第二章--图形设备要点课件

青岛农业大学第一篇 基 础青岛农业大学第第2章章 图图 形形 设设 备备青岛农业大学引言引言计算机图形系统的组成计算机图形系统的组成计算机图形系统是一个由软、硬相互结合的有机整体。计算机图形系统是一个由软、硬相互结合的有机整体。计算机硬件计算机硬件+图形输入输出设备图形输入输出设备+计算机系统软件计算机系统软件+图形软件图形软件青岛农业大学图形设备图形设备r图形输入设备图形输入设备 q二维：二维：键盘、鼠标、光笔、触摸屏、数字化键盘、鼠标、光笔、触摸屏、数字化仪、图像扫描仪、操纵杆、跟踪球等；仪、图像扫描仪、操纵杆、跟踪球等；q三维：三维：空间球、数据手套等空间球、数据手套等q图形输出设备图形输出设备 q显示设备：显示设备：CRTCRT图形显示器、液晶显示器、等图形显示器、液晶显示器、等离子显示器、头盔显示器等离子显示器、头盔显示器等q绘制设备：绘制设备：打印机、绘图仪等打印机、绘图仪等 青岛农业大学2.1.1常用的图形输入设备常用的图形输入设备1.1.键盘（键盘（keyboardkeyboard）输入图形坐标输入图形坐标2.2.鼠标鼠标(mouse)(mouse)通过鼠标的移动通过鼠标的移动,获得相对位置获得相对位置 鼠标的工作原理鼠标的工作原理当推动鼠标在平面上当推动鼠标在平面上移动移动时时,鼠标将鼠标将记录记录移动的方向移动的方向和和距离距离，并将其转，并将其转化为化为数字脉冲数字脉冲传送给计算机，由计传送给计算机，由计算机转换成算机转换成光标的坐标数据光标的坐标数据，从而，从而达到定位的目的。达到定位的目的。根据位移测量方法不同，鼠标分为：根据位移测量方法不同，鼠标分为：机电式、光机式和光电式机电式、光机式和光电式青岛农业大学2.1.1常用的图形输入设备常用的图形输入设备3.3.光笔（光笔（light penlight pen）靠检测荧光屏上的发光点来选择屏幕的位置坐标。靠检测荧光屏上的发光点来选择屏幕的位置坐标。光笔的功能光笔的功能 定位定位 拾取拾取 笔划跟踪笔划跟踪青岛农业大学2.1.1常用的图形输入设备常用的图形输入设备4.4.操纵杆（操纵杆（joy stickjoy stick）通过杆的移动来控制屏幕上的光标的移动。通过杆的移动来控制屏幕上的光标的移动。5.5.触摸屏（触摸屏（touch screentouch screen）以手指触摸的方式选择屏幕位置。以手指触摸的方式选择屏幕位置。l光学触摸屏光学触摸屏 l电子触摸屏电子触摸屏 l声学触摸屏声学触摸屏 青岛农业大学2.1.2新型图形输入设备新型图形输入设备1.1.数字化仪（数字化仪（digitizerdigitizer）能把图形转换为计算机能接受的数字形式。能把图形转换为计算机能接受的数字形式。工作原理不同分为：工作原理不同分为：电磁感应式、电子式、超声波式、磁电磁感应式、电子式、超声波式、磁致伸缩式等。致伸缩式等。由一块由一块布满金属栅格的图板布满金属栅格的图板和和提供位置信息的提供位置信息的定位器定位器（通常是触笔）组成。（通常是触笔）组成。工作原理：工作原理：当定位装置在图板表面上移动时，当定位装置在图板表面上移动时，通过电磁、静电感应，将图板上的图形坐标通过电磁、静电感应，将图板上的图形坐标信息一点点数字化，并传送到计算机中，再信息一点点数字化，并传送到计算机中，再经过计算机的处理，就能在屏幕上还原原来经过计算机的处理，就能在屏幕上还原原来的图形。的图形。青岛农业大学2.1.2新型图形输入设备新型图形输入设备2.2.数字手套（数字手套（data glovedata glove）是一种戴在手上的传感器，能给出用户所有手指关节的角度是一种戴在手上的传感器，能给出用户所有手指关节的角度变化。变化。构成：构成：由一系列检测手和手指运动的由一系列检测手和手指运动的传感器传感器和和天线天线构成。构成。应用：应用：常用作虚拟场景中的对象定位操作及对虚拟场景进行常用作虚拟场景中的对象定位操作及对虚拟场景进行 操作。操作。青岛农业大学2.2 图形绘制设备图形绘制设备-绘图仪绘图仪图形绘制指把图形画在纸上，也称硬拷贝图形绘制指把图形画在纸上，也称硬拷贝*笔式绘图仪笔式绘图仪 滚筒式绘图仪：结构简单、价格较低，精度和速度不高滚筒式绘图仪：结构简单、价格较低，精度和速度不高 平板式绘图仪：精度高、速度快、价格较高平板式绘图仪：精度高、速度快、价格较高*喷墨式绘图仪喷墨式绘图仪 青岛农业大学2.2 图形绘制设备图形绘制设备-打印机打印机撞击式撞击式*针式打印机针式打印机机器本身和耗材便宜，精度太低，机器本身和耗材便宜，精度太低，质量很差质量很差非撞击式非撞击式*喷墨打印机喷墨打印机价格居中，可打印彩色图形，速度价格居中，可打印彩色图形，速度较慢且耗材昂贵较慢且耗材昂贵*激光打印机激光打印机价格高，高速度、高精度、低噪声、价格高，高速度、高精度、低噪声、彩色化彩色化青岛农业大学2.3 图形显示系统图形显示系统显示系统主要由显示系统主要由显示器显示器和和显卡显卡构成。构成。图形显示：图形显示：在屏幕上输出图形。在屏幕上输出图形。系统主存CPU显示控制器显示器 常用的光栅图形显示系统结构帧缓存系统总线显卡显卡=帧缓存帧缓存+显示控制器显示控制器青岛农业大学显卡将显示器连接到系统总线上，并与显示器共同构成计算显卡将显示器连接到系统总线上，并与显示器共同构成计算机的显示系统，实现将信息从显示器显示输出。机的显示系统，实现将信息从显示器显示输出。功能：功能：CPUCPU与显示器之间的接口作用，还具有处理图形数与显示器之间的接口作用，还具有处理图形数据、加速图形显示等作用。据、加速图形显示等作用。系统主存CPU显示控制器显示器 常用的光栅图形显示系统结构帧缓存系统总线2.3 图形显示系统图形显示系统显卡显卡青岛农业大学帧缓存（显示存储器）帧缓存（显示存储器）l帧缓存的存储单元与显示屏上的像素帧缓存的存储单元与显示屏上的像素一一对应一一对应，各单元的，各单元的 数值决定了其对应像素的颜色。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。l帧缓存的大小由帧缓存的大小由x x方向和方向和y y方向可寻址的地址数的乘积来表方向可寻址的地址数的乘积来表 示，称为示，称为帧缓存的分辨率帧缓存的分辨率。存放要显示的图形信息，存放要显示的图形信息，简称简称帧缓存帧缓存，俗称，俗称显存显存。青岛农业大学屏幕（光栅、物理）分辨率屏幕（光栅、物理）分辨率指指CRTCRT显示器显示系统能够显示的最大光点数，通常用水平显示器显示系统能够显示的最大光点数，通常用水平方向上的光点数与垂直方向的光点数的乘积来表示。方向上的光点数与垂直方向的光点数的乘积来表示。显示分辨率显示分辨率指显示控制器所能提供的指显示控制器所能提供的显示模式显示模式分辨率。分辨率。文本模式文本模式：显示分辨率用水平和垂直方向上所能显示的字：显示分辨率用水平和垂直方向上所能显示的字符总数的乘积表示。符总数的乘积表示。图形模式图形模式：用水平和垂直方向上所能显示的像素点总数的：用水平和垂直方向上所能显示的像素点总数的乘积表示。乘积表示。任何显示控制器所提供的分辨率都不能超过屏幕分辨率。任何显示控制器所提供的分辨率都不能超过屏幕分辨率。存储分辨率存储分辨率分辨率分辨率青岛农业大学存储分辨率存储分辨率指帧缓冲区的大小，一般用指帧缓冲区的大小，一般用缓冲区的字节数缓冲区的字节数表示。存储分表示。存储分辨率不仅与显示分辨率有关，还与像素点的色彩有关。其辨率不仅与显示分辨率有关，还与像素点的色彩有关。其值等于值等于显示分辨率乘上每个像素对应的字节数显示分辨率乘上每个像素对应的字节数。注：注：3 3种分辨率既有区别又有联系，对图形的显示都会产种分辨率既有区别又有联系，对图形的显示都会产 生一定的影响。生一定的影响。分辨率分辨率青岛农业大学2.3 图形显示系统图形显示系统显示器显示器显示器的分类显示器的分类 阴极射线管阴极射线管阴极射线管阴极射线管(CRT(CRT(CRT(CRT）显示器）显示器）显示器）显示器 平板显示器（液晶显示器、等离子显示器、激光平板显示器（液晶显示器、等离子显示器、激光平板显示器（液晶显示器、等离子显示器、激光平板显示器（液晶显示器、等离子显示器、激光 显示器等）显示器等）显示器等）显示器等）。按按外形外形来分来分青岛农业大学2.3.1 CRT显示器显示器阴极射线管阴极射线管CRT(Cathode Ray Tube)CRT(Cathode Ray Tube)CRTCRT是一种真空器件，它利用电磁场产生高速的、经过聚焦是一种真空器件，它利用电磁场产生高速的、经过聚焦的电子束，偏转到屏幕的不同位置轰击屏幕表面的荧光材料的电子束，偏转到屏幕的不同位置轰击屏幕表面的荧光材料而产生可见图形。而产生可见图形。阴极射线管的分类：阴极射线管的分类：单色阴极射线管单色阴极射线管彩色阴极射线管彩色阴极射线管 根据根据扫描方式扫描方式 根据根据可显示的颜色数可显示的颜色数 n随机扫描显示器随机扫描显示器n直视存储管图形显示器直视存储管图形显示器n光栅扫描式图形显示器光栅扫描式图形显示器青岛农业大学2.3.1 CRT显示器显示器1.1.单色阴极射线管单色阴极射线管结构结构：电子枪、聚焦系统、加速电极、偏转系统、荧光屏：电子枪、聚焦系统、加速电极、偏转系统、荧光屏外形外形：管颈部分、锥体部分、屏幕部分管颈部分、锥体部分、屏幕部分青岛农业大学2.3.1 CRT显示器显示器1.1.单色阴极射线管单色阴极射线管工作原理工作原理：高速的电子束由高速的电子束由电子枪电子枪发出，经过发出，经过聚焦系统聚焦系统、加速系统加速系统和和偏转系统偏转系统就会到达就会到达荧光屏荧光屏的特定位置。由于的特定位置。由于荧光物质在高速电子的轰击下会发生荧光物质在高速电子的轰击下会发生电子跃迁电子跃迁，即电子，即电子吸收到能量从吸收到能量从低能态低能态变为变为高能态高能态。由于高能态很不稳定，。由于高能态很不稳定，在很短的时间内荧光物质的电子会从在很短的时间内荧光物质的电子会从高能态重新回到低高能态重新回到低能态能态，这时，这时释放能量释放能量将发出荧光，屏幕上的那个点就会将发出荧光，屏幕上的那个点就会发亮，从而产生可见图形。发亮，从而产生可见图形。青岛农业大学2.3.1 CRT显示器显示器1.1.单色阴极射线管单色阴极射线管 电子枪电子枪电子枪电子枪 电灯丝电灯丝电灯丝电灯丝：通电后变热给阴极加热。：通电后变热给阴极加热。：通电后变热给阴极加热。：通电后变热给阴极加热。阴极：由灯丝加热发出电子束阴极：由灯丝加热发出电子束阴极：由灯丝加热发出电子束阴极：由灯丝加热发出电子束 控制栅：加上负电压后，能够控制通过其中小孔的带控制栅：加上负电压后，能够控制通过其中小孔的带控制栅：加上负电压后，能够控制通过其中小孔的带控制栅：加上负电压后，能够控制通过其中小孔的带负电的电子束的强弱。通过调节负电压高低来控制电子负电的电子束的强弱。通过调节负电压高低来控制电子负电的电子束的强弱。通过调节负电压高低来控制电子负电的电子束的强弱。通过调节负电压高低来控制电子数量，即控制荧光屏上相应点的数量，即控制荧光屏上相应点的数量，即控制荧光屏上相应点的数量，即控制荧光屏上相应点的亮度亮度亮度亮度。聚焦系统聚焦系统聚焦系统聚焦系统 保证电子束在轰击屏幕时，汇聚成很细的点。保证电子束在轰击屏幕时，汇聚成很细的点。保证电子束在轰击屏幕时，汇聚成很细的点。保证电子束在轰击屏幕时，汇聚成很细的点。加速电极加速电极加速电极加速电极 加正的高压电（几万伏），使电子束高速运动。加正的高压电（几万伏），使电子束高速运动。加正的高压电（几万伏），使电子束高速运动。加正的高压电（几万伏），使电子束高速运动。青岛农业大学2.3.1 CRT显示器显示器1.1.单色阴极射线管单色阴极射线管偏转系统偏转系统偏转系统偏转系统 采用静电场或磁场控制电子束，产生偏转。采用静电场或磁场控制电子束，产生偏转。采用静电场或磁场控制电子束，产生偏转。采用静电场或磁场控制电子束，产生偏转。电子束要到达屏幕的边缘时，所需的偏转角度增大。到达电子束要到达屏幕的边缘时，所需的偏转角度增大。到达电子束要到达屏幕的边缘时，所需的偏转角度增大。到达电子束要到达屏幕的边缘时，所需的偏转角度增大。到达屏幕最边缘的偏转角度被称为屏幕最边缘的偏转角度被称为屏幕最边缘的偏转角度被称为屏幕最边缘的偏转角度被称为最大偏转角最大偏转角最大偏转角最大偏转角。最大偏转角是衡量系统性能的最重要的指标。最大偏转角是衡量系统性能的最重要的指标。最大偏转角是衡量系统性能的最重要的指标。最大偏转角是衡量系统性能的最重要的指标。荧光屏荧光屏荧光屏荧光屏 荧光物质：当它被电子轰击时发出亮光荧光物质：当它被电子轰击时发出亮光荧光物质：当它被电子轰击时发出亮光荧光物质：当它被电子轰击时发出亮光青岛农业大学2.3.1 CRT显示器显示器2.2.彩色阴极射线管彩色阴极射线管 通过将红、绿、蓝三种彩色影象同时显示在一个管通过将红、绿、蓝三种彩色影象同时显示在一个管屏上，合成一幅彩色图形。屏上，合成一幅彩色图形。三基色原则三基色原则产生彩色的常用方法：产生彩色的常用方法：射线穿透法射线穿透法影孔板法影孔板法青岛农业大学2.3.1 CRT显示器显示器射线穿透法射线穿透法原理原理：采用两层荧光涂层，红色光和绿色光两种发光物质，：采用两层荧光涂层，红色光和绿色光两种发光物质，通过电子束轰击穿透荧光层的深浅，决定所产生的颜色。通过电子束轰击穿透荧光层的深浅，决定所产生的颜色。电子束电子束荧光涂层荧光涂层产生颜色产生颜色低速电子束低速电子束较低速电子束较低速电子束较高速电子束较高速电子束高速电子束高速电子束特点及应用特点及应用：成本较低，但只能产生有限的几种颜色，：成本较低，但只能产生有限的几种颜色，主要用于画线显示器。主要用于画线显示器。青岛农业大学2.3.1 CRT显示器显示器影孔板法影孔板法 荧光屏上涂有三种荧光物质，它们分别能发荧光屏上涂有三种荧光物质，它们分别能发红红、绿绿、蓝蓝三种颜色的光三种颜色的光,而电子枪也发出而电子枪也发出三束电子三束电子来激发这三种来激发这三种物质，中间通过一个影孔板来决定三束电子到达的位置。物质，中间通过一个影孔板来决定三束电子到达的位置。外层玻璃外层玻璃荧光涂层荧光涂层影孔板影孔板青岛农业大学2.3.1 CRT显示器显示器n影孔板的类型影孔板的类型n点状（荫罩式）影孔板点状（荫罩式）影孔板n荫栅式影孔板荫栅式影孔板n沟槽式影孔板沟槽式影孔板青岛农业大学荫罩式彩色显示器的工作原理荫罩式彩色显示器的工作原理n红、绿、蓝三基色红、绿、蓝三基色n三色荧光点（很小并充分靠近三色荧光点（很小并充分靠近-像素）像素）n三支电子枪三支电子枪电子枪电子枪、影孔板中影孔板中的一个小孔的一个小孔和和荧光荧光点点呈一直线；呈一直线；每个小孔与一个像每个小孔与一个像素（即三个素（即三个荧光点荧光点）对应对应青岛农业大学点状影孔板工作原理点状影孔板工作原理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256256个等级，则显个等级，则显示器能同时显示示器能同时显示256*256*256=16M256*256*256=16M种颜色，称为真彩系统种颜色，称为真彩系统l调节各电子枪发调节各电子枪发射的电子束中所含射的电子束中所含电子的数目，即可电子的数目，即可控制各色光点亮度。控制各色光点亮度。显示器能同时显示的颜色个数显示器能同时显示的颜色个数青岛农业大学随机扫描显示器随机扫描显示器（矢量显示器、笔划显示器）矢量显示器、笔划显示器）电子束的定位和偏转具有随机性，即电子束的定位和偏转具有随机性，即电子束的扫描轨迹电子束的扫描轨迹随显示内容而变化，只在需要的地方扫描，而不必全屏随显示内容而变化，只在需要的地方扫描，而不必全屏扫描扫描。特点：特点：优点：优点：无冗余扫描，速度快，分辨率高，线条质量好，无冗余扫描，速度快，分辨率高，线条质量好，易修改，动态性能好易修改，动态性能好 缺点缺点：价格贵，只能显示线画图形，不能显示逼真场：价格贵，只能显示线画图形，不能显示逼真场景，只能应用于军事、景，只能应用于军事、CADCAD领域领域青岛农业大学直视存储管图形显示器直视存储管图形显示器 通通过过紧紧贴贴在在屏屏幕幕荧荧光光层层后后的的电电荷荷分分布布来来把把图图形形信信息息存存储储在在CRTCRT内，不用再刷新屏幕。内，不用再刷新屏幕。特点：特点：无需刷新、无闪烁，无需刷新、无闪烁，成本较低成本较低 不能显示彩色、不能局部修改、擦除和重画过程对复杂不能显示彩色、不能局部修改、擦除和重画过程对复杂 图形来讲，可能要几秒钟图形来讲，可能要几秒钟青岛农业大学3.3.光栅（扫描式）显示器光栅（扫描式）显示器电子束横向扫描屏幕，一次一行，电子束横向扫描屏幕，一次一行，从顶到底顺次进行。当电子束横向从顶到底顺次进行。当电子束横向沿一行移动时，电子束的强度不断沿一行移动时，电子束的强度不断变化来建立亮点的图案。变化来建立亮点的图案。优点：优点：成本低、易于绘制填充图成本低、易于绘制填充图形、色彩丰富、刷新频率一定、形、色彩丰富、刷新频率一定、与图形的复杂程度无关、易于修与图形的复杂程度无关、易于修改图形改图形缺点缺点：需要扫描转换需要扫描转换分逐行扫描和隔行扫描青岛农业大学n n行频、帧频行频、帧频行频、帧频行频、帧频水平扫描频率为水平扫描频率为行频行频。垂直扫描频率为。垂直扫描频率为帧频帧频。n n逐行扫描逐行扫描逐行扫描逐行扫描 扫描线从屏幕的顶端开始，逐行下扫，直到屏幕底部。扫描线从屏幕的顶端开始，逐行下扫，直到屏幕底部。n n隔行扫描隔行扫描隔行扫描隔行扫描 隔行扫描方式是先扫偶数行扫描线，再扫奇数行扫描线。隔行扫描方式是先扫偶数行扫描线，再扫奇数行扫描线。n n像素像素像素像素构成屏幕（图像）的最小元素。整个屏幕被扫描线分成构成屏幕（图像）的最小元素。整个屏幕被扫描线分成 n n 行，每行有行，每行有 m m 个点，每个点为一个像素。整个屏幕有个点，每个点为一个像素。整个屏幕有 m m n n 个像素。个像素。相关术语相关术语青岛农业大学n n分辨率分辨率分辨率分辨率(Resolution)(Resolution)(Resolution)(Resolution)nCRTCRT在水平或垂直方向的在水平或垂直方向的单位长度上单位长度上能分辨出的能分辨出的最大光最大光点（像素）数点（像素）数，分为水平分辨率和垂直分辨率。通常用，分为水平分辨率和垂直分辨率。通常用屏幕上像素的数目屏幕上像素的数目来表示。来表示。n分辨率越高，相邻象素点之间的距离越小，显示的字符分辨率越高，相邻象素点之间的距离越小，显示的字符或图像也就越清晰。分辨率受显示器生产工艺、扫描频或图像也就越清晰。分辨率受显示器生产工艺、扫描频率以及显示存储器容量的限制。率以及显示存储器容量的限制。n n点距点距点距点距相邻象素点之间的距离，与分辨率指标相关相邻象素点之间的距离，与分辨率指标相关青岛农业大学n n亮度等级和色彩亮度等级和色彩亮度等级和色彩亮度等级和色彩 n亮度等级又称灰度，主要指单色显示器的亮度变化。亮度等级又称灰度，主要指单色显示器的亮度变化。n色彩包括色彩包括可选择颜色的数目可选择颜色的数目以及以及一帧画面可同时显示的一帧画面可同时显示的颜色数颜色数，与荧光屏的质量有关，并受显示存储器，与荧光屏的质量有关，并受显示存储器VRAMVRAM容容量的影响。量的影响。n n图像刷新图像刷新图像刷新图像刷新 由于由于CRTCRT内侧的荧光粉在接受电子束的轰击时，只能维持短内侧的荧光粉在接受电子束的轰击时，只能维持短暂的发光，根据暂的发光，根据人眼视觉暂留人眼视觉暂留的特性，需要不断进行刷新的特性，需要不断进行刷新才能有稳定的视觉效果，因此刷新是指以才能有稳定的视觉效果，因此刷新是指以每秒每秒3030帧以上帧以上的的频率反复扫描不断地显示每一帧图像。频率反复扫描不断地显示每一帧图像。图像的刷新频率图像的刷新频率等等于于帧扫描的频率帧扫描的频率（帧频），用每秒刷新的帧数表示。目前（帧频），用每秒刷新的帧数表示。目前刷新频率标准为每秒刷新频率标准为每秒50-12050-120帧帧。青岛农业大学黑白光栅显示器黑白光栅显示器黑白光栅显示器黑白光栅显示器帧缓存是一块连续的计算机存储器帧缓存是一块连续的计算机存储器。对于黑白单灰度。对于黑白单灰度显示器每一象素需要一位存储器，对一个显示器每一象素需要一位存储器，对一个1024102410241024象素组成的黑白单灰度显示器所需要的最小缓存为象素组成的黑白单灰度显示器所需要的最小缓存为2 22020(位位)，并在一个位面上，一个位面的缓存只能存储，并在一个位面上，一个位面的缓存只能存储黑白图形。黑白图形。帧缓存是数字设备，光栅显示器是模拟设帧缓存是数字设备，光栅显示器是模拟设备备，因而还需要数模转换器，因而还需要数模转换器(DAC)(DAC)。青岛农业大学黑白光栅显示器黑白光栅显示器黑白光栅显示器黑白光栅显示器n在光栅图形显示器中需要在光栅图形显示器中需要足够的位面和帧缓存足够的位面和帧缓存结合起来结合起来才能反映图形的颜色和灰度等级。才能反映图形的颜色和灰度等级。n一个一个具有具有N N位面灰度等级的帧缓存，位面灰度等级的帧缓存，显示器上每个象素的显示器上每个象素的亮度是由亮度是由N N位面中对应每个象素位置的内容控制的。该存位面中对应每个象素位置的内容控制的。该存储器中的二进制数被翻译成灰度等级，范围是储器中的二进制数被翻译成灰度等级，范围是0 0到到2 2N N-1-1之之间。间。青岛农业大学彩色光栅显示器彩色光栅显示器彩色光栅显示器彩色光栅显示器n下图是彩色光栅显示器的逻辑图，对于红、绿、蓝三原色下图是彩色光栅显示器的逻辑图，对于红、绿、蓝三原色有三个位面的帧缓存和三个电子枪。有三个位面的帧缓存和三个电子枪。青岛农业大学彩色光栅显示器彩色光栅显示器彩色光栅显示器彩色光栅显示器每种原色电子枪有每种原色电子枪有8 8个位面的帧缓存和个位面的帧缓存和8 8位的数模转换器，位的数模转换器，每种原色可有每种原色可有256256种灰度，三种原色的组合将是种灰度，三种原色的组合将是（2 28 8）3 3=2=22424青岛农业大学帧缓冲容量的计算帧缓冲容量的计算 x x方向的像素点数方向的像素点数*y y方向的像素点数方向的像素点数*loglog2 2n/8n/8 其中：其中：n n为颜色数或灰度等级数为颜色数或灰度等级数n例如：设显示分辨率为例如：设显示分辨率为640640480480，n 要显示一幅二值图像，需要显示一幅二值图像，需37.5K37.5K的帧缓冲区；的帧缓冲区；n 要显示一幅要显示一幅256256色图像，需色图像，需300K300K的帧缓冲区。的帧缓冲区。n练习：练习：n 若显示分辨率为若显示分辨率为1024102410241024，则，则n 要显示一幅二值图像，需帧缓冲区多大？要显示一幅二值图像，需帧缓冲区多大？n 要显示要显示1616色、色、256256色呢？色呢？青岛农业大学帧缓冲容量的计算帧缓冲容量的计算假设假设RGBRGB光栅系统的设计采用光栅系统的设计采用8 8英寸英寸*1010英寸的屏幕，每英寸的屏幕，每个方向的分辨率为每英寸个方向的分辨率为每英寸100100个像素，显示灰度等级为个像素，显示灰度等级为256256，则至少需要选用多大容量的帧缓存器？，则至少需要选用多大容量的帧缓存器？帧缓存容量帧缓存容量=青岛农业大学 液晶显示器液晶显示器LCD(Liquid Crystal Display)LCD(Liquid Crystal Display)是由是由6 6层薄板组层薄板组成的成的平板式显示器平板式显示器。LCDLCD的原理的原理是利用液晶的物理特性，通电时导通，晶体在电是利用液晶的物理特性，通电时导通，晶体在电场作用下，排列变得有秩序，通过它的光的折射角度会发生变场作用下，排列变得有秩序，通过它的光的折射角度会发生变化，使光线容易通过；不通电时，晶体排列变得混乱，光被遮化，使光线容易通过；不通电时，晶体排列变得混乱，光被遮挡，不能通过。挡，不能通过。液晶显示器液晶显示器液晶显示器液晶显示器(LCD)(LCD)(LCD)(LCD)青岛农业大学n优点优点n外观小巧精致，厚度只有外观小巧精致，厚度只有6.5-8cm6.5-8cm左右。左右。n不会产生不会产生CRTCRT那样的因为刷新频率低而出现的闪烁现象那样的因为刷新频率低而出现的闪烁现象n工作电压低，功耗小，节约能源工作电压低，功耗小，节约能源n没有电磁辐射没有电磁辐射n缺点缺点n寿命短、怕震动、温度敏感寿命短、怕震动、温度敏感n分辨率相对较低，色彩不够鲜艳，且价格偏高。分辨率相对较低，色彩不够鲜艳，且价格偏高。液晶显示器液晶显示器液晶显示器液晶显示器(LCD)(LCD)(LCD)(LCD)青岛农业大学2.4.1 图形软件的类型图形软件的类型根据功能和使用情况，可分为：根据功能和使用情况，可分为：基本绘图指令软件基本绘图指令软件由一些最基本的绘图指令组成由一些最基本的绘图指令组成图形支撑软件图形支撑软件子程序软件包方式子程序软件包方式交互式绘图软件方式交互式绘图软件方式专用图形软件专用图形软件 青岛农业大学2.4.2 图形软件标准图形软件标准是一组通用的，独立于设备的、由标准化组织发布实施是一组通用的，独立于设备的、由标准化组织发布实施的的图形系统软件包图形系统软件包，提供了图形描述、应用程序和图形，提供了图形描述、应用程序和图形输入输入/输出接口等功能，使应用软件系统更易于移植，输出接口等功能，使应用软件系统更易于移植，信息资源更易于共享，信息资源更易于共享，CAD/CAMCAD/CAM集成更容易实现。集成更容易实现。图形标准、图形和图像编码以及数据交换标准等图形标准、图形和图像编码以及数据交换标准等青岛农业大学2.4.2.1 图形标准图形标准nGKS(Graphics Kernal System)GKS(Graphics Kernal System)提供应用程序和图形输入提供应用程序和图形输入输出设备之间的功能接口，它是一个独立于具体语言的输出设备之间的功能接口，它是一个独立于具体语言的图形核心系统。图形核心系统。nPHIGS(ProgrammerPHIGS(Programmers Hierarchical Interactive s Hierarchical Interactive Graphics System)Graphics System)是为三维图形应用而设计的图形软件是为三维图形应用而设计的图形软件工具库。工具库。青岛农业大学2.4.2.2 图形和图像编码图形和图像编码nCGI(Computer Graphics Interface)CGI(Computer Graphics Interface)为用户提供控制图为用户提供控制图形硬件的一种与设备无关的方法，使得用户能够灵活方形硬件的一种与设备无关的方法，使得用户能够灵活方便地直接控制图形设备，它是面向图形设备的接口标准。便地直接控制图形设备，它是面向图形设备的接口标准。nCGM(Computer Graphics Metafile)CGM(Computer Graphics Metafile)是一套与设备无关的是一套与设备无关的语义词法定义的图形文件格式。语义词法定义的图形文件格式。CGMCGM提供的图形元文件规提供的图形元文件规定了生成、存储、传送图形信息的格式。定了生成、存储、传送图形信息的格式。青岛农业大学2.4.2.3 数据交换标准数据交换标准nIGESIGES（Initial Graphics Exchange Initial Graphics Exchange SpecificationSpecification）不同的不同的CAD/CAMCAD/CAM系统之间交换数据。系统之间交换数据。nSTEPSTEP（Standard for the Exchange of Product Standard for the Exchange of Product model Datamodel Data）是一套系列标准，是一套系列标准，覆盖产品整个生命周覆盖产品整个生命周期，强调建立能存入数据库中的一个产品模型的完整期，强调建立能存入数据库中的一个产品模型的完整表示。表示。