计算机图形学系统概述2

1、2022-4-4n余辉时间:电子束离开荧光屏后,该点亮度衰减到1/10(10)的时间.n分辨率:CRT上单位长度能显示的不重叠光点数是该屏的分辨率，通常用此来表示显示器的分辨率.n显示速度:用每秒显示矢量线段的条数来表示.(2)CRT显示器的类型:CRT显示器刷新式存储式随机扫描显示器:光栅扫描显示器: 象一只画笔,实际勾画出图形,可在任意方向上连续扫描,无固定扫描线和规定顺序 按固定扫描线和规定顺序扫描, 在应该显示图形的位置点采用与背景不同的亮度.CRT阴极射线管(3)2022-4-4基本原理:不同的荧光物质有着不同的发光颜色,利用三基色原理,将红、绿、蓝、三基色按不同的强度比例混合可得到

2、各种颜色。(1)渗透型彩色CRT(射线穿透法): 荧光屏上涂有多层荧光粉,不同速度的电子射线能穿透不同的荧光粉层而发出不同颜色的光.彩色CRT(1)2022-4-4(2)多枪型彩色CRT(影孔板法): 荧光屏上涂有很多组呈三角形的荧光材料.多支电子枪发出多束电子束,在电子枪和荧光屏之间设有阴罩(掩膜),使电子束射在荧光屏的不同位置,分别激励三基色发出不同强度的光,混合后产生不同的颜色.彩色CRT(2)2022-4-42022-4-4AB产生从点A到点B的一条线段.从P点用暗矢量x=xA-xp, y=yA-yp移到A;用亮矢量x=xB-xA, y=yB-yA从 AB; P当前电子束所在点P(xp

3、,yp). 随机扫描显示器(random scan)2022-4-4为解决刷新式的重复刷新工作而发展的.存储管式图形显示器2022-4-4光栅扫描显示系统raster-scan display systemnCRT 显示器(CRT display)n视频控制器(Video controller)n系统内存(Memory)n系统总线(Bus)nCPUn外围设备(Peripheral devices)System busCPUPeripheraldevicesSystemmemoryVideocontrollerMonitor2022-4-4视频控制器MemoryLinearaddressRast

4、er-scangeneratorX addressY addressPixelvalue(s)DataSet orincrementSet ordecrementIntensityof colorHorizontalandverticaldeflectionsignals视频控制器的逻辑结构2022-4-4(1)工作原理 光栅扫描CRT中,电子束依照固定的扫描线和规定的扫描顺序,自上而下,从左到右扫描.光栅扫描显示器(raster scan)2022-4-4q帧q回扫q刷新qVRAMq位图几个概念2022-4-4q位图位图(Bitmap):在光栅扫描情况下，帧存储器中存放的不是显示指令,而是对

5、应各个象素的明暗或灰度信息,这种信息称为位图.q帧缓冲器帧缓冲器(VRAM):为了使显示的图形不断刷新,须将图形的明暗或灰度信息寄存起来.用来寄存每个象素的灰度或彩色值的存储器称为帧缓冲器.概念(1)帧缓冲器的大小(单元个数)与屏幕大小一样.一个单元可有多个位(bit).既可有多个位平面.位平面位平面.2022-4-4具有1位帧缓存的黑白光栅显示器结构图1数模转换电子枪 2022-4-42022-4-4q位平面位平面:帧缓冲器中每一个单元的位数既是位平面数.帧缓冲器的一位(bit)称为一个位平面.概念(2)q 象素象素(pixel):显示屏上一个光点的灰度值存放在 帧存的一个单元中,这个能被独

6、立定义亮度和颜色 的最小单元被称为象素.一个位平面的容量等于一屏的容量.帧缓冲器中的位平面数决定了可显示的灰度级或颜色数.一个位平面只能控制一屏的一种状态,既亮或暗.2022-4-4帧缓冲器01000011Pixel in bitmapat x, y67Pixeldisplayedat x, y 010 000 11RedGreenBlueGBR00 xyxmaxymax帧缓冲器显示器2022-4-4具有3位帧存的黑白光栅显示器结构图110数模转换电子枪 帧缓冲存储器N2022-4-4具有3位帧存的彩色光栅显示器结构图0帧缓冲存储器N11数模转换红数模转换绿数模转换蓝 彩色电子枪2022-4-

7、4(真)全彩色系统888REDGREENBLUE2022-4-4光栅扫描显示器v 帧存容量-V 位平面数N 颜色数 C C = 2N; V = N *屏幕分辨率(bits)v 刷新频率 : 最小频率 30 帧/sv 每个象素的访问周期：1/(刷新频率*分辨率)v 实时显示：并行处理2022-4-4查色表(look-up table-LUT)01000011Pixel in bitmapat x, y67Pixeldisplayedat x, y1001 1010 0001RedGreenBlueGBR00 xyxmaxymax025510011010000167Frame bufferLook

8、-up tableMonitor2022-4-4隔行扫描(interleaved scan)(1)解决刷新频率与刷新周期之间矛盾的方法2022-4-4每次扫描一场,频率提高一倍.增加画面的稳定性,减少闪烁.两场一帧,信息量未少.帧缓存中信息量比逐行扫描降低一半,对线路的高频通带和存取速度要求降低.隔行扫描(interleaved scan)(2)2022-4-4光栅系统的组织 经历了一个发展的过程，通常包括：n帧缓存器(frame buffer)n视频控制器(video controller)n显示处理器(display processor)2022-4-4简单的光栅扫描图形显示系统结构CPU

9、System busPeripheraldevicesSystemmemoryVideocontrollerMonitor2022-4-4较为典型的光栅扫描图形显示系统结构CPUSystem busPeripheraldevicesFramebufferSystemmemoryVideocontrollerMonitor2022-4-4具有专用显示处理器的光栅显示系统CPUSystem busPeripheraldevicesDisplayprocessorSystemmemoryMonitorDisplayprocessormemoryFramebufferVideocontroller2022-4-4CPUSystem busPeripheraldevicesDisplayprocessorSystemmemoryMonitorDisplayprocessormemoryFramebufferVideocon