計算機圖形學課件

1、 空間球空間球 根據(jù)球根據(jù)球在不同方向受到的推或拉的壓力在不同方向受到的推或拉的壓力 來實現(xiàn)定位和選擇來實現(xiàn)定位和選擇 美術家數(shù)字化儀美術家數(shù)字化儀（帶壓力傳感器，無繩觸（帶壓力傳感器，無繩觸 筆）筆） 通過控制筆的壓力繪制不同風格的畫通過控制筆的壓力繪制不同風格的畫 現(xiàn)在非常流行的漢字手寫系統(tǒng)就是一種數(shù)現(xiàn)在非常流行的漢字手寫系統(tǒng)就是一種數(shù) 字化儀字化儀 l圖形輸出圖形輸出(顯示、打?。┰O備顯示、打?。┰O備： l陰極射線管顯示器（陰極射線管顯示器（CRT），液晶顯示器（），液晶顯示器（LCD）等）等 l繪圖儀，打印機，繪圖儀，打印機， l雙監(jiān)視器圖形工作站雙監(jiān)視器圖形工作站 lMediaWal

2、l多屏幕系統(tǒng)多屏幕系統(tǒng)監(jiān)視器陣列監(jiān)視器陣列 交易展示、大型會議、博物館、旅客候機廳等交易展示、大型會議、博物館、旅客候機廳等 l陰極射線管陰極射線管(CRT) 組成組成 包括電子槍、聚焦系統(tǒng)、加速電極、偏轉系統(tǒng)、熒光屏包括電子槍、聚焦系統(tǒng)、加速電極、偏轉系統(tǒng)、熒光屏 工作原理工作原理 電子槍發(fā)射電子束電子槍發(fā)射電子束 經(jīng)過聚焦系統(tǒng)、加速電極、偏轉系統(tǒng)經(jīng)過聚焦系統(tǒng)、加速電極、偏轉系統(tǒng) 轟擊到熒光屏的不同部位轟擊到熒光屏的不同部位 被其內表面的熒光物質吸收被其內表面的熒光物質吸收 發(fā)光產(chǎn)生可見的圖形發(fā)光產(chǎn)生可見的圖形 結構結構 熒光物質：吸收電子束而發(fā)光熒光物質：吸收電子束而發(fā)光 l余輝時間：持續(xù)

3、發(fā)光時間，電子束離開某點后，該點的亮度值衰減到初始值余輝時間：持續(xù)發(fā)光時間，電子束離開某點后，該點的亮度值衰減到初始值 l刷新刷新(Refresh)：為了讓熒光物質保持一個穩(wěn)定的亮度值為了讓熒光物質保持一個穩(wěn)定的亮度值 l刷新頻率：每秒鐘重繪屏幕的次數(shù)刷新頻率：每秒鐘重繪屏幕的次數(shù) l像素像素(Pixel)：構成屏幕（圖像）的最小元素構成屏幕（圖像）的最小元素 l分辨率分辨率(Resolution)：CRT在水平或豎直方向單位長度上能識別的最大像素個數(shù)在水平或豎直方向單位長度上能識別的最大像素個數(shù) 單位通常為單位通常為dpi（dots per inch)。 在假定屏幕尺寸一定的情況下，也可用整

4、個屏幕所能容納的像素個數(shù)描述在假定屏幕尺寸一定的情況下，也可用整個屏幕所能容納的像素個數(shù)描述 如如640*480，800*600，1024*768，1280*1024等等等等 某種某種CRT產(chǎn)生穩(wěn)定圖像所需要的最小刷新頻率產(chǎn)生穩(wěn)定圖像所需要的最小刷新頻率 =1秒秒/熒光物質的持續(xù)發(fā)光時間熒光物質的持續(xù)發(fā)光時間 （例如）（例如）=1000/40=25Hz 電子束電子束 熒光涂層熒光涂層產(chǎn)生顏色產(chǎn)生顏色 低速電子束低速電子束 較低速電子束較低速電子束 較高速電子束較高速電子束 高速電子束高速電子束 應用：應用：主要用于畫線顯示器主要用于畫線顯示器 優(yōu)點：優(yōu)點：成本低成本低 缺點：缺點：只能產(chǎn)生有限

5、幾種顏色只能產(chǎn)生有限幾種顏色 外層玻璃外層玻璃 熒光涂層熒光涂層 影孔板影孔板 電子槍、影孔板中的一個電子槍、影孔板中的一個 小孔和小孔和熒光點熒光點呈一直線呈一直線 每個小孔與一個像素（即每個小孔與一個像素（即 三個三個熒光點熒光點）對應）對應 l一幀完整的畫面分成一幀完整的畫面分成兩場兩場，即奇數(shù)場與偶數(shù)場，即奇數(shù)場與偶數(shù)場 繪圖儀繪圖儀 printer Computer DPU 輸入設備輸入設備 視頻控制器視頻控制器 display 顯示處理器顯示處理器 控制圖形的顯示控制圖形的顯示 邏輯部件：邏輯部件： 幀緩沖存儲器（幀緩沖存儲器（Frame Buffer) 視頻控制器（視頻控制器（V

6、ideo Controller) 顯示處理器（顯示處理器（Display Processing Uuit，簡稱，簡稱DPU） CRT 應用程序發(fā)出繪圖命令應用程序發(fā)出繪圖命令 解析成顯示處理器可接受命令格式解析成顯示處理器可接受命令格式 存放在存放在刷新存儲器刷新存儲器中中 刷新存儲器中所有的繪圖命令組成一個顯示文件刷新存儲器中所有的繪圖命令組成一個顯示文件 由由顯示處理器顯示處理器負責解釋執(zhí)行負責解釋執(zhí)行(刷新刷新) 視頻控制器視頻控制器控制驅動電子槍在屏幕上繪圖控制驅動電子槍在屏幕上繪圖 修改圖形，實際是修改顯示文件中的某些繪圖命令修改圖形，實際是修改顯示文件中的某些繪圖命令 早期沒有早期

7、沒有 幀緩存為系統(tǒng)內存任一塊區(qū)域幀緩存為系統(tǒng)內存任一塊區(qū)域 視頻控制器能直接存取該區(qū)域視頻控制器能直接存取該區(qū)域 以刷新屏幕以刷新屏幕 幀緩存可以是專用的存儲器幀緩存可以是專用的存儲器 也可是系統(tǒng)內存中的一塊固定區(qū)域也可是系統(tǒng)內存中的一塊固定區(qū)域 l幀緩存中單元數(shù)目與顯示器上像素的數(shù)目相同幀緩存中單元數(shù)目與顯示器上像素的數(shù)目相同 l單元與像素一一對應單元與像素一一對應 l各單元的數(shù)值決定了其對應像素的顏色各單元的數(shù)值決定了其對應像素的顏色 l顯示顏色的種類與幀緩存中每個單元的位數(shù)有關顯示顏色的種類與幀緩存中每個單元的位數(shù)有關 色平面越多，可表達的色彩越豐富色平面越多，可表達的色彩越豐富 增加一

8、個位面，色彩就增加一倍增加一個位面，色彩就增加一倍 而存儲器寫操作程序無需重新計算新地址而存儲器寫操作程序無需重新計算新地址 程序兼容性好程序兼容性好 N位寄存器 電子槍 CRT光柵 有N個位面的幀緩存 2NDAC 01 0 0 0 1 02N-1灰度等級 寄存器 藍色槍 幀緩存 DAC 0 0 0 1 CRT光柵 0 1DAC DAC紅色槍 綠色槍 l紅綠藍三個位面，組合成紅綠藍三個位面，組合成8種顏色種顏色 l增加一個亮度位面，形成增加一個亮度位面，形成16種顏色種顏色 KNMV 2 log 1024*768真彩模式需要真彩模式需要3M字節(jié)顯存字節(jié)顯存 帶寬帶寬T與分辨率、幀頻（刷新頻率）與分辨率、幀頻（刷新頻率）F的關系的關系 帶寬問題帶寬問題 高分辨率和高刷新頻率要求高帶寬高分辨率和高刷新頻率要求高帶寬 解決方法：解決方法：隔行掃描隔行掃描（現(xiàn)在已基本不用，主流顯示器都采用（現(xiàn)在已基本不用，主流顯示器都采用 逐行掃描逐行掃描方式）方式） FNMT 缺點正在被克服 優(yōu)點使其占據(jù)了市場主流 節(jié)省防置空間的節(jié)省防置空間的短管短管 通用的、與設備無關的圖形標準通用的、與設備無關的圖形標準 lGKS (Graphics Kernel System) (第一個官方標準，1977) lPHIGS(Programmers Herarchical Iuteractive Graphics