圖形設(shè)備與系統(tǒng)課程

1、圖形設(shè)備與系統(tǒng)課程主要內(nèi)容 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)概述 Windows操作系統(tǒng)下圖形程序的開(kāi)發(fā)介紹 OpenGL介紹 實(shí)驗(yàn):一個(gè)OpenGL基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)2022-2-2422.1 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)概述 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)外部設(shè)備圖形輸入設(shè)備圖形輸出設(shè)備:重點(diǎn)講解圖形顯示設(shè)備 計(jì)算機(jī)圖形軟件 圖形標(biāo)準(zhǔn)2022-2-2432.1 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)概述2022-2-244圖形輸出設(shè)備 圖形輸出包括圖形的顯示和圖形的繪制，圖形顯示指的是在屏幕上輸出圖形 圖形繪制通常指把圖形畫(huà)在紙上，也稱硬拷貝，打印機(jī)和繪圖儀是兩種最常用的硬拷貝設(shè)備2022-2-245計(jì)算機(jī)圖形外部設(shè)備 陰極射線管 彩色陰極射線管射線穿透法 影孔板法 隨

2、機(jī)掃描顯示系統(tǒng) 光柵掃描系統(tǒng)2022-2-246陰極射線管（CRT) 陰極射線管陰極射線管(CRT- Cathode Ray Tube)組成：包括電子槍、加速結(jié)構(gòu)、聚焦系統(tǒng)、組成：包括電子槍、加速結(jié)構(gòu)、聚焦系統(tǒng)、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光屏偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光屏2022-2-247陰極射線管(CRT)工作原理 高速的電子束由電子槍發(fā)出，經(jīng)過(guò)聚焦系統(tǒng)、加速系統(tǒng)和磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)就會(huì)到達(dá)熒光屏的特定位置。由于熒光物質(zhì)在高速電子的轟擊下會(huì)發(fā)生電子躍遷，即電子吸收到能量從低能態(tài)變?yōu)楦吣軕B(tài)。由于高能態(tài)很不穩(wěn)定，在很短的時(shí)間內(nèi)熒光物質(zhì)的電子會(huì)從高能態(tài)重新回到低能態(tài)，這時(shí)將發(fā)出熒光，屏幕上的那一點(diǎn)就會(huì)亮了2022-2-248刷新

3、要保持顯示一幅穩(wěn)定的畫(huà)面，必須不斷地發(fā)射電子束 刷新頻率刷新一次是指電子束從上到下掃描一次的過(guò)程刷新頻率高到一定值后，圖象才能穩(wěn)定顯示2022-2-249電子槍 電燈絲，陰極和控制柵組成。 陰極：由燈絲加熱發(fā)出電子束， 控制柵：加上負(fù)電壓后，能夠控制通過(guò)其中小孔的帶負(fù)電的電子束的強(qiáng)弱。通過(guò)調(diào)節(jié)負(fù)電壓高低來(lái)控制電子數(shù)量，即控制熒光屏上相應(yīng)點(diǎn)的亮度。2022-2-2410聚焦系統(tǒng) 加速電極加正的高壓電（幾萬(wàn)伏），使電子束高速運(yùn)動(dòng)。保證電子束在轟擊屏幕時(shí)，匯聚成很細(xì)的點(diǎn)2022-2-2411偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 控制電子束，靜電場(chǎng)或磁場(chǎng)，產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。 電子束要到達(dá)屏幕的邊緣時(shí)，偏轉(zhuǎn)角度就會(huì)增大。到達(dá)屏幕最邊緣的偏

4、轉(zhuǎn)角度被稱為最大偏轉(zhuǎn)角 最大偏轉(zhuǎn)角是衡量系統(tǒng)性能的最重要的指標(biāo)，顯示器長(zhǎng)短與此有關(guān) CRT顯示器屏幕越大整個(gè)顯象管就越長(zhǎng)2022-2-2412熒光屏 熒光物質(zhì)：當(dāng)它被電子轟擊時(shí)發(fā)出亮光持續(xù)發(fā)光時(shí)間：電子束離開(kāi)某點(diǎn)后，該點(diǎn)的亮度值衰減到初始值1/10所需的時(shí)間刷新(Refresh)：為了讓熒光物質(zhì)保持一個(gè)穩(wěn)定的亮度值刷新頻率：每秒鐘重繪屏幕的次數(shù)CRT產(chǎn)生穩(wěn)定圖像所需要的最小刷新頻率=1秒/熒光物質(zhì)的持續(xù)發(fā)光時(shí)間（例如）=1000/40=25Hz2022-2-2413涉及屏幕的兩個(gè)術(shù)語(yǔ) 像素(Pixel:Picture Cell)：構(gòu)成屏幕（圖像）的最小元素 分辨率(Resolution)：CR

5、T在水平或豎直方向單位長(zhǎng)度上能識(shí)別的最大像素個(gè)數(shù)，單位通常為dpi.在假定屏幕尺寸一定的情況下，也可用整個(gè)屏幕所能容納的像素個(gè)數(shù)描述，如640*480，800*600，1024*768，1280*1024等等2022-2-24142.1.2 彩色陰極射線管 產(chǎn)生彩色的常用方法:射線穿透法影孔板法2022-2-2415彩色陰極射線管-射線穿透法 原理：兩層熒光涂層，紅色光和綠色光兩種發(fā)光物質(zhì)，電子束轟擊穿透熒光層的深淺，決定所產(chǎn)生的顏色電子束熒光涂層產(chǎn)生顏色低速電子束較低速電子束較高速電子束高速電子束主要用于畫(huà)線顯示器成本低只能產(chǎn)生有限幾種顏色2022-2-2416彩色陰極射線管-影孔板法 影孔

6、板法原理：影孔板被安裝在熒光屏的內(nèi)表面，用于精確定位像素的位置外層玻璃熒光涂層影孔板2022-2-2417影孔板的類型 點(diǎn)狀影孔板代表：大多數(shù)球面與柱面顯像管 柵格式影孔板代表：Sony的Trinitron與Mitsubishi的Diamondtron顯像管 溝槽式影孔板代表：LG的Flatron顯像管2022-2-2418點(diǎn)狀影孔板工作原理點(diǎn)狀影孔板工作原理 三支電子槍 三色熒光點(diǎn)（很小并充分靠近-像素） 紅、綠、蘭三基色電子槍、影孔板中的一個(gè)小孔和熒光點(diǎn)熒光點(diǎn)呈一直線；每個(gè)小孔與一個(gè)像素（即三個(gè)熒光點(diǎn)熒光點(diǎn)）對(duì)應(yīng)2022-2-2419顯示器能同時(shí)顯示的顏色個(gè)數(shù)如果每支電子槍發(fā)出的電子束的強(qiáng)

7、度有256個(gè)等級(jí)，則顯示器能同時(shí)顯示256*256*256=16M種顏色，稱為真彩系統(tǒng)調(diào)節(jié)各電子槍發(fā)生的電子束中所含電子的數(shù)目，即可控制各色光點(diǎn)亮度。2022-2-2420 球面顯示器與柱面顯示器普通的顯象管采用的都是點(diǎn)狀影孔板顯象管，顯象管的表面呈略微凸起的球面狀，故稱之為“球面管”。而柱面顯象管采用蔭柵式結(jié)構(gòu)，它的表面在水平方向仍然略微凸起，但是在垂直方向上卻是筆直的，呈圓柱狀，故稱之為“柱面管”常用的點(diǎn)狀影孔板顯象管有日本索尼公司的特麗瓏管（Trinitron）和三菱公司的鉆石瓏管（Diamondtron）2022-2-2421R G B紅綠蘭蔭柵熒光屏蔭柵式彩色CRT顯色原理2022-

8、2-2422R GG BB0.25mmd=0.28mm0.22mm0.31mmR GBG點(diǎn)距為. 2 5 的 柱面顯示器點(diǎn)距為. 2 8 的 球面顯示器柱面和球面顯示器點(diǎn)距定義示意圖2022-2-24232.1.3 隨機(jī)掃描的顯示系統(tǒng) 特點(diǎn)：電子束可隨意移動(dòng)，只掃描熒屏上要顯示的部分 邏輯部件：刷新存儲(chǔ)器(Refreshing Buffer),顯示處理器（DPU:Display Processing Unit）和CRT2022-2-2424工作原理 應(yīng)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，存放在刷新存儲(chǔ)器中。刷新存儲(chǔ)器中所有的繪圖命令組成一個(gè)顯示文件，由顯示處理器負(fù)責(zé)解釋執(zhí)行(刷

9、新)， 驅(qū)動(dòng)電子槍在屏幕上繪圖。 修改圖形，實(shí)際是修改顯示文件中的某些繪圖命令。2022-2-24252.1.4 光柵掃描的顯示系統(tǒng) 光柵掃描顯示系統(tǒng)特點(diǎn)：光柵掃描掃描線幀水平回掃期垂直回掃期2022-2-2426幾個(gè)概念 行頻、幀頻水平掃描頻率為行頻。垂直掃描頻率為幀頻。 逐行掃描、隔行掃描隔行掃描方式是先掃偶數(shù)行掃描線，再掃奇數(shù)行掃描線 象素整個(gè)屏幕被掃描線分成 n 行，每行有 m 個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)為一個(gè)象素。整個(gè)屏幕有 m n 個(gè)象素。2022-2-2427幾個(gè)概念 分辨率是指CRT在水平或垂直方向的單位長(zhǎng)度上能分辨出的最大光點(diǎn)（象素）數(shù)，分為水平分辨率和垂直分辨率。通常用屏幕上象素的數(shù)目來(lái)

10、表示。比如上述的 n 行，每行 m 點(diǎn)的屏幕分辨率為 m n 。分辨率越高，相鄰象素點(diǎn)之間的距離越小，顯示的字符或圖像也就越清晰。分辨率受顯示器生產(chǎn)工藝、掃描頻率以及顯示存儲(chǔ)器容量的限制。2022-2-2428幾個(gè)概念 點(diǎn)距相鄰象素點(diǎn)之間的距離，與分辨率指標(biāo)相關(guān)。 顯示速度指顯示字符、圖形特別是動(dòng)態(tài)圖像的速度，與顯示器的分辨率及掃描頻率有關(guān)?？捎米畲髱挘ㄋ较笏?cái)?shù) 垂直象素?cái)?shù) 最大幀頻）來(lái)表示。2022-2-2429幾個(gè)概念 色彩與亮度等級(jí) 亮度等級(jí)又稱灰度，主要指單色顯示器的亮度變化。色彩包括可選擇顯示器顏色的數(shù)目以及一幀畫(huà)面可同時(shí)顯示的顏色數(shù)，與熒光屏的質(zhì)量有關(guān)，并受顯示存儲(chǔ)器VRAM容

11、量的影響。 圖像刷新 由于CRT內(nèi)側(cè)的熒光粉在接受電子束的轟擊時(shí)，只能維持短暫的發(fā)光，根據(jù)人眼視覺(jué)暫留的特性，需要不斷進(jìn)行刷新才能有穩(wěn)定的視覺(jué)效果，因此刷新是指以每秒30幀以上的頻率反復(fù)掃描不斷地顯示每一幀圖像。圖像的刷新頻率等于幀掃描的頻率（幀頻），用每秒刷新的幀數(shù)表示。目前刷新頻率標(biāo)準(zhǔn)為每秒50120幀。2022-2-2430幾個(gè)概念 幀緩沖存儲(chǔ)器（顯示存儲(chǔ)器） 存儲(chǔ)用于刷新的圖像信息的存儲(chǔ)器。幀緩沖存儲(chǔ)器的大小通常用X方向（行）和Y方向（列）可尋址的地址數(shù)的乘積來(lái)表示，稱為幀緩沖存儲(chǔ)器的分辨率。2022-2-2431顯示器的分辨率 電子束按固定的掃描順序進(jìn)行掃描N條掃描線，每條掃描線有M

12、個(gè)像素，M * N顯示器的分辨率。2022-2-2432邏輯部件：幀緩沖存儲(chǔ)器（Frame Buffer)，視頻控制器（Video Controller)，顯示處理器（Display Processor），CRT幀緩沖存儲(chǔ)器 作用：存儲(chǔ)屏幕上像素的顏色值 簡(jiǎn)稱幀緩沖器，俗稱顯存2022-2-2433 幀緩存中單元數(shù)目與顯示器上像素的數(shù)目相同，單元與像素一一對(duì)應(yīng)，各單元的數(shù)值決定了其對(duì)應(yīng)像素的顏色 顯示顏色的種類與幀緩存中每個(gè)單元的位數(shù)有關(guān)（上圖幀緩沖器的每個(gè)單元只有一位）2022-2-2434其中幀緩存是一塊連續(xù)的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器。對(duì)于黑白單灰度顯示器每一象素需要一位存儲(chǔ)器，對(duì)一個(gè)10241024

13、象素組成的黑白單灰度顯示器所需要的最小緩存為220，并在一個(gè)位面上。一個(gè)位面的緩存只能存儲(chǔ)黑白圖形，幀緩存是數(shù)字設(shè)備，光柵顯示器是模擬設(shè)備，因而還需要數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)。2022-2-2435黑白光柵掃描顯示器邏輯框圖 在光柵圖形顯示器中需要足夠的位面和幀緩存結(jié)合起來(lái)才能反映圖形的顏色和灰度等級(jí)。如下圖是一個(gè)具有N位面灰度等級(jí)的幀緩存。顯示器上每個(gè)象素的亮度是由N位面中對(duì)應(yīng)的每個(gè)象素位置的內(nèi)容控制的。該存儲(chǔ)器的中的二進(jìn)制的數(shù)被翻譯成灰度等級(jí)，范圍是0到2N-1之間。2022-2-2436彩色光柵掃描顯示器 下圖是彩色光柵顯示器的邏輯圖，對(duì)于紅、綠、藍(lán)三原色有三個(gè)位面的幀緩存和三個(gè)電子槍。20

14、22-2-2437彩色光柵掃描顯示器 每個(gè)顏色的電子槍可以通過(guò)增加幀緩存位面來(lái)提高顏色種類的灰度等級(jí)。如上圖，每種原色電子槍有8個(gè)位位面的幀緩存和8位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，每種原色可有256中灰度，三種原色的組合將是(28)3=224。2022-2-2438彩色光柵掃描顯示器 若每個(gè)單元有24位（每種基色占8位）即顯示系統(tǒng)可同時(shí)產(chǎn)生224種顏色（24位真彩色）。分辨率分辨率M*N、顏色個(gè)數(shù)顏色個(gè)數(shù)K與顯存大與顯存大小小V的關(guān)系的關(guān)系KNMV2log2022-2-2439彩色光柵掃描顯示器 3個(gè)位面分辯率是10241024的顯示器，需要310241024（3145728）位的存儲(chǔ)器。若存儲(chǔ)器位長(zhǎng)固定，則

15、屏幕分辯率與同時(shí)可用的顏色種數(shù)成反比關(guān)系。1兆字節(jié)的幀緩存，若設(shè)分辯率為640480，則幀緩存每個(gè)單元可有24位，可能同時(shí)顯示224種顏色，若設(shè)分辯率為1024768，則每個(gè)單元分得的位數(shù)僅略多于8，只能工作于256色顯示模式下。2022-2-2440彩色光柵掃描顯示器 顯存問(wèn)題高分辨率和真彩要求有大的顯存；曾經(jīng)是個(gè)問(wèn)題！解決方法：采用查色表(Lookup Table）或稱彩色表(Color Table)查色表工作原理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2022-2-2441查色表（look up Table）是一維線性表，其每一項(xiàng)的內(nèi)容對(duì)應(yīng)一種顏色，它的長(zhǎng)度由幀緩存單

16、元的位數(shù)決定，例如：每單元有8位，則查色表的長(zhǎng)度為28256目的：在幀緩存單元的位數(shù)不增加的情況下，具有大范圍內(nèi)挑選顏色的能力：2022-2-2442存放方式 顏色信息在幀緩存中兩種存放方式：一是顏色值直接存儲(chǔ)在幀緩存中。二是把顏色碼放在一個(gè)獨(dú)立的表中，幀緩存存放的是顏色表中各項(xiàng)的索引值，顏色范圍擴(kuò)充了。 單色系統(tǒng)：查色表固化 彩顯：可修改、創(chuàng)建查色表。2022-2-2443彩色光柵掃描顯示器 帶寬T與分辨率、幀頻F的關(guān)系 帶寬問(wèn)題高分辨率和高的刷新頻率要求有高帶寬-依然是個(gè)問(wèn)題！解決方法：隔行掃描（現(xiàn)在已經(jīng)基本不用，主流顯示器都采用逐行掃描方式）隔行掃描的：把一幀分兩場(chǎng)，即奇數(shù)場(chǎng)與偶數(shù)場(chǎng)場(chǎng)頻

17、：=2*幀頻FNMT2022-2-2444隔行掃描工作原理 一幀完整的畫(huà)面分成兩場(chǎng)。 一場(chǎng)160秒，（場(chǎng)頻60HZ），（幀頻30HZ）畫(huà)面更新頻率仍為60HZ，降低了閃爍效應(yīng)，每一場(chǎng)160秒內(nèi)，幀緩存中數(shù)據(jù)量比逐行掃描少一半。降低了視頻控制器存取幀緩存的速度及傳輸帶寬的要求。2022-2-2445其中，幀緩存為系統(tǒng)內(nèi)存任一塊區(qū)域，視頻控制器能夠直接存取該區(qū)域以刷新屏幕。簡(jiǎn)單的光柵掃描圖形顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2022-2-2446典型的光柵掃描圖形顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)其中，幀緩存可以是專用的存儲(chǔ)器，也可以是系統(tǒng)內(nèi)存中的一塊固定區(qū)域。2022-2-2447視頻控制器 作用：建立幀緩存與屏幕像素之間的一一對(duì)應(yīng)，

18、負(fù)責(zé)刷新邏輯結(jié)構(gòu)2022-2-2448視頻控制器 工作原理刷新周期開(kāi)始，光柵掃描發(fā)生器置X地址寄存器為0，置Y地址寄存器為N-1，首先取出對(duì)應(yīng)像素（0，N-1）的幀緩存單元的數(shù)值, 放入像素值寄存器，用來(lái)控制像素的顏色，然后X的地址寄存器的地址加一，如此重復(fù)，直到該掃描線上的最后一個(gè)像素。 雙緩沖機(jī)制（Double Buffer)普通顯卡=視頻控制器+顯存2022-2-2449顯示處理器 作用：代替CPU完成部分圖形處理功能，掃描轉(zhuǎn)換、幾何變換、裁剪、光柵操作、紋理映射等等 具有專用顯示處理器的光柵顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖形加速卡=視頻控制器+顯存+顯示處理器2022-2-2450光柵顯示系統(tǒng)的特點(diǎn)

19、優(yōu)點(diǎn)：成本低易于繪制填充圖形色彩豐富刷新頻率一定，與圖形的復(fù)雜程度無(wú)關(guān)易于修改圖形 缺點(diǎn)：需要掃描轉(zhuǎn)換會(huì)產(chǎn)生混淆優(yōu)點(diǎn)使其占據(jù)了市場(chǎng)主流優(yōu)點(diǎn)使其占據(jù)了市場(chǎng)主流缺點(diǎn)正在被克服缺點(diǎn)正在被克服2022-2-2451LCD顯示器 CRT固有的物理結(jié)構(gòu)限制了它向更廣的顯示領(lǐng)域發(fā)展屏幕的加大必然導(dǎo)致顯象管的加長(zhǎng)，顯示器的體積必然要加大，在使用時(shí)候就會(huì)受到空間的限制CRT顯示器是利用電子槍發(fā)射電子束來(lái)產(chǎn)生圖像，容易受電磁波干擾長(zhǎng)期電磁輻射會(huì)對(duì)人們健康產(chǎn)生不良影響2022-2-2452LCD顯示器的優(yōu)點(diǎn) 外觀小巧精致，厚度只有6.58cm左右。 不會(huì)產(chǎn)生CRT那樣的因?yàn)樗⑿骂l率低而出現(xiàn)的閃爍現(xiàn)象 工作電壓低，功

20、耗小，節(jié)約能源 沒(méi)有電磁輻射，對(duì)人體健康沒(méi)有任何影響2022-2-24532022-2-2454液晶顯示器的構(gòu)成 液晶顯示器LCD(Liquid Crystal Display)是由六層薄板組成的平板式顯示器2022-2-2455LCD顯示器基本原理 液晶是一種介于液體和固體之間的特殊物質(zhì)，它具有液體的流態(tài)性質(zhì)和固體的光學(xué)性質(zhì)。當(dāng)液晶受到電壓的影響時(shí)，就會(huì)改變它的物理性質(zhì)而發(fā)生形變，此時(shí)通過(guò)它的光的折射角度就會(huì)發(fā)生變化，而產(chǎn)生色彩 液晶屏幕后面有一個(gè)背光，這個(gè)光源先穿過(guò)第一層偏光板，再來(lái)到液晶體上，而當(dāng)光線透過(guò)液晶體時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生光線的色澤改變，從液晶體射出來(lái)的光線，還得必須經(jīng)過(guò)一塊彩色濾光片以

21、及第二塊偏光板2022-2-2456液晶顯示有主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種 被動(dòng)式液晶屏幕有STN（Super TN超扭曲向列LCD）和DSTN（Double layer Super TN雙層超扭曲向列LCD）等最流行的主動(dòng)式液晶屏幕是TFT（Thin Film Transistor薄膜晶體管）主動(dòng)式液晶顯示器使用了FET場(chǎng)效晶體管以及共通電極，這樣可以讓液晶體在下一次的電壓改變前一直保持電位狀態(tài)。這樣主動(dòng)式液晶顯示器就不會(huì)產(chǎn)生在被動(dòng)式液晶顯示器中常見(jiàn)的鬼影、或是畫(huà)面延遲的殘像等2022-2-2457LCD顯示器的基本指標(biāo) 可視角度視線與屏幕中心法向成一定角度時(shí)，人們就不能清晰地看到屏幕圖象，而那個(gè)能看

22、到清晰圖象的最大角度被我們稱為可視角度。一般所說(shuō)的可視角度是指左右兩邊的最大角度相加。工業(yè)上有CR10（Contrast Ratio）、CR5兩種標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判斷液晶顯示器的可視角度2022-2-2458LCD顯示器的基本指標(biāo) 點(diǎn)距與分辨率液晶屏幕的點(diǎn)距就是兩個(gè)液晶顆粒（光點(diǎn)）之間的距離，一般0.280.32mm就能得到較好的顯示效果通常所說(shuō)的液晶顯示器的分辨率是指其真實(shí)分辨率，表示水平方向的像素點(diǎn)數(shù)與垂直方向的像素點(diǎn)數(shù)的乘積2022-2-2459液晶顯示器的缺點(diǎn) 壽命短、怕震動(dòng)、溫度敏感 分辨率相對(duì)較低，色彩不夠鮮艷，且價(jià)格偏高。2022-2-2460圖形處理器 圖形處理器是圖形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重要元件

23、，是連接計(jì)算機(jī)和顯示終端的紐帶 早期的圖形處理器只包含簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)器和幀緩沖區(qū)，它們實(shí)際上只起了一個(gè)圖形的存儲(chǔ)和傳遞作用，一切操作都必須有CPU來(lái)控制 現(xiàn)在的圖形處理器不單單存儲(chǔ)圖形，而且能完成大部分圖形函數(shù)，專業(yè)的圖形卡已經(jīng)具有很強(qiáng)的3D處理能力，大大減輕了CPU的負(fù)擔(dān),提高了顯示質(zhì)量和顯示速度2022-2-2461圖形處理器的組成 顯示主芯片顯卡的核心，俗稱GPU，它的主要任務(wù)是對(duì)系統(tǒng)輸入的視頻信息進(jìn)行構(gòu)建和渲染顯示緩存用來(lái)存儲(chǔ)將要顯示的圖形信息以及保存圖形運(yùn)算的中間數(shù)據(jù)顯存的大小和速度直接影響著主芯片性能的發(fā)揮數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（RAMDAC）它的作用就是把二進(jìn)制的數(shù)字轉(zhuǎn)換成為和顯示器相適應(yīng)的

24、模擬信號(hào)2022-2-2462顯存模擬信號(hào)輸出主芯片計(jì)算機(jī)控制信號(hào)RAMDAC顯卡工作原理簡(jiǎn)單示意圖2022-2-2463*純平顯示器* 走向平面的顯像管球面顯象管：表面：球面的一部分時(shí)間：90年代初柱面顯象管：表面：柱面的一部分，垂直方向上平直，水平方向上有彎曲時(shí)間：90年代中期代表：Sony公司的Trinitron，Mitsubishi公司的Diamondtron2022-2-2464*純平顯示器*走向平面的顯像管 平面直角顯象管表面：球面的一部分，類似于平面時(shí)間：90年代中后期現(xiàn)在市場(chǎng)上的主流顯象管純平顯象管表面：純平面時(shí)間：90年代后期代表：Sony公司的FD Trinitron，Mi

25、tsubishi公司的Diamondtron，Samsung公司的DanyFlat，LG公司的Flatron今后的主流顯象管2022-2-2465*未來(lái)顯示器* 采用空氣等離子體技術(shù)，無(wú)須刷新緩沖存儲(chǔ)器 空氣等離子體可想象成一個(gè)個(gè)微型霓虹燈，紅綠藍(lán)三種不同顏色的像素。 顯示屏薄，掛在墻上。 發(fā)光聚合物技術(shù)，堅(jiān)不可摧；柔韌性好，可以卷起來(lái)；顯示畫(huà)面具有無(wú)與倫比的清晰度，無(wú)鋸齒現(xiàn)象。真正的平面直角。2022-2-2466圖形工作站 具有完整人機(jī)交互界面，集高性能的計(jì)算和圖形于一身，可配置大容量的內(nèi)存和硬盤(pán)，I/O和網(wǎng)絡(luò)功能完善，使用多任務(wù)多用戶操作系統(tǒng)的小型通用個(gè)人化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 1983年美國(guó)A

26、POLLO公司推出第一臺(tái)適合計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的工作站。 現(xiàn)在全球最有名的圖形工作站屬SGI圖形工作站。2022-2-24672022-2-24682.2 圖形系統(tǒng)及其標(biāo)準(zhǔn) 硬件，圖形 I/O 設(shè)備，系統(tǒng)軟件，圖形軟件。 圖形軟件：通用編程軟件包，專用應(yīng)用軟件包。 通用類：提供一個(gè)可用于高級(jí)程序語(yǔ)言的圖形功能擴(kuò)展集(比如，OpenGL).基本功能：圖元生成，屬性設(shè)置（顏色，.）選擇觀察及實(shí)施變換等。 專用類：不關(guān)心圖形操作過(guò)程（比如，CAD系統(tǒng)。2022-2-2469圖形系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) 圖形標(biāo)準(zhǔn)：圖形系統(tǒng)及其相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)中各界面之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送和通信的接口標(biāo)準(zhǔn)，以及供圖形應(yīng)用程序調(diào)用的子程序功

27、能及其格式標(biāo)準(zhǔn)，前者稱為數(shù)據(jù)及文件格式標(biāo)準(zhǔn)，后者稱為子程序界面標(biāo)準(zhǔn)。2022-2-2470圖形系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)分類面向圖形設(shè)備的接口標(biāo)準(zhǔn)：面向系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)圖形元文件(CGM)，(CRT,Mouse,) 計(jì)算機(jī)圖形接口(CGI)：設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。面向應(yīng)用軟件的標(biāo)準(zhǔn)：圖元的生成，設(shè)備的管理程序員層次交互式圖形系統(tǒng)（PHIGS）,GL (圖形程序包) （三維）圖形核心系統(tǒng)（3D-)GKS面向用戶的標(biāo)準(zhǔn)，建立圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，定義、修改和輸出圖形 圖形操作函數(shù)庫(kù)：OpenGL,DirectX 面向圖形應(yīng)用系統(tǒng)中工程和產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型及其文件格式： 基本圖形轉(zhuǎn)換規(guī)范（IGES） 產(chǎn)品數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)范（STEP）2022-2-

28、2471圖形標(biāo)準(zhǔn)的作用位置2022-2-2472 應(yīng)用系統(tǒng)在不同系統(tǒng)之間的可移植性 應(yīng)用系統(tǒng)和圖形設(shè)備之間的可移植性 圖形數(shù)據(jù)的可移植性 程序員的可移植性2022-2-2473CGI（ISO DP 9636) 提供控制圖形硬件的一種與設(shè)備無(wú)關(guān)的方法。 也可看作圖形設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的一種標(biāo)準(zhǔn)。 在用戶程序和虛擬設(shè)備之間，以一種獨(dú)立于設(shè)備的方式提供圖形信息的描述和通信。2022-2-2474CGM（ISO IS8632) 與設(shè)備無(wú)關(guān)的語(yǔ)義、詞法定義的圖形文件格式。 規(guī)定了生成、存儲(chǔ)、傳送圖形信息的格式。 面向系統(tǒng)和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者，和CGI配套提供。 通用性是其關(guān)鍵屬性。2022-2-2475GKS 提供了

29、在應(yīng)用程序和圖形輸入輸出設(shè)備之間的功能接口 與語(yǔ)言無(wú)關(guān)。 GKS提供了一個(gè)稱為元文件的順序文件接口 應(yīng)用程序的所有圖形資源由GKS控制（通過(guò)GKS元文件-GKSM） GKSM用于: 圖形信息存檔； 系統(tǒng)傳送圖形信息； 在GKS應(yīng)用程序間傳送圖形信息； 與圖形信息相關(guān)的非圖形信息的存儲(chǔ)和復(fù)用。2022-2-2476PHIGS（ISO IS9592） 向應(yīng)用程序員提供的控制圖形設(shè)備的圖形系統(tǒng)接口； 圖形數(shù)據(jù)按層次結(jié)構(gòu)組織； 提供動(dòng)態(tài)修改和繪制顯示圖形數(shù)據(jù)的手段。是一個(gè)高度動(dòng)態(tài)化和交互式圖形系統(tǒng)。2022-2-2477GL 圖形程序庫(kù)， UNIX下運(yùn)行， OpenGL微機(jī)， 分類：基本圖素；坐標(biāo)變換

30、；設(shè)置屬性和顯示方式；I/O 處理；真實(shí)圖形顯示。2022-2-2478IGES（基本圖形轉(zhuǎn)換規(guī)范） Initial Graphics Exchange Specification 作用：不同的CAD/CAM系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)。 文件格式是ASCII碼，五節(jié)：開(kāi)始節(jié)，目錄入口(DE)，參數(shù)(DP)節(jié)，整體節(jié)和結(jié)束節(jié)。2022-2-2479STEP（產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)） Standard for the Exchange of Product model Data. 覆蓋產(chǎn)品整個(gè)生命周期 強(qiáng)調(diào)建立能存入數(shù)據(jù)庫(kù)中的一個(gè)產(chǎn)品模型的完整表示。 克服IGES中的問(wèn)題和缺點(diǎn)。2022-2-2480持續(xù)發(fā)光

31、時(shí)間刷新像素 CRT的分辨率陰極射線管的組成部分及其功能射線穿透法及影孔板法產(chǎn)生彩色的工作原理隨機(jī)掃描顯示系統(tǒng)的邏輯部件及工作機(jī)理光柵掃描顯示系統(tǒng)的邏輯部件及工作機(jī)理查色表及其工作原理顯存大小、屏幕分辨率及可同時(shí)顯示的顏色數(shù)目之間的關(guān)系圖形系統(tǒng)及其標(biāo)準(zhǔn)概念與術(shù)語(yǔ)2022-2-24812.2 基于Windows的圖形程序設(shè)計(jì)方法2022-2-24822.2.1 Windows應(yīng)用程序執(zhí)行模式 2022-2-2483 設(shè)備上下文DC（Device Context）2022-2-2484 映射模式2022-2-2485OpenGL 入門(mén)介紹 基本簡(jiǎn)介 特點(diǎn)和功能 圖形庫(kù) 程序設(shè)計(jì)2022-2-248

32、6OpenGL簡(jiǎn)介 以SGI的GL三維圖形庫(kù)為基礎(chǔ)制定的一個(gè)通用共享的開(kāi)放式三維圖形標(biāo)準(zhǔn) 很多大公司都采用OpenGL作為圖形標(biāo)準(zhǔn),軟件廠商也以O(shè)penGL為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)了軟件產(chǎn)品動(dòng)畫(huà)制作軟件Soft Image和3D Studio MAX 仿真軟件Open Inventor VR軟件World Tool Kit CAM軟件ProEngineer GIS軟ARC/INFO 2022-2-2487OpenGL特點(diǎn) 獨(dú)立于窗口系統(tǒng)和操作系統(tǒng),便于移植 可以與Visual C+緊密接口,便于實(shí)現(xiàn)圖形算法 使用簡(jiǎn)便,效率高2022-2-2488OpenGL 功能建模:點(diǎn)、線、面+三維物體+曲線曲面變換：平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、鏡像+平行投影、正視投影顏色設(shè)置模式：RGBA+Color Index 光照和材質(zhì)設(shè)置：輻射光（Emitted Light）、環(huán)境光（Ambient Light）、 漫反射光（Diffuse Light） 、鏡面光Specular Light）紋理映射 位圖顯示和圖象增強(qiáng)：基本的拷貝和像素讀寫(xiě) +融合（Blending ）、反走樣（Antialiasing）和霧（fog） 雙緩存動(dòng)畫(huà) ：深度暗示（Depth Cue）、運(yùn)動(dòng)模糊（Motion Blur）2022-2-2489OpenGL圖形庫(kù) 四個(gè)圖形庫(kù)，200多個(gè)函數(shù) 核心函數(shù)有115個(gè)，以gl開(kāi)頭 Op