第2章图形输入输出设备课件.ppt

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1、2023/1/82023/1/81 1交互式计算机图形处理系统交互式计算机图形处理系统Computer+人人=交互式交互式Personel Computer图形处理系统图形处理系统workstation图形处理系统图形处理系统要求主机性能更高（强大的浮点运算要求主机性能更高（强大的浮点运算要求主机性能更高（强大的浮点运算要求主机性能更高（强大的浮点运算能力），速度更快，存储容量更大，能力），速度更快，存储容量更大，能力），速度更快，存储容量更大，能力），速度更快，存储容量更大，外设种类更齐全外设种类更齐全外设种类更齐全外设种类更齐全图形加速卡，大屏幕显示器图形加速卡，大屏幕显示器图形加速卡，大

2、屏幕显示器图形加速卡，大屏幕显示器2023/1/82023/1/82 2计算机图形软件系统计算机图形软件系统n n通用编程软件包：通用编程软件包：GKSGKS、PHIGSPHIGS、OpenGLOpenGLn n专用应用软件包：专用应用软件包：AutoCADAutoCAD、3DMax3DMax、PhotoshopPhotoshop、CorelDRAWCorelDRAW计算机图形硬件系统计算机图形硬件系统n n图形输入、输出设备图形输入、输出设备n n图形显示设备图形显示设备交互式计算机图形处理系统交互式计算机图形处理系统2023/1/82023/1/83 3软件应用软件图形软件数据库高级语言操

3、作系统输入设备键盘鼠标数字化仪光笔扫描仪输出设备显示器显示器绘图仪打印机人员主 机硬件计算机图形系统2023/1/82023/1/84 4功能要求功能要求n n计算计算n n存储存储n n输入输入n n输出输出n n对话对话性能要求性能要求n n处理速度（与硬件有关）处理速度（与硬件有关）n n存储容量（随机存储容量、外部存储容量、显示缓冲区容量）存储容量（随机存储容量、外部存储容量、显示缓冲区容量）n n处理精度（图形采集，分辨率、色彩显示等，软件有关）处理精度（图形采集，分辨率、色彩显示等，软件有关）图形系统基本功能与性能2023/1/82023/1/85 5硬件发展图形输入设备的发展图形

4、输入设备的发展n n第一阶段：控制开关、穿孔纸等第一阶段：控制开关、穿孔纸等第一阶段：控制开关、穿孔纸等第一阶段：控制开关、穿孔纸等n n第二阶段：键盘、光笔第二阶段：键盘、光笔第二阶段：键盘、光笔第二阶段：键盘、光笔n n第三阶段：二维定位设备，如鼠标、坐标数字化第三阶段：二维定位设备，如鼠标、坐标数字化第三阶段：二维定位设备，如鼠标、坐标数字化第三阶段：二维定位设备，如鼠标、坐标数字化仪、跟踪球、触摸屏、操纵杆、扫描仪等仪、跟踪球、触摸屏、操纵杆、扫描仪等仪、跟踪球、触摸屏、操纵杆、扫描仪等仪、跟踪球、触摸屏、操纵杆、扫描仪等n n第四阶段：三维输入设备（如三维鼠标、空间球、第四阶段：三维

5、输入设备（如三维鼠标、空间球、第四阶段：三维输入设备（如三维鼠标、空间球、第四阶段：三维输入设备（如三维鼠标、空间球、数据手套、数据衣），用户的手势、表情等数据手套、数据衣），用户的手势、表情等数据手套、数据衣），用户的手势、表情等数据手套、数据衣），用户的手势、表情等2023/1/82023/1/86 6 数数字字化化仪仪和和图图形形输输入入板板是常见的定位设备，其中全电子式坐标数字化仪由于精度高，使用方便，得到普遍应用。这种设备利用电磁感应原理：在台板的X方向上有许多水平方向的平行印刷线，Y方向上是垂直方向的平行印刷线。游标中装有一个线圈，当线圈中通有交流信号时，十字交叉丝的中心便产生一个

6、电磁场，当游标在台板上运动时，台板下的印刷线上就会产生感应电流。印刷板周围的多路开关等线路可以检测出最大信号的位置，即十字叉线中心所在的位置，从而得到该点的坐标值。图形输入板（Tablet）工作原理相同于数字化仪，只是面积较小而已。数字化仪时常用来拾取放在它上面的工程图上的大量点，经数字化后存储起来，以此作为图形输入一种手段。2023/1/82023/1/87 7操纵杆，跟踪球操纵杆，跟踪球是将位移量转变成屏幕光标移动的输入设备。触触摸摸屏屏容许用手指触摸显示的物体或屏幕位置来实现选择，典型应用是对用图符或菜单表示的处理选项进行选择。目前广泛应用于公告查询系统。触摸屏的工作原理分电容、电阻和声

7、波等。图象扫描仪图象扫描仪:（Image Scanner）是直接把视图、图表、彩色和黑白照片扫描输入到计算机中，以像素信息进行存储表示的设备。扫描仪的幅面有A0,A1,A4等。扫描仪的分辨率是指在原稿的单位长度（英寸）上取样的点数，单位是dpi（dot per inch)，常用分辨率为300dpi1000dpi之间。扫描图形分辨率越高，所需的存储空间就越大。2023/1/82023/1/88 8清华紫光扫描仪2023/1/82023/1/89 9数数据据手手套套:（Data Glove）通常用于虚拟环境中，可用来抓住“虚拟”对象。手套由一系列检测手和手指运动的传感器构成。发送天线和接收天线之间

8、的电磁耦合，用来提供关于手的位置和方向的信息。发送和接收天线各自由一组三个相互垂直的线圈构成，形成三维笛卡儿坐标系统。来自手套的输入，可用来定位或操纵虚拟环境中的对象。2023/1/82023/1/81010使用数据手套同计算机交互示图：2023/1/82023/1/81111声声音音系系统统：（VoiceSystem）使用语音识别技术，把人们说的话转换成计算机能懂的数字代码。这样的代码能使其可以用于各种各样的应用程序,从口授文本变成字处理的文档、到说话控制计算机的功能。在计算机图形系统中可被用作接收声音命令的输入设备，可用于图形操作或输入数据等。2023/1/82023/1/81212摄像头

9、：摄像头：可以将摄像直接输入计算机2023/1/82023/1/81313l图形输出图形输出(显示、打印）设备显示、打印）设备l阴极射线管显示器（阴极射线管显示器（CRT）l液晶显示器（液晶显示器（LCD）l绘图仪绘图仪l打印机打印机绘图仪：绘图仪：主要有笔绘式、喷墨式和静电式三类。笔绘式绘图仪可分为平台式、滚筒式、平面电机式以及小型式四种。这是近些年来应用较多的图形输出设备。2023/1/82023/1/81414打打印印机机：根据打印机制式的不同，打印机有点阵式打印机和激光打印机两种。点阵式打印机又分为针打点阵打印机、静电点阵打印机、喷墨点阵打印机、热转换打印机等。针打点阵打印机2023/

10、1/82023/1/81515喷墨打印机2023/1/82023/1/81616大幅面打印机2023/1/82023/1/81717未来显示器未来显示器发光聚合物技术发光聚合物技术发光聚合物技术发光聚合物技术n n坚不可摧；柔韧性好，可以卷起来坚不可摧；柔韧性好，可以卷起来坚不可摧；柔韧性好，可以卷起来坚不可摧；柔韧性好，可以卷起来n n显示画面具有无与伦比的清晰度显示画面具有无与伦比的清晰度显示画面具有无与伦比的清晰度显示画面具有无与伦比的清晰度n n真正的平面直角真正的平面直角真正的平面直角真正的平面直角采用空气等离子体技术采用空气等离子体技术采用空气等离子体技术采用空气等离子体技术n n

11、空气等离子体可想象成一个个微型霓虹灯，红绿蓝三种空气等离子体可想象成一个个微型霓虹灯，红绿蓝三种空气等离子体可想象成一个个微型霓虹灯，红绿蓝三种空气等离子体可想象成一个个微型霓虹灯，红绿蓝三种不同颜色的像素不同颜色的像素不同颜色的像素不同颜色的像素n n显示屏薄，挂在墙上显示屏薄，挂在墙上显示屏薄，挂在墙上显示屏薄，挂在墙上n n无锯齿现象，分辨率好无锯齿现象，分辨率好无锯齿现象，分辨率好无锯齿现象，分辨率好n n无需刷新缓存，重量轻，无辐射无需刷新缓存，重量轻，无辐射无需刷新缓存，重量轻，无辐射无需刷新缓存，重量轻，无辐射n n价格贵价格贵价格贵价格贵2023/1/82023/1/81818

12、图形显示器CRT液晶等离子随机扫描显示器随机扫描显示器存储管式显示器存储管式显示器光栅扫描式显示器光栅扫描式显示器图形显示器逐行扫描逐行扫描隔行扫描隔行扫描3层玻璃板许多氖气灯泡；平板阵列；不需刷新6层薄板（平板式显示器）第3层为液晶层（长晶线）晶体一旦极化，将保持，通过晶体管开关改变2023/1/82023/1/81919CRT显示器分类阴极射线管（阴极射线管（CRT）（）（Cathode Ray Tube）单色单色CRT彩色彩色CRTCRT：利用：利用电场产生高速的聚焦电子束，电场产生高速的聚焦电子束，通过通过偏偏转系统控制，最终转系统控制，最终轰击轰击荧光屏的不同部位，荧光屏的不同部位，

13、产生产生可见的图形。可见的图形。2023/1/82023/1/82020l阴极射线管阴极射线管(CRT)组成：包括电子枪、聚焦系统、加速电极、偏转系统、荧光屏组成：包括电子枪、聚焦系统、加速电极、偏转系统、荧光屏工作原理：电子枪发射电子束，经过聚焦系统、加速电极、偏工作原理：电子枪发射电子束，经过聚焦系统、加速电极、偏转系统，轰击到荧光屏的不同部位，被其内表面的转系统，轰击到荧光屏的不同部位，被其内表面的荧光物质吸收，发光产生可见的图形。荧光物质吸收，发光产生可见的图形。结构结构2023/1/82023/1/82121荧光屏荧光屏 l荧光物质：吸收电子束而发光荧光物质：吸收电子束而发光l余辉时

14、间：持续发光时间，电子束离开某点后，该点的亮度值衰减到初始值余辉时间：持续发光时间，电子束离开某点后，该点的亮度值衰减到初始值l刷新频率：每秒钟重绘屏幕的次数刷新频率：每秒钟重绘屏幕的次数l像素像素(Pixel)：构成屏幕（图像）的最小元素构成屏幕（图像）的最小元素（上图例：（上图例：24*24）l分辨率分辨率(Resolution)：CRT在水平或竖直方向单位长度上能识别的最大像素个数，单在水平或竖直方向单位长度上能识别的最大像素个数，单位通常为位通常为dpi（dots per inch)。分辨率取决于荧光物质的类型、聚焦系统和偏转系统；。分辨率取决于荧光物质的类型、聚焦系统和偏转系统；l在

15、假定在假定 屏幕尺寸一定的情况下，可用整个屏幕所能容纳的像素个数描述，如屏幕尺寸一定的情况下，可用整个屏幕所能容纳的像素个数描述，如640*480，800*600，1024*768，1280*1024等等等等某种某种CRT产生稳定图像所需要的最小刷新频率产生稳定图像所需要的最小刷新频率=1秒秒/荧光物质的持续发光时间（荧光物质的持续发光时间（Hz）2023/1/82023/1/82222主要性能参数与显示标准n n显示分辨率显示分辨率n n颜色亮度等级数目颜色亮度等级数目n n画图速度画图速度n n显示标准显示标准：（CGACGA，VGAVGA，SVGAAdapterSVGAAdapter）n

16、 n荧光屏点距荧光屏点距2023/1/82023/1/82323彩色彩色彩色彩色CRTCRTn n渗透型渗透型渗透型渗透型常用于随机扫描显示器常用于随机扫描显示器常用于随机扫描显示器常用于随机扫描显示器射线穿透法射线穿透法射线穿透法射线穿透法n n多枪型多枪型多枪型多枪型常用于光栅扫描显示器常用于光栅扫描显示器常用于光栅扫描显示器常用于光栅扫描显示器影孔板法（阴罩法）影孔板法（阴罩法）影孔板法（阴罩法）影孔板法（阴罩法）红、绿、蓝（红、绿、蓝（RGBRGB）n n任何颜色可以用这三种荧光粉相混而成任何颜色可以用这三种荧光粉相混而成n n（每个小点直径（每个小点直径0.1mm0.1mm）另一个颜

17、色模型另一个颜色模型CMY(CMY(青、洋红、黄青、洋红、黄)彩色阴极射线管彩色阴极射线管2023/1/82023/1/82424射线穿透法（射线穿透法（beam penetration）n n原理：原理：原理：原理：两层荧光涂层，红色光和绿色光两种发两层荧光涂层，红色光和绿色光两种发两层荧光涂层，红色光和绿色光两种发两层荧光涂层，红色光和绿色光两种发光物质，不同速度电子束穿透荧光层的深浅，光物质，不同速度电子束穿透荧光层的深浅，光物质，不同速度电子束穿透荧光层的深浅，光物质，不同速度电子束穿透荧光层的深浅，决定所产生的颜色决定所产生的颜色决定所产生的颜色决定所产生的颜色应用：应用：主要用于画

18、线显示器主要用于画线显示器优点：优点：成本低成本低缺点：缺点：只能产生有限几种颜色只能产生有限几种颜色2023/1/82023/1/82525影孔板法影孔板法n n原理：影孔板被安装在荧光屏的内表面，用于精确定位原理：影孔板被安装在荧光屏的内表面，用于精确定位原理：影孔板被安装在荧光屏的内表面，用于精确定位原理：影孔板被安装在荧光屏的内表面，用于精确定位像素的位置像素的位置像素的位置像素的位置n n影孔板的类型影孔板的类型点状影孔板点状影孔板点状影孔板点状影孔板 代表：大多数球面与柱面显像管代表：大多数球面与柱面显像管代表：大多数球面与柱面显像管代表：大多数球面与柱面显像管栅格式影孔板栅格式影

19、孔板栅格式影孔板栅格式影孔板 代表：代表：代表：代表：SonySony的的的的TrinitronTrinitron与与与与MitsubishiMitsubishi的的的的 DiamondtronDiamondtron显像管显像管显像管显像管沟槽式影孔板沟槽式影孔板沟槽式影孔板沟槽式影孔板 代表：代表：代表：代表：LGLG的的的的FlatronFlatron显像管显像管显像管显像管2023/1/82023/1/82626n n点状影孔板工作原理点状影孔板工作原理红、绿、兰三基色红、绿、兰三基色红、绿、兰三基色红、绿、兰三基色三色荧光点（很小并三色荧光点（很小并三色荧光点（很小并三色荧光点（很小并

20、充分靠近充分靠近充分靠近充分靠近-像素）像素）像素）像素）三支电子枪三支电子枪三支电子枪三支电子枪如果每支电子枪发出的电子束的强度有如果每支电子枪发出的电子束的强度有256个等级，则显示器能同时显个等级，则显示器能同时显示示256*256*256=16M种颜色，称为真彩色系统种颜色，称为真彩色系统电子枪、影孔板中的一个小孔和荧光点荧光点呈一直线；每个小孔与一个像素（即三个荧光点荧光点）对应2023/1/82023/1/82727CRT显示器分类显示器分类直视存储管式（直视存储管式（Direct-View Storage Tubes）n n利用管子本身存储信息，类似于一个长余辉的利用管子本身存储

21、信息，类似于一个长余辉的利用管子本身存储信息，类似于一个长余辉的利用管子本身存储信息，类似于一个长余辉的CRTCRT，不必刷新，不必刷新，不必刷新，不必刷新刷新式刷新式n n随机扫描式（随机扫描式（随机扫描式（随机扫描式（Random-ScanRandom-Scan）n n光栅扫描式（光栅扫描式（光栅扫描式（光栅扫描式（Raster-ScanRaster-Scan）2023/1/82023/1/82828随机扫描的显示系统随机扫描的显示系统特点特点n n数据表示：矢量表示，只有端点信息，无线段中间点数据表示：矢量表示，只有端点信息，无线段中间点数据表示：矢量表示，只有端点信息，无线段中间点数据

22、表示：矢量表示，只有端点信息，无线段中间点n n扫描方式：电子束像一支快速移动的画笔，可随意移动，只扫描方式：电子束像一支快速移动的画笔，可随意移动，只扫描方式：电子束像一支快速移动的画笔，可随意移动，只扫描方式：电子束像一支快速移动的画笔，可随意移动，只扫描荧屏上要显示的部分，与示波器工作原理类似扫描荧屏上要显示的部分，与示波器工作原理类似扫描荧屏上要显示的部分，与示波器工作原理类似扫描荧屏上要显示的部分，与示波器工作原理类似n n显示图形：几何属性（显示图形：几何属性（显示图形：几何属性（显示图形：几何属性（geometric attributegeometric attribute）为主

23、，线架图）为主，线架图）为主，线架图）为主，线架图n n优点：扫描速度快，分辨率高，线条质量好，易修改，交互优点：扫描速度快，分辨率高，线条质量好，易修改，交互优点：扫描速度快，分辨率高，线条质量好，易修改，交互优点：扫描速度快，分辨率高，线条质量好，易修改，交互性好，动态性能好性好，动态性能好性好，动态性能好性好，动态性能好n n缺点：价格贵，只能显示线画图形，应用于军事、缺点：价格贵，只能显示线画图形，应用于军事、缺点：价格贵，只能显示线画图形，应用于军事、缺点：价格贵，只能显示线画图形，应用于军事、CADCAD领域领域领域领域2023/1/82023/1/82929光栅扫描的显示系统光栅

24、扫描的显示系统特点：特点：n n数据表示：像素矩阵数据表示：像素矩阵数据表示：像素矩阵数据表示：像素矩阵n n扫描方式：从上到下，从左到右，与电视工作原理扫描方式：从上到下，从左到右，与电视工作原理扫描方式：从上到下，从左到右，与电视工作原理扫描方式：从上到下，从左到右，与电视工作原理类似类似类似类似n n显示图形：几何属性显示图形：几何属性显示图形：几何属性显示图形：几何属性+视觉属性（视觉属性（视觉属性（视觉属性（Visual Visual attributeattribute），真实感图形），真实感图形），真实感图形），真实感图形2023/1/82023/1/83030显示器的分辨率显示

25、器的分辨率l电子束按固定的扫描顺序扫描电子束按固定的扫描顺序扫描N条扫描线，每条条扫描线，每条扫描线有扫描线有M个像素，个像素，M*N显示器的分辨率。显示器的分辨率。帧帧2023/1/82023/1/831311.屏幕分辨率（光栅分辨点）与显示器物理屏幕尺寸和荧光涂层的质量有关，对它的量度是采用光点进行计算的。2.显示分辨率 计算机的显卡所能提供的显示模式分辨率。3.存储分辨率 是指帧缓冲区的大小。帧缓冲区中的像素位置是按亮度值的二维数组组成的，对应于屏幕坐标的位置，光栅中的像素数目称为显示处理器的分辨率。屏幕分辨率决定了图形系统所能显示的最高分辨率。2023/1/82023/1/83232特

26、点 光栅扫描式显示器是一种画点设备，可看作是一个点阵单元发生器，并可控制每个点阵单元的亮度。每个可寻址的点阵单元称为一个像素（pixel）。显示器在水平和垂直方向上能够寻址的像素数称为分辨率。锯齿现象：走样（aliasing）。反走样（antialiasing）2023/1/82023/1/83333绘图仪绘图仪printerComputerDPU输入设备输入设备视频控制器视频控制器display逻辑部件：逻辑部件：帧缓冲存储器（帧缓冲存储器（Frame Buffer)视频控制器（视频控制器（Video Controller)显示处理器（显示处理器（Display Processing Uui

27、t，简称，简称DPU）CRT2023/1/82023/1/83434帧缓冲存储器（帧缓冲存储器（帧缓冲存储器（帧缓冲存储器（Frame Buffer)Frame Buffer)n n作用：存储屏幕上像素的颜色值作用：存储屏幕上像素的颜色值作用：存储屏幕上像素的颜色值作用：存储屏幕上像素的颜色值n n也称刷新存储器也称刷新存储器也称刷新存储器也称刷新存储器(Refreshing Buffer)Refreshing Buffer)n n简称帧缓冲器，俗称简称帧缓冲器，俗称简称帧缓冲器，俗称简称帧缓冲器，俗称显存显存显存显存l帧缓存中单元数目与显示器上像素的数目相同帧缓存中单元数目与显示器上像素的数

28、目相同l单元与像素一一对应单元与像素一一对应l各单元的数值决定了其对应像素的颜色。各单元的数值决定了其对应像素的颜色。l显示颜色的种类与帧缓存中每个单元的位数有关。显示颜色的种类与帧缓存中每个单元的位数有关。2023/1/82023/1/83535位面（位面（bit plane）技术）技术把显存分成若干色平面，各平面上相同位置的每一位和屏幕上的一个像素对应，同一像素点在各位面占同一地址，不同位面上同一像素地址中的内容决定像素的颜色。色平面越多，可表达的色彩越丰富。增加一个位面，色彩就增加一倍，而存储器写操作程序无需重新计算新地址，程序兼容性好。2023/1/82023/1/83636N位寄存器

29、电子枪CRT光栅有N个位面的帧缓存2NDAC01 000102N-1灰度等级寄存器蓝色枪帧缓存DAC0001CRT光栅01DACDAC红色枪绿色枪2023/1/82023/1/83737若有若有若有若有2424个位面（每种基色个位面（每种基色个位面（每种基色个位面（每种基色8 8个位面）则可同时显示个位面）则可同时显示个位面）则可同时显示个位面）则可同时显示(2(28 8)3 3=2=22424=16777216=16777216种颜色（种颜色（种颜色（种颜色（2424位真彩色）。位真彩色）。位真彩色）。位真彩色）。l红绿蓝三个位面，组合成红绿蓝三个位面，组合成8种颜色种颜色l增加一个亮度位面

30、，形成增加一个亮度位面，形成16种颜色种颜色红红绿绿蓝蓝BlackBlack0 00 00 0BlueBlue0 00 01 1GreenGreen0 01 10 0CyanCyan0 01 11 1RedRed1 10 00 0MagentaMagenta1 10 01 1YellowYellow1 11 10 0WhiteWhite1 11 11 12023/1/82023/1/83838显存容量问题分辨率分辨率M*N、颜色个数颜色个数K与与显存容量显存容量V的关系的关系2023/1/82023/1/83939显存容量问题若存储器位长固定，则屏幕分辩率与同时可用的若存储器位长固定，则屏幕分

31、辩率与同时可用的颜色种数成反比关系。颜色种数成反比关系。1024*768真彩模式需要真彩模式需要3M字节显存字节显存高分辨率和真彩要求有大的显存；高分辨率和真彩要求有大的显存；高分辨率和真彩要求有大的显存；高分辨率和真彩要求有大的显存；n n解决方法：采用查色表解决方法：采用查色表解决方法：采用查色表解决方法：采用查色表(Look-up TableLook-up Table）2023/1/82023/1/84040查色表（查色表（LUT）是是是是一一一一维维维维线线线线性性性性表表表表，其其其其每每每每一一一一项项项项的的的的内内内内容容容容对对对对应应应应一一一一种种种种颜颜颜颜色色色色，它

32、它它它的的的的长长长长度度度度由帧缓存单元的位数决定由帧缓存单元的位数决定由帧缓存单元的位数决定由帧缓存单元的位数决定目目目目的的的的：在在在在帧帧帧帧缓缓缓缓存存存存单单单单元元元元的的的的位位位位数数数数不不不不增增增增加加加加的的的的情情情情况况况况下下下下，具具具具有有有有大大大大范范范范围围围围内挑选颜色的能力内挑选颜色的能力内挑选颜色的能力内挑选颜色的能力。颜色信息在帧缓存中的两种存放方式：颜色信息在帧缓存中的两种存放方式：颜色信息在帧缓存中的两种存放方式：颜色信息在帧缓存中的两种存放方式：n n颜色值直接存储在帧缓存中。颜色值直接存储在帧缓存中。颜色值直接存储在帧缓存中。颜色值直

33、接存储在帧缓存中。n n把颜色码放在一个独立的表中，帧缓存存放的是颜色把颜色码放在一个独立的表中，帧缓存存放的是颜色把颜色码放在一个独立的表中，帧缓存存放的是颜色把颜色码放在一个独立的表中，帧缓存存放的是颜色表中各项的索引值，索引色。表中各项的索引值，索引色。表中各项的索引值，索引色。表中各项的索引值，索引色。单色系统：查色表固化单色系统：查色表固化单色系统：查色表固化单色系统：查色表固化彩显：可修改、创建查色表。彩显：可修改、创建查色表。彩显：可修改、创建查色表。彩显：可修改、创建查色表。2023/1/82023/1/84141带宽带宽T与分辨率、帧频（刷新频率）与分辨率、帧频（刷新频率）F

34、的关系的关系带宽问题带宽问题高分辨率和高刷新频率要求高带宽高分辨率和高刷新频率要求高带宽解决方法：解决方法：隔行扫描隔行扫描带宽问题带宽问题2023/1/82023/1/84242隔行扫描（隔行扫描（Interlaced scan）工作原理工作原理场频场频场频场频：=帧频帧频帧频帧频*2 2l一帧完整的画面分成一帧完整的画面分成两场两场，即奇数场与偶数场，即奇数场与偶数场优点优点优点优点：n n降低了闪烁效应；降低了闪烁效应；降低了闪烁效应；降低了闪烁效应；n n只需逐行的一半时间即可显示一屏画面，降低了对扫描频率只需逐行的一半时间即可显示一屏画面，降低了对扫描频率只需逐行的一半时间即可显示一

35、屏画面，降低了对扫描频率只需逐行的一半时间即可显示一屏画面，降低了对扫描频率的要求，也降低了成本；的要求，也降低了成本；的要求，也降低了成本；的要求，也降低了成本；n n帧缓存中数据量比逐行扫描少一半，降低了视频控制器存取帧缓存中数据量比逐行扫描少一半，降低了视频控制器存取帧缓存中数据量比逐行扫描少一半，降低了视频控制器存取帧缓存中数据量比逐行扫描少一半，降低了视频控制器存取帧缓存的速度及传输带宽的要求。帧缓存的速度及传输带宽的要求。帧缓存的速度及传输带宽的要求。帧缓存的速度及传输带宽的要求。2023/1/82023/1/84343 目前，高质量CRT的每个象素点对应24位，每支电子枪允许25

36、6级电压设置。每个象素具有24个存储位的RGB彩色系统通常称为全彩色系统或真彩色系统。当每个象素点对应24位，每个象素有224=16777216种彩色选择，近1千7百万种彩色选择。显示卡中VRAM同显示系统的关系：用于显示器屏幕刷新的数据存储在显示卡的VRAM 中，因此相应于显示器屏幕的分辨率必须有足够的VRAM存储显示数据。2023/1/82023/1/84444 例如：如果屏幕的分辨率是640480，则如果是一个只能显示黑白图形的显示器，则需要VRAM的大小为：（640480）/8=38400 Bytes3.8KB 如果是一个每个象素显示256个灰度级的图形显示器，则每个象素需要8位存储单

37、元，需要VRAM的大小为：640480=307200 Bytes307KB 如果是一个彩色显示器，且每种基色均咳显示256个亮度级，则每个象素需要24位存储单元，需要VRAM的大小为：6404803=921600 Bytes921KB 如果屏幕的分辨率是10241024的彩色显示器，且每种基色均咳显示256个亮度级，需要VRAM的大小为：102410243=3145728 Bytes3MB2023/1/82023/1/84545视频控制器（显示控制器）视频控制器（显示控制器）作用：作用：n n制图形的显示，建立帧缓存与屏幕像素之间的一一制图形的显示，建立帧缓存与屏幕像素之间的一一制图形的显示，

38、建立帧缓存与屏幕像素之间的一一制图形的显示，建立帧缓存与屏幕像素之间的一一对应关系，负责按固定刷新频率和扫描顺序对应关系，负责按固定刷新频率和扫描顺序对应关系，负责按固定刷新频率和扫描顺序对应关系，负责按固定刷新频率和扫描顺序刷新刷新屏幕图形屏幕图形屏幕图形屏幕图形2023/1/82023/1/84646显示处理器显示处理器显示处理器显示处理器显示处理器显示处理器n nDisplay Processing Display Processing UuitUuit，简称，简称，简称，简称DPUDPU作用：作用：作用：作用：n n代替代替代替代替CPUCPU完成部分图形处理功能，扫描转换、几何变完成

39、部分图形处理功能，扫描转换、几何变完成部分图形处理功能，扫描转换、几何变完成部分图形处理功能，扫描转换、几何变换、裁剪、光栅操作、纹理映射等等换、裁剪、光栅操作、纹理映射等等换、裁剪、光栅操作、纹理映射等等换、裁剪、光栅操作、纹理映射等等2023/1/82023/1/84747光栅显示系统的特点光栅显示系统的特点光栅显示系统的特点光栅显示系统的特点n n优点：优点：优点：优点：成本低成本低成本低成本低易于绘制填充图形易于绘制填充图形易于绘制填充图形易于绘制填充图形灰度和色彩丰富，图像逼真灰度和色彩丰富，图像逼真灰度和色彩丰富，图像逼真灰度和色彩丰富，图像逼真可以和电视机兼容可以和电视机兼容可以

40、和电视机兼容可以和电视机兼容刷新频率一定，与图形的复杂程度无关刷新频率一定，与图形的复杂程度无关刷新频率一定，与图形的复杂程度无关刷新频率一定，与图形的复杂程度无关n n缺点：缺点：缺点：缺点：需要扫描转换需要扫描转换需要扫描转换需要扫描转换扫描转换速度偏低，交互操作响应慢扫描转换速度偏低，交互操作响应慢扫描转换速度偏低，交互操作响应慢扫描转换速度偏低，交互操作响应慢分辨率偏低，有阶梯效应分辨率偏低，有阶梯效应分辨率偏低，有阶梯效应分辨率偏低，有阶梯效应2023/1/82023/1/84848思考题思考题1.1.考虑一个分辨率为考虑一个分辨率为1024*1024*10241024的光栅系统，如

41、果一个像的光栅系统，如果一个像素点需要素点需要4 4位二进制位来存储信息，那么总共需要多大的位二进制位来存储信息，那么总共需要多大的光栅存储量（以字节表示）？如果每一像素需要用光栅存储量（以字节表示）？如果每一像素需要用8 8位二位二进制位来存储信息又需要多大的存储容量？进制位来存储信息又需要多大的存储容量？2.2.对上题中的每一光栅，如果一个显示控制器以每秒对上题中的每一光栅，如果一个显示控制器以每秒3030帧帧的速度刷新一次屏幕，那么每秒可以访问多少像素？每一的速度刷新一次屏幕，那么每秒可以访问多少像素？每一像素的访问时间又是多少？像素的访问时间又是多少？3.3.显示器的屏幕大小通常由屏幕

42、的对角线的长度来表示，显示器的屏幕大小通常由屏幕的对角线的长度来表示，一个一个1919英寸的显示器表示其屏幕对角线的长度为英寸的显示器表示其屏幕对角线的长度为1919英寸，英寸，如果这个屏幕在如果这个屏幕在X X和和Y Y两个方向上的分辨率相等，即可显两个方向上的分辨率相等，即可显示示1024*1024*10241024个像素点，每个像素点的直径是多少？并求个像素点，每个像素点的直径是多少？并求出显示器的精度是多少出显示器的精度是多少dpi?(1mm=0.03937inch)dpi?(1mm=0.03937inch)2023/1/82023/1/849494.4.显示器显示器 的刷新频率有时像

43、扫描速率一样用的刷新频率有时像扫描速率一样用HZHZ（赫兹）为单位表示，它代表了每秒可以显示的（赫兹）为单位表示，它代表了每秒可以显示的扫描线的数目。如果一个系统的垂直回扫时间是扫描线的数目。如果一个系统的垂直回扫时间是整个刷新周期时间的整个刷新周期时间的8%8%，那么，要在每秒内刷新，那么，要在每秒内刷新一个一个1024*1024*10241024的显示器的显示器6060次，需要的扫描速率次，需要的扫描速率是多少是多少KHZKHZ？5.5.一个图形显示卡可以分别支持一个图形显示卡可以分别支持640*350640*350和和800*600800*600分辨率的显示模式，如果一个像素需要分辨率的

44、显示模式，如果一个像素需要4 4位二进制来存储信息，两者应当各采用多大的图位二进制来存储信息，两者应当各采用多大的图形缓冲区？如果每一点能有形缓冲区？如果每一点能有256256中颜色，两者又应中颜色，两者又应当采用多大的图形缓冲区？当采用多大的图形缓冲区？2023/1/82023/1/850506.在图形方式下，对于单色显示，帧缓冲区中一个字节8位对应8个像素点，对于4色显示，则用两个字节对应8个像素点。如果单色显示的一个字节的内容为10101010，现要求转换成4色显示（用蓝色10）,那么与其对应的编码是？2023/1/82023/1/85151参考答案1.1.（1024*1024*1024

45、1024）/2=512KB/2=512KB 1024*1024*10241024=1MB=1MB2.30*1024*2.30*1024*10241024=30MB=30MB (1/30)*(1/1024)=1/30MB=32.6 (1/30)*(1/1024)=1/30MB=32.6微妙微妙3.3.设直角边为设直角边为x,x,则则x=13.8inch=350mmx=13.8inch=350mm 350/1024=.34 1024/13.8=74dpi 350/1024=.34 1024/13.8=74dpi4.4.(1/(1/60)*(1/1024)=1/60K=61.44KHZ*1(0.92)=66.78KHZ(1/(1/60)*(1/1024)=1/60K=61.44KHZ*1(0.92)=66.78KHZ5.(640*350)/2 (800*600)/25.(640*350)/2 (800*600)/2 640*350 800*600 640*350 800*6006.10001000100010006.10001000100010002023/1/82023/1/85252