交互式計(jì)算機(jī)圖形處理系統(tǒng)培訓(xùn)課件

第二章交互式計(jì)算機(jī)圖形處理系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)學(xué)院

蘇小紅2023/1/31第二章交互式計(jì)算機(jī)圖形處理系統(tǒng)

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蘇小紅20交互式計(jì)算機(jī)圖形處理系統(tǒng)Computer+人=交互式PersonelComputer圖形處理系統(tǒng)workstation圖形處理系統(tǒng)要求主機(jī)性能更高（強(qiáng)大的浮點(diǎn)運(yùn)算能力），速度更快，存儲容量更大，外設(shè)種類更齊全圖形加速卡，大屏幕顯示器2023/1/32交互式計(jì)算機(jī)圖形處理系統(tǒng)Computer+人=交互式硬件發(fā)展圖形輸入設(shè)備的發(fā)展第一階段：控制開關(guān)、穿孔紙等第二階段：鍵盤、光筆第三階段：二維定位設(shè)備，如鼠標(biāo)、坐標(biāo)數(shù)字化儀、跟蹤球、觸摸屏、操縱桿、掃描儀等第四階段：三維輸入設(shè)備（如三維鼠標(biāo)、空間球、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣），用戶的手勢、表情等2023/1/33硬件發(fā)展圖形輸入設(shè)備的發(fā)展2022/12/253圖形輸出(顯示、打印）設(shè)備陰極射線管顯示器（CRT）液晶顯示器（LCD）繪圖儀打印機(jī)

2023/1/34圖形輸出(顯示、打印）設(shè)備2022/12/254未來顯示器發(fā)光聚合物技術(shù)堅(jiān)不可摧；柔韌性好，可以卷起來顯示畫面具有無與倫比的清晰度真正的平面直角采用空氣等離子體技術(shù)空氣等離子體可想象成一個個微型霓虹燈，紅綠藍(lán)三種不同顏色的像素顯示屏薄，掛在墻上無鋸齒現(xiàn)象，分辨率好無需刷新緩存，重量輕，無輻射價格貴2023/1/35未來顯示器發(fā)光聚合物技術(shù)采用空氣等離子體技術(shù)2022/12/CRT顯示器分類陰極射線管（CRT）（CathodeRayTube）單色CRT彩色CRT2023/1/36CRT顯示器分類陰極射線管（CRT）（CathodeRay陰極射線管(CRT)組成：包括電子槍、聚焦系統(tǒng)、加速電極、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光屏工作原理：電子槍發(fā)射電子束，經(jīng)過聚焦系統(tǒng)、加速電極、偏 轉(zhuǎn)系統(tǒng)，轟擊到熒光屏的不同部位，被其內(nèi)表面的 熒光物質(zhì)吸收，發(fā)光產(chǎn)生可見的圖形。結(jié)構(gòu)2023/1/37陰極射線管(CRT)2022/12/257熒光屏

熒光物質(zhì)：吸收電子束而發(fā)光余輝時間：持續(xù)發(fā)光時間，電子束離開某點(diǎn)后，該點(diǎn)的亮度值衰減到初始值

刷新頻率：每秒鐘重繪屏幕的次數(shù)像素(Pixel)：構(gòu)成屏幕（圖像）的最小元素分辨率(Resolution)：在假定屏幕尺寸一定的情況下，可用整個屏幕所能容納的像素個數(shù)描述，如640*480，800*600，1024*768， 1280*1024等等

某種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)光時間（Hz）2023/1/38熒光屏

某種CRT產(chǎn)生穩(wěn)定圖像所需要的最小刷新頻率2彩色CRT滲透型常用于隨機(jī)掃描顯示器射線穿透法多槍型常用于光柵掃描顯示器影孔板法（陰罩法）彩色陰極射線管2023/1/39彩色CRT彩色陰極射線管2022/12/259射線穿透法（beampenetration）原理：兩層熒光涂層，紅色光和綠色光兩種發(fā)光物質(zhì)，不同速度電子束穿透熒光層的深淺，決定所產(chǎn)生的顏色應(yīng)用：主要用于畫線顯示器優(yōu)點(diǎn)：成本低缺點(diǎn)：只能產(chǎn)生有限幾種顏色2023/1/310射線穿透法（beampenetration）應(yīng)用：主要用于影孔板法原理：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2023/1/311影孔板法影孔板的類型2022/12/2511點(diǎn)狀影孔板工作原理紅、綠、蘭三基色三色熒光點(diǎn)（很小并充分靠近--〉像素）三支電子槍如果每支電子槍發(fā)出的電子束的強(qiáng)度有256個等級，則顯示器能同時顯示256*256*256=16M種顏色，稱為真彩色系統(tǒng)2023/1/312點(diǎn)狀影孔板工作原理如果每支電子槍發(fā)出的電子束的強(qiáng)度有256個CRT顯示器分類直視存儲管式（Direct-ViewStorageTubes）利用管子本身存儲信息，類似于一個長余輝的CRT，不必刷新刷新式隨機(jī)掃描式（Random-Scan）光柵掃描式（Raster-Scan）2023/1/313CRT顯示器分類直視存儲管式（Direct-ViewSto隨機(jī)掃描的顯示系統(tǒng)特點(diǎn)數(shù)據(jù)表示：矢量表示，只有端點(diǎn)信息，無線段中間點(diǎn)掃描方式：電子束像一支快速移動的畫筆，可隨意移動，只掃描熒屏上要顯示的部分，與示波器工作原理類似顯示圖形：幾何屬性（geometricattribute）為主，線架圖優(yōu)點(diǎn)：掃描速度快，分辨率高，線條質(zhì)量好，易修改，交互性好，動態(tài)性能好缺點(diǎn)：價格貴，只能顯示線畫圖形，應(yīng)用于軍事、CAD領(lǐng)域2023/1/314隨機(jī)掃描的顯示系統(tǒng)特點(diǎn)2022/12/2514光柵掃描的顯示系統(tǒng)特點(diǎn)：數(shù)據(jù)表示：像素矩陣掃描方式：從上到下，從左到右，與電視工作原理類似顯示圖形：幾何屬性+視覺屬性（Visualattribute），真實(shí)感圖形2023/1/315光柵掃描的顯示系統(tǒng)特點(diǎn)：2022/12/2515顯示器的分辨率電子束按固定的掃描順序掃描N條掃描線，每條掃描線有M個像素，M*N顯示器的分辨率。

幀2023/1/316顯示器的分辨率幀2022/12/2516繪圖儀printerComputerDPU輸入設(shè)備視頻控制器display邏輯部件：幀緩沖存儲器（FrameBuffer)視頻控制器（VideoController)顯示處理器（DisplayProcessingUuit，簡稱DPU）CRT2023/1/317繪圖儀printerComputerDPU輸入設(shè)備視頻控制器幀緩沖存儲器（FrameBuffer)作用：存儲屏幕上像素的顏色值也稱刷新存儲器(RefreshingBuffer)簡稱幀緩沖器，俗稱顯存幀緩存中單元數(shù)目與顯示器上像素的數(shù)目相同單元與像素一一對應(yīng)各單元的數(shù)值決定了其對應(yīng)像素的顏色。顯示顏色的種類與幀緩存中每個單元的位數(shù)有關(guān)。2023/1/318幀緩沖存儲器（FrameBuffer)幀緩存中單元數(shù)目與顯位面（bitplane）技術(shù)把顯存分成若干色平面，各平面上相同位置的每一位和屏幕上的一個像素對應(yīng)，同一像素點(diǎn)在各位面占同一地址，不同位面上同一像素地址中的內(nèi)容決定像素的顏色。色平面越多，可表達(dá)的色彩越豐富。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(jì)算新地址，程序兼容性好。2023/1/319位面（bitplane）技術(shù)把顯存分成若干色平面，各平面上N位寄存器電子槍CRT光柵有N個位面的幀緩存2NDAC0100010~2N-1灰度等級寄存器藍(lán)色槍幀緩存DAC0001CRT光柵01DACDAC紅色槍綠色槍2023/1/320N位寄存器電子槍CRT光柵有N個位面的幀緩存2NDAC010若有24個位面（每種基色8個位面）則可同時顯示(28)3=224=16777216種顏色（24位真彩色）。紅綠藍(lán)三個位面，組合成8種顏色增加一個亮度位面，形成16種顏色紅綠藍(lán)Black000Blue001Green010Cyan011Red100Magenta101Yellow110White1112023/1/321若有24個位面（每種基色8個位面）則可同時顯示(28)3=顯存容量問題分辨率M*N、顏色個數(shù)K與顯存容量V的關(guān)系2023/1/322顯存容量問題分辨率M*N、顏色個數(shù)K與顯存容量V的關(guān)系202顯存容量問題若存儲器位長固定，則屏幕分辯率與同時可用的顏色種數(shù)成反比關(guān)系。1024*768真彩模式需要3M字節(jié)顯存高分辨率和真彩要求有大的顯存；解決方法：采用查色表(Look-upTable）2023/1/323顯存容量問題若存儲器位長固定，則屏幕分辯率與同時可用的顏色種查色表（LUT）是一維線性表，其每一項(xiàng)的內(nèi)容對應(yīng)一種顏色，它的長度由幀緩存單元的位數(shù)決定目的：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。顏色信息在幀緩存中的兩種存放方式：顏色值直接存儲在幀緩存中。把顏色碼放在一個獨(dú)立的表中，幀緩存存放的是顏色表中各項(xiàng)的索引值，索引色。單色系統(tǒng)：查色表固化彩顯：可修改、創(chuàng)建查色表。2023/1/324查色表（LUT）是一維線性表，其每一項(xiàng)的內(nèi)容對應(yīng)一種顏色，它帶寬T與分辨率、幀頻（刷新頻率）F的關(guān)系帶寬問題高分辨率和高刷新頻率要求高帶寬解決方法：隔行掃描帶寬問題2023/1/325帶寬T與分辨率、幀頻（刷新頻率）F的關(guān)系帶寬問題2022/1隔行掃描（Interlacedscan）工作原理場頻：=幀頻*2一幀完整的畫面分成兩場，即奇數(shù)場與偶數(shù)場優(yōu)點(diǎn)：降低了閃爍效應(yīng)；只需逐行的一半時間即可顯示一屏畫面，降低了對掃描頻率的要求，也降低了成本；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。2023/1/326隔行掃描（Interlacedscan）工作原理場頻：=視頻控制器（顯示控制器）作用：制圖形的顯示，建立幀緩存與屏幕像素之間的一一對應(yīng)關(guān)系，負(fù)責(zé)按固定刷新頻率和掃描順序刷新屏幕圖形2023/1/327視頻控制器（顯示控制器）作用：2022/12/2527顯示處理器顯示處理器DisplayProcessingUuit，簡稱DPU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2023/1/328顯示處理器顯示處理器2022/12/2528光柵顯示系統(tǒng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：成本低易于繪制填充圖形灰度和色彩豐富，圖像逼真可以和電視機(jī)兼容刷新頻率一定，與圖形的復(fù)雜程度無關(guān)缺點(diǎn)：需要掃描轉(zhuǎn)換掃描轉(zhuǎn)換速度偏低，交互操作響應(yīng)慢分辨率偏低，有階梯效應(yīng)2023/1/329光柵顯示系統(tǒng)的特點(diǎn)2022/12/2529圖形軟件發(fā)展及軟件標(biāo)準(zhǔn)形成

三種類型的計(jì)算機(jī)圖形軟件系統(tǒng)：(1)用某種語言寫成的子程序包如:GKS(GraphicsKernelSystem)PHIGS(Programmer’sHerarchicalIuteractiveGraphicssystem)GL 便于移植和推廣、但執(zhí)行速度相對較慢，效率低(2）擴(kuò)充計(jì)算機(jī)語言，使其具有圖形生成和處理的功能

如：TurboC，AutoLisp等。

簡練、緊湊、執(zhí)行速度快，但不可移植（3）專用圖形系統(tǒng)：效率高，但系統(tǒng)開發(fā)量大，可移植性差。 2023/1/330圖形軟件發(fā)展及軟件標(biāo)準(zhǔn)形成三種類型的計(jì)算機(jī)圖形軟件系通用的、與設(shè)備無關(guān)的圖形標(biāo)準(zhǔn)GKS(GraphicsKernelSystem)(第一個官方標(biāo)準(zhǔn)，1977)PHIGS(Programmer’sHerarchicalIuteractiveGraphicssystem)一些非官方圖形軟件，廣泛應(yīng)用于工業(yè)界，成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)DirectX(MS)Xlib(X-Window系統(tǒng))OpenGL(SGI)Adobe公司Postscript

2023/1/331通用的、與設(shè)備無關(guān)的圖形標(biāo)準(zhǔn)2022/12/2531開放式的三維圖形軟件包OpenGLOpenGL是近幾年發(fā)展起來的一個性能卓越的三維圖形標(biāo)準(zhǔn)，它是在SGI等多家世界聞名的計(jì)算機(jī)公司的倡導(dǎo)下，以SGI的GL三維圖形庫為基礎(chǔ)制定的一個通用共享的開放式三維圖形標(biāo)準(zhǔn)。目前，包括Microsoft、SGI、IBM、SUN、HP等大公司都采用了OpenGL做為三維圖形標(biāo)準(zhǔn)，許多軟件廠商也紛紛以O(shè)penGL為基礎(chǔ)開發(fā)出自己的產(chǎn)品。其中比較著名的產(chǎn)品包括：動畫制作軟件Softimage和3DStudioMAX、仿真軟件OpenInventor、VR軟件WorldToolKit、CAM軟件ProEngineer、GIS軟件ARC/INFO等等。2023/1/332開放式的三維圖形軟件包OpenGLOpenGL是近幾年發(fā)展起OpenGL的優(yōu)越性獨(dú)立于窗口系統(tǒng)和操作系統(tǒng)，以它為基礎(chǔ)開發(fā)的應(yīng)用程序可以十分方便地在各種平臺間移植；可與VisualC++緊密接口，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的有關(guān)計(jì)算和圖形算法，可保證算法的正確性和可靠性；使用簡便，效率高。2023/1/333OpenGL的優(yōu)越性獨(dú)立于窗口系統(tǒng)和操作系統(tǒng)，以它為基礎(chǔ)開發(fā)OpenGL圖形庫的功能一共有100多個函數(shù)。其中核心函數(shù)有115個除了提供基本的點(diǎn)、線、多邊形的繪制函數(shù)外，還提供了復(fù)雜的三維物體（球、錐、多面體、茶壺等）以及復(fù)雜曲線和曲面（如Bezier、NURBS等曲線或曲面）繪制函數(shù)。基本幾何變換和投影變換。顏色模式設(shè)置光照和材質(zhì)設(shè)置紋理映射功能位圖顯示和圖象增強(qiáng)：反走樣(Antialiasing)和霧(fog)的特殊圖象效果處理雙緩存(DoubleBuffering)動畫：雙緩存即前臺緩存和后臺緩存，即后臺緩存計(jì)算場景、生成畫面，前臺緩存顯示后臺緩存已畫好的畫面。2023/1/334OpenGL圖形庫的功能一共有100多個函數(shù)。其中核心函數(shù)有演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！35第二章交互式計(jì)算機(jī)圖形處理系統(tǒng)

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蘇小紅2023/1/336第二章交互式計(jì)算機(jī)圖形處理系統(tǒng)

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蘇小紅20交互式計(jì)算機(jī)圖形處理系統(tǒng)Computer+人=交互式PersonelComputer圖形處理系統(tǒng)workstation圖形處理系統(tǒng)要求主機(jī)性能更高（強(qiáng)大的浮點(diǎn)運(yùn)算能力），速度更快，存儲容量更大，外設(shè)種類更齊全圖形加速卡，大屏幕顯示器2023/1/337交互式計(jì)算機(jī)圖形處理系統(tǒng)Computer+人=交互式硬件發(fā)展圖形輸入設(shè)備的發(fā)展第一階段：控制開關(guān)、穿孔紙等第二階段：鍵盤、光筆第三階段：二維定位設(shè)備，如鼠標(biāo)、坐標(biāo)數(shù)字化儀、跟蹤球、觸摸屏、操縱桿、掃描儀等第四階段：三維輸入設(shè)備（如三維鼠標(biāo)、空間球、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣），用戶的手勢、表情等2023/1/338硬件發(fā)展圖形輸入設(shè)備的發(fā)展2022/12/253圖形輸出(顯示、打?。┰O(shè)備陰極射線管顯示器（CRT）液晶顯示器（LCD）繪圖儀打印機(jī)

2023/1/339圖形輸出(顯示、打?。┰O(shè)備2022/12/254未來顯示器發(fā)光聚合物技術(shù)堅(jiān)不可摧；柔韌性好，可以卷起來顯示畫面具有無與倫比的清晰度真正的平面直角采用空氣等離子體技術(shù)空氣等離子體可想象成一個個微型霓虹燈，紅綠藍(lán)三種不同顏色的像素顯示屏薄，掛在墻上無鋸齒現(xiàn)象，分辨率好無需刷新緩存，重量輕，無輻射價格貴2023/1/340未來顯示器發(fā)光聚合物技術(shù)采用空氣等離子體技術(shù)2022/12/CRT顯示器分類陰極射線管（CRT）（CathodeRayTube）單色CRT彩色CRT2023/1/341CRT顯示器分類陰極射線管（CRT）（CathodeRay陰極射線管(CRT)組成：包括電子槍、聚焦系統(tǒng)、加速電極、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光屏工作原理：電子槍發(fā)射電子束，經(jīng)過聚焦系統(tǒng)、加速電極、偏 轉(zhuǎn)系統(tǒng)，轟擊到熒光屏的不同部位，被其內(nèi)表面的 熒光物質(zhì)吸收，發(fā)光產(chǎn)生可見的圖形。結(jié)構(gòu)2023/1/342陰極射線管(CRT)2022/12/257熒光屏

熒光物質(zhì)：吸收電子束而發(fā)光余輝時間：持續(xù)發(fā)光時間，電子束離開某點(diǎn)后，該點(diǎn)的亮度值衰減到初始值

刷新頻率：每秒鐘重繪屏幕的次數(shù)像素(Pixel)：構(gòu)成屏幕（圖像）的最小元素分辨率(Resolution)：在假定屏幕尺寸一定的情況下，可用整個屏幕所能容納的像素個數(shù)描述，如640*480，800*600，1024*768， 1280*1024等等

某種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)光時間（Hz）2023/1/343熒光屏

某種CRT產(chǎn)生穩(wěn)定圖像所需要的最小刷新頻率2彩色CRT滲透型常用于隨機(jī)掃描顯示器射線穿透法多槍型常用于光柵掃描顯示器影孔板法（陰罩法）彩色陰極射線管2023/1/344彩色CRT彩色陰極射線管2022/12/259射線穿透法（beampenetration）原理：兩層熒光涂層，紅色光和綠色光兩種發(fā)光物質(zhì)，不同速度電子束穿透熒光層的深淺，決定所產(chǎn)生的顏色應(yīng)用：主要用于畫線顯示器優(yōu)點(diǎn)：成本低缺點(diǎn)：只能產(chǎn)生有限幾種顏色2023/1/345射線穿透法（beampenetration）應(yīng)用：主要用于影孔板法原理：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2023/1/346影孔板法影孔板的類型2022/12/2511點(diǎn)狀影孔板工作原理紅、綠、蘭三基色三色熒光點(diǎn)（很小并充分靠近--〉像素）三支電子槍如果每支電子槍發(fā)出的電子束的強(qiáng)度有256個等級，則顯示器能同時顯示256*256*256=16M種顏色，稱為真彩色系統(tǒng)2023/1/347點(diǎn)狀影孔板工作原理如果每支電子槍發(fā)出的電子束的強(qiáng)度有256個CRT顯示器分類直視存儲管式（Direct-ViewStorageTubes）利用管子本身存儲信息，類似于一個長余輝的CRT，不必刷新刷新式隨機(jī)掃描式（Random-Scan）光柵掃描式（Raster-Scan）2023/1/348CRT顯示器分類直視存儲管式（Direct-ViewSto隨機(jī)掃描的顯示系統(tǒng)特點(diǎn)數(shù)據(jù)表示：矢量表示，只有端點(diǎn)信息，無線段中間點(diǎn)掃描方式：電子束像一支快速移動的畫筆，可隨意移動，只掃描熒屏上要顯示的部分，與示波器工作原理類似顯示圖形：幾何屬性（geometricattribute）為主，線架圖優(yōu)點(diǎn)：掃描速度快，分辨率高，線條質(zhì)量好，易修改，交互性好，動態(tài)性能好缺點(diǎn)：價格貴，只能顯示線畫圖形，應(yīng)用于軍事、CAD領(lǐng)域2023/1/349隨機(jī)掃描的顯示系統(tǒng)特點(diǎn)2022/12/2514光柵掃描的顯示系統(tǒng)特點(diǎn)：數(shù)據(jù)表示：像素矩陣掃描方式：從上到下，從左到右，與電視工作原理類似顯示圖形：幾何屬性+視覺屬性（Visualattribute），真實(shí)感圖形2023/1/350光柵掃描的顯示系統(tǒng)特點(diǎn)：2022/12/2515顯示器的分辨率電子束按固定的掃描順序掃描N條掃描線，每條掃描線有M個像素，M*N顯示器的分辨率。

幀2023/1/351顯示器的分辨率幀2022/12/2516繪圖儀printerComputerDPU輸入設(shè)備視頻控制器display邏輯部件：幀緩沖存儲器（FrameBuffer)視頻控制器（VideoController)顯示處理器（DisplayProcessingUuit，簡稱DPU）CRT2023/1/352繪圖儀printerComputerDPU輸入設(shè)備視頻控制器幀緩沖存儲器（FrameBuffer)作用：存儲屏幕上像素的顏色值也稱刷新存儲器(RefreshingBuffer)簡稱幀緩沖器，俗稱顯存幀緩存中單元數(shù)目與顯示器上像素的數(shù)目相同單元與像素一一對應(yīng)各單元的數(shù)值決定了其對應(yīng)像素的顏色。顯示顏色的種類與幀緩存中每個單元的位數(shù)有關(guān)。2023/1/353幀緩沖存儲器（FrameBuffer)幀緩存中單元數(shù)目與顯位面（bitplane）技術(shù)把顯存分成若干色平面，各平面上相同位置的每一位和屏幕上的一個像素對應(yīng)，同一像素點(diǎn)在各位面占同一地址，不同位面上同一像素地址中的內(nèi)容決定像素的顏色。色平面越多，可表達(dá)的色彩越豐富。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(jì)算新地址，程序兼容性好。2023/1/354位面（bitplane）技術(shù)把顯存分成若干色平面，各平面上N位寄存器電子槍CRT光柵有N個位面的幀緩存2NDAC0100010~2N-1灰度等級寄存器藍(lán)色槍幀緩存DAC0001CRT光柵01DACDAC紅色槍綠色槍2023/1/355N位寄存器電子槍CRT光柵有N個位面的幀緩存2NDAC010若有24個位面（每種基色8個位面）則可同時顯示(28)3=224=16777216種顏色（24位真彩色）。紅綠藍(lán)三個位面，組合成8種顏色增加一個亮度位面，形成16種顏色紅綠藍(lán)Black000Blue001Green010Cyan011Red100Magenta101Yellow110White1112023/1/356若有24個位面（每種基色8個位面）則可同時顯示(28)3=顯存容量問題分辨率M*N、顏色個數(shù)K與顯存容量V的關(guān)系2023/1/357顯存容量問題分辨率M*N、顏色個數(shù)K與顯存容量V的關(guān)系202顯存容量問題若存儲器位長固定，則屏幕分辯率與同時可用的顏色種數(shù)成反比關(guān)系。1024*768真彩模式需要3M字節(jié)顯存高分辨率和真彩要求有大的顯存；解決方法：采用查色表(Look-upTable）2023/1/358顯存容量問題若存儲器位長固定，則屏幕分辯率與同時可用的顏色種查色表（LUT）是一維線性表，其每一項(xiàng)的內(nèi)容對應(yīng)一種顏色，它的長度由幀緩存單元的位數(shù)決定目的：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。顏色信息在幀緩存中的兩種存放方式：顏色值直接存儲在幀緩存中。把顏色碼放在一個獨(dú)立的表中，幀緩存存放的是顏色表中各項(xiàng)的索引值，索引色。單色系統(tǒng)：查色表固化彩顯：可修改、創(chuàng)建查色表。2023/1/359查色表（LUT）是一維線性表，其每一項(xiàng)的內(nèi)容對應(yīng)一種顏色，它帶寬T與分辨率、幀頻（刷新頻率）F的關(guān)系帶寬問題高分辨率和高刷新頻率要求高帶寬解決方法：隔行掃描帶寬問題2023/1/360帶寬T與分辨率、幀頻（刷新頻率）F的關(guān)系帶寬問題2022/1隔行掃描（Interlacedscan）工作原理場頻：=幀頻*2一幀完整的畫面分成兩場，即奇數(shù)場與偶數(shù)場優(yōu)點(diǎn)：降低了閃爍效應(yīng)；只需逐行的一半時間即可顯示一屏畫面，降低了對掃描頻率的要求，也降低了成本；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。2023/1/361隔行掃描（Interlacedscan）工作原理場頻：=視頻控制器（顯示控制器）作用：制圖形的顯示，建立幀緩存與屏幕像素之間的一一對應(yīng)關(guān)系，負(fù)責(zé)按固定刷新頻率和掃描順序刷新屏幕圖形2023/1/362視頻控制器（顯示控制器）作用：2022/12/2527顯示處理器顯示處理器DisplayProcessingUuit，簡稱DPU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2023/1/363顯示處理器顯示處理器2022/12/2528光柵顯示系統(tǒng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：成本低易于繪制填充圖形灰度和色彩豐富，圖像逼真可以和電視機(jī)兼容刷新頻率一定，與圖形的復(fù)雜程度無關(guān)缺點(diǎn)：需要掃描轉(zhuǎn)換掃描轉(zhuǎn)換速度偏低，交互操作響應(yīng)慢分辨率偏低，有階梯效應(yīng)2023/1/364光柵顯示系統(tǒng)的特點(diǎn)2022/12/2529圖形軟件發(fā)展及軟件標(biāo)準(zhǔn)形成

三種類型的計(jì)算機(jī)圖形軟件系統(tǒng)：(1)用某種語言寫成的子程序包如:GKS(GraphicsKernelSystem)PHIGS(Programmer’sHerarchicalIuteractiveGraphicssystem)GL 便于移植和推廣、但執(zhí)行速度相對較慢，效率低(2）擴(kuò)充計(jì)算機(jī)語言，使其具有圖形生成和處理的功能

如：TurboC，AutoLisp等。

簡練、緊湊、執(zhí)行速度快，但不可移植（3）專用圖形系統(tǒng)：效率高