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第2章圖形設備計算機圖形系統(tǒng)包括哪些外部設備？ 圖形輸入設備：概念、特點 圖形顯示設備：概念、構造原理、工作方式、特點 圖形繪制設備：概念、特點提出問題/10/101第1頁2.1圖形輸入設備2.1.1鍵盤（keyboard）/10/102第2頁2.1.2鼠標器(mouse)鼠標按測量位移可分為：用鼠標底部轉輪或滾輪來記錄移動總量和方向。采用光學感應器來檢測鼠標運動。Z鼠標/10/103第3頁2.1.3光筆(lightpen)光筆是一種檢測裝置，它靠檢測熒光屏上發(fā)光點來選擇屏幕位置坐標。/10/104第4頁2.1.4觸摸屏(touchscreen)這種裝置以手指觸摸方式選擇屏幕位置。觸摸板(touchpanel)/10/105第5頁紅外線式觸摸屏電阻式觸摸屏電容式觸摸屏聲波觸摸屏/10/106第6頁2.1.5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備?？臻g球提供6個自由度。/10/107第7頁2.1.7數(shù)據(jù)手套(dataglove)數(shù)據(jù)手套是一種戴在手上傳感器，它能給出顧客所有手指關節(jié)角度變化，來自手套輸入，可用來給虛擬場景中對象定位或操縱該場景。/10/108第8頁2.1.8數(shù)字化儀(digitizer)數(shù)字化儀用來在所作畫或?qū)ο笊蠏呙?，并輸入一組坐標位置，互相以直線段連接，以迫近曲線或表面形狀。/10/109第9頁2.1.10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中，在將它們傳過一種光學掃描機構時，灰度或彩色等級被記錄下來，并按圖象方式進行寄存。/10/1010第10頁2.1.11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備，以接受操作者命令。/10/1011第11頁2.1.12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（videoblunster）圖形輸入設備實例I、II/10/1012第12頁2.2.1陰極射線管CRTCRT（CathodeRayTube）是一種真空器件，它運用電磁場產(chǎn)生高速、通過聚焦電子束，偏轉到屏幕不一樣樣位置轟擊屏幕表面熒光材料而產(chǎn)生可見圖形。2.2圖形顯示設備/10/1013第13頁從外形上看，CRT為：管頸部分、錐體部分、屏幕部分從構造上看，CRT為：電子槍、偏轉系統(tǒng)、熒光屏/10/1014第14頁(1)電子槍電子槍重要功能是產(chǎn)生一種沿管軸（Z軸）方向前進細電子束轟擊熒光屏

電子束應滿足如下規(guī)定： a.具有足夠電流強度。 b.電流大小和有無必須是可控。 c.具有很高速度。 d.在熒光屏上應能聚焦很小光亮，以保證顯示屏有足夠辨別率。/10/1015第15頁電子槍構造以上五個電極用玻璃絕緣柱支撐組裝成一種堅實整體，總稱為電子槍。/10/1016第16頁(2)偏轉系統(tǒng)電子束偏轉有電偏轉和磁偏轉兩種措施磁偏轉磁偏轉系統(tǒng)是運用磁場使電子束產(chǎn)生偏轉，掃描熒光屏產(chǎn)生字符或圖形。/10/1017第17頁/10/1018第18頁導致枕形失真可以導出，當偏轉線圈匝數(shù)一定期，偏轉電流I與偏轉角正弦成正比。/10/1019第19頁校正措施有二：一是將產(chǎn)生偏轉磁場鋸齒形電流預先產(chǎn)生某些失真；二是“桶形失真”/10/1020第20頁電偏轉/10/1021第21頁(3)CRT熒光屏CRT熒光屏（PhosphorScreen）是用熒光粉涂敷在玻璃底壁上制成，常用沉積法涂敷熒光粉。玻璃底壁規(guī)定無氣泡，表面光學拋光。對熒光粉性能規(guī)定是：發(fā)光顏色滿足原則白色、發(fā)光效率高、余輝時間合適以及壽命長等。/10/1022第22頁2.彩色陰極射線管三基色原則⑴蔭罩式彩色顯象管重要構造：三色熒光屏、三支電子槍、蔭罩板/10/1023第23頁三色熒光屏蔭罩板/10/1024第24頁顯示原理三支電子槍/10/1025第25頁缺陷為了防止混色，熒光點面積比電子束截面要大些只有15%左右電子抵達屏幕管子亮度低要提高管子亮度，則需提高第二陽極高壓/10/1026第26頁黑底蔭罩管彩色顯象管必須滿足色純度、會聚和白色平衡規(guī)定/10/1027第27頁⑵穿透式彩色顯示原理構造/10/1028第28頁缺陷： 當圖形彩色轉換速度很快時，對應高壓轉換速度亦迅速，這規(guī)定 ①轉換速度 ②精度 ③功耗/10/1029第29頁2.2.2CRT圖形顯示屏1.隨機掃描圖形顯示屏向量（vector）顯示屏、筆劃（Strokewriting）顯示屏隨機掃描（random-scan）圖形顯示屏中電子束定位和偏轉具有隨機性，即電子束掃描軌跡隨顯示內(nèi)容而變化，只在需要地方掃描，而不必全屏掃描。/10/1030第30頁隨機掃描工作原理圖：/10/1031第31頁隨機掃描顯示屏基本工作過程圖特點：無冗余掃描、速度快、圖象清晰、比光柵系統(tǒng)更高辨別率、生成光滑線條不能顯示逼真場景、和電視原則不一致、驅(qū)動系統(tǒng)也較復雜/10/1032第32頁2.直視寄存管圖形顯示屏 直視寄存管DVST（direct-viewstoragetube）從表面上看直視寄存管特性極象一種有長余輝熒光屏，一條線一旦畫在屏幕上，在一小時之內(nèi)都將是可見。/10/1033第33頁/10/1034第34頁特點：無需刷新、很復雜圖形都可以在極高辨別率下無閃爍地顯示、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雜圖形來講，也許要幾秒鐘/10/1035第35頁3.光柵掃描圖形顯示屏在光柵掃描系統(tǒng)中，電子束橫向掃描屏幕，一次一行，從頂究竟順次進行。當電子束橫向沿每一行移動時，電子束強度不停變化來建立亮點圖案。/10/1036第36頁/10/1037第37頁刷新速率：每秒60到80幀，即60Hz或80Hz。水平回掃（horizontalretrace），行掃描垂直回掃（verticleretrace），場掃描逐行掃描和隔行（interlaced）掃描：隔行掃描技術重要用于較慢刷新速率，以防止閃爍/10/1038第38頁

工作原理：光柵掃描是控制電子束按某種光柵形狀進行次序掃描，而字符、圖象是靠Z軸信號控制輝亮來形成。/10/1039第39頁刷新緩沖寄存器（refreshbuffer）或稱幀緩沖寄存器（framebuffer）象素（pixel或pel，是pictureelement簡寫）象素信息從應用程序轉換并放入幀緩沖區(qū)過程稱之為掃描轉換過程/10/1040第40頁走樣/10/1041第41頁2.2.3平板顯示屏（flat-paneldisplay）低電壓、輕小型、數(shù)字化顯示屏件平板顯示屏（flat-paneldisplay）非發(fā)射顯示屏（none-missivedisplay）發(fā)射顯示屏（emissivedisplay）/10/1042第42頁1.液晶顯示屏（LiquidCrystalDisplay）液晶電光效應：當液晶分子某種排列狀態(tài)在電場作用下變?yōu)榱硪环N排列狀態(tài)時，液晶光學性質(zhì)隨之變化。液晶顯示機理是通過能阻塞或傳遞光液晶材料，傳遞來自周圍或內(nèi)部光源偏振光。/10/1043第43頁2.等離子體顯示板（氣體放電顯示屏）/10/1044第44頁3.薄片光電顯示屏/10/1045第45頁4.發(fā)光二極管顯示屏（Liquid-EmittingDiode）它常用于設計大型室內(nèi)室外顯示屏。構造原理： 二極管以矩陣排列形成顯示屏象素位置特點： 暖色效應/10/1046第46頁 平板CRT顯示屏：基本原理是電子束以平行于屏幕方向加速，爾后，偏轉90o，沖擊屏幕。不過，尚未證明平板CRT同其他發(fā)射設備同樣地成功。5.激光顯示屏 特點：可以在非常短時間內(nèi)顯示很復雜圖象，不能擦除/10/1047第47頁2.2.4三維觀測設備一是采用從變焦距柔性震動鏡面反射CRT圖象/10/1048第48頁二是顯示具立體感視圖運用不一樣樣刷新周期交替地顯示兩視圖將屏幕分半使用頭盔式構造圖形輸出設備演示實例/10/1049第49頁2.3圖形顯示子系統(tǒng)簡樸光柵圖形顯示子系統(tǒng)/10/1050第50頁常用光柵圖形顯示子系統(tǒng)/10/1051第51頁發(fā)展光柵圖形顯示子系統(tǒng)/10/1052第52頁獨立顯示處理器寄存區(qū)域顯示處理器（displayprocessor），又稱圖形控制器（graphicscontroller）或顯示協(xié)處理器（displaycoprocessor）幀緩存/10/1053第53頁2.3.1顯示子系統(tǒng)構造/10/1054第54頁目前常用PC圖形顯示子系統(tǒng)重要由三個部件構成：幀緩沖寄存器（幀緩存）顯示控制器（displaycontroller），又稱視頻控制器（videocontroller）ROMBIOS注意：一般將PC中圖形顯示子系統(tǒng)簡稱為圖形顯示卡（顯卡）/10/1055第55頁2.3.2有關概念1.辨別率光點一般是指電子束打在顯示屏熒光屏上，顯示屏可以顯示最小發(fā)光點象素點是指圖形顯示在屏幕上時候，按目前圖形顯示辨別率所能提供最小元素點。/10/1056第56頁三種辨別率：屏幕辨別率，也稱為光柵辨別率，它決定了顯示系統(tǒng)最大也許辨別率，任何顯示控制器所提供辨別率也不能超過這個物理辨別率通常用水平方向上光點數(shù)與垂直方向上光點數(shù)乘積來表達。/10/1057第57頁顯示辨別率是計算機顯示控制器所可以提供顯示模式辨別率，實際應用中簡稱為顯示模式。對于文本顯示方式，顯示辨別率用水平和垂直方向上所能顯示字符總數(shù)乘積表達。對于圖形顯示方式，則用水平和垂直方向上所能顯示象素點總數(shù)乘積表達。顯示辨別率不一樣樣，它所對應象素點大小也不一樣樣。/10/1058第58頁圖形寄存辨別率是指幀緩沖區(qū)大小，一般用緩沖區(qū)字節(jié)數(shù)表達。寄存辨別率不僅與顯示辨別率有關，還與象素點色彩有關。幀緩存大小計算：x方向象素點數(shù)*y方向象素點數(shù)*log2n/8其中：n為顏色數(shù)或灰度等級數(shù)/10/1059第59頁屏幕辨別率決定了所能顯示最高辨別率。顯示辨別率和寄存辨別率對所能顯示圖形辨別率也有控制作用。2.象素與幀緩存屏幕上一種象素點就對應幀緩存中一組信息。組合象素法（PackedPixelMethod）顏色位面法（ColorPlaneMethod）/10/1060第60頁 在組合象素法中，一種圖形象素點所有信息被編碼成一種數(shù)據(jù)字節(jié)，按照一定方式寄存到幀緩存中，編碼字節(jié)長度與點屬性（如顏色、灰度等）有關。/10/1061第61頁 在顏色位面法中，幀緩存被提成若干獨立寄存區(qū)域，每一種區(qū)域稱為一種位面（BitPlane），每個位面控制一種顏色或者灰度，每一種圖形象素點在每個位面中占一位，通過幾種位面中同一位組合成一種象素。/10/1062第62頁/10/1063第63頁3.顏色查找表 顏色查找表也稱調(diào)色板，是由高速隨機寄存器構成，用來儲存表達象素色彩代碼。此時幀緩沖寄存器中每一象素對應單元代碼不再代表該象素色彩值，而是作為查色表地址索引。/10/1064第64頁/10/1065第65頁/10/1066第66頁4.顯示長寬比顯示長寬比，即水平點數(shù)與垂直點數(shù)之比。規(guī)定在屏幕兩個方向上相似象素點數(shù)產(chǎn)生同樣長度線段，以使圖形不至發(fā)生畸變。/10/1067第67頁5.屏幕坐標系/10/1068第68頁2.3.3PC圖形顯示卡（自學）/10/1069第69頁1.MDA（MonochromeDisplayAdapter）2.CGA（ColorGraphicsAdapter）3. EGA（ExtendedGraphicsArray）/VGA（VideoGraphicsArray）顯示模式4.高性能圖形顯示卡SVAG、AVGA、TVGA、顯示寄存器帶寬刷新帶寬/10/1070第70頁顯示卡與系統(tǒng)總線接口成為新系統(tǒng)瓶頸。處理？AGP在主存與顯卡之間提供了一條直接通道。AGP功能特點有：(1)采用流水線技術進行主存讀寫(2)采用雙泵技術(3)采用DIME技術（容許顯示卡直接操作主存技術稱為DIME（DirectMemoryExcute）。/10/1071第71頁2.4圖形繪制設備撞擊式（impact）打印機非撞擊式（Nonimpact）打印機/10/1072第72頁形成彩色：撞擊式打印機非撞擊式打印設備繪圖儀噴墨、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。圖形輸出設備演示實例/10/1073第73頁習題1.名詞解釋：鼠標、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)、平板顯示屏、發(fā)射顯示屏、非發(fā)射顯示屏、等離子體顯示板、薄片光電顯示屏、激光顯示屏、LCD、LED、隨機掃描、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、光點、屏幕辨別率、顯示辨別率、寄存辨別率、組合象素法、顏色位面法、位平面、顏色查找表、顯示長寬比、屏幕坐標系、MDA、CGA、EGA、VGA、SVGA、TVGA、AVGA、AGP端口、刷新帶寬、顯示寄存器帶寬。/10/1074第74頁2.PC圖形顯示卡有、、、、、、等。3.在VGA卡中，使用模式10H工作，已知屏幕坐標為（60,80），顯存中該點字節(jié)地址為______________，位地址為________