪 电灯丝电灯丝电灯丝电灯丝：通电后变热给阴极加热。：通电后变热给阴极加热。：通电后变热给阴极加热。：通电后变热给阴极加热。 阴极：由灯丝加热发出电子束阴极：由灯丝加热发出电子束阴极：由灯丝加热发出电子束阴极：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控制栅：加上负电压后，能够控制通过其中小孔的带控制栅：加上负电压后，能够控制通过其中小孔的带控制栅：加上负电压后，能够控制通过其中小孔的带负电的电子

16、束的强弱。通过调节负电压高低来控制电子负电的电子束的强弱。通过调节负电压高低来控制电子负电的电子束的强弱。通过调节负电压高低来控制电子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数量，即控制荧光屏上相应点的数量，即控制荧光屏上相应点的数量，即控制荧光屏上相应点的亮度亮度亮度亮度。 聚焦系统聚焦系统聚焦系统聚焦系统 保证电子束在轰击屏幕时，汇聚成很细的点。保证电子束在轰击屏幕时，汇聚成很细的点。保证电子束在轰击屏幕时，汇聚成很细的点。保证电子束在轰击屏幕时，汇聚成很细的点。加速电极加速电极加速电极加速电极 加正的高压电（几万伏），使电子束高速运动。加正的高压电（几

17、万伏），使电子束高速运动。加正的高压电（几万伏），使电子束高速运动。加正的高压电（几万伏），使电子束高速运动。 偏转系统偏转系统偏转系统偏转系统 控制电子束，采用静电场或磁场，产生偏转。控制电子束，采用静电场或磁场，产生偏转。控制电子束，采用静电场或磁场，产生偏转。控制电子束，采用静电场或磁场，产生偏转。 电子束要到达屏幕的边缘时，所需的偏转角度增大。到达电子束要到达屏幕的边缘时，所需的偏转角度增大。到达电子束要到达屏幕的边缘时，所需的偏转角度增大。到达电子束要到达屏幕的边缘时，所需的偏转角度增大。到达屏幕最边缘的偏转角度被称为最大偏转角屏幕最边缘的偏转角度被称为最大偏转角屏幕最边缘的偏转角度

18、被称为最大偏转角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，显示器长短最大偏转角是衡量系统性能的最重要的指标，显示器长短最大偏转角是衡量系统性能的最重要的指标，显示器长短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与此有关与此有关与此有关 CRT CRT CRT CRT显示器屏幕越大整个显象管就越长显示器屏幕越大整个显象管就越长显示器屏幕越大整个显象管就越长显示器屏幕越大整个显象管就越长 荧光屏荧光屏荧光屏荧光屏 荧光物质：当它被电子轰击时发出亮光荧光物质：当它被电子轰击时发出亮光荧光物质：当它被电子轰击时发出亮光荧光物质：当它被电子轰击时发出亮

19、光高速的电子束由高速的电子束由电子枪电子枪发出，经过发出，经过聚焦系统聚焦系统、加速系统加速系统和和偏转系统偏转系统就会到达就会到达荧光屏荧光屏的特定位置，由于荧光物质的特定位置，由于荧光物质在高速电子的轰击下会发生电子跃迁，即电子吸收能量在高速电子的轰击下会发生电子跃迁，即电子吸收能量从从低能态变为高能态低能态变为高能态，由于高能态很不稳定，在很短的，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时间内荧光物质的电子会从高能态重新回到低能态高能态重新回到低能态，这，这时时释放能量释放能量将发出荧光，在荧光屏上产生足够小的光点，将发出荧光，在荧光屏上产生足够小的光点，光点称为光点称为像素

20、像素（pixelpixel）。）。工作原理工作原理工作原理工作原理 持续发光时间持续发光时间持续发光时间持续发光时间：电子束离开某点后，该点的亮度值：电子束离开某点后，该点的亮度值：电子束离开某点后，该点的亮度值：电子束离开某点后，该点的亮度值衰减到初始值衰减到初始值衰减到初始值衰减到初始值1/101/101/101/10所需的时间所需的时间所需的时间所需的时间 刷新刷新刷新刷新(Refresh)(Refresh)(Refresh)(Refresh)：为了让荧光物质保持一个稳定的：为了让荧光物质保持一个稳定的：为了让荧光物质保持一个稳定的：为了让荧光物质保持一个稳定的亮度值亮度值亮度值亮度值

21、刷新频率刷新频率刷新频率刷新频率：每秒钟重绘屏幕的次数：每秒钟重绘屏幕的次数：每秒钟重绘屏幕的次数：每秒钟重绘屏幕的次数 某种某种某种某种CRTCRTCRTCRT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 =1 =1 =1秒秒秒秒/ / / /荧光物质的持续发光时间荧光物质的持续发光时间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）（例如）（例如）=1000/40=25Hz =1000/40=25Hz =1000/40=25Hz =1000/40=25Hz 彩色彩色CRTCRT显示器的荧

22、光屏上涂有三种荧光物质，它们分别显示器的荧光屏上涂有三种荧光物质，它们分别能发能发红红、绿绿、蓝蓝三种颜色的光。而电子枪也发出三种颜色的光。而电子枪也发出三束电子三束电子来激发这三种物质，中间通过一个控制栅格来决定三束电来激发这三种物质，中间通过一个控制栅格来决定三束电子到达的位置。根据屏幕上荧光点的排列不同，控制栅格子到达的位置。根据屏幕上荧光点的排列不同，控制栅格也就不一样。普通的监视器一般用也就不一样。普通的监视器一般用三角形的排列方式三角形的排列方式，这，这种显象管被称为荫罩式显象管。它的工作原理如图种显象管被称为荫罩式显象管。它的工作原理如图2-22-2所所示：示：彩色彩色CRTCR

23、T显示器显示彩色的原理显示器显示彩色的原理图图2-2 荫罩式彩色荫罩式彩色CRT显色原理示意图显色原理示意图 三束电子经过荫罩的选择，分别到达三个荧光点的位置。三束电子经过荫罩的选择，分别到达三个荧光点的位置。通过控制三个电子束的强弱就能控制屏幕上点的颜色。通过控制三个电子束的强弱就能控制屏幕上点的颜色。如将红、绿两个电子枪关了，屏幕上就只显示蓝色了。如将红、绿两个电子枪关了，屏幕上就只显示蓝色了。如果每一个电子枪都有如果每一个电子枪都有256256级（级（8 8位）的强度控制，那么位）的强度控制，那么这个显象管所能产生的颜色就是我们平时所说的这个显象管所能产生的颜色就是我们平时所说的2424

24、位真位真彩色了。彩色了。 影孔板的类型影孔板的类型 * *点状影孔板点状影孔板 代表：大多数球面与柱面显像管代表：大多数球面与柱面显像管 * *栅格式影孔板栅格式影孔板 代表：代表：SonySony的的TrinitronTrinitron与与MitsubishiMitsubishi的的DiamondtronDiamondtron显像管显像管 * *沟槽式影孔板沟槽式影孔板 代表：代表：LGLG的的FlatronFlatron显像管显像管 （1 1）随机扫描显示器）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。特点：电子束可随意移动，只扫描荧屏上要显示的部分。 扫描速度快，分

25、辨率高，线条质量好，易修改，具有良扫描速度快，分辨率高，线条质量好，易修改，具有良好的交互性和动态性能，但价格较贵。好的交互性和动态性能，但价格较贵。2 2 2 2、CRTCRTCRTCRT显示器显示器显示器显示器 简称光栅显示器，是画点设备。电子束横向扫描屏幕，简称光栅显示器，是画点设备。电子束横向扫描屏幕，一次一行，从顶到底顺次进行。当电子束横向沿一行移动时，一次一行，从顶到底顺次进行。当电子束横向沿一行移动时，电子束的强度不断变化来建立亮点的图案。电子束的强度不断变化来建立亮点的图案。 （3）光栅扫描显示器）光栅扫描显示器 特点：光栅扫描特点：光栅扫描 扫描线扫描线 水平回扫期水平回扫期

26、 垂直回扫期垂直回扫期 帧帧 vv行频、帧频行频、帧频行频、帧频行频、帧频水平扫描频率为行频。垂直扫描频率为帧频。水平扫描频率为行频。垂直扫描频率为帧频。vv逐行扫描、隔行扫描逐行扫描、隔行扫描逐行扫描、隔行扫描逐行扫描、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。隔行扫描方式是先扫偶数行扫描线，再扫奇数行扫描线。vv象素象素象素象素整个屏幕被扫描线分成整个屏幕被扫描线分成 n n 行，每行有行，每行有 m m 个点，每个点为个点，每个点为一个象素。整个屏幕有一个象素。整个屏幕有 m n m n 个象素。个象素。相关术语相关术语vv屏幕分辨率屏幕分辨率屏幕分辨率屏幕分辨率 是指

27、是指CRTCRT在水平或垂直方向的单位长度上能分辨出的最大光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。比如上述的上象素的数目来表示。比如上述的 n n 行，每行行，每行 m m 点的屏幕点的屏幕分辨率为分辨率为 m n m n 。分辨率越高，相邻象素点之间的距离越分辨率越高，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。艺、扫描频率以及显示存储器容量的限

28、制。vv点距点距点距点距相邻象素点之间的距离，与分辨率指标相关。相邻象素点之间的距离，与分辨率指标相关。vv色彩与亮度等级色彩与亮度等级色彩与亮度等级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，并受显示存储器颜色数，与荧光屏的质量有关，并受显示存储器VRAMVRAM容量容量的影响。的影响。vv图像刷新图像刷新图像刷新图像刷新由于由于CRTCRT内侧的荧光粉在接受电子束的轰击时，只能维持内侧的荧光粉在

29、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新才能有稳定的视觉效果，因此刷新是指以每秒3030帧以上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前刷新频率标准为每秒5012050120帧。帧。 液晶显示器液晶显示器LCD(Liquid Crystal Display) LCD(Liquid

30、Crystal Display) 是由是由6 6层薄板组层薄板组成的平板式显示器。成的平板式显示器。 LCDLCD的原理是利用液晶的物理特性，通电时导通，晶体在电的原理是利用液晶的物理特性，通电时导通，晶体在电场作用下，排列变得有秩序，通过它的光的折射角度会发生变场作用下，排列变得有秩序，通过它的光的折射角度会发生变化，使光线容易通过；不通电时，晶体排列变得混乱，光被遮化，使光线容易通过；不通电时，晶体排列变得混乱，光被遮挡，不能通过。挡，不能通过。 3.3.3.3.液晶显示器液晶显示器液晶显示器液晶显示器(LCD)(LCD)(LCD)(LCD)vLCDLCD显示器的优点显示器的优点外观小巧精

31、致，厚度只有外观小巧精致，厚度只有6.58cm6.58cm左右。左右。不会产生不会产生CRTCRT那样的因为刷新频率低而出现的闪烁现象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，节约能源工作电压低，功耗小，节约能源没有电磁辐射没有电磁辐射v缺点缺点寿命短、怕震动、温度敏感寿命短、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。分辨率相对较低，色彩不够鲜艳，且价格偏高。 利用气体放电激发荧光粉发光，用许多小氖气灯泡构成的利用气体放电激发荧光粉发光，用许多小氖气灯泡构成的平板阵列，每个灯泡处于平板阵列，每个灯泡处于“开开”或或“关关”状态。状态。4.4.4.4.等离子显示器等

32、离子显示器等离子显示器等离子显示器几种显示器的比较几种显示器的比较性质CRT等离子显示器LCD性质CRT等离子显示器LCD功耗大中小对比度中好差屏幕大中小灰度等级 好差差厚度大小小视角大中一般平面度一般中好色彩丰富中中亮度好好适中 价格低中低分辨率中好一般2.4.2 2.4.2 显示卡显示卡 显示卡将显示器连接到系统总线上，并与显示器共同构成显示卡将显示器连接到系统总线上，并与显示器共同构成计算机的显示系统，实现将信息从显示器显示输出。计算机的显示系统，实现将信息从显示器显示输出。 1. 1.显示子系统结构显示子系统结构 显示子系统结构的主要任务是：扫描转换待显示的显示子系统结构的主要任务是：

33、扫描转换待显示的图形。图形。 帧缓存：为显示装置提供刷新信息。其中的存储单帧缓存：为显示装置提供刷新信息。其中的存储单元与显示屏幕上的像素一一对应，单元中存有与之对元与显示屏幕上的像素一一对应，单元中存有与之对应的像素的强度值。应的像素的强度值。CPUCPU与显示器之间的接口作用，还具有处理图形数据、加与显示器之间的接口作用，还具有处理图形数据、加速图形显示等作用。速图形显示等作用。 2. 2.显示卡的功能显示卡的功能 3. 3.相关概念相关概念（1 1）光点）光点：指电子束打在显示器的荧光屏上能够显示：指电子束打在显示器的荧光屏上能够显示的最小发光点，一般用直径来表明光点的大小。的最小发光点

34、，一般用直径来表明光点的大小。（2 2）像素点）像素点：屏幕上可以控制的可显示的最小单元，：屏幕上可以控制的可显示的最小单元，组成图形的基本元素。组成图形的基本元素。（3 3）分辨率）分辨率A.A.屏幕（光栅、物理）分辨率屏幕（光栅、物理）分辨率：指：指CRTCRT显示器显示系统显示器显示系统能够显示的最大光点数，通常用水平方向上的光点数能够显示的最大光点数，通常用水平方向上的光点数与垂直方向的光点数的乘积来表示。与垂直方向的光点数的乘积来表示。B.B.显示分辨率显示分辨率：指显示控制器所能提供的显示模式分：指显示控制器所能提供的显示模式分辨率。显示模式分为文本模式和图形模式。任何显示辨率。显

35、示模式分为文本模式和图形模式。任何显示控制器所提供的分辨率都不能超过屏幕分辨率。控制器所提供的分辨率都不能超过屏幕分辨率。C.C.存储分辨率存储分辨率：指帧缓冲区的大小，一般用缓冲区的：指帧缓冲区的大小，一般用缓冲区的字节数表示。存储分辨率不仅与显示分辨率有关，还字节数表示。存储分辨率不仅与显示分辨率有关，还与像素点的色彩有关。与像素点的色彩有关。（4 4）像素与帧缓存）像素与帧缓存像素点具有颜色、灰度等属性，它们存储在帧缓存中，像素点具有颜色、灰度等属性，它们存储在帧缓存中，对应帧缓存中的一组信息。对应帧缓存中的一组信息。 组合像素法：组合像素法：一个像素点的全部属性信息被编码成一一个像素点

36、的全部属性信息被编码成一个数据字节，按照一定方式存储到帧缓存中，编码字个数据字节，按照一定方式存储到帧缓存中，编码字节的长度与点的属性（如颜色、灰度等）有关。节的长度与点的属性（如颜色、灰度等）有关。 颜色位面法颜色位面法黑白光栅显示器的逻辑框图如下：其中帧缓存是一块黑白光栅显示器的逻辑框图如下：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，对一个素需要一位存储器，对一个1024102410241024象素组成的黑象素组成的黑白单灰度显示器所需要的最小缓存为白单灰度显示器所需要的最小缓存为2 22020( (位位)

37、 )，并在一，并在一个位面上。一个位面的缓存只能存储黑白图形，帧缓个位面上。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数模转换器(DAC)(DAC)。 1 1 1 1）黑白光栅显示器）黑白光栅显示器）黑白光栅显示器）黑白光栅显示器2 2 2 2）彩色光栅显示器）彩色光栅显示器）彩色光栅显示器）彩色光栅显示器每种原色电子枪有每种原色电子枪有8 8个位面的帧缓存和个位面的帧缓存和8 8位的数模转换器，位的数模转换器，每种原色可有每种原色可有256256种灰度，三种原色的组合将是种灰度，三种原色的组合将是

38、（28）3=2243 3 3 3）帧缓存容量的计算）帧缓存容量的计算）帧缓存容量的计算）帧缓存容量的计算假设假设RGBRGB光栅系统的设计采用光栅系统的设计采用8 8英寸英寸*10*10英寸的屏幕，每英寸的屏幕，每个方向的分辨率为每英寸个方向的分辨率为每英寸100100个像素，显示灰度等级为个像素，显示灰度等级为256256，则至少需要选用多大容量的帧缓存器？，则至少需要选用多大容量的帧缓存器？帧缓存容量帧缓存容量= =显示分辨率显示分辨率* *色深色深色深：像素点信息的长度，以比特为单位色深：像素点信息的长度，以比特为单位帧缓存容量帧缓存容量= =（5 5）颜色查找表）颜色查找表颜色查找表由

39、高速随机存储器组成，用来存储表达像颜色查找表由高速随机存储器组成，用来存储表达像素色彩的代码。素色彩的代码。帧缓存中每一像素对应单元的代码作为颜色查找表的帧缓存中每一像素对应单元的代码作为颜色查找表的地址索引。地址索引。意义意义：容量小的帧缓存也能表达出较大的颜色选择范：容量小的帧缓存也能表达出较大的颜色选择范围。围。注意注意：颜色的选择范围扩大到：颜色的选择范围扩大到2 2w w，但同一屏图形中所使，但同一屏图形中所使用的颜色数并未增加，仍是用的颜色数并未增加，仍是2 2n n。（6 6）屏幕坐标系）屏幕坐标系在屏幕上定义了屏幕坐标系，有的在屏幕上定义了屏幕坐标系，有的y y轴方向向上，有轴方向向上，有些则是些则是y y轴方向向下。轴方向向下。（7 7）显示纵横比）显示纵横比水平方向单位长度上的像素点数与垂直方向单位长度水平方向单位长度上的像素点数与垂直方向单位长度的像素点数之比。的像素点数之比。小小 结结计算机图形系统计算机图形系统图形外部设备图形外部设备CRTCRT工作原理工作原理CRTCRT显示器显示器显示卡显示卡作作 业业 完成完成P55P55页练习题页练习题1-91-9