余 敦 辉湖北大学 数计学院计算机图形学
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第二章 图形设备提出问题：
计算机图形学包括哪些外部设备?
图形输入设备：概念、特点
图形显示设备：概念、结构原理、工作方式、特点 *
图形输出设备：概念、特点
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2.1 图形输入设备
1,键盘（ Keyboard）
2,鼠标（ Mouse）
3,光笔（ Light Pen）
4,触摸屏（ Touch Screen）
5,操纵杆（ Joystick）
6,跟踪球（ Trackball） 和空间球（ Spaceball）
7,数据手套（ Data Glove）
8,数字化仪（ Digitizer）
9,图像扫描仪（ Scanner）
10,声频输入系统
11,视频输入系统
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2.1 图形输入设备逻辑输入设备
定位设备 Locater,用于确定屏幕上某点坐标；
笔画设备 Strocker,用于输入某个笔划；
定值设备 Valuator:用于输入一个实数；
选择设备 Choice,在一个可选动作和选项中,进行选择；
拾取设备 Pick,用于选中一个显示单元；
字符串设备 String,用于输入一个字符串 。
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2.1 图形输入设备
1、键盘（ Keyboard）
功能：文本串输入、数据输入和命令输入
特点,1）便于屏幕坐标输入；
2）便于菜单选择；
3）便于图形操作。
光标控制键
功能键
数字键盘
其它类型的光标定位设备：跟踪球 操纵杆无线键盘 有线键盘
6
6
2.1 图形输入设备
按测量位移：
鼠标底部的转轮或滚轮记录移动总量和方向光学感应器检测鼠标运动
按使用键数：
MS型（ Microsoft Mouse Mode） -双键
PC型（ Mouse System Mode） -三键
基本工作原理：
机械位移 -电脉冲 -数字信号 -控制光标移动
安装,连接串口 COM1,COM2
三键 二键 无线
2、鼠标器（ Mouse）
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2.1 图形输入设备
3、光笔（ Light Pen）
一种检测装置，靠检测荧光屏上的发光点来选择屏幕的位置坐标。
功能,定位、拾取、笔划跟踪。
光孔透镜组笔体触钮开关光导纤维导线图2 - 2 光笔的结构
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2.1 图形输入设备
4、触摸屏（ Touch Screen）
以手指触摸的方式选择屏幕位置。
红外线式触摸屏 光学电阻式触摸屏 电子电容式触摸屏 电子声波（声音探测式）触摸屏 声音
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2.1 图形输入设备
5、操纵杆（ Joystick）
由一根小的垂直杠杆组成的可摇动装置，装配在四周可移动的底座上用来控制屏幕光标。
另：压力检测操纵杆手柄不可移动，
压力 -> 位移
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2.1 图形输入设备
6、跟踪球（ Trackball） 和空间球（ Spaceball）
跟踪球：二维空间球：三维
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2.1 图形输入设备
7、数据手套（ Data Glove）
戴在手上的传感器，可以用来抓住,虚拟对象,
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2.1 图形输入设备
8、数字化仪（ Digitizer）
是一种把图形变成一种计算机能接收的数字形式的专用设备。
1）工作原理,电磁感应技术；
2）性能指标,最大有效幅面；数字化速率；最高分辨率。
3） 工作方式,点方式、连续方式（流方式）、相对坐标方式
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2.1 图形输入设备
9、图象扫描仪（ Scanner）
用来在所作的画或对象上扫描，并输入一组坐标位置，相互以直线段连接，以逼近曲线或表面形状。
幅面,A0 A1 A4
分辨率,300dpi~1000dpi（ Dot per Inch）
支持颜色（灰度等级）,4,8,24位面颜色评价指标支持的颜色,单色 彩色固态器件,电荷耦合 MOS电路 紧贴型扫描宽度和操作方式,大型 台式 手动分类
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2.1 图形输入设备
10、声频输入系统也称声音输入系统，在某些图形工作站中，采用话音识别器作为输入设备，以接收操作者的命令。
例,IBM公司的 Viavoice语音识别系统声音词典话音识别器计算机话音频率 频率模式匹配匹配结果
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2.1 图形输入设备
11、视频输入系统电视信号计算机数字信号视频信号采集板视频信号电视天线摄像机录像机视频信号输入卡视频信号处理装置视频信号数据信号处理芯片（ DSP）
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2.2 图形输出设备
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
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2.2 图形输出设备
2.2.1 阴极射线管
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
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2.2 图形输出设备
2.2.1 阴极射线管
–电平控制器 是用来控制电子束的强弱的，当加上正电压时，电子束就会大量通过，将会在屏幕上形成较亮的点，当控制电平加上负电压时，依据所加电压的大小，电子束被部分或全部阻截，通过的电子很少，屏幕上的点也就比较暗
–聚焦系统 是一个电透镜，能使众多的电子聚集于一点
–加速阳极 使电子达到轰击激发荧光屏应有的速度。最后由磁偏转系统来达到指定位置
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2.2 图形输出设备
2.2.1 阴极射线管
– 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
– CRT显示器屏幕越大整个显象管就越长
— 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
– 隔行扫描与逐行扫描
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2.2 图形输出设备
2.2.1 阴极射线管
— 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） =1000ms/40ms=25Hz
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21
2.2 图形输出设备
2.2.1 阴极射线管技术指标
1、分辨率：一个阴极射线管在水平和垂直方向单位长度上能识别的最大光点数。
取决：
1） CRT荧光屏所用荧光物质的类型、聚焦和偏转系统；
2）表示象素位置的计算机字长；
3）存储象素信息的介质；
4）模数转换的精度和速度。
2、显示速度：每秒显示矢量线段的条数。
取决：
1）偏转系统的速度；
2） CRT矢量发生器的速度；
3）计算机发送显示命令的速度。
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2.2 图形输出设备
2.2.2 彩色 阴极射线管
彩色阴极射线管
— 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
– 应用：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
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2.2 图形输出设备
2.2.2 彩色 阴极射线管
—点状影孔板（荫罩法）工作原理
–红、绿、兰三基色
–三色荧光点
–三个电子枪
ò
à?
oì
ì
à?
oì
ì
μ? ×ó?1
á
ó? 1a μ?
如果每个电子枪有 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
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2.2 图形输出设备
2.2.2 彩色 阴极射线管点距：
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25
2.2 图形输出设备
2.2.2 图形显示设备
*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
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2.2 图形输出设备
2.2.2 图形显示设备
–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
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2.2 图形输出设备图形显示设备
—纯平显示器的技术指标
–点距,0.26mm,0.25mm,0.24mm
–带宽,110M~208M
–最大分辨率,1600*1200/85,1280*1024/85
–对比度：
–亮度不均匀性：
–闪烁：
–功耗,100w左右
—主要产品
LG的未来窗，美格的平面龙（ Sony显象管）,ADI的
MicroScan （ Sony显象管），三星 700IFT等等
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2.2 图形输出设备
2.2.2 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。
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2.2 图形输出设备
2.2.3 CRT图形显示器
随机扫描的图形显示器
直视存储管图形显示器
光栅扫描的图形显示器
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30
2.2 图形输出设备
2.2.3 CRT图形显示器随机扫描的图形显示器电子束的定位和偏转具有随机性，即电子束的扫描轨迹随显示内容而变化，只在需要的地方扫描，而不必全屏扫描。
1
2
3
X
Y
1
2
3
1
1
2
3
t
图2 - 1 3 随机扫描工作原理图应用程序 DFT 显示文件 DPU CRT
D F T,显示文件转换器
D P U,显示处理单元图2 - 1 4 随机扫描显示器的逻辑框图特点,
无冗余扫描,速度快,图象清晰,比光栅系统更高的分辨率,生成光滑线条
不能显示逼真场景,和电视标准不一致,驱动系统也较复杂向量（ vector） 显示器笔划（ Stroke writing） 显示器
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2.2 图形输出设备
2.2.3 CRT图形显示器
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 。
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2.2 图形输出设备
2.2.3 CRT图形显示器直视存储管图形显示器从表面上看直视存储管的特性极象一个有 长余辉的荧光屏,一条线一旦画在屏幕上，在一小时之内都将是可见的。
特点,
无需刷新
很复杂的图形都可以在极高的分辨率下无闪烁地显示
成本较低
不能显示彩色
不能局部修改
擦除和重画过程对复杂图形来讲,可能要几秒钟屏幕存储栅 收集栅写电子抢电子流 读出电子抢写阴极
DVST（ direct-view storage tube）
简单，便宜，分辨率高，失真小，慢速显示，难于局部刷新 。
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2.2 图形输出设备
2.2.3 CRT图形显示器
直视存储管图形显示器的工作原理：
写电子枪,将图形信息“写在”存储栅的栅格上；
读出电子枪,发出连续电子流将存储栅网格上的图形“重写”在屏幕上；
存储栅,由细网栅格组成，栅格上涂有绝缘材料，栅网装在靠近屏幕的后方，其上有由电子枪画出的正电荷图形；
收集栅,使读出的电子流均匀，并以垂直方向接近屏幕。
在有图形的地方，这些低速电子受存储栅上正电荷的吸引
，从而加速穿过存储栅并轰击屏幕上的荧光材料而发光。
34
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2.2 图形输出设备
2.2.3 CRT图形显示器
光栅扫描的图形显示器电子束横向扫描屏幕，一次一行，从顶到底顺次进行。当电子束横向沿每一行移动时，电子束的强度不断变化来建立亮点的图案。
技术指标,
刷新速率,
每秒 60到 80帧,即 60Hz或 80Hz。
水平回扫 （ horizontal retrace）,行扫描
垂直回扫 （ verticleretrace）,场扫描
逐行扫描和隔行 （ interlaced） 扫描：
隔行扫描技术主要用于较慢的刷新速率,以避免闪烁扫描线
0
1
2
3
n
水平扫描( 显示)
水平回扫( 消隐)
垂直回扫( 消隐)
图2 - 1 6 光栅扫描示意图工作原理?
35
35
2.2 图形输出设备
2.2.3 CRT图形显示器光栅扫描的图形显示器工作原理光栅扫描是控制电子束按某种光栅形状进行的顺序扫描，而字符、
图象是靠 Z轴信号控制辉亮来形成的。
辉亮放大器视频信号水平同步垂直同步水平振荡垂直振荡水平驱动垂直驱动水平输出垂直输出高压
CRT
y
x
z
36
36
2.2 图形输出设备
2.2.3 CRT图形显示器光栅扫描的图形显示器工作原理? 刷新缓冲存储器
（ refresh buffer） 或称帧缓冲存储器（ frame
buffer）
象素 （ pixel或 pel，
是 picture element的简写 ）
象素信息从应用程序转换并放入帧缓冲区的过程称之为扫描转换过程走样
画点设备，画线是近似的，有阶梯效果，线的亮度不均匀；
需大容量帧存；
便于表现实体图形
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37
2.2 图形输出设备
2.2.4 平板显示器平板显示器特点：低电压、轻小型、数字化
非发射显示器,
液晶显示器
发射显示器,
等离子体显示器 薄片光电显示器发光二极管显示器 激光显示器
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38
2.2 图形输出设备
2.2.4 平板显示器
非发射显示器,液晶显示器
C C
C C
x1
y1
-v
+v
根据液晶显示器件所显示的光的类型,
1、透射型 LCD:光源位于液晶显示板之后；
2,反射型 LCD:光源位于液晶显示板之前 ；
3、投影型 LCD:将液晶显示板作为幻灯片。
反射层 水平网格线水平极板 液晶层 垂直网格线 垂直极板
x1
-v
y1
+v
39
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2.2 图形输出设备
2.2.4 平板显示器
—LCD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
40
40
2.2 图形输出设备
2.2.4 平板显示器
—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
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2.2 图形输出设备
2.2.4 平板显示器
—LCD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（
Contrast Ratio）,CR5两种标准来判断液晶显示器的可视角度
–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
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2.2 图形输出设备
2.2.4 平板显示器
由一个细小氖泡矩阵组成，由于氖泡有两种状态：开启 (点燃 )、关闭 (
熄灭 )，且状态可保持。分为
1）前层：垂直导线
2）中层：细小氖泡
3）后层：水平导线水平网格线
（ Y向地址）
玻璃极板单元 垂直网格线
（ X向地址）
观察方向
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2.2 图形输出设备
2.2.4 平板显示器
特点 (1)有记忆功能
(2)可动态修改图形
缺点 (1)光点大 (因气体的泄露 ),故分辨 率只能达到中等水平 (每英寸 40点左右 )
(2)气体辉光和熄灭的过渡时间太长,约 20us,
限制图形的生成速度
1,点火电压,导致两导电带交叉点处的气体进入辉光放电的电子和离子等离子区。
2,刷新缓冲器,图形定义储存在刷新缓冲器，点火电压以每秒 60次的速率，用于刷新象素位置。
3、如何快速提供点火电压？
采用交变电流的方法，可得到较亮的显示。
44
44
2.2 图形输出设备
2.2.4 平板显示器
发射显示器：薄片光电显示器玻璃板间填充的是荧光物（如锌的硫化物同锰的胶状物）。
缺点,功耗大，难以达到好的彩色和灰度等级显示图2 - 2 0 薄片光电显示器的基本结构玻璃板玻璃板导体荧光层原理：
1、足够高的电压加到一对交叉电极；
2、交叉电极间的荧光物成为导体；
3、锰原子吸收电能；
4、锰原子释放能量成为发光点。
45
45
2.2 图形输出设备
2.2.4 平板显示器发射显示器：发光二极管显示器采用二极管激发发光来显示图象。
缺点：
暖色效应 —— 由于蓝色光波长很短，蓝色发光管的成本较高
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46
2.2 图形输出设备
2.2.4 平板显示器发射显示器：激光显示器原理：
1、利用激光束形成图案；
2、通过机电控制的镜面形成反射；
3、用另一光源把图象投向屏幕。
优点：
在非常短的时间显示复杂图象缺点：
不能擦除，只能在下一帧重绘
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47
2.2 图形输出设备
2.2.5 硬拷贝设备打印机
行式打印机
撞击式
打印机 点阵式打印机
连续式 压电式
机械动作 喷墨打印机 气泡式
非撞击式 随机式 静电式
打印机 固体式（最好）
感光鼓
激光打印机 上粉盒
打底电晕丝
转移电晕丝）
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48
2.2 图形输出设备
2.2.5 硬拷贝设备绘图仪
1、静电绘图仪
工作原理,首先在白纸带上那些要上墨的部分加上负电荷，然后在纸的上方流过带正电荷的黑墨，这些微粒将附着在带负电荷的纸上形成图形。
分辨率,每英寸 800点。
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49
2.2 图形输出设备
2.2.5 硬拷贝设备绘图仪
2、笔式绘图仪
工作原理,是一种随机的、快速的绘图设备。它可在一张纸上随机的、向量式地移动绘图笔，产生输出图形。
当绘制直线时，笔尖首先定位在线段地起点，落笔后自动以直线方式移到线段地终点，然后抬笔并自动移动到另一直线的起点，准备绘制下一条直线。
分类：
平板式绘图仪,在一块平板上画图，绘图笔分别有 x,y
两个方向进行移动；
滚筒绘图仪,在一块圆筒上作图，画纸在一个方向上（
如 x方向）滚动，而绘图笔在另一个方向上（如 y方向）
进行移动；
50
50
2.2 图形输出设备
2.2.5 硬拷贝设备绘图仪
主要性能指标：
1）最大绘图幅面；
2）绘图速度和精度；
3）优化绘图；
4）绘图所用的语言。
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2.2 图形输出设备
2.2.6 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
– 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（ Double Buffer) 普通显卡 =视频控制器 +显存
52
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2.3 图形显示子系统发展历程：
系统主存
CPU
显示控制器 显示器图2 - 2 3 简单光栅图形显示子系统结构系统总线系统主存
CPU
显示控制器 显示器图2 - 2 4 常用的光栅图形显示子系统结构帧缓存系统总线系统瓶颈,
总线
53
53
2.3 图形显示子系统显示处理器存储器
CPU
显示控制器 显示器图2 - 2 5 高级光栅图形显示子系统结构帧缓存显示处理器系统主存系统总线系统主存
CPU
显示控制器 显示器图2 - 2 3 简单光栅图形显示子系统结构系统总线系统瓶颈,
cpu
54
54
2.3 图形显示子系统
2.3.1 显示子系统结构
ROM
BIOS
系统总线
（P C I 或）
V L 总线
V SYNC
14.318MHz
帧缓冲存储器( 1,2 或4 M B )
系统总线接口及
FIFO
时空控制电路调色板
CLUT
( 2 5 6 * 2 4 )
控制寄存器模式寄存器位、块传送,画线,区域填充,颜色扩充,颜色空间转换等专门功能帧缓存接口点时钟和存储器时钟发生器硬件光标
R,G,B
DAC
VFC端口图2 - 2 6 图形显示子系统结构图
H SYNC
R
G
B
主板与视频卡等连接至显示器显示控制器显示子系统
55
55
2.3 图形显示子系统
2.3.2 相关概念
① 分辨率 800*600 1024*768
② 象素与帧缓存 x方向的象素点数 *y方向的象素点数 *log2n/8
③ 颜色插找表
④ 显示长宽比
⑤ 屏幕坐标系
x
y
( 0,0 )
y m a x
x m a x
x
y
( 0,0 )
y m a x
x m a x
( X,Y )
X
Y ( X,Y )
X
Y
图2 - 3 0 不同显示器的坐标
56
56
2.3 图形显示子系统
① 分辨率光点：
象素点：
屏幕分辨率
显示分辨率
存储分辨率一般是指电子束打在显示器的荧光屏上，显示器能够显示的最小的发光点。
图形显示在屏幕上时候，按当前的图形显示分辨率所能提供的最小元素点。
光栅分辨率，它决定了显示系统最大可能的分辨率（物理分辨率）。
表示：水平方向上的 光点数 *垂直方向上的 光点数显示控制器能够提供的显示模式分辨率（简称显示模式）。
表示：
文本显示方式：水平方向的 字符总数 *垂直方向的 字符总数图形显示方式：水平方向的 象素点数 *垂直方向的 象素点数表示：缓冲区的字节数。存储分辨率不仅与显示分辨率有关，
还与象素点的色彩有关。
计算,x方向的 象素点数 *y方向的 象素点数 *log2n/8
（ 其中,n为颜色数或灰度等级数）
57
57
2.3 图形显示子系统
② 象素与帧缓存屏幕上一个象素点对应帧缓存中的一组信息。
组合象素法（ Packed Pixel Method）
颜色位面法（ Color Plane Method）
帧缓存 被分成 若干独立的存储区域，每一个区域称为一个 位面 （ Bit Plane），
每个位面控制一种 颜色或者灰度,每一个图形 象素点 在每个位面中占 一位,通过几个位面中的同一位组合成 一个象素 。
58
58
2.3 图形显示子系统例：如果分辨率为
1024*768，请计算帧缓存，以及能同时显示的颜色数。
计算,帧缓存 =
x方向的象素点数
*y方向的象素点数 *log2n/8 =
1024*768*24/8
颜色数 =
224
59
59
2.3 图形显示子系统
③ 颜色查找表颜色查找表也称 调色板,是由高速的 随机存储器 组成，用来储存表达 象素色彩 的代码。此时帧缓冲存储器中每一象素 对应 单元的代码 不再 代表该象素的色彩值，而是作为查色表的 地址索引。
60
60
2.3 图形显示子系统例：如果分辨率为
1024*768，请计算帧缓存，总的颜色数以及能同时显示的颜色数。
61
61
2.3 图形显示子系统
④ 显示长宽比要求：
在屏幕两个方向上相同象素点数产生同样长度的线段,以使图形不至发生畸变 。
例如：
当屏幕显像管的长宽比等于 4:3 时,
（ 水平方向上的光点数,垂直方向上的光点数 ） 也应尽量满足这个比例 。
显示长宽比：水平点数与垂直点数之比。
62
62
2.3 图形显示子系统
⑤ 屏幕坐标系
x
y
( 0,0 )
y m a x
x m a x
x
y
( 0,0 )
y m a x
x m a x
( X,Y )
X
Y
( X,Y )
X
Y
图2 - 3 0 不同显示器的坐标
63
63
2.3 图形显示子系统
2.3.3 PC图形显示卡
M D A
1 9 8 1 1 9 8 2 1 9 8 4 1 9 8 9 1 9 9 0 1 9 9 3
C G A
H G A
E G A
M C G A
V G A
X G A
S V G A A V G A
P G A
图2 - 3 1 P C 显示卡发展的情况
64
64
习题
阴极射线管由哪几部分组成？它们的功能分别是什么？
什么是象素点？什么是显示器的分辨率？
计算：在显示分辨率定为 1024*768时，为显示一幅 256色的图象需要多少颜色位面？需要多大的帧缓冲区？如果增加一个 10位的颜色查找表，能显示的颜色数为多少？能同时显示的颜色数为多少？
65
65
谢谢大家，下课了，
好好休息一下吧 …
2
2
第二章 图形设备提出问题：
计算机图形学包括哪些外部设备?
图形输入设备：概念、特点
图形显示设备：概念、结构原理、工作方式、特点 *
图形输出设备：概念、特点
3
3
2.1 图形输入设备
1,键盘（ Keyboard）
2,鼠标（ Mouse）
3,光笔（ Light Pen）
4,触摸屏（ Touch Screen）
5,操纵杆（ Joystick）
6,跟踪球（ Trackball） 和空间球（ Spaceball）
7,数据手套（ Data Glove）
8,数字化仪（ Digitizer）
9,图像扫描仪（ Scanner）
10,声频输入系统
11,视频输入系统
4
4
2.1 图形输入设备逻辑输入设备
定位设备 Locater,用于确定屏幕上某点坐标；
笔画设备 Strocker,用于输入某个笔划；
定值设备 Valuator:用于输入一个实数；
选择设备 Choice,在一个可选动作和选项中,进行选择；
拾取设备 Pick,用于选中一个显示单元；
字符串设备 String,用于输入一个字符串 。
5
5
2.1 图形输入设备
1、键盘（ Keyboard）
功能：文本串输入、数据输入和命令输入
特点,1）便于屏幕坐标输入；
2）便于菜单选择；
3）便于图形操作。
光标控制键
功能键
数字键盘
其它类型的光标定位设备：跟踪球 操纵杆无线键盘 有线键盘
6
6
2.1 图形输入设备
按测量位移：
鼠标底部的转轮或滚轮记录移动总量和方向光学感应器检测鼠标运动
按使用键数：
MS型（ Microsoft Mouse Mode） -双键
PC型（ Mouse System Mode） -三键
基本工作原理：
机械位移 -电脉冲 -数字信号 -控制光标移动
安装,连接串口 COM1,COM2
三键 二键 无线
2、鼠标器（ Mouse）
7
7
2.1 图形输入设备
3、光笔（ Light Pen）
一种检测装置，靠检测荧光屏上的发光点来选择屏幕的位置坐标。
功能,定位、拾取、笔划跟踪。
光孔透镜组笔体触钮开关光导纤维导线图2 - 2 光笔的结构
8
8
2.1 图形输入设备
4、触摸屏（ Touch Screen）
以手指触摸的方式选择屏幕位置。
红外线式触摸屏 光学电阻式触摸屏 电子电容式触摸屏 电子声波（声音探测式）触摸屏 声音
9
9
2.1 图形输入设备
5、操纵杆（ Joystick）
由一根小的垂直杠杆组成的可摇动装置，装配在四周可移动的底座上用来控制屏幕光标。
另：压力检测操纵杆手柄不可移动，
压力 -> 位移
10
10
2.1 图形输入设备
6、跟踪球（ Trackball） 和空间球（ Spaceball）
跟踪球：二维空间球：三维
11
11
2.1 图形输入设备
7、数据手套（ Data Glove）
戴在手上的传感器，可以用来抓住,虚拟对象,
12
12
2.1 图形输入设备
8、数字化仪（ Digitizer）
是一种把图形变成一种计算机能接收的数字形式的专用设备。
1）工作原理,电磁感应技术；
2）性能指标,最大有效幅面；数字化速率；最高分辨率。
3） 工作方式,点方式、连续方式（流方式）、相对坐标方式
13
13
2.1 图形输入设备
9、图象扫描仪（ Scanner）
用来在所作的画或对象上扫描，并输入一组坐标位置，相互以直线段连接，以逼近曲线或表面形状。
幅面,A0 A1 A4
分辨率,300dpi~1000dpi（ Dot per Inch）
支持颜色（灰度等级）,4,8,24位面颜色评价指标支持的颜色,单色 彩色固态器件,电荷耦合 MOS电路 紧贴型扫描宽度和操作方式,大型 台式 手动分类
14
14
2.1 图形输入设备
10、声频输入系统也称声音输入系统，在某些图形工作站中，采用话音识别器作为输入设备，以接收操作者的命令。
例,IBM公司的 Viavoice语音识别系统声音词典话音识别器计算机话音频率 频率模式匹配匹配结果
15
15
2.1 图形输入设备
11、视频输入系统电视信号计算机数字信号视频信号采集板视频信号电视天线摄像机录像机视频信号输入卡视频信号处理装置视频信号数据信号处理芯片（ DSP）
16
16
2.2 图形输出设备
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
17
17
2.2 图形输出设备
2.2.1 阴极射线管
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
18
18
2.2 图形输出设备
2.2.1 阴极射线管
–电平控制器 是用来控制电子束的强弱的，当加上正电压时，电子束就会大量通过，将会在屏幕上形成较亮的点，当控制电平加上负电压时，依据所加电压的大小，电子束被部分或全部阻截，通过的电子很少，屏幕上的点也就比较暗
–聚焦系统 是一个电透镜，能使众多的电子聚集于一点
–加速阳极 使电子达到轰击激发荧光屏应有的速度。最后由磁偏转系统来达到指定位置
19
19
2.2 图形输出设备
2.2.1 阴极射线管
– 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
– CRT显示器屏幕越大整个显象管就越长
— 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
– 隔行扫描与逐行扫描
20
20
2.2 图形输出设备
2.2.1 阴极射线管
— 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） =1000ms/40ms=25Hz
21
21
2.2 图形输出设备
2.2.1 阴极射线管技术指标
1、分辨率：一个阴极射线管在水平和垂直方向单位长度上能识别的最大光点数。
取决：
1） CRT荧光屏所用荧光物质的类型、聚焦和偏转系统；
2）表示象素位置的计算机字长；
3）存储象素信息的介质；
4）模数转换的精度和速度。
2、显示速度：每秒显示矢量线段的条数。
取决：
1）偏转系统的速度；
2） CRT矢量发生器的速度；
3）计算机发送显示命令的速度。
22
22
2.2 图形输出设备
2.2.2 彩色 阴极射线管
彩色阴极射线管
— 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
– 应用：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
23
23
2.2 图形输出设备
2.2.2 彩色 阴极射线管
—点状影孔板（荫罩法）工作原理
–红、绿、兰三基色
–三色荧光点
–三个电子枪
ò
à?
oì
ì
à?
oì
ì
μ? ×ó?1
á
ó? 1a μ?
如果每个电子枪有 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
24
24
2.2 图形输出设备
2.2.2 彩色 阴极射线管点距：
25
25
2.2 图形输出设备
2.2.2 图形显示设备
*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
26
26
2.2 图形输出设备
2.2.2 图形显示设备
–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
27
27
2.2 图形输出设备图形显示设备
—纯平显示器的技术指标
–点距,0.26mm,0.25mm,0.24mm
–带宽,110M~208M
–最大分辨率,1600*1200/85,1280*1024/85
–对比度：
–亮度不均匀性：
–闪烁：
–功耗,100w左右
—主要产品
LG的未来窗，美格的平面龙（ Sony显象管）,ADI的
MicroScan （ Sony显象管），三星 700IFT等等
28
28
2.2 图形输出设备
2.2.2 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。
29
29
2.2 图形输出设备
2.2.3 CRT图形显示器
随机扫描的图形显示器
直视存储管图形显示器
光栅扫描的图形显示器
30
30
2.2 图形输出设备
2.2.3 CRT图形显示器随机扫描的图形显示器电子束的定位和偏转具有随机性，即电子束的扫描轨迹随显示内容而变化，只在需要的地方扫描，而不必全屏扫描。
1
2
3
X
Y
1
2
3
1
1
2
3
t
图2 - 1 3 随机扫描工作原理图应用程序 DFT 显示文件 DPU CRT
D F T,显示文件转换器
D P U,显示处理单元图2 - 1 4 随机扫描显示器的逻辑框图特点,
无冗余扫描,速度快,图象清晰,比光栅系统更高的分辨率,生成光滑线条
不能显示逼真场景,和电视标准不一致,驱动系统也较复杂向量（ vector） 显示器笔划（ Stroke writing） 显示器
31
31
2.2 图形输出设备
2.2.3 CRT图形显示器
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 。
32
32
2.2 图形输出设备
2.2.3 CRT图形显示器直视存储管图形显示器从表面上看直视存储管的特性极象一个有 长余辉的荧光屏,一条线一旦画在屏幕上，在一小时之内都将是可见的。
特点,
无需刷新
很复杂的图形都可以在极高的分辨率下无闪烁地显示
成本较低
不能显示彩色
不能局部修改
擦除和重画过程对复杂图形来讲,可能要几秒钟屏幕存储栅 收集栅写电子抢电子流 读出电子抢写阴极
DVST（ direct-view storage tube）
简单，便宜，分辨率高，失真小，慢速显示，难于局部刷新 。
33
33
2.2 图形输出设备
2.2.3 CRT图形显示器
直视存储管图形显示器的工作原理：
写电子枪,将图形信息“写在”存储栅的栅格上；
读出电子枪,发出连续电子流将存储栅网格上的图形“重写”在屏幕上；
存储栅,由细网栅格组成，栅格上涂有绝缘材料，栅网装在靠近屏幕的后方，其上有由电子枪画出的正电荷图形；
收集栅,使读出的电子流均匀，并以垂直方向接近屏幕。
在有图形的地方，这些低速电子受存储栅上正电荷的吸引
，从而加速穿过存储栅并轰击屏幕上的荧光材料而发光。
34
34
2.2 图形输出设备
2.2.3 CRT图形显示器
光栅扫描的图形显示器电子束横向扫描屏幕，一次一行，从顶到底顺次进行。当电子束横向沿每一行移动时，电子束的强度不断变化来建立亮点的图案。
技术指标,
刷新速率,
每秒 60到 80帧,即 60Hz或 80Hz。
水平回扫 （ horizontal retrace）,行扫描
垂直回扫 （ verticleretrace）,场扫描
逐行扫描和隔行 （ interlaced） 扫描：
隔行扫描技术主要用于较慢的刷新速率,以避免闪烁扫描线
0
1
2
3
n
水平扫描( 显示)
水平回扫( 消隐)
垂直回扫( 消隐)
图2 - 1 6 光栅扫描示意图工作原理?
35
35
2.2 图形输出设备
2.2.3 CRT图形显示器光栅扫描的图形显示器工作原理光栅扫描是控制电子束按某种光栅形状进行的顺序扫描，而字符、
图象是靠 Z轴信号控制辉亮来形成的。
辉亮放大器视频信号水平同步垂直同步水平振荡垂直振荡水平驱动垂直驱动水平输出垂直输出高压
CRT
y
x
z
36
36
2.2 图形输出设备
2.2.3 CRT图形显示器光栅扫描的图形显示器工作原理? 刷新缓冲存储器
（ refresh buffer） 或称帧缓冲存储器（ frame
buffer）
象素 （ pixel或 pel，
是 picture element的简写 ）
象素信息从应用程序转换并放入帧缓冲区的过程称之为扫描转换过程走样
画点设备，画线是近似的，有阶梯效果，线的亮度不均匀；
需大容量帧存；
便于表现实体图形
37
37
2.2 图形输出设备
2.2.4 平板显示器平板显示器特点：低电压、轻小型、数字化
非发射显示器,
液晶显示器
发射显示器,
等离子体显示器 薄片光电显示器发光二极管显示器 激光显示器
38
38
2.2 图形输出设备
2.2.4 平板显示器
非发射显示器,液晶显示器
C C
C C
x1
y1
-v
+v
根据液晶显示器件所显示的光的类型,
1、透射型 LCD:光源位于液晶显示板之后；
2,反射型 LCD:光源位于液晶显示板之前 ；
3、投影型 LCD:将液晶显示板作为幻灯片。
反射层 水平网格线水平极板 液晶层 垂直网格线 垂直极板
x1
-v
y1
+v
39
39
2.2 图形输出设备
2.2.4 平板显示器
—LCD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
40
40
2.2 图形输出设备
2.2.4 平板显示器
—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
41
41
2.2 图形输出设备
2.2.4 平板显示器
—LCD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（
Contrast Ratio）,CR5两种标准来判断液晶显示器的可视角度
–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
42
42
2.2 图形输出设备
2.2.4 平板显示器
由一个细小氖泡矩阵组成，由于氖泡有两种状态：开启 (点燃 )、关闭 (
熄灭 )，且状态可保持。分为
1）前层：垂直导线
2）中层：细小氖泡
3）后层：水平导线水平网格线
（ Y向地址）
玻璃极板单元 垂直网格线
（ X向地址）
观察方向
43
43
2.2 图形输出设备
2.2.4 平板显示器
特点 (1)有记忆功能
(2)可动态修改图形
缺点 (1)光点大 (因气体的泄露 ),故分辨 率只能达到中等水平 (每英寸 40点左右 )
(2)气体辉光和熄灭的过渡时间太长,约 20us,
限制图形的生成速度
1,点火电压,导致两导电带交叉点处的气体进入辉光放电的电子和离子等离子区。
2,刷新缓冲器,图形定义储存在刷新缓冲器，点火电压以每秒 60次的速率，用于刷新象素位置。
3、如何快速提供点火电压？
采用交变电流的方法，可得到较亮的显示。
44
44
2.2 图形输出设备
2.2.4 平板显示器
发射显示器：薄片光电显示器玻璃板间填充的是荧光物（如锌的硫化物同锰的胶状物）。
缺点,功耗大，难以达到好的彩色和灰度等级显示图2 - 2 0 薄片光电显示器的基本结构玻璃板玻璃板导体荧光层原理：
1、足够高的电压加到一对交叉电极；
2、交叉电极间的荧光物成为导体；
3、锰原子吸收电能；
4、锰原子释放能量成为发光点。
45
45
2.2 图形输出设备
2.2.4 平板显示器发射显示器：发光二极管显示器采用二极管激发发光来显示图象。
缺点：
暖色效应 —— 由于蓝色光波长很短，蓝色发光管的成本较高
46
46
2.2 图形输出设备
2.2.4 平板显示器发射显示器：激光显示器原理：
1、利用激光束形成图案；
2、通过机电控制的镜面形成反射；
3、用另一光源把图象投向屏幕。
优点：
在非常短的时间显示复杂图象缺点：
不能擦除，只能在下一帧重绘
47
47
2.2 图形输出设备
2.2.5 硬拷贝设备打印机
行式打印机
撞击式
打印机 点阵式打印机
连续式 压电式
机械动作 喷墨打印机 气泡式
非撞击式 随机式 静电式
打印机 固体式（最好）
感光鼓
激光打印机 上粉盒
打底电晕丝
转移电晕丝）
48
48
2.2 图形输出设备
2.2.5 硬拷贝设备绘图仪
1、静电绘图仪
工作原理,首先在白纸带上那些要上墨的部分加上负电荷，然后在纸的上方流过带正电荷的黑墨，这些微粒将附着在带负电荷的纸上形成图形。
分辨率,每英寸 800点。
49
49
2.2 图形输出设备
2.2.5 硬拷贝设备绘图仪
2、笔式绘图仪
工作原理,是一种随机的、快速的绘图设备。它可在一张纸上随机的、向量式地移动绘图笔，产生输出图形。
当绘制直线时，笔尖首先定位在线段地起点，落笔后自动以直线方式移到线段地终点，然后抬笔并自动移动到另一直线的起点，准备绘制下一条直线。
分类：
平板式绘图仪,在一块平板上画图，绘图笔分别有 x,y
两个方向进行移动；
滚筒绘图仪,在一块圆筒上作图，画纸在一个方向上（
如 x方向）滚动，而绘图笔在另一个方向上（如 y方向）
进行移动；
50
50
2.2 图形输出设备
2.2.5 硬拷贝设备绘图仪
主要性能指标：
1）最大绘图幅面；
2）绘图速度和精度；
3）优化绘图；
4）绘图所用的语言。
51
51
2.2 图形输出设备
2.2.6 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
– 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（ Double Buffer) 普通显卡 =视频控制器 +显存
52
52
2.3 图形显示子系统发展历程：
系统主存
CPU
显示控制器 显示器图2 - 2 3 简单光栅图形显示子系统结构系统总线系统主存
CPU
显示控制器 显示器图2 - 2 4 常用的光栅图形显示子系统结构帧缓存系统总线系统瓶颈,
总线
53
53
2.3 图形显示子系统显示处理器存储器
CPU
显示控制器 显示器图2 - 2 5 高级光栅图形显示子系统结构帧缓存显示处理器系统主存系统总线系统主存
CPU
显示控制器 显示器图2 - 2 3 简单光栅图形显示子系统结构系统总线系统瓶颈,
cpu
54
54
2.3 图形显示子系统
2.3.1 显示子系统结构
ROM
BIOS
系统总线
（P C I 或）
V L 总线
V SYNC
14.318MHz
帧缓冲存储器( 1,2 或4 M B )
系统总线接口及
FIFO
时空控制电路调色板
CLUT
( 2 5 6 * 2 4 )
控制寄存器模式寄存器位、块传送,画线,区域填充,颜色扩充,颜色空间转换等专门功能帧缓存接口点时钟和存储器时钟发生器硬件光标
R,G,B
DAC
VFC端口图2 - 2 6 图形显示子系统结构图
H SYNC
R
G
B
主板与视频卡等连接至显示器显示控制器显示子系统
55
55
2.3 图形显示子系统
2.3.2 相关概念
① 分辨率 800*600 1024*768
② 象素与帧缓存 x方向的象素点数 *y方向的象素点数 *log2n/8
③ 颜色插找表
④ 显示长宽比
⑤ 屏幕坐标系
x
y
( 0,0 )
y m a x
x m a x
x
y
( 0,0 )
y m a x
x m a x
( X,Y )
X
Y ( X,Y )
X
Y
图2 - 3 0 不同显示器的坐标
56
56
2.3 图形显示子系统
① 分辨率光点：
象素点：
屏幕分辨率
显示分辨率
存储分辨率一般是指电子束打在显示器的荧光屏上，显示器能够显示的最小的发光点。
图形显示在屏幕上时候，按当前的图形显示分辨率所能提供的最小元素点。
光栅分辨率，它决定了显示系统最大可能的分辨率（物理分辨率）。
表示：水平方向上的 光点数 *垂直方向上的 光点数显示控制器能够提供的显示模式分辨率（简称显示模式）。
表示：
文本显示方式：水平方向的 字符总数 *垂直方向的 字符总数图形显示方式：水平方向的 象素点数 *垂直方向的 象素点数表示：缓冲区的字节数。存储分辨率不仅与显示分辨率有关，
还与象素点的色彩有关。
计算,x方向的 象素点数 *y方向的 象素点数 *log2n/8
（ 其中,n为颜色数或灰度等级数）
57
57
2.3 图形显示子系统
② 象素与帧缓存屏幕上一个象素点对应帧缓存中的一组信息。
组合象素法（ Packed Pixel Method）
颜色位面法（ Color Plane Method）
帧缓存 被分成 若干独立的存储区域，每一个区域称为一个 位面 （ Bit Plane），
每个位面控制一种 颜色或者灰度,每一个图形 象素点 在每个位面中占 一位,通过几个位面中的同一位组合成 一个象素 。
58
58
2.3 图形显示子系统例：如果分辨率为
1024*768，请计算帧缓存，以及能同时显示的颜色数。
计算,帧缓存 =
x方向的象素点数
*y方向的象素点数 *log2n/8 =
1024*768*24/8
颜色数 =
224
59
59
2.3 图形显示子系统
③ 颜色查找表颜色查找表也称 调色板,是由高速的 随机存储器 组成，用来储存表达 象素色彩 的代码。此时帧缓冲存储器中每一象素 对应 单元的代码 不再 代表该象素的色彩值，而是作为查色表的 地址索引。
60
60
2.3 图形显示子系统例：如果分辨率为
1024*768，请计算帧缓存，总的颜色数以及能同时显示的颜色数。
61
61
2.3 图形显示子系统
④ 显示长宽比要求：
在屏幕两个方向上相同象素点数产生同样长度的线段,以使图形不至发生畸变 。
例如：
当屏幕显像管的长宽比等于 4:3 时,
（ 水平方向上的光点数,垂直方向上的光点数 ） 也应尽量满足这个比例 。
显示长宽比：水平点数与垂直点数之比。
62
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2.3 图形显示子系统
⑤ 屏幕坐标系
x
y
( 0,0 )
y m a x
x m a x
x
y
( 0,0 )
y m a x
x m a x
( X,Y )
X
Y
( X,Y )
X
Y
图2 - 3 0 不同显示器的坐标
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2.3 图形显示子系统
2.3.3 PC图形显示卡
M D A
1 9 8 1 1 9 8 2 1 9 8 4 1 9 8 9 1 9 9 0 1 9 9 3
C G A
H G A
E G A
M C G A
V G A
X G A
S V G A A V G A
P G A
图2 - 3 1 P C 显示卡发展的情况
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习题
阴极射线管由哪几部分组成？它们的功能分别是什么？
什么是象素点？什么是显示器的分辨率？
计算：在显示分辨率定为 1024*768时，为显示一幅 256色的图象需要多少颜色位面？需要多大的帧缓冲区？如果增加一个 10位的颜色查找表，能显示的颜色数为多少？能同时显示的颜色数为多少？
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谢谢大家，下课了，
好好休息一下吧 …
