02圖形設(shè)備與系統(tǒng)

1、第二章 圖形設(shè)備與系統(tǒng)2.1 圖形顯示設(shè)備圖形顯示設(shè)備2.2 圖形系統(tǒng)及其標(biāo)準(zhǔn)圖形系統(tǒng)及其標(biāo)準(zhǔn)Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)圖形輸出設(shè)備圖形輸出設(shè)備 圖形輸出圖形輸出 圖形輸出包括圖形的顯示和圖形的繪制，圖形輸出包括圖形的顯示和圖形的繪制，圖圖形顯示形顯示指的是在屏幕上輸出圖形指的是在屏幕上輸出圖形 圖形繪制圖形繪制通常指把圖形畫在紙上，也稱硬拷通常指把圖形畫在紙上，也稱硬拷貝，打印機(jī)和繪圖儀是兩種最常用的硬拷貝貝，打印機(jī)和繪圖儀是兩種最常用的硬拷貝設(shè)備設(shè)備Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)2.1 圖形顯示器2.1.1 陰極射線管陰極射線管2.1.2 彩色陰極射線管

2、彩色陰極射線管射線穿透法射線穿透法影孔板法影孔板法2.1.3 隨機(jī)掃描顯示系統(tǒng)隨機(jī)掃描顯示系統(tǒng)2.1.4 光柵掃描系統(tǒng)光柵掃描系統(tǒng)Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)l 陰極射線管陰極射線管(CRT- Cathode Ray Tube)組成：包括電子槍、加速結(jié)構(gòu)、聚焦組成：包括電子槍、加速結(jié)構(gòu)、聚焦系統(tǒng)、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光屏系統(tǒng)、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光屏陰極射線管（CRT)陰極射線管剖面圖Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)陰極射線管(CRT) 工作原理工作原理 電子槍電子槍發(fā)出高速的電子束，經(jīng)過發(fā)出高速的電子束，經(jīng)過聚焦系統(tǒng)、聚焦系統(tǒng)、加速系統(tǒng)加速系統(tǒng)和和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)到達(dá)熒光屏的

3、特定位置。到達(dá)熒光屏的特定位置。 熒光物質(zhì)在高速電子的轟擊下發(fā)生電子躍遷，熒光物質(zhì)在高速電子的轟擊下發(fā)生電子躍遷，即電子吸收到能量從低能態(tài)變?yōu)楦吣軕B(tài)。即電子吸收到能量從低能態(tài)變?yōu)楦吣軕B(tài)。 高能態(tài)很不穩(wěn)定，在很短的時間內(nèi)熒光物質(zhì)高能態(tài)很不穩(wěn)定，在很短的時間內(nèi)熒光物質(zhì)的電子會從高能態(tài)重新回到低能態(tài)，這時將的電子會從高能態(tài)重新回到低能態(tài)，這時將發(fā)出熒光，屏幕上的那一點(diǎn)就會亮了發(fā)出熒光，屏幕上的那一點(diǎn)就會亮了Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 要保持顯示一幅穩(wěn)定的畫面，必須不斷地要保持顯示一幅穩(wěn)定的畫面，必須不斷地發(fā)射電子束。發(fā)射電子束。 刷新頻率刷新頻率 刷新刷新一次是指電子束從上到下掃

4、描一次一次是指電子束從上到下掃描一次的過程。的過程。 刷新頻率高到一定值后，圖象才能穩(wěn)定刷新頻率高到一定值后，圖象才能穩(wěn)定顯示。顯示。Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)電子槍 燈絲，陰極燈絲，陰極和和控制柵控制柵組成。組成。 陰極陰極：由燈絲加熱發(fā)出電子束，：由燈絲加熱發(fā)出電子束， 控制柵控制柵：加上負(fù)電壓后，能夠控制通過其中?。杭由县?fù)電壓后，能夠控制通過其中小孔的帶負(fù)電的電子束的強(qiáng)弱。通過調(diào)節(jié)負(fù)電壓孔的帶負(fù)電的電子束的強(qiáng)弱。通過調(diào)節(jié)負(fù)電壓高低來控制電子數(shù)量，即控制熒光屏上相應(yīng)點(diǎn)高低來控制電子數(shù)量，即控制熒光屏上相應(yīng)點(diǎn)的亮度。的亮度。Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)聚

5、焦系統(tǒng)保證電子束在轟擊屏幕保證電子束在轟擊屏幕時，匯聚成很細(xì)的點(diǎn)。時，匯聚成很細(xì)的點(diǎn)。加速電極加速電極 加正的高壓電（幾萬伏），使電子束高加正的高壓電（幾萬伏），使電子束高速運(yùn)動。速運(yùn)動。 Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 控制電子束，靜電場或磁場，產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)?？刂齐娮邮o電場或磁場，產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。 電子束要到達(dá)屏幕的邊緣時，偏轉(zhuǎn)角度電子束要到達(dá)屏幕的邊緣時，偏轉(zhuǎn)角度就會增大。到達(dá)屏幕最邊緣的偏轉(zhuǎn)角度就會增大。到達(dá)屏幕最邊緣的偏轉(zhuǎn)角度被稱為被稱為最大偏轉(zhuǎn)角最大偏轉(zhuǎn)角 最大偏轉(zhuǎn)角最大偏轉(zhuǎn)角是衡量系統(tǒng)性能的最重要的是衡量系統(tǒng)性能的最重要的指標(biāo)，顯示器長短與此有關(guān)指標(biāo)，顯示器長短與

6、此有關(guān) CRT顯示器屏幕越大整個顯象管就越長顯示器屏幕越大整個顯象管就越長Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)熒光屏 熒光物質(zhì)：熒光物質(zhì)：當(dāng)它被電子轟擊時發(fā)出亮光當(dāng)它被電子轟擊時發(fā)出亮光l持續(xù)發(fā)光時間：持續(xù)發(fā)光時間：電子束離開某點(diǎn)后，該點(diǎn)的電子束離開某點(diǎn)后，該點(diǎn)的亮度值衰減到初始值亮度值衰減到初始值1/10所需的時間所需的時間l刷新頻率：刷新頻率：每秒鐘重繪屏幕的次數(shù)每秒鐘重繪屏幕的次數(shù)Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)熒光屏l像素像素(Pixel:Picture Cell)：構(gòu)成屏幕（圖像）構(gòu)成屏幕（圖像）的最小元素的最小元素l分辨率分辨率(Resolution)：CR

7、T在水平或豎直方在水平或豎直方向單位長度上能識別的最大像素個數(shù)，單向單位長度上能識別的最大像素個數(shù)，單位通常為位通常為dpi（dots per inch)。在假定屏幕在假定屏幕尺寸一定的情況下，也可用整個屏幕所能尺寸一定的情況下，也可用整個屏幕所能容納的像素個數(shù)描述，如容納的像素個數(shù)描述，如640*480，800*600，1024*768，1280*1024等等。等等。Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)產(chǎn)生彩色的常用方法：產(chǎn)生彩色的常用方法： 射線穿透法射線穿透法 影孔板法影孔板法2.1.2 彩色陰極射線管Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)2.1.2 彩色陰極射線管-射

8、線穿透法 原理：原理：兩層熒光涂層，紅色光和綠色光兩兩層熒光涂層，紅色光和綠色光兩種發(fā)光物質(zhì)，電子束轟擊穿透熒光層的深種發(fā)光物質(zhì)，電子束轟擊穿透熒光層的深淺，決定所產(chǎn)生的顏色淺，決定所產(chǎn)生的顏色電子束電子束熒光涂層熒光涂層產(chǎn)生顏色產(chǎn)生顏色低速電子束低速電子束較低速電子束較低速電子束較高速電子束較高速電子束高速電子束高速電子束Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)彩色陰極射線管-射線穿透法 應(yīng)用：應(yīng)用：主要用于畫線顯示器主要用于畫線顯示器 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：成本低成本低 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：只能產(chǎn)生有限幾種顏色只能產(chǎn)生有限幾種顏色Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)2.1.2 彩色陰極射線管

9、-影孔板法 影孔板法影孔板法 原理：原理：影孔板法通常用于光柵掃描顯示器，影孔板法通常用于光柵掃描顯示器，顏色范圍廣，每個象素有三個熒光點(diǎn)（紅、顏色范圍廣，每個象素有三個熒光點(diǎn)（紅、綠、藍(lán)三基色）。影孔板被安裝在熒光屏綠、藍(lán)三基色）。影孔板被安裝在熒光屏的內(nèi)表面，用于精確定位像素的位置的內(nèi)表面，用于精確定位像素的位置影孔板影孔板外層玻璃外層玻璃熒光涂層熒光涂層Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 影孔板的類型影孔板的類型 點(diǎn)狀影孔板點(diǎn)狀影孔板代表：大多數(shù)球面與柱面顯像管代表：大多數(shù)球面與柱面顯像管 柵格式影孔板柵格式影孔板代表：代表：Sony的的Trinitron與與Mitsubis

10、hi的的Diamondtron顯像管顯像管 溝槽式影孔板溝槽式影孔板代表：代表：LG的的Flatron顯像管顯像管Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)2.1.2 彩色陰極射線管-影孔板法 點(diǎn)狀影孔板工作原理點(diǎn)狀影孔板工作原理 紅、綠、蘭三基色紅、綠、蘭三基色 三色熒光點(diǎn)（很小并充分靠近三色熒光點(diǎn)（很小并充分靠近-像素）像素） 三支電子槍三支電子槍電子槍、影孔板中的一電子槍、影孔板中的一個小孔和個小孔和熒光點(diǎn)熒光點(diǎn)呈一直呈一直線；線；每個小孔與一個像素每個小孔與一個像素（即三個（即三個熒光點(diǎn)熒光點(diǎn)）對應(yīng)）對應(yīng)象素象素象素象素綠綠 藍(lán)藍(lán)紅紅紅紅綠綠 藍(lán)藍(lán)（a）（b）電子槍電子槍影孔板影孔

11、板藍(lán)藍(lán)綠綠紅紅紅紅綠綠藍(lán)藍(lán)屏幕屏幕Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)顯示器能同時顯示的顏色個數(shù)顯示器能同時顯示的顏色個數(shù)如果每支電子槍發(fā)出的電子束的強(qiáng)如果每支電子槍發(fā)出的電子束的強(qiáng)度有度有256個等級，則顯示器能同時顯個等級，則顯示器能同時顯示示256*256*256=16M種顏色，稱為種顏色，稱為真彩系統(tǒng)真彩系統(tǒng)l調(diào)節(jié)各電子槍調(diào)節(jié)各電子槍發(fā)射的電子束中發(fā)射的電子束中所含電子的數(shù)目，所含電子的數(shù)目，即可控制各色光即可控制各色光點(diǎn)亮度。點(diǎn)亮度。Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)球面顯示器與柱面顯示器 普通的顯象管采用的都是普通的顯象管采用的都是點(diǎn)狀影孔板點(diǎn)狀影孔板顯象管，

12、顯象管，顯象管的表面呈略微凸起的球面狀，故稱之為顯象管的表面呈略微凸起的球面狀，故稱之為“球面管球面管”。而柱面顯象管采用。而柱面顯象管采用蔭柵式蔭柵式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)，它的表面在水平方向仍然略微凸起，但是在垂它的表面在水平方向仍然略微凸起，但是在垂直方向上卻是筆直的，呈圓柱狀，故稱之為直方向上卻是筆直的，呈圓柱狀，故稱之為“柱面管柱面管” 常用的常用的點(diǎn)狀影孔板點(diǎn)狀影孔板顯象管有日本索尼公司的特顯象管有日本索尼公司的特麗瓏管（麗瓏管（Trinitron）和三菱公司的鉆石瓏管和三菱公司的鉆石瓏管（Diamondtron）返回Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)2.1.3 隨機(jī)掃描的顯示系統(tǒng)

13、隨機(jī)掃描的顯示系統(tǒng)特點(diǎn)特點(diǎn)：電子束可隨意移動，只掃描熒屏上要顯示的：電子束可隨意移動，只掃描熒屏上要顯示的部分。部分。 邏輯部件：刷新存儲器邏輯部件：刷新存儲器(Refreshing Buffer),顯示處顯示處理器（理器（DPU:Display Processing Uuit）和和CRTGraphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 應(yīng)用程序發(fā)出繪圖命令，應(yīng)用程序發(fā)出繪圖命令，解析成顯示處理器可解析成顯示處理器可接受命令格式，存放在刷新存儲器中。刷新存儲器中所接受命令格式，存放在刷新存儲器中。刷新存儲器中所有的繪圖命令組成一個顯示文件，由顯示處理器負(fù)責(zé)解有的繪圖命令組成一個顯示文件，由顯示處

14、理器負(fù)責(zé)解釋執(zhí)行釋執(zhí)行(刷新刷新)， 驅(qū)動電子槍在屏幕上繪圖。驅(qū)動電子槍在屏幕上繪圖。 修改圖形，實(shí)際是修改顯示文件中的某些繪圖命令。修改圖形，實(shí)際是修改顯示文件中的某些繪圖命令。 工作原理工作原理Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)2.1.4 光柵掃描的顯示系統(tǒng) 光柵掃描顯示系統(tǒng)光柵掃描顯示系統(tǒng) 特點(diǎn)：光柵掃描特點(diǎn)：光柵掃描 掃描線掃描線 幀幀 水平回掃期水平回掃期 垂直回掃期垂直回掃期Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)繪圖過程繪圖過程Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 邏輯部件：邏輯部件：幀緩沖存儲器幀緩沖存儲器（Frame Buffer)，視頻控制器視頻

15、控制器（Video Controller)，顯示處理顯示處理器器（Display Processor），），CRT 幀緩沖存儲器幀緩沖存儲器 作用作用：存儲屏幕上像素的顏色值：存儲屏幕上像素的顏色值 簡稱簡稱幀緩沖器，俗稱幀緩沖器，俗稱顯存顯存Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 象素所呈現(xiàn)的顏色或灰度由數(shù)值表示，視頻控象素所呈現(xiàn)的顏色或灰度由數(shù)值表示，視頻控制器刷新時，需反復(fù)讀這些數(shù)值。制器刷新時，需反復(fù)讀這些數(shù)值。 用來存儲象素顏色（灰度）值的存儲器就稱為用來存儲象素顏色（灰度）值的存儲器就稱為幀緩沖存儲器。簡稱幀緩沖器（顯存）。幀緩沖存儲器。簡稱幀緩沖器（顯存）。 幀緩存中單元

16、數(shù)目與顯示器上像素的數(shù)目相同，幀緩存中單元數(shù)目與顯示器上像素的數(shù)目相同，單元與像素一一對應(yīng)，各單元的數(shù)值決定了其單元與像素一一對應(yīng)，各單元的數(shù)值決定了其對應(yīng)像素的顏色。對應(yīng)像素的顏色。 顯示顏色的種類與幀緩存中每個單元的位數(shù)有顯示顏色的種類與幀緩存中每個單元的位數(shù)有關(guān)（圖示幀緩沖器的每個單元只有一位）。關(guān)（圖示幀緩沖器的每個單元只有一位）。 Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)黑白光柵掃描顯示器 黑白光柵顯示器的邏輯框圖如上：其中幀緩黑白光柵顯示器的邏輯框圖如上：其中幀緩存是一塊連續(xù)的計(jì)算機(jī)存儲器。對于黑白單存是一塊連續(xù)的計(jì)算機(jī)存儲器。對于黑白單灰度顯示器每一象素需要一位存儲器，對一

17、灰度顯示器每一象素需要一位存儲器，對一個個1024102410241024象素組成的黑白單灰度顯示器象素組成的黑白單灰度顯示器所需要的最小緩存為所需要的最小緩存為2 22020，并在一個位面上。，并在一個位面上。一個位面的緩存只能存儲黑白圖形，幀緩存一個位面的緩存只能存儲黑白圖形，幀緩存是數(shù)字設(shè)備，光柵顯示器是模擬設(shè)備，因而是數(shù)字設(shè)備，光柵顯示器是模擬設(shè)備，因而還需要數(shù)模轉(zhuǎn)換器還需要數(shù)模轉(zhuǎn)換器( (DAC)DAC)。幀緩沖存儲器幀緩沖存儲器數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器寄存器寄存器1電子槍電子槍CRTCRT光柵光柵具有具有1位幀緩存的黑白灰度光柵顯示器結(jié)構(gòu)圖位幀緩存的黑白灰度光柵顯示器結(jié)構(gòu)圖Graphi

18、cs Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)黑白光柵掃描顯示器 在光柵圖形顯示器中需要足夠的位面和幀緩存結(jié)在光柵圖形顯示器中需要足夠的位面和幀緩存結(jié)合起來才能反映圖形的顏色和灰度等級。如下圖合起來才能反映圖形的顏色和灰度等級。如下圖是一個具有是一個具有N N位面灰度等級的幀緩存。顯示器上位面灰度等級的幀緩存。顯示器上每個象素的亮度是由每個象素的亮度是由N N位面中對應(yīng)的每個象素位位面中對應(yīng)的每個象素位置的內(nèi)容控制的。該存儲器的中的二進(jìn)制的數(shù)被置的內(nèi)容控制的。該存儲器的中的二進(jìn)制的數(shù)被翻譯成灰度等級，范圍是翻譯成灰度等級，范圍是0 0到到2 2N-1N-1之間。之間。具有具有N位幀緩存的黑白灰度光柵顯示器

19、結(jié)構(gòu)圖位幀緩存的黑白灰度光柵顯示器結(jié)構(gòu)圖電子槍電子槍2N 數(shù)模數(shù)模 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器2N=3010Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)彩色光柵掃描顯示器 下圖是彩色光柵顯示器的邏輯圖，對于下圖是彩色光柵顯示器的邏輯圖，對于紅、綠、藍(lán)三原色有三個位面的幀緩存紅、綠、藍(lán)三原色有三個位面的幀緩存和三個電子槍。和三個電子槍。寄存器寄存器數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器101一個簡單的彩色幀緩沖存儲器一個簡單的彩色幀緩沖存儲器彩色彩色電子槍電子槍CRTCRT光柵光柵Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)彩色光柵掃描顯示器 每個顏色的電子槍可以通過增加幀緩存位面來每個顏色的電子槍可以通過增加幀緩存位面來

20、提高顏色種類的灰度等級。如上圖，每種原色提高顏色種類的灰度等級。如上圖，每種原色電子槍有電子槍有8 8個位位面的幀緩存和個位位面的幀緩存和8 8位的數(shù)模轉(zhuǎn)換位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，每種原色可有器，每種原色可有256256中灰度，三種原色的組中灰度，三種原色的組合將是合將是(2(28 8) )3 3=2=22424。寄存器寄存器一個具有一個具有24位面的彩色幀緩沖存儲器位面的彩色幀緩沖存儲器N8位位 DACDAC8位位 DACDAC8位位 DACDAC1 11 10 01 10 00 01 10 00 00 01 11 10 01 10 01 10 01 10 01 10 00 00 00 0紅紅 10

21、10綠綠 172172藍(lán)藍(lán) 7575寄存器寄存器Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)彩色光柵掃描顯示器 若每個單元有若每個單元有24位（每種基色占位（每種基色占8位）位）即顯示系統(tǒng)可同時產(chǎn)生即顯示系統(tǒng)可同時產(chǎn)生224種顏色（種顏色（24位位真彩色）。真彩色）。 分辨率分辨率M*N、顏色個數(shù)顏色個數(shù)K與顯存大與顯存大小小V的關(guān)系的關(guān)系KNMV2logGraphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)彩色光柵掃描顯示器 3個位面分辯率是個位面分辯率是10241024的顯示器，需要的顯示器，需要310241024（3145728）位的存儲器。）位的存儲器。 若若存儲器位長固定，則屏幕分辯率與同

22、時可用存儲器位長固定，則屏幕分辯率與同時可用的顏色種數(shù)成反比關(guān)系。的顏色種數(shù)成反比關(guān)系。 1兆字節(jié)的幀緩存，若設(shè)分辯率為兆字節(jié)的幀緩存，若設(shè)分辯率為640480，則幀緩存每個單元可有則幀緩存每個單元可有24位，可能同時顯示位，可能同時顯示224種顏色，若設(shè)分辯率為種顏色，若設(shè)分辯率為1024768，則每個單，則每個單元分得的位數(shù)僅略多于元分得的位數(shù)僅略多于8，只能工作于，只能工作于256色顯色顯示模式下。示模式下。Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)彩色光柵掃描顯示器 顯存問題顯存問題高分辨率和真彩要求有大的顯存；高分辨率和真彩要求有大的顯存；曾經(jīng)是個問題！曾經(jīng)是個問題！解決方法：采

23、用解決方法：采用查色表查色表(Lookup Table）或稱或稱彩色表彩色表(Color Table)查色表工作原理查色表工作原理1024*768真彩模式需要真彩模式需要3M字節(jié)顯存字節(jié)顯存Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)查色表（look up Table） 是一維線性表，其每一項(xiàng)的內(nèi)容對應(yīng)一種顏是一維線性表，其每一項(xiàng)的內(nèi)容對應(yīng)一種顏色，色，它的長度由幀緩存單元的位數(shù)決定它的長度由幀緩存單元的位數(shù)決定，例，例如：每單元有如：每單元有8位，則查色表的長度為位，則查色表的長度為28256 目的：在幀緩存單元的位數(shù)不增加的情況下，目的：在幀緩存單元的位數(shù)不增加的情況下，具有具有大范圍內(nèi)

24、挑選顏色的能力大范圍內(nèi)挑選顏色的能力：Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)查色表 圖形系統(tǒng)為更靈活控制圖形和顏色的變化，圖形系統(tǒng)為更靈活控制圖形和顏色的變化，往往不直接將幀緩沖器中的數(shù)值作為顯示的往往不直接將幀緩沖器中的數(shù)值作為顯示的亮度值，而是先經(jīng)過顏色查找表（又稱調(diào)色亮度值，而是先經(jīng)過顏色查找表（又稱調(diào)色板）結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變換值來控制光點(diǎn)的亮度。板）結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變換值來控制光點(diǎn)的亮度。 工作方式：工作方式： 顯存中某位值顯存中某位值 顏色表地址顏色表地址 屏幕上的亮度屏幕上的亮度Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)帶寬帶寬T與分辨率、幀頻與分辨率、幀頻F的關(guān)系的關(guān)系帶寬問題帶寬問

25、題高分辨率和高的刷新頻率要求有高帶寬高分辨率和高的刷新頻率要求有高帶寬-依然是個問題！依然是個問題！解決方法：解決方法：隔行掃描（隔行掃描（現(xiàn)在已經(jīng)基本不用，現(xiàn)在已經(jīng)基本不用， 主流顯示器都采用主流顯示器都采用逐行掃描逐行掃描方式）方式）隔行掃描：把一幀分兩隔行掃描：把一幀分兩場場，即奇數(shù)場與，即奇數(shù)場與 偶數(shù)場偶數(shù)場場頻：場頻：=2*幀頻幀頻彩色光柵掃描顯示器FNMTGraphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)幀緩沖器：分頁 幀緩沖器的容量往往設(shè)計(jì)得比屏幕畫面的位圖幀緩沖器的容量往往設(shè)計(jì)得比屏幕畫面的位圖大得多，大得多，也就是說，幀緩沖器可以同時存放多也就是說，幀緩沖器可以同時存放多幅畫面

26、的位圖。幅畫面的位圖。 幀緩沖器區(qū)域可分成若干頁面，每個頁面存放幀緩沖器區(qū)域可分成若干頁面，每個頁面存放一幅位圖，并通過控制器實(shí)現(xiàn)不同畫面的切換。一幅位圖，并通過控制器實(shí)現(xiàn)不同畫面的切換。 頁面的大小可以劃分得比屏幕位圖大得多，甚頁面的大小可以劃分得比屏幕位圖大得多，甚至是整個幀緩沖器，此時物理屏幕僅是一個至是整個幀緩沖器，此時物理屏幕僅是一個窗口，顯示的是全部畫面的一部分，通過上下窗口，顯示的是全部畫面的一部分，通過上下滾動（滾動（Scroll）和左右移屏（）和左右移屏（Pan）功能，用戶）功能，用戶可以看到幀緩沖器中的整個畫面?？梢钥吹綆彌_器中的整個畫面。Graphics Lab.PKU

27、 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)隔行掃描工作原理 一幀完整的畫面分成兩場。一幀完整的畫面分成兩場。 一場一場160秒，（場頻秒，（場頻60HZ），（），（幀頻幀頻30HZ）畫面更新頻率仍為畫面更新頻率仍為60HZ，降低降低了閃爍效應(yīng)，每一場了閃爍效應(yīng)，每一場160秒內(nèi)，幀緩存秒內(nèi)，幀緩存中數(shù)據(jù)量比逐行掃描少一半。降低了視中數(shù)據(jù)量比逐行掃描少一半。降低了視頻控制器存取幀緩存的速度及傳輸帶寬頻控制器存取幀緩存的速度及傳輸帶寬的要求。的要求。Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 簡單的光柵掃描圖形顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單的光柵掃描圖形顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)其中，幀緩存為系統(tǒng)其中，幀緩存為系統(tǒng)內(nèi)存任一塊區(qū)域，視內(nèi)存任一塊區(qū)

28、域，視頻控制器能夠直接存頻控制器能夠直接存取該區(qū)域以刷取該區(qū)域以刷新屏幕。新屏幕。Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 較為典型的光柵掃描圖形顯示系統(tǒng)的結(jié)較為典型的光柵掃描圖形顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)其中，幀緩存可以其中，幀緩存可以是專用的存儲器，是專用的存儲器，也可以是系統(tǒng)內(nèi)存也可以是系統(tǒng)內(nèi)存中的一塊固定區(qū)域。中的一塊固定區(qū)域。Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)視頻控制器視頻控制器 作用：作用：建立幀緩存與屏幕像素之間的一一建立幀緩存與屏幕像素之間的一一對應(yīng)，負(fù)責(zé)對應(yīng)，負(fù)責(zé)刷新刷新 邏輯結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu) 普通顯卡視頻控制器顯存普通顯卡視頻控制器顯存Graphics Lab.PKU

29、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)顯示處理器顯示處理器 低檔圖形顯示系統(tǒng)，掃描轉(zhuǎn)換工作直接由低檔圖形顯示系統(tǒng)，掃描轉(zhuǎn)換工作直接由CPU類完成。類完成。 任務(wù)：掃描轉(zhuǎn)換待顯示的圖形。任務(wù)：掃描轉(zhuǎn)換待顯示的圖形。 簡單的：直線、圓弧、多邊形等，簡單的：直線、圓弧、多邊形等， 復(fù)雜的：光柵操作（象素塊的移動、拷復(fù)雜的：光柵操作（象素塊的移動、拷貝），幾何變換、裁剪、消隱，貝），幾何變換、裁剪、消隱，.Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)顯示處理器顯示處理器 具有專用顯示處理器的光柵顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)具有專用顯示處理器的光柵顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖形加速卡圖形加速卡=視頻控制器視頻控制器+顯存顯存+顯示處理器顯示處理器Gra

30、phics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 成本低成本低 易于繪制填充圖形易于繪制填充圖形 色彩豐富色彩豐富 刷新頻率一定，與圖形的復(fù)雜程度無關(guān)刷新頻率一定，與圖形的復(fù)雜程度無關(guān) 易于修改圖形易于修改圖形缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 需要掃描轉(zhuǎn)換需要掃描轉(zhuǎn)換 會產(chǎn)生混淆會產(chǎn)生混淆缺點(diǎn)正在被克服缺點(diǎn)正在被克服優(yōu)點(diǎn)使其占據(jù)了市場主流優(yōu)點(diǎn)使其占據(jù)了市場主流光柵顯示系統(tǒng)的特點(diǎn)光柵顯示系統(tǒng)的特點(diǎn)Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)幾個概念 行頻、幀頻行頻、幀頻 行頻又稱水平掃描頻率，是電子槍行頻又稱水平掃描頻率，是電子槍每秒在屏幕上掃描過的水平線條數(shù)。幀每秒在屏幕上掃描過的水平線條數(shù)。幀頻又稱垂直

31、掃描頻率，是每秒鐘屏幕重頻又稱垂直掃描頻率，是每秒鐘屏幕重復(fù)繪制顯示畫面的次數(shù)，即重繪率。復(fù)繪制顯示畫面的次數(shù)，即重繪率。Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 帶寬帶寬 這是表示顯示器顯示能力的一個綜合這是表示顯示器顯示能力的一個綜合指標(biāo)。指標(biāo)。帶寬帶寬指每秒鐘掃描的象素個數(shù)；指每秒鐘掃描的象素個數(shù)；即單位時間內(nèi)每條掃描線上顯示的象素即單位時間內(nèi)每條掃描線上顯示的象素?cái)?shù)總和。帶寬越大表明顯示器顯示控制數(shù)總和。帶寬越大表明顯示器顯示控制能力越強(qiáng)，顯示效果越佳。現(xiàn)在的顯示能力越強(qiáng)，顯示效果越佳。現(xiàn)在的顯示器帶寬基本都能達(dá)到器帶寬基本都能達(dá)到80MHz,若能達(dá)到若能達(dá)到100MHz或或11

32、0MHz以上則更好。以上則更好。幾個概念Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 色彩與亮度等級色彩與亮度等級 亮度等級又稱灰度，主要指單色顯亮度等級又稱灰度，主要指單色顯示器的亮度變化。色彩包括可選擇顯示示器的亮度變化。色彩包括可選擇顯示器顏色的數(shù)目以及一幀畫面可同時顯示器顏色的數(shù)目以及一幀畫面可同時顯示的顏色數(shù)，與熒光屏的質(zhì)量有關(guān)，并受的顏色數(shù)，與熒光屏的質(zhì)量有關(guān)，并受顯示存儲器顯示存儲器VRAM容量的影響。容量的影響。幾個概念Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 顯示速度顯示速度 指顯示字符、圖形特別是動態(tài)圖像指顯示字符、圖形特別是動態(tài)圖像的速度，與顯示器的分辨率及掃描頻

33、率的速度，與顯示器的分辨率及掃描頻率有關(guān)。可用最大帶寬（水平象素?cái)?shù)有關(guān)。可用最大帶寬（水平象素?cái)?shù)垂垂直象素?cái)?shù)直象素?cái)?shù)最大幀頻）來表示。最大幀頻）來表示。幾個概念幾個概念Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)矢量圖形（隨機(jī)顯示系統(tǒng)）和矢量圖形（隨機(jī)顯示系統(tǒng)）和光柵圖形（光柵掃描系統(tǒng)）的屬性對照光柵圖形（光柵掃描系統(tǒng)）的屬性對照 顯示效率顯示效率對形體的復(fù)雜度十分敏感對形體的復(fù)雜度十分敏感 對形體的復(fù)雜度不敏感對形體的復(fù)雜度不敏感 存儲量需求存儲量需求變化的，依賴于景物的復(fù)雜度變化的，依賴于景物的復(fù)雜度 很大，但恒定不變很大，但恒定不變 屏幕顯示的走樣現(xiàn)象屏幕顯示的走樣現(xiàn)象沒有走樣沒有走樣

34、 會產(chǎn)生走樣會產(chǎn)生走樣 Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)矢量圖形（隨機(jī)顯示系統(tǒng)）和矢量圖形（隨機(jī)顯示系統(tǒng)）和光柵圖形（光柵掃描系統(tǒng)）的屬性對照光柵圖形（光柵掃描系統(tǒng)）的屬性對照 畫線設(shè)備畫線設(shè)備 畫點(diǎn)設(shè)備畫點(diǎn)設(shè)備 物體顯示與屏幕刷新物體顯示與屏幕刷新 物體顯示嵌入屏幕刷新過程物體顯示嵌入屏幕刷新過程 掃描變換獨(dú)立于屏幕刷新過程掃描變換獨(dú)立于屏幕刷新過程 幾何變換幾何變換 連續(xù)的，變換作用于幾何定義的形體連續(xù)的，變換作用于幾何定義的形體 離散的，變換作用于區(qū)域內(nèi)的所有象素離散的，變換作用于區(qū)域內(nèi)的所有象素 Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)矢量圖形（隨機(jī)顯示系統(tǒng)）和矢量

35、圖形（隨機(jī)顯示系統(tǒng)）和光柵圖形（光柵掃描系統(tǒng)）的屬性對照光柵圖形（光柵掃描系統(tǒng)）的屬性對照集合運(yùn)算和塊操作集合運(yùn)算和塊操作 困難，需要解析計(jì)算困難，需要解析計(jì)算 容易容易顯示區(qū)域內(nèi)部的能力顯示區(qū)域內(nèi)部的能力 沒有，僅能顯示邊界沒有，僅能顯示邊界 有，濃淡或紋理有，濃淡或紋理與數(shù)字圖象相容性與數(shù)字圖象相容性 不相容不相容 完全相容完全相容定量測量定量測量精確，但是計(jì)算復(fù)雜精確，但是計(jì)算復(fù)雜 簡單，但是近似值簡單，但是近似值Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)LCD顯示器 CRT固有的物理結(jié)構(gòu)限制了它向更廣的顯示固有的物理結(jié)構(gòu)限制了它向更廣的顯示領(lǐng)域發(fā)展領(lǐng)域發(fā)展 屏幕的加大必然導(dǎo)致顯象管

36、的加長，顯示屏幕的加大必然導(dǎo)致顯象管的加長，顯示器的體積必然要加大，在使用時候就會受器的體積必然要加大，在使用時候就會受到空間的限制到空間的限制 CRT顯示器是利用電子槍發(fā)射電子束來顯示器是利用電子槍發(fā)射電子束來產(chǎn)生圖像，容易受電磁波干擾產(chǎn)生圖像，容易受電磁波干擾 長期電磁輻射會對人們健康產(chǎn)生不良影響長期電磁輻射會對人們健康產(chǎn)生不良影響Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) LCD顯示器的優(yōu)點(diǎn)顯示器的優(yōu)點(diǎn) 外觀小巧精致，厚度只有外觀小巧精致，厚度只有6.58cm左右。左右。 不會產(chǎn)生不會產(chǎn)生CRT那樣的因?yàn)樗⑿骂l率低而那樣的因?yàn)樗⑿骂l率低而出現(xiàn)的閃爍現(xiàn)象出現(xiàn)的閃爍現(xiàn)象 工作電壓低，功耗

37、小，節(jié)約能源工作電壓低，功耗小，節(jié)約能源 沒有電磁輻射，對人體健康沒有任何影響沒有電磁輻射，對人體健康沒有任何影響Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)索尼公司的兩款索尼公司的兩款LCD外形外形Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)液晶顯示器的構(gòu)成 液晶顯示器液晶顯示器LCD(Liquid Crystal Display)LCD(Liquid Crystal Display)是是由六層薄板組成的平板式顯示器由六層薄板組成的平板式顯示器Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)LCD顯示器基本原理 液晶是一種介于液體和固體之間的特殊物液晶是一種介于液體和固體之間的特殊物質(zhì)，它

38、具有液體的流態(tài)性質(zhì)和固體的光學(xué)質(zhì)，它具有液體的流態(tài)性質(zhì)和固體的光學(xué)性質(zhì)。當(dāng)液晶受到電壓的影響時，就會改性質(zhì)。當(dāng)液晶受到電壓的影響時，就會改變它的物理性質(zhì)而發(fā)生形變，此時通過它變它的物理性質(zhì)而發(fā)生形變，此時通過它的光的折射角度就會發(fā)生變化，而產(chǎn)生色的光的折射角度就會發(fā)生變化，而產(chǎn)生色彩彩 液晶屏幕后面有一個背光，這個光源先穿液晶屏幕后面有一個背光，這個光源先穿過第一層偏光板，再來到液晶體上，而當(dāng)過第一層偏光板，再來到液晶體上，而當(dāng)光線透過液晶體時，就會產(chǎn)生光線的色澤光線透過液晶體時，就會產(chǎn)生光線的色澤改變，從液晶體射出來的光線，還得必須改變，從液晶體射出來的光線，還得必須經(jīng)過一塊彩色濾光片以及第

39、二塊偏光板經(jīng)過一塊彩色濾光片以及第二塊偏光板Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)液晶顯示有主動式和被動式兩種被動式液晶屏幕有被動式液晶屏幕有STN（Super TN超扭曲向超扭曲向列列LCD）和和DSTN（Double layer Super TN雙雙層超扭曲向列層超扭曲向列LCD）等等最流行的主動式液晶屏幕是最流行的主動式液晶屏幕是TFT（Thin Film Transistor薄膜晶體管）薄膜晶體管）主動式液晶顯示器使用了主動式液晶顯示器使用了FET場效晶體管以場效晶體管以及共通電極，這樣可以讓液晶體在下一次的及共通電極，這樣可以讓液晶體在下一次的電壓改變前一直保持電位狀態(tài)。這樣

40、主動式電壓改變前一直保持電位狀態(tài)。這樣主動式液晶顯示器就不會產(chǎn)生在被動式液晶顯示器液晶顯示器就不會產(chǎn)生在被動式液晶顯示器中常見的鬼影、或是畫面延遲的殘像等中常見的鬼影、或是畫面延遲的殘像等Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)LCD顯示器的基本指標(biāo) 可視角度可視角度視線與屏幕中心法向成一定角度時，視線與屏幕中心法向成一定角度時，人們就不能清晰地看到屏幕圖象，而人們就不能清晰地看到屏幕圖象，而那個能看到清晰圖象的最大角度被我那個能看到清晰圖象的最大角度被我們稱為可視角度。一般所說的可視角們稱為可視角度。一般所說的可視角度是指左右兩邊的最大角度相加。工度是指左右兩邊的最大角度相加。工業(yè)上有

41、業(yè)上有CR10（Contrast Ratio）、）、CR5兩種標(biāo)準(zhǔn)來判斷液晶顯示器的可視角兩種標(biāo)準(zhǔn)來判斷液晶顯示器的可視角度度Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)LCD顯示器的基本指標(biāo) 點(diǎn)距與分辨率點(diǎn)距與分辨率液晶屏幕的點(diǎn)距就是兩個液晶顆粒液晶屏幕的點(diǎn)距就是兩個液晶顆粒（光點(diǎn)）之間的距離，一般（光點(diǎn)）之間的距離，一般0.280.32mm就能得到較好的顯示效果就能得到較好的顯示效果通常所說的液晶顯示器的分辨率是指通常所說的液晶顯示器的分辨率是指其真實(shí)分辨率，表示水平方向的像素其真實(shí)分辨率，表示水平方向的像素點(diǎn)數(shù)與垂直方向的像素點(diǎn)數(shù)的乘積點(diǎn)數(shù)與垂直方向的像素點(diǎn)數(shù)的乘積Graphics L

42、ab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)液晶顯示器的缺點(diǎn) 壽命短、怕震動、溫度敏感壽命短、怕震動、溫度敏感 分辨率相對較低，色彩不夠鮮艷，且價分辨率相對較低，色彩不夠鮮艷，且價格偏高。格偏高。Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)*純平顯示器*走向平面的顯像管走向平面的顯像管球面顯象管：球面顯象管：表面：球面的一部分表面：球面的一部分時間：時間：9090年代初年代初柱面顯象管：柱面顯象管：表面：柱面的一部分，垂直方向上平表面：柱面的一部分，垂直方向上平直，水平方向上有彎曲直，水平方向上有彎曲時間：時間：9090年代中期年代中期代表：代表：SonySony公司的公司的TrinitronTrinitro

43、n，MitsubishiMitsubishi公司的公司的DiamondtronDiamondtronGraphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)*純平顯示器*走向平面的顯像管走向平面的顯像管平面直角顯象管平面直角顯象管表面：球面的一部分，類似于平面表面：球面的一部分，類似于平面時間：時間：9090年代中后期年代中后期現(xiàn)在市場上的主流顯象管現(xiàn)在市場上的主流顯象管純平顯象管純平顯象管表面：純平面表面：純平面時間：時間：9090年代后期年代后期代表：代表：SonySony公司的公司的FD TrinitronFD Trinitron，MitsubishiMitsubishi公司的公司的Diamond

44、tronDiamondtron，SamsungSamsung公公司的司的DanyFlatDanyFlat，LGLG公司的公司的FlatronFlatron今后的主流顯象管今后的主流顯象管Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 純平顯示器的技術(shù)指標(biāo)純平顯示器的技術(shù)指標(biāo) 點(diǎn)距：點(diǎn)距：0.26mm,0.25mm,0.24mm 帶寬：帶寬：110M208M 最大分辨率：最大分辨率：16001200/85，12801024/85 對比度：對比度： 亮度不均勻性：亮度不均勻性： 閃爍：閃爍： 功耗：功耗：100W左右左右 主要產(chǎn)品主要產(chǎn)品 LG的未來窗，美格的平面龍（的未來窗，美格的平面龍（Son

45、y顯像管），顯像管），ADI的的MicroScan(Sony顯像管顯像管)，三星，三星700IFT等等等等*純平顯示器*Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)*未來顯示器* 采用空氣等離子體技術(shù)，無須刷新緩沖采用空氣等離子體技術(shù)，無須刷新緩沖存儲器存儲器 空氣等離子體可想象成一個個微型霓虹空氣等離子體可想象成一個個微型霓虹燈，紅綠藍(lán)三種不同顏色的像素。燈，紅綠藍(lán)三種不同顏色的像素。 顯示屏薄，掛在墻上。顯示屏薄，掛在墻上。 發(fā)光聚合物技術(shù)，堅(jiān)不可摧；柔韌性好，發(fā)光聚合物技術(shù)，堅(jiān)不可摧；柔韌性好，可以卷起來；顯示畫面具有無與倫比的可以卷起來；顯示畫面具有無與倫比的清晰度，無鋸齒現(xiàn)象。真正

46、的平面直角。清晰度，無鋸齒現(xiàn)象。真正的平面直角。Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)環(huán)形時代（二十世紀(jì)環(huán)形時代（二十世紀(jì)8080年代初至九十年代初）：球年代初至九十年代初）：球形屏幕一統(tǒng)天下形屏幕一統(tǒng)天下, ,球面顯示器的屏幕呈明顯的弧度球面顯示器的屏幕呈明顯的弧度Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 平面直角時代（二十世紀(jì)平面直角時代（二十世紀(jì)九十年代中至九十年代九十年代中至九十年代末）：平面直角異軍突起末）：平面直角異軍突起 按照屏幕表面曲度來劃分，顯按照屏幕表面曲度來劃分，顯示器可以分為示器可以分為球面、平面直角、球面、平面直角、柱面、完全平面柱面、完全平面四種。四種

47、。 現(xiàn)在球面管的顯示器已基本被現(xiàn)在球面管的顯示器已基本被淘汰了，平面直角顯示器轉(zhuǎn)而成淘汰了，平面直角顯示器轉(zhuǎn)而成為了最普遍的顯示器。為了最普遍的顯示器。 在在19941994年以前，各式各樣的顯年以前，各式各樣的顯示器，都基本屬于球面顯示器。示器，都基本屬于球面顯示器。 Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)純平時代（二十世紀(jì)九十年代末至二十一世紀(jì)初）：純平產(chǎn)品后來居上 Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等離子顯示器Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)2.2 圖形系統(tǒng)及其標(biāo)

48、準(zhǔn) 分類分類 基本圖形軟件基本圖形軟件支撐軟件支撐軟件 應(yīng)用圖形軟件應(yīng)用圖形軟件專用軟件專用軟件 基本圖形軟件實(shí)現(xiàn)方法基本圖形軟件實(shí)現(xiàn)方法 圖形軟件包圖形軟件包 修改高級語言修改高級語言 專用高級圖形語言專用高級圖形語言 圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)2.2 圖形系統(tǒng)及其標(biāo)準(zhǔn) 硬件，圖形硬件，圖形 I/O 設(shè)備，系統(tǒng)軟件，圖形軟件。設(shè)備，系統(tǒng)軟件，圖形軟件。 圖形軟件：通用編程軟件包，專用應(yīng)用軟件包。圖形軟件：通用編程軟件包，專用應(yīng)用軟件包。 通用類：提供一個可用于高級程序語言的圖形通用類：提供一個可用于高級程序語言的圖形功能擴(kuò)展集功能擴(kuò)展集(比如，比如

49、，OpenGL). 基本功能：圖元生成，屬性設(shè)置（顏色，基本功能：圖元生成，屬性設(shè)置（顏色，.）選擇觀察及實(shí)施變換等。選擇觀察及實(shí)施變換等。 專用類：不關(guān)心圖形操作過程（比如，專用類：不關(guān)心圖形操作過程（比如，CAD系系統(tǒng)。統(tǒng)。Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)圖形支撐軟件 第一層次是面向系統(tǒng)的，主要解決圖形設(shè)備與計(jì)算機(jī)第一層次是面向系統(tǒng)的，主要解決圖形設(shè)備與計(jì)算機(jī)的通訊接口等問題，稱為設(shè)備驅(qū)動程序，包括一些最的通訊接口等問題，稱為設(shè)備驅(qū)動程序，包括一些最基本的輸入、輸出程序，事實(shí)上，設(shè)備驅(qū)動程序現(xiàn)在基本的輸入、輸出程序，事實(shí)上，設(shè)備驅(qū)動程序現(xiàn)在已被作為操作系統(tǒng)的一部分，由操作系統(tǒng)

50、或設(shè)備硬件已被作為操作系統(tǒng)的一部分，由操作系統(tǒng)或設(shè)備硬件廠商開發(fā)；廠商開發(fā)； 第二層次是建立在驅(qū)動程序之上，完成第二層次是建立在驅(qū)動程序之上，完成圖元的生成、圖元的生成、設(shè)備的管理設(shè)備的管理等功能，目前這個層次上的圖形支撐軟件等功能，目前這個層次上的圖形支撐軟件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，如已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，如GKS、PHIGS、 CGI等；等； 第三層次是在中間層基礎(chǔ)上編寫的，其主要任務(wù)是建第三層次是在中間層基礎(chǔ)上編寫的，其主要任務(wù)是建立圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，定義、修改和輸出圖形，它是立圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，定義、修改和輸出圖形，它是面向面向用戶的用戶的，要求具有較強(qiáng)的交互功能，使用方便，風(fēng)格要求具有較強(qiáng)的交互功能，使用方便，風(fēng)

51、格好，概念明確，容易閱讀，便于維護(hù)和移植，好，概念明確，容易閱讀，便于維護(hù)和移植，OpenGL、DirectX便屬于這一層次的軟件。便屬于這一層次的軟件。Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)圖形系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) 圖形標(biāo)準(zhǔn)：圖形系統(tǒng)及其相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)圖形標(biāo)準(zhǔn)：圖形系統(tǒng)及其相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)中各界面之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送和通信的接中各界面之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送和通信的接口標(biāo)準(zhǔn)，以及供圖形應(yīng)用程序調(diào)用的子口標(biāo)準(zhǔn)，以及供圖形應(yīng)用程序調(diào)用的子程序功能及其格式標(biāo)準(zhǔn)，前者稱為程序功能及其格式標(biāo)準(zhǔn)，前者稱為數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)及文件格式標(biāo)準(zhǔn)及文件格式標(biāo)準(zhǔn)，后者稱為，后者稱為子程序界面子程序界面標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。Graphics Lab.PKU 計(jì)

52、算機(jī)圖形學(xué)圖形標(biāo)準(zhǔn)的作用位置應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)圖形系統(tǒng)圖形系統(tǒng)設(shè)備設(shè)備驅(qū)動驅(qū)動設(shè)備設(shè)備驅(qū)動驅(qū)動設(shè)備設(shè)備驅(qū)動驅(qū)動元文件元文件輸出程序輸出程序元文件元文件輸入程序輸入程序CGMCGMCGICGI數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫IGES STEPIGES STEPGKS,PHIGS,OPENGLGKS,PHIGS,OPENGLGraphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)可移植性的四個方面 應(yīng)用程序在不同系統(tǒng)間的可移植性；應(yīng)用程序在不同系統(tǒng)間的可移植性； 應(yīng)用程序和圖形設(shè)備的可移植性；應(yīng)用程序和圖形設(shè)備的可移植性； 圖形數(shù)據(jù)的可移植性；圖形數(shù)據(jù)的可移植性； 程序員的可移植性；程序員的可移植性；Graphics Lab.PKU 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)圖形系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)分類 面向圖形設(shè)備的接口標(biāo)準(zhǔn)：面向圖形設(shè)備的接口標(biāo)準(zhǔn)：計(jì)算機(jī)圖形元文件計(jì)算機(jī)圖形元文件(CGM)，(CRT,Mouse,)計(jì)算機(jī)圖形接口計(jì)算機(jī)圖形接口(CGI).設(shè)備驅(qū)動程序。設(shè)備驅(qū)動程序。 面向應(yīng)用軟件的標(biāo)準(zhǔn)：面向應(yīng)用軟件的標(biāo)準(zhǔn)：程序員層次交互式圖形系統(tǒng)（程序員層次交互式圖形系統(tǒng)（PHIGS）,GL (圖形圖形程序包程序包)（三維）圖形核心系統(tǒng)（三維）圖形核心系統(tǒng)（3D-)GKS 面向圖形應(yīng)用系統(tǒng)中工程和產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型及其面向圖形應(yīng)用系統(tǒng)中工程和產(chǎn)