最新-CG第2章電子教案13777-PPT課件

1、第2章 圖形設(shè)備計算機(jī)圖形系統(tǒng)包含哪些外部設(shè)備？圖形輸入設(shè)備：概念、特點(diǎn)圖形顯示設(shè)備：概念、結(jié)構(gòu)原理、工作方式、特點(diǎn)圖形繪制設(shè)備：概念、特點(diǎn)提出問題2022/7/191華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72.1 圖形輸入設(shè)備2.1.1 鍵盤（keyboard）2022/7/192華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72.1.2 鼠標(biāo)器(mouse)鼠標(biāo)按測量位移可分為：用鼠標(biāo)底部的轉(zhuǎn)輪或滾輪來記錄移動的總量和方向。采用光學(xué)感應(yīng)器來檢測鼠標(biāo)運(yùn)動。Z鼠標(biāo)2022/7/193華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72.1.3 光筆(light pen)光筆是一種檢測裝置，它靠檢測熒光屏上的發(fā)光點(diǎn)來選

2、擇屏幕的位置坐標(biāo)。2022/7/194華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72.1.4 觸摸屏(touch screen)這種裝置以手指觸摸的方式選擇屏幕位置。觸摸板(touch panel)2022/7/195華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7紅外線式觸摸屏電阻式觸摸屏電容式觸摸屏聲波觸摸屏 2022/7/196華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72.1.5 操縱桿(joystick)2.1.6 跟蹤球（trackball）和空間球（spacegall） 跟蹤球用作兩維定位設(shè)備?？臻g球提供6個自由度。2022/7/197華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72.1.7 數(shù)據(jù)手套(dat

3、a glove) 數(shù)據(jù)手套是一種戴在手上的傳感器，它能給出用戶所有手指關(guān)節(jié)的角度變化，來自手套的輸入，可用來給虛擬場景中的對象定位或操縱該場景。 2022/7/198華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72.1.8 數(shù)字化儀(digitizer) 數(shù)字化儀用來在所作的畫或?qū)ο笊蠏呙?，并輸入一組坐標(biāo)位置，相互以直線段連接，以逼近曲線或表面形狀。 2022/7/199華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72.1.10 圖象掃描儀(scaner)圖象掃描儀可直接把圖紙、圖表、照片、廣告畫等輸入到計算機(jī)中，在將它們傳過一個光學(xué)掃描機(jī)構(gòu)時，灰度或彩色等級被記錄下來，并按圖象方式進(jìn)行存儲。2022/7/1

4、910華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72.1.11 聲頻輸入系統(tǒng) 也稱為聲音輸入系統(tǒng)，在某些圖形工作站中，采用話音識別器作為輸入設(shè)備，以接收操作者的命令。 2022/7/1911華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72.1.12 視頻輸入系統(tǒng)視頻信號采集板（卡）、視頻信號輸入卡、視頻信號處理裝置視霸卡（video blunster）圖形輸入設(shè)備實(shí)例I、II2022/7/1912華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72.2.1 陰極射線管CRTCRT（Cathode Ray Tube）是一種真空器件，它利用電磁場產(chǎn)生高速的、經(jīng)過聚焦的電子束，偏轉(zhuǎn)到屏幕的不同位置轟擊屏幕表面的熒光材料而產(chǎn)生

5、可見圖形。2.2 圖形顯示設(shè)備2022/7/1913華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7從外形上看，CRT為：管頸部分、錐體部分、屏幕部分 從結(jié)構(gòu)上看，CRT為：電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光屏2022/7/1914華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7(1)電子槍電子槍的主要功能是產(chǎn)生一個沿管軸（Z軸）方向前進(jìn)的細(xì)電子束轟擊熒光屏電子束應(yīng)滿足下列要求：a.具有足夠的電流強(qiáng)度。b.電流的大小和有無必須是可控的。c.具有很高的速度。d.在熒光屏上應(yīng)能聚焦很小的光亮，以保證顯示器有足夠的分辨率。 2022/7/1915華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7電子槍的結(jié)構(gòu) 以上五個電極用玻璃絕緣柱支撐組裝成

6、一個堅實(shí)的整體，總稱為電子槍。 2022/7/1916華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7(2)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)電子束偏轉(zhuǎn)有電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)兩種方法磁偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)是利用磁場使電子束產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，掃描熒光屏產(chǎn)生字符或圖形。2022/7/1917華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72022/7/1918華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7造成枕形失真可以導(dǎo)出，當(dāng)偏轉(zhuǎn)線圈的匝數(shù)一定時，偏轉(zhuǎn)電流I與偏轉(zhuǎn)角的正弦成正比。2022/7/1919華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7校正的措施有二：一是將產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場的鋸齒形電流預(yù)先產(chǎn)生一些失真；二是“桶形失真”2022/7/1920華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓

7、99-7電偏轉(zhuǎn)2022/7/1921華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7(3)CRT的熒光屏CRT熒光屏（Phosphor Screen）是用熒光粉涂敷在玻璃底壁上制成的，常用沉積法涂敷熒光粉。玻璃底壁要求無氣泡，表面光學(xué)拋光。對熒光粉的性能要求是： 發(fā)光顏色滿足標(biāo)準(zhǔn)白色、發(fā)光效率高、余輝時間合適以及壽命長等。 2022/7/1922華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72. 彩色陰極射線管三基色原則蔭罩式彩色顯象管主要結(jié)構(gòu)：三色熒光屏、三支電子槍、蔭罩板2022/7/1923華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7三色熒光屏 蔭罩板2022/7/1924華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7

8、顯示原理 三支電子槍2022/7/1925華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7缺點(diǎn)為了避免混色，熒光點(diǎn)的面積比電子束截面要大些只有15%左右的電子到達(dá)屏幕管子的亮度低要提高管子的亮度，則需提高第二陽極的高壓 2022/7/1926華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7黑底蔭罩管彩色顯象管必須滿足色純度、會聚和白色平衡的要求2022/7/1927華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7穿透式彩色顯示原理結(jié)構(gòu)2022/7/1928華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7缺點(diǎn)：當(dāng)圖形彩色轉(zhuǎn)換速度很快時，相應(yīng)的高壓轉(zhuǎn)換速度亦迅速，這要求轉(zhuǎn)換速度精度功耗2022/7/1929華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓

9、99-72.2.2 CRT圖形顯示器1. 隨機(jī)掃描的圖形顯示器 向量（vector）顯示器、筆劃（Stroke writing）顯示器 隨機(jī)掃描（random-scan）的圖形顯示器中電子束的定位和偏轉(zhuǎn)具有隨機(jī)性，即電子束的掃描軌跡隨顯示內(nèi)容而變化，只在需要的地方掃描，而不必全屏掃描。 2022/7/1930華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7隨機(jī)掃描工作原理圖： 2022/7/1931華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7隨機(jī)掃描顯示器的基本工作過程圖 特點(diǎn)：無冗余掃描、速度快、圖象清晰、比光柵系統(tǒng)更高的分辨率、生成光滑線條不能顯示逼真場景、和電視標(biāo)準(zhǔn)不一致、驅(qū)動系統(tǒng)也較復(fù)雜2022/7/

10、1932華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72. 直視存儲管圖形顯示器直視存儲管DVST（direct-view storage tube）從表面上看直視存儲管的特性極象一個有長余輝的熒光屏，一條線一旦畫在屏幕上，在一小時之內(nèi)都將是可見的。 2022/7/1933華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72022/7/1934華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7特點(diǎn)：無需刷新、很復(fù)雜的圖形都可以在極高的分辨率下無閃爍地顯示、成本較低不能顯示彩色、不能局部修改、擦除和重畫過程對復(fù)雜圖形來講，可能要幾秒鐘2022/7/1935華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-73. 光柵掃描的圖形顯示器 在光柵

11、掃描系統(tǒng)中，電子束橫向掃描屏幕，一次一行，從頂?shù)降醉槾芜M(jìn)行。當(dāng)電子束橫向沿每一行移動時，電子束的強(qiáng)度不斷變化來建立亮點(diǎn)的圖案。 2022/7/1936華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72022/7/1937華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7刷新速率：每秒60到80幀，即60Hz或80Hz。水平回掃（horizontal retrace），行掃描垂直回掃（verticle retrace），場掃描逐行掃描和隔行（interlaced）掃描：隔行掃描技術(shù)主要用于較慢的刷新速率，以避免閃爍2022/7/1938華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7工作原理：光柵掃描是控制電子束按某種光柵形狀

12、進(jìn)行的順序掃描，而字符、圖象是靠Z軸信號控制輝亮來形成的。2022/7/1939華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7刷新緩沖存儲器（refresh buffer）或稱幀緩沖存儲器（frame buffer）象素（pixel或pel，是picture element的簡寫）象素信息從應(yīng)用程序轉(zhuǎn)換并放入幀緩沖區(qū)的過程稱之為掃描轉(zhuǎn)換過程2022/7/1940華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7走樣2022/7/1941華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72.2.3 平板顯示器（flat-panel display）低電壓、輕小型、數(shù)字化顯示器件平板顯示器（flat-panel display）

13、非發(fā)射顯示器（none-missive display）發(fā)射顯示器（emissive display）2022/7/1942華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-71. 液晶顯示器（Liquid Crystal Display）液晶的電光效應(yīng)：當(dāng)液晶分子的某種排列狀態(tài)在電場作用下變?yōu)榱硪环N排列狀態(tài)時，液晶的光學(xué)性質(zhì)隨之改變。液晶顯示的機(jī)理是通過能阻塞或傳遞光的液晶材料，傳遞來自周圍的或內(nèi)部光源的偏振光。2022/7/1943華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7 2. 等離子體顯示板（氣體放電顯示器）2022/7/1944華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-73. 薄片光電顯示器2022/7/1

14、945華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-74. 發(fā)光二極管顯示器（Liquid-Emitting Diode）它常用于設(shè)計大型的室內(nèi)室外的顯示屏。結(jié)構(gòu)原理：二極管以矩陣排列形成顯示器的象素位置特點(diǎn)：暖色效應(yīng)2022/7/1946華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7平板CRT顯示器：基本原理是電子束以平行于屏幕的方向加速，爾后，偏轉(zhuǎn)90，沖擊屏幕。但是，還未證實(shí)平板CRT同其余發(fā)射設(shè)備一樣地成功。 5. 激光顯示器特點(diǎn)：可以在非常短的時間內(nèi)顯示很復(fù)雜的圖象，不能擦除 2022/7/1947華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72.2.4 三維觀察設(shè)備一是采用從變焦距的柔性震動鏡面反射CRT圖

15、象2022/7/1948華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7二是顯示具立體感的視圖利用不同的刷新周期交替地顯示兩視圖將屏幕分半使用頭盔式結(jié)構(gòu)圖形輸出設(shè)備演示實(shí)例2022/7/1949華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72.3 圖形顯示子系統(tǒng)簡單的光柵圖形顯示子系統(tǒng)2022/7/1950華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7常用的光柵圖形顯示子系統(tǒng)2022/7/1951華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7發(fā)展的光柵圖形顯示子系統(tǒng)2022/7/1952華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7獨(dú)立的顯示處理器存儲區(qū)域顯示處理器（display processor），又稱圖形控制器（graphic

16、s controller）或顯示協(xié)處理器（display coprocessor）幀緩存2022/7/1953華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72.3.1 顯示子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2022/7/1954華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7目前常用的PC圖形顯示子系統(tǒng)主要由三個部件組成：幀緩沖存儲器（幀緩存）顯示控制器（display controller），又稱視頻控制器（video controller）ROM BIOS注意：通常將PC中的圖形顯示子系統(tǒng)簡稱為圖形顯示卡（顯卡）2022/7/1955華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72.3.2 相關(guān)概念1. 分辨率光點(diǎn)一般是指電子束打在顯示器

17、的熒光屏上，顯示器能夠顯示的最小的發(fā)光點(diǎn)象素點(diǎn)是指圖形顯示在屏幕上時候，按當(dāng)前的圖形顯示分辨率所能提供的最小元素點(diǎn)。2022/7/1956華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7三種分辨率：屏幕分辨率，也稱為光柵分辨率，它決定了顯示系統(tǒng)最大可能的分辨率，任何顯示控制器所提供的分辨率也不能超過這個物理分辨率 通常用水平方向上的光點(diǎn)數(shù)與垂直方向上的光點(diǎn)數(shù)的乘積來表示。2022/7/1957華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7顯示分辨率是計算機(jī)顯示控制器所能夠提供的顯示模式分辨率，實(shí)際應(yīng)用中簡稱為顯示模式。對于文本顯示方式，顯示分辨率用水平和垂直方向上所能顯示的字符總數(shù)的乘積表示。對于圖形顯示方式，

18、則用水平和垂直方向上所能顯示的象素點(diǎn)總數(shù)的乘積表示。顯示分辨率不同，它所對應(yīng)的象素點(diǎn)大小也不同。2022/7/1958華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7圖形的存儲分辨率是指幀緩沖區(qū)的大小，一般用緩沖區(qū)的字節(jié)數(shù)表示。存儲分辨率不僅與顯示分辨率有關(guān)，還與象素點(diǎn)的色彩有關(guān)。幀緩存大小的計算： x方向的象素點(diǎn)數(shù)*y方向的象素點(diǎn)數(shù)*log2n/8 其中：n為顏色數(shù)或灰度等級數(shù)2022/7/1959華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7屏幕分辨率決定了所能顯示的最高分辨率。顯示分辨率和存儲分辨率對所能顯示的圖形分辨率也有控制作用。2. 象素與幀緩存屏幕上一個象素點(diǎn)就對應(yīng)幀緩存中的一組信息。組合象素法（

19、Packed Pixel Method）顏色位面法（Color Plane Method）2022/7/1960華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7在組合象素法中，一個圖形象素點(diǎn)的全部信息被編碼成一個數(shù)據(jù)字節(jié)，按照一定方式存儲到幀緩存中，編碼字節(jié)的長度與點(diǎn)的屬性（如顏色、灰度等）有關(guān)。2022/7/1961華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7在顏色位面法中，幀緩存被分成若干獨(dú)立的存儲區(qū)域，每一個區(qū)域稱為一個位面（Bit Plane），每個位面控制一種顏色或者灰度，每一個圖形象素點(diǎn)在每個位面中占一位，通過幾個位面中的同一位組合成一個象素。2022/7/1962華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 9

20、9-72022/7/1963華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-73. 顏色查找表顏色查找表也稱調(diào)色板，是由高速的隨機(jī)存儲器組成，用來儲存表達(dá)象素色彩的代碼。此時幀緩沖存儲器中每一象素對應(yīng)單元的代碼不再代表該象素的色彩值，而是作為查色表的地址索引。2022/7/1964華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72022/7/1965華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72022/7/1966華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-74. 顯示長寬比 顯示長寬比，即水平點(diǎn)數(shù)與垂直點(diǎn)數(shù)之比。要求在屏幕兩個方向上相同象素點(diǎn)數(shù)產(chǎn)生同樣長度的線段，以使圖形不至發(fā)生畸變。2022/7/1967華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)

21、院 陸楓 99-75. 屏幕坐標(biāo)系2022/7/1968華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72.3.3 PC圖形顯示卡（自學(xué)）2022/7/1969華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-71. MDA（Monochrome Display Adapter）2. CGA（Color Graphics Adapter）3.EGA（Extended Graphics Array）/VGA（Video Graphics Array）顯示模式4. 高性能圖形顯示卡SVAG、AVGA、TVGA、顯示存儲器的帶寬刷新帶寬2022/7/1970華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7顯示卡與系統(tǒng)總線的接口成為新

22、的系統(tǒng)瓶頸。處理？AGP在主存與顯卡之間提供了一條直接通道。AGP的功能特點(diǎn)有：(1) 采用流水線技術(shù)進(jìn)行主存讀寫(2) 采用雙泵技術(shù)(3) 采用DIME技術(shù)（允許顯示卡直接操作主存的技術(shù)稱為DIME（Direct Memory Excute）。2022/7/1971華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72.4 圖形繪制設(shè)備撞擊式（impact）打印機(jī)非撞擊式（Nonimpact）打印機(jī)2022/7/1972華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7形成彩色：撞擊式打印機(jī)非撞擊式打印設(shè)備繪圖儀噴墨、筆式繪圖儀筆式繪圖儀又分為平板式繪圖儀和滾筒式繪圖儀。圖形輸出設(shè)備演示實(shí)例2022/7/1973華中

23、科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-7習(xí)題1.名詞解釋：鼠標(biāo)、光筆、觸摸屏、操縱桿、跟蹤球、空間球、數(shù)據(jù)手套、數(shù)字化儀、圖象掃描儀、聲頻輸入系統(tǒng)、視頻輸入系統(tǒng)、平板顯示器、發(fā)射顯示器、非發(fā)射顯示器、等離子體顯示板、薄片光電顯示器、激光顯示器、LCD、LED、隨機(jī)掃描、光柵掃描、刷新、刷新頻率、圖形顯示子系統(tǒng)、顯示控制器、屬性控制器、象素點(diǎn)、光點(diǎn)、屏幕分辨率、顯示分辨率、存儲分辨率、組合象素法、顏色位面法、位平面、顏色查找表、顯示長寬比、屏幕坐標(biāo)系、MDA、CGA、EGA、VGA、SVGA、TVGA、AVGA、AGP端口、刷新帶寬、顯示存儲器帶寬。2022/7/1974華中科技大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陸楓 99-72.PC圖形顯示卡有 、 、 、 、 、 、 等。3.在VGA卡中，使用模式10H工作，已知屏幕坐標(biāo)為（60,80），顯存中該