第章图形系统综述.pdf

计算机图形学 主讲：潘华伟 Email:hw_pan@163.com 湖南大学计算机与通信学院 第二章 计算机图形系统综述 • 内容： – 1、视频显示设备 –2、输入设备 – 3、硬拷贝（输出）设备 –4、图形软件 –5、图形系统标准 1、视频显示设备 • 阴极射线管 • 彩色阴极射线管 • 随机扫描显示系统 • 光栅扫描系统 1.1 阴极射线管（CRT) 阴极射线管(CRT- Cathode Ray Tube) – 组成：包括电子枪、加速结构、聚焦系统、 偏转系统、荧光屏 – 工作原理 •电子束由电子枪发出，经过聚焦系统、加速 系统和磁偏转系统就会到达荧光屏的特定位 置。由于荧光物质在高速电子的轰击下会发 生电子跃迁，即电子吸收到能量从低能态变 为高能态。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高能态重新回到 低能态，这时将发出荧光，屏幕上的那一点 就会亮了。 – 要保持显示一幅稳定的画面，必须不断地发 射电子束 – 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 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。 聚焦系统 保证电子束在轰击屏 幕时，汇聚成很细的 点。 加速电极 加正的高压电（几万伏）， 使电子束高速运动。 偏转系统 • 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， 显示器长短与此有关 • CRT显示器屏幕越大整个显象管就越长 荧光屏 • 荧光物质：当它被电子轰击时发出亮光 • 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 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 1.2 光栅扫描显示器 • 几种显示方式 – 随机扫描的显示系统 – 光栅扫描的显示系统 • 逐行扫描 • 隔行扫描 1.2.1 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。 逻辑部件：刷新存储器( Refreshing Buffer), 视 频 处 理 器 （ DPU:Display Processing Unit）和CRT 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)，再驱动电 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。 1.2.2 光栅扫描显示系统 – 特点：光栅扫描 – 扫描线 – 水平回扫期 – 垂直回扫期 – 帧 几个概念 几个概念 • 行频、帧频 水平扫描频率为行频。 垂直扫描频率为帧频。 • 隔行扫描、逐行扫描 隔行扫描方式是先扫奇数行扫描线，再扫数 偶行扫描线。 • 像素(Pixel:Picture Cell)： 构成屏幕（图像）的最小元素整个屏幕被 扫描线分成 n 行，每行有 m 个点，每个点为