图形硬件系统ppt课件.ppt

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1、第二章图形系统7/28/20211信息科学与技术学院康宝生2.1视频显示设备图形系统一般使用视频显示器作为基本的输出设备。大部分视频显示器的操作是基于标准的阴极射线管(CRT:CathodeRayTube)设计的，但是也存在一些基于其他技术设计的视频显示器，如液晶显示器、等离子显示器等。1.CRT显示器CRT显示器由阴极射线管和有关的附加电路如偏转电路、视频放大器等组成，其结构图如下图所示。7/28/20212信息科学与技术学院康宝生CRT显示器的结构图阴极控制栅极聚焦系统垂直偏转水平偏转电子枪偏转系统7/28/20213信息科学与技术学院康宝生

2、由灯丝、阴极和控制栅极所组成的电子枪发射出电子束(阴极射线)，通过聚焦系统和偏转系统，射向涂有荧光层的屏幕上的指定位置。在电子束轰击的每个位置，荧光层发出可见光。由于荧光层发出的光亮度随着时间按指数级衰减，因而必须采用某种方法来保持屏幕图像。CRT显示器依据其可分为存储式显示器和刷新式显示器两大类，而刷新式显示器又可分为随机扫描显示器和光栅扫描显示器两类。存储式CRT显示器刷新式CRT显示器7/28/20214信息科学与技术学院康宝生存储式CRT显示器保持屏幕图像的一种方法是把图形信息存储在CRT内，基于此的显示器称为存储式CRT显示器，亦称作直

3、视存储管(DVST)。直视存储管通过紧贴屏幕荧光层后的电荷分布来存储图形信息，因此使用两支电子枪，一支是基本枪，用来存储图形，另一支是泛流枪，保持图形显示。DVST显示器的优点是显示图形的质量高，即使很复杂的图形都可在极高分辨率下无闪烁显示。DVST系统的缺点是不能显示彩色图形,而且图形不能部分擦除。要擦除图形的一部分7/28/20215信息科学与技术学院康宝生必须擦除整个屏幕，然后重画修改后的图形。擦除和重画过程对于复杂图形来讲，可能需要数秒钟。基于上述理由，DVST系统多数已被光栅系统所代替。刷新式CRT显示器保持屏幕图形的另一种方法是快速控

4、制电子束反复重画图形，这就是刷新式CRT显示器。根据人类眼睛的生理特征，每秒钟重复30～60次，就可感觉不到画面的闪烁。因此，要想观察到一幅稳定发光的画面，刷新式CRT显示器必须每秒重复执行显示文件30次或更多次。7/28/20216信息科学与技术学院康宝生采用刷新式显示器可迅速改变画面的内容。通过主机改变显示文件中的某些显示命令，在下一个刷新周期执行后，就可得到修改后的画面。因此，刷新式CRT显示器是实现交互计算机图形显示和动画显示的重要设备。刷新扫描显示器分为三类：光栅扫描显示器随机扫描线显示器彩色CRT显示器7/28/20217信息科学与技

5、术学院康宝生光栅扫描显示器的工作原理在光栅扫描显示器中，电子束依照固定的扫描线和规定的扫描顺序自上而下、从左到右顺次进行。电子束先从屏幕左上角开始，向右扫描一条水平线(称为行)，然后迅速回扫到左边偏下一点的位置，再扫描第二行。照此固定的路径及顺序扫描下去，直到最后一行，即完成整个屏幕的扫描。这个扫描过程所产生的图像称为一帧，然后电子束迅速回扫到左上角，开始下一帧的扫描。光栅扫描显示器的刷新周期是按每秒60～80帧的速率进行的，每帧由固定数目的行(扫描线)，每行由固定数目的独立点(像素点)组成，屏幕上呈现出由固定数目扫描线7/28/20218信息科

6、学与技术学院康宝生组成的光栅。显然，光栅扫描显示器的扫描线越多，每条扫描线上的像素点越多，则显示的图形质量越高。衡量光栅扫描显示器质量高低的一个技术指标就是分辨率,它通常用屏幕上扫描线数和每7/28/20219信息科学与技术学院康宝生一扫描线上的像素点数来定义，一般采用256×300到1280×1024不等。高质量的显示器用到更高的分辨率，高分辨率系统常常称为高清晰度系统(HDS)。电子束在每一像素点的强度范围依赖于光栅系统的功能。在简单的黑白系统中，每个像素点或亮或暗，因此每个像素点只需一位(bit)来控制其亮度。作为二值系统，值1表示该像素点

7、处的电子束开通，而值0表明电子束关闭。要显示彩色并且强度可变，就需附加位。在高质量系统中，每个像素可多达24位。有些光栅扫描显示器采用了电视系统的隔行扫描方式。这种7/28/202110信息科学与技术学院康宝生方式的好处在于用逐行扫描所需时间的一半，就可看到整个画面。隔行扫描技术主要用于较慢的刷新速率。随机扫描显示器的工作原理在随机扫描显示器中，电子束像一支快速移动的画笔，实际勾画出要显示的图形。电子束根据需要可在屏幕任意方向上连续扫描，没有固定的扫描线和规定的扫描顺序的限制，故称为随机扫描。由于随机扫描显示器绘制的图形只能是单线条图形，不能显示

8、逼真的有阴影的场景，因此随机扫描显示器也称为向量显示器或笔迹显示器。7/28/202111信息科学与技术学院康宝生随机扫描显示器的刷新率