第二章 计算机图形系统ppt课件.ppt

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1、第二章计算机图形系统2.1计算机图形系统的组成2.1.1图形系统组成2.1.2图形系统的功能2.1.3图形系统的分类9/17/20211计算机图形学演示稿纪玉波制作(C)2.2计算机图形显示器计算机图形系统一般使用视频显示器作为基本的输出设备。大部分视频监视器的操作是基于标准的阴极射线管（Cathode-RayTube，CRT）设计的。2.2.1CRT显示器工作原理CRT主要由3部分组成：电子枪、偏转系统和荧光屏，其构造见下图。9/17/20212计算机图形学演示稿纪玉波制作(C)一个CRT可以在水平和垂直方向上无重叠显示的最多点数称为

2、分辨率（Resolution），通常简述为每个方向的总点数。这是衡量CRT的重要指标，它取决于所用荧光物质的类型以及聚焦和偏转系统。显然，点数愈多，分辨率愈高，显示的图形也就愈精确。分辨率与光点直径大小有关，但是不可能大于可寻址能力。典型的CRT分辨率如640×480、1024×1024、1280×l024、2048×2048等。CRT显示器的另一性能指标是纵横比（AspectRatio）。它给出在屏幕两个方向生成同等长度的线段所需垂直点数对水平点数的比值。纵横比为3/4意味着垂直线画三点的长度与水平线画四点的长度相同。9/17/202

3、13计算机图形学演示稿纪玉波制作(C)2.2.2显示器的类型1．随机扫描显示器2．存贮管显示器3．光栅扫描显示器光栅扫描显示器的CRT屏面可分为横向和纵向双向扫描线，每一行又可分为N个小点。这样,整个屏面就被分成M×N个小点,称为象素(Pixel,PictureElement的简写)。图形定义存于称为刷新缓冲器(RefreshBuffer)或帧缓冲器(FrameBuffer)的存储器中。显示屏上的每个象素都对应帧缓冲存储器中的若干位，最简单的黑白图象每个象素只需要一位。若该位为0，表示该象素为暗，若该位为1，表示该象素为亮。这样的图象称

4、为二值图象。如果每个象素用i位表示它的灰度，那么就能产生2i级灰度等级或颜色种类。9/17/20214计算机图形学演示稿纪玉波制作(C)计算机将要显示的图形、图象转化为位图，经过接口电路送人帧缓存，而图形控制器控制电子束横向扫描屏幕，一次一行，从顶到底顺次进行。与此同时，把一帧画面中每个象素的值从帧缓存中读出。读出时，帧缓存的地址码的生成要与光栅扫描同步，每读出一个单元，电子束恰好扫过一个象素。读出的值可控制电子束的能量大小，并决定象素的亮度。象素位置的亮度范围依赖于光栅系统的能力。在简单的黑白系统中，每个屏幕点或亮或暗，因此每个象素只

5、需一位来控制屏幕位置亮度。要能显示彩色并且强度可变，就需附加位。光珊扫描系统对屏幕每一象素都有存储强度信息的能力，使之较好地适用于包含细微阴影和彩色模式的场景的逼真显示。9/17/20215计算机图形学演示稿纪玉波制作(C)数据位数同象素显示强度的关系是，对于黑白图形，如果用n位存储一个象素的数据，则能显示2n个灰度级。比如要能显示256个灰度级，则需要8位数据，也即一个字节。为了得到稳定的画面，光栅扫描显示器要不断地刷新屏幕，也即要定时地把一帧画面的每个象素的值从帧缓存中取出，不管多简单的图形，每次都要扫遍全帧。目前，光栅扫描显示器的

6、刷新是按每秒60到80帧的速率进行的。在每条扫描线末端，电子束返回到屏幕的左边，又开始显示下一条扫描线。每条扫描线扫过后，返回到屏幕左端，称电子束的水平回扫（HorizontalRetrace）。而在每帧的终了，电子束返回到屏幕的左上角,即垂直回扫（VerticalRetrace），开始下一帧。9/17/20216计算机图形学演示稿纪玉波制作(C)计算机用光栅扫描显示器同电视机显示器的工作原理是相同的，电视机的扫描频率是50次/秒。由于计算机光栅扫描显示器是从左上角开始，依次从左到右，从上到下刷新屏幕，所以左上角的坐标是缺省的坐标原点（

7、0，0），向左是x增加的方向，向下是y增加的方向，当要改变坐标原点时，需要通过坐标变换实现。4.彩色光栅扫描显示器彩色光栅扫描显示器之所以能显示不同颜色的图形是由于使用了能发出不同颜色的荧光粉的结果。产生彩色显示的基本方法有两种：一是射线穿透法，二是荫罩板法9/17/20217计算机图形学演示稿纪玉波制作(C)射线穿透法显示彩色图形已经用于随机扫描显示器中，它是在屏幕上涂有两层荧光粉,一般是红色和绿色，所显示的颜色取决于射线穿透荧光层的深浅。速度低的电子只能激励外层的红色荧光粉，高速电子可以穿透红色层而激励内层的绿色荧光粉，中速电子则可

8、以使所激发出的红光和绿光组合而产生两种附加的颜色，即橙色和黄色。因此，电子的速度决定了屏幕上某点的颜色，这可以由射线的加速电压来控制。射线穿透法是一种廉价的产生颜色的方法，但它只能产生四种颜色，而且图形的质