第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)

1、第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)2圖形輸出圖形輸出包括圖形的顯示和圖形的繪制，圖形顯示指的是在屏幕上輸出圖形圖形繪制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設(shè)備第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)32.1 圖形顯示器2.1.1 陰極射線管2.1.2 彩色陰極射線管射線穿透法影孔板法2.1.3 隨機(jī)掃描顯示系統(tǒng)2.1.4 光柵掃描系統(tǒng)第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)4l 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)第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)5陰極

2、射線管(CRT)工作原理高速的電子束由電子槍發(fā)出，經(jīng)過聚焦系統(tǒng)、加速系統(tǒng)和磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)就會(huì)到達(dá)熒光屏的特定位置。由于熒光物質(zhì)在高速電子的轟擊下會(huì)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)。由于高能態(tài)很不穩(wěn)定，在很短的時(shí)間內(nèi)熒光物質(zhì)的電子會(huì)從高能態(tài)重新回到低能態(tài)，這時(shí)將發(fā)出熒光，屏幕上的那一點(diǎn)就會(huì)亮了第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)6要保持顯示一幅穩(wěn)定的畫面，必須不斷地發(fā)射電子束刷新頻率刷新一次是指電子束從上到下掃描一次的過程刷新頻率高到一定值后，圖象才能穩(wěn)定顯示第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)7電子槍電燈絲、陰極和控制柵組成。陰極：由燈絲加熱發(fā)出電子束，控制柵：加上負(fù)電壓后，能夠控制通過其中小孔的帶負(fù)電的電子束的

3、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)的亮度。第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)8聚焦系統(tǒng)保證電子束在轟擊屏幕時(shí)，匯聚成很細(xì)的點(diǎn)。加速電極加正的高壓電（幾萬伏），使電子束高速運(yùn)動(dòng)。 第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)9偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制電子束，靜電場(chǎng)或磁場(chǎng)，產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。電子束要到達(dá)屏幕的邊緣時(shí)，偏轉(zhuǎn)角度就會(huì)增大。到達(dá)屏幕最邊緣的偏轉(zhuǎn)角度被稱為最大偏轉(zhuǎn)角最大偏轉(zhuǎn)角是衡量系統(tǒng)性能的最重要的指標(biāo)，顯示器長(zhǎng)短與此有關(guān)CRT顯示器屏幕越大整個(gè)顯象管就越長(zhǎng)第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)10熒光屏 熒光物質(zhì)：當(dāng)它被電子轟擊時(shí)發(fā)出亮光熒光物質(zhì)：當(dāng)它被電子轟擊時(shí)發(fā)出亮光l持續(xù)發(fā)光時(shí)間：電子束離開某點(diǎn)后，該點(diǎn)的亮度值衰減到初始值持續(xù)發(fā)光

4、時(shí)間：電子束離開某點(diǎn)后，該點(diǎn)的亮度值衰減到初始值1/10所需的時(shí)間所需的時(shí)間l刷新刷新(Refresh)：為了讓熒光物質(zhì)保持一個(gè)穩(wěn)定的亮度值為了讓熒光物質(zhì)保持一個(gè)穩(wěn)定的亮度值l刷新頻率：每秒鐘重繪屏幕的次數(shù)刷新頻率：每秒鐘重繪屏幕的次數(shù)某種CRT產(chǎn)生穩(wěn)定圖像所需要的最小刷新頻率=1秒/熒光物質(zhì)的持續(xù)發(fā)光時(shí)間（例如）=1000/40=25Hz第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)11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)：CRT在水平或豎直方在水平或豎直方向單位長(zhǎng)度上能識(shí)別的最大像素個(gè)數(shù)，單向單位長(zhǎng)度上能

5、識(shí)別的最大像素個(gè)數(shù)，單位通常為位通常為dpi（dots per inch)。在假定屏在假定屏幕尺寸一定的情況下，也可用整個(gè)屏幕所幕尺寸一定的情況下，也可用整個(gè)屏幕所能容納的像素個(gè)數(shù)描述，如能容納的像素個(gè)數(shù)描述，如640*480，800*600，1024*768，1280*1024等等等等第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)12產(chǎn)生彩色的常用方法：射線穿透法影孔板法2.1.2 彩色陰極射線管第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)132.1.2 彩色陰極射線管-射線穿透法 原理：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

6、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第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)14彩色陰極射線管-射線穿透法應(yīng)用：主要用于畫線顯示器應(yīng)用：主要用于畫線顯示器優(yōu)點(diǎn)：成本低優(yōu)點(diǎn)：成本低缺點(diǎn)：只能產(chǎn)生有限幾種顏色缺點(diǎn)：只能產(chǎn)生有限幾種顏色第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)152.1.2 彩色陰極射線管-影孔板法影孔板法影孔板法原理：影孔板被安裝在熒光屏的內(nèi)表面，原理：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用于精確定位像素的位置外層玻璃熒光涂層影孔板影孔板第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)16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

7、影孔板代表：代表：Sony的的Trinitron與與Mitsubishi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顯像管顯像管第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)172.1.2 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、影孔板中的一個(gè)小孔和熒光熒光點(diǎn)點(diǎn)呈一直線；每個(gè)小孔與一個(gè)像素（即三個(gè)熒光點(diǎn)熒光點(diǎn)）對(duì)應(yīng)第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)18顯示器能同時(shí)顯示的顏色個(gè)數(shù)顯示器能同時(shí)顯示的顏色個(gè)數(shù)如果每支電子槍發(fā)出的電子束的強(qiáng)度有2

8、56個(gè)等級(jí)，則顯示器能同時(shí)顯示256*256*256=16M種顏色，稱為真彩系統(tǒng)l調(diào)節(jié)各電子槍發(fā)生的電子束中所含電子的數(shù)目，即可控制各色光點(diǎn)亮度。第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)19球面顯示器與柱面顯示器普通的顯象管采用的都是點(diǎn)狀影孔板顯象管，顯象管的表面呈略微凸起的球面狀，故稱之為“球面管”。而柱面顯象管采用蔭柵式結(jié)構(gòu)，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“柱面管”常用的蔭柵式顯象管有日本索尼公司的特麗瓏管（Trinitron）和三菱公司的鉆石瓏管（Diamondtron）第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)20R G B紅綠蘭蔭柵熒光屏蔭柵式彩色CRT顯色原理第二章圖形設(shè)備和

9、系統(tǒng)21R GG BB0.25mmd=0.28mm0.22mm0.31mmR GBG點(diǎn)距為.25的柱面顯示器點(diǎn)距為.28的球面顯示器柱面和球面顯示器點(diǎn)距定義示意圖第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)222.1.3 隨機(jī)掃描的顯示系統(tǒng)特點(diǎn)：電子束可隨意移動(dòng)，只掃描熒屏上要顯示的 部分。 邏輯部件：刷新存儲(chǔ)器(Refreshing Buffer),顯示處理器（DPU:Display Processing Uuit）和CRT第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)23l 應(yīng)用程序發(fā)出繪圖命令，解析成顯示處理器可接受命令格式，存放在刷新存儲(chǔ)器中。刷新存儲(chǔ)器中所有的繪圖命令組成一個(gè)顯示文件，由顯示處理器負(fù)責(zé)解釋執(zhí)行(刷新)， 驅(qū)動(dòng)電子槍在

10、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。 工作原理第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)242.1.4 光柵掃描的顯示系統(tǒng)光柵掃描顯示系統(tǒng)特點(diǎn)：光柵掃描掃描線幀水平回掃期垂直回掃期第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)25幾個(gè)概念水平掃描頻率為行頻。垂直掃描頻率為幀頻。隔行掃描方式是先掃偶數(shù)行掃描線，再掃奇數(shù)行掃描線。第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)26幾個(gè)概念整個(gè)屏幕被掃描線分成 n 行，每行有 m 個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)為一個(gè)象素。整個(gè)屏幕有 m n 個(gè)象素。是指CRT在水平或垂直方向的單位長(zhǎng)度上能分辨出的最大光點(diǎn)（象素）數(shù)，分為水平分辨率和垂直分辨率。通常用屏幕上象素的數(shù)目來表示。比如上述的 n 行，每行 m 點(diǎn)的屏幕分辨率

11、為 m n 。分辨率越高，相鄰象素點(diǎn)之間的距離越小，顯示的字符或圖像也就越清晰。分辨率受顯示器生產(chǎn)工藝、掃描頻率以及顯示存儲(chǔ)器容量的限制。第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)27幾個(gè)概念相鄰象素點(diǎn)之間的距離，與分辨率指標(biāo)相關(guān)。指顯示字符、圖形特別是動(dòng)態(tài)圖像的速度，與顯示器的分辨率及掃描頻率有關(guān)?？捎米畲髱挘ㄋ较笏?cái)?shù) 垂直象素?cái)?shù) 最大幀頻）來表示。第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)28幾個(gè)概念亮度等級(jí)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器顏色的數(shù)目以及一幀畫面可同時(shí)顯示的顏色數(shù)，與熒光屏的質(zhì)量有關(guān)，并受顯示存儲(chǔ)器VRAM容量的影響。由于CRT內(nèi)側(cè)的熒光粉在接受電子束的轟擊時(shí)，只能維持短暫的發(fā)光，根據(jù)人

12、眼視覺暫留的特性，需要不斷進(jìn)行刷新才能有穩(wěn)定的視覺效果，因此刷新是指以每秒30幀以上的頻率反復(fù)掃描不斷地顯示每一幀圖像。圖像的刷新頻率等于幀掃描的頻率（幀頻），用每秒刷新的幀數(shù)表示。目前刷新頻率標(biāo)準(zhǔn)為每秒50120幀。第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)29幾個(gè)概念 存儲(chǔ)用于刷新的圖像信息的存儲(chǔ)器。幀緩沖存儲(chǔ)器的大小通常用X方向（行）和Y方向（列）可尋址的地址數(shù)的乘積來表示，稱為幀緩沖存儲(chǔ)器的分辨率。第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)30 幀緩沖存儲(chǔ)器（幀緩沖存儲(chǔ)器（Frame Buffer)，視頻控制器視頻控制器（Video Controller)，顯示處理器（顯示處理器（Display Processor），），CRT

13、幀緩沖存儲(chǔ)器幀緩沖存儲(chǔ)器作用：存儲(chǔ)屏幕上像素的顏色值作用：存儲(chǔ)屏幕上像素的顏色值簡(jiǎn)稱幀緩沖器，俗稱顯存簡(jiǎn)稱幀緩沖器，俗稱顯存邏輯部件第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)31l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(duì)應(yīng)，各單元的數(shù)值決定了其對(duì)應(yīng)像素的顏色。l顯示顏色的種類與幀緩存中每個(gè)單元的位數(shù)有關(guān)（圖示幀緩沖器的每個(gè)單元只有一位）。 第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)32黑白光柵掃描顯示器黑白光柵顯示器的邏輯框圖如上：其中幀緩存是一塊連續(xù)的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器。對(duì)于黑白單灰度顯示器每一象素需要一位存儲(chǔ)器，對(duì)一個(gè)10241024象素組成的黑白單灰度顯示器所需要的最小緩存為220，并在一個(gè)位面上。一個(gè)位面的緩存只能存

14、儲(chǔ)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，因而還需要數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)。第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)33彩色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)合起來才能反映圖形的顏色和灰度等級(jí)。如下圖是一個(gè)具有N位面灰度等級(jí)的幀緩存。顯示器上每個(gè)象素的亮度是由N位面中對(duì)應(yīng)的每個(gè)象素位置的內(nèi)容控制的。該存儲(chǔ)器的中的二進(jìn)制的數(shù)被翻譯成灰度等級(jí)，范圍是0到2N-1之間。第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)34彩色光柵掃描顯示器下圖是彩色光柵顯示器的邏輯圖，對(duì)于紅、綠、藍(lán)三原色有三個(gè)位面的幀緩存和三個(gè)電子槍。第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)35彩色光柵掃描顯示器每個(gè)顏色的電子槍可以通過增加幀緩存位面來提高顏色種類的灰度

15、等級(jí)。如上圖，每種原色電子槍有8個(gè)位位面的幀緩存和8位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，每種原色可有256種灰度，三種原色的組合將是(28)3=224。第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)36彩色光柵掃描顯示器若每個(gè)單元有24位（每種基色占8位）即顯示系統(tǒng)可同時(shí)產(chǎn)生224種顏色（24位真彩色）。分辨率分辨率M*N、顏色個(gè)數(shù)顏色個(gè)數(shù)K與顯存大與顯存大小小V的關(guān)系的關(guān)系KNMV2log第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)37彩色光柵掃描顯示器3個(gè)位面分辯率是10241024的顯示器，需要310241024（3145728）位的存儲(chǔ)器。若存儲(chǔ)器位長(zhǎng)固定，則屏幕分辯率與同時(shí)可用的顏色種數(shù)成反比關(guān)系。1兆字節(jié)的幀緩存，若設(shè)分辯率為640480，則幀緩存每

16、個(gè)單元可有24位，可能同時(shí)顯示224種顏色，若設(shè)分辯率為1024768，則每個(gè)單元分得的位數(shù)僅略多于8，只能工作于256色顯示模式下。第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)38彩色光柵掃描顯示器顯存問題高分辨率和真彩要求有大的顯存；曾經(jīng)是個(gè)問題！解決方法：采用查色表(Lookup Table）或稱彩色表(Color Table)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)顯存第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)39查色表（look up Table）是一維線性表，其每一項(xiàng)的內(nèi)容對(duì)應(yīng)一種顏色，它的長(zhǎng)度由幀緩存單元的位數(shù)決定，例如：每單元有8位，則查色表的長(zhǎng)度為28256目的：在幀緩存單元的位數(shù)不增加的情

17、況下，具有大范圍內(nèi)挑選顏色的能力：第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)40存放方式顏色信息在幀緩存中兩種存放方式：一是顏色值直接存儲(chǔ)在幀緩存中。二是把顏色碼放在一個(gè)獨(dú)立的表中，幀緩存存放的是顏色表中各項(xiàng)的索引值，顏色范圍擴(kuò)充了。單色系統(tǒng)：查色表固化彩顯：可修改、創(chuàng)建查色表。第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)41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)系帶寬問題高分辨率和高的刷新頻率要求有高帶寬-依然是個(gè)問題！解決方法：隔行掃描（現(xiàn)在已經(jīng)基本不用， 主流顯示器都采用逐行掃描方式）隔行掃描的：把一幀分兩場(chǎng)，即奇數(shù)場(chǎng)與 偶數(shù)場(chǎng)場(chǎng)頻：=2*幀頻彩色光柵掃描顯示器FNMT第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)42隔行掃描工作原理一幀完整的畫

18、面分成兩場(chǎng)。一場(chǎng)160秒，（場(chǎng)頻60HZ），（幀頻30HZ）畫面更新頻率仍為60HZ，降低了閃爍效應(yīng)，每一場(chǎng)160秒內(nèi)，幀緩存中數(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的要求。第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)43簡(jiǎn)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)內(nèi)存任一塊區(qū)域，視頻控制器能夠直接存取該區(qū)域以刷新屏幕。第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)44較為典型的光柵掃描圖形顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)其中，幀緩存可以是專用的存儲(chǔ)器，也可以是系統(tǒng)內(nèi)存中的一塊固定區(qū)域。第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)45視頻控制器作用：建立幀緩存與屏幕像素之間的一一對(duì)應(yīng)，負(fù)責(zé)刷新邏輯結(jié)構(gòu)普通顯卡=視頻控制器+顯存第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)46

19、顯示處理器作用：代替CPU完成部分圖形處理功能，掃描轉(zhuǎn)換、幾何變換、裁剪、光柵操作、紋理映射等等第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)47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)圖形加速卡=視頻控制器+顯存+顯示處理器第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)48 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(huì)產(chǎn)生混淆會(huì)產(chǎn)生混淆缺點(diǎn)正在被克服優(yōu)點(diǎn)使其占據(jù)了市場(chǎng)主流光柵顯示系統(tǒng)的特點(diǎn)光柵顯示系統(tǒng)的特點(diǎn)第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)49LCD顯示器CRT固有的物理結(jié)構(gòu)限制了它向更廣的顯

20、示領(lǐng)域發(fā)展屏幕的加大必然導(dǎo)致顯象管的加長(zhǎng)，顯示器的體積必然要加大，在使用時(shí)候就會(huì)受到空間的限制CRT顯示器是利用電子槍發(fā)射電子束來產(chǎn)生圖像，容易受電磁波干擾長(zhǎng)期電磁輻射會(huì)對(duì)人們健康產(chǎn)生不良影響第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)50LCD顯示器的優(yōu)點(diǎn)外觀小巧精致，厚度只有6.58cm左右。不會(huì)產(chǎn)生CRT那樣的因?yàn)樗⑿骂l率低而出現(xiàn)的閃爍現(xiàn)象工作電壓低，功耗小，節(jié)約能源沒有電磁輻射，對(duì)人體健康沒有任何影響第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)51索尼公司的兩款LCD外形第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)52液晶顯示器的構(gòu)成液晶顯示器LCD(Liquid Crystal Display)是由六層薄板組成的平板式顯示器第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)53LCD

21、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(shí)，就會(huì)改變它的物理性質(zhì)而發(fā)生形變，此時(shí)通過它的光的折射角度就會(huì)發(fā)生變化，而產(chǎn)生色彩液晶屏幕后面有一個(gè)背光，這個(gè)光源先穿過第一層偏光板，再來到液晶體上，而當(dāng)光線透過液晶體時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生光線的色澤改變，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二塊偏光板第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)54液晶顯示器的缺點(diǎn)壽命短、怕震動(dòng)、溫度敏感分辨率相對(duì)較低，色彩不夠鮮艷，且價(jià)格偏高。第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)55圖形處理器圖形處理器是圖形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重要元件，是連接計(jì)算機(jī)和顯示終端的紐帶早期的圖形處理器只包含

22、簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)器和幀緩沖區(qū)，它們實(shí)際上只起了一個(gè)圖形的存儲(chǔ)和傳遞作用，一切操作都必須有CPU來控制現(xiàn)在的圖形處理器不單單存儲(chǔ)圖形，而且能完成大部分圖形函數(shù)，專業(yè)的圖形卡已經(jīng)具有很強(qiáng)的3D處理能力，大大減輕了CPU的負(fù)擔(dān),提高了顯示質(zhì)量和顯示速度第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)56圖形處理器的組成顯示主芯片顯卡的核心，俗稱GPU，它的主要任務(wù)是對(duì)系統(tǒng)輸入的視頻信息進(jìn)行構(gòu)建和渲染顯示緩存用來存儲(chǔ)將要顯示的圖形信息以及保存圖形運(yùn)算的中間數(shù)據(jù)顯存的大小和速度直接影響著主芯片性能的發(fā)揮數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（RAMDAC）它的作用就是把二進(jìn)制的數(shù)字轉(zhuǎn)換成為和顯示器相適應(yīng)的模擬信號(hào)第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)57顯存模擬信號(hào)輸出主芯片計(jì)

23、算機(jī)控制信號(hào)RAMDAC顯卡工作原理簡(jiǎn)單示意圖第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)58*純平顯示器*走向平面的顯像管球面顯象管：表面：球面的一部分時(shí)間：90年代初柱面顯象管：表面：柱面的一部分，垂直方向上平直，水平方向上有彎曲時(shí)間：90年代中期代表：Sony公司的Trinitron，Mitsubishi公司的Diamondtron第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)59*純平顯示器*走向平面的顯像管平面直角顯象管表面：球面的一部分，類似于平面時(shí)間：90年代中后期現(xiàn)在市場(chǎng)上的主流顯象管純平顯象管表面：純平面時(shí)間：90年代后期代表：Sony公司的FD Trinitron，Mitsubishi公司的Diamondtron，Sams

24、ung公司的DanyFlat，LG公司的Flatron今后的主流顯象管第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)60*未來顯示器*采用空氣等離子體技術(shù)，無須刷新緩沖存儲(chǔ)器空氣等離子體可想象成一個(gè)個(gè)微型霓虹燈，紅綠藍(lán)三種不同顏色的像素。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，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。真正的平面直角。第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)61具有完整人機(jī)交互界面，集高性能的計(jì)算和圖形于一身，可配置大容量的內(nèi)存和硬盤，I/O和網(wǎng)絡(luò)功能完善，使用多任務(wù)多用戶操作系統(tǒng)的小型通用個(gè)人化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。1983年美國APOLLO公司推出第一臺(tái)適合計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的工作站?，F(xiàn)在全球最

25、有名的圖形工作站屬SGI圖形工作站。圖形工作站第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)622.1 圖形顯示設(shè)備2.2 圖形輸入設(shè)備2.3 圖形系統(tǒng)及其標(biāo)準(zhǔn)最常用的圖形輸入設(shè)備就是基本的計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備鍵盤和鼠標(biāo)跟蹤球和空間球都是根據(jù)球在不同方向受到的推或拉的壓力來實(shí)現(xiàn)定位和選擇。數(shù)據(jù)手套則是通過傳感器和天線來獲得和發(fā)送手指的位置和方向的信息。這幾種輸入設(shè)備在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的構(gòu)造和漫游中特別有用光筆是一種檢測(cè)光的裝置，它直接在屏幕上操作，拾取位置 光筆的形狀和大小象一支圓珠筆，筆尖處開有一個(gè)圓孔，讓熒光屏的光通過這個(gè)孔進(jìn)入光筆。光筆的頭部有一組透鏡，把所收集的光聚集至光導(dǎo)纖維的一個(gè)端面上，光導(dǎo)纖維再把光引至光筆另一端的

26、光電倍增管，從而將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過整形后輸出一個(gè)有合適信噪比的邏輯電平，并作為中斷信號(hào)送給計(jì)算機(jī)輸出信號(hào)光導(dǎo)纖維透鏡組導(dǎo)線筆體光孔觸鈕開關(guān)光電轉(zhuǎn)換放大整形開關(guān)電路光筆結(jié)構(gòu)示意圖數(shù)字化儀是一種把圖形轉(zhuǎn)變成計(jì)算機(jī)能接收的數(shù)字形式專用設(shè)備基本工作原理是采用電磁感應(yīng)技術(shù) 由一塊數(shù)據(jù)板和一個(gè)定標(biāo)器組成。數(shù)據(jù)板中布滿了金屬柵格，當(dāng)定標(biāo)器在數(shù)據(jù)板上移動(dòng)時(shí)，其正下方的金屬柵格上就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電流。根據(jù)已產(chǎn)生電流的金屬柵格的位置，就可以判斷出定標(biāo)器當(dāng)前的幾何位置第二章圖形設(shè)備和系統(tǒng)67掃描儀圖形掃描儀是直接把圖形和圖象掃描到計(jì)算機(jī)中以象素信息進(jìn)行存儲(chǔ)的設(shè)備絕大多數(shù)是采用的固態(tài)器件是電荷耦合器件（CCD Charge Coupled Device） 工作原理用光源照射原稿，投射光線經(jīng)過一組光學(xué)鏡頭射到CCD器件上，得到元件的顏色信息，再經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，圖象數(shù)據(jù)暫存器等，最終輸入到計(jì)算機(jī)原稿熒光燈電源CCD驅(qū)動(dòng)器信號(hào)處理機(jī)控制器步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源存儲(chǔ)器微機(jī)系統(tǒng)輸出接口步進(jìn)電機(jī)透鏡5 V5 V1 2V1 2V2 20V熒光燈掃描儀的模塊框圖真實(shí)物體的三維信息的輸入