第04章-圖形硬件與圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)化(沖突文件2014年4月19日31時(shí)6分26秒)

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)第4章圖形硬件與圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)化第4章

圖形硬件與圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)用來(lái)生成、處理和顯示圖形，通常由以下三部分構(gòu)成：中央處理器：完成對(duì)圖形的描述、建立、修改等各種計(jì)算，并對(duì)圖形實(shí)現(xiàn)有效的存儲(chǔ)圖形輸出設(shè)備：包括圖形顯示設(shè)備和圖形繪制設(shè)備圖形輸入設(shè)備：常用的圖形輸入設(shè)備有鍵盤(pán)，鼠標(biāo)。第4章

圖形硬件與圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)化一個(gè)計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)至少應(yīng)具有計(jì)算、存儲(chǔ)、輸入、輸出、交互等基本功能4.1圖形輸入設(shè)備圖形輸入設(shè)備主要分為兩大類(lèi)：定位設(shè)備撿取設(shè)備圖形邏輯設(shè)備通常分6類(lèi)4.1.1鍵盤(pán)鍵盤(pán)內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)包括控制電路板、按鍵、底板和面板等鍵盤(pán)通常采用行列掃描法來(lái)確定所在的行列位置，得到位置編碼，再轉(zhuǎn)換為ASCII碼臺(tái)式機(jī)鍵盤(pán)，筆記本電腦鍵盤(pán)和工控機(jī)鍵盤(pán)機(jī)械式和電容式鍵盤(pán)人體工程學(xué)鍵盤(pán)多媒體鍵盤(pán)無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)4.1.2鼠標(biāo)鼠標(biāo)器是一種移動(dòng)光標(biāo)進(jìn)行選擇的計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備鼠標(biāo)器的基本工作是，當(dāng)移動(dòng)鼠標(biāo)器時(shí)，它把移動(dòng)距離及方向的信息變成電脈沖數(shù)送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)再把脈沖數(shù)轉(zhuǎn)換成相對(duì)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，通過(guò)屏幕顯示光標(biāo)，從而達(dá)到指示位置的目的。光電式，光機(jī)式，機(jī)械式三維鼠標(biāo)4.1.3鍵盤(pán)與鼠標(biāo)的接口及其標(biāo)準(zhǔn)AT接口PS/2接口USB接口4.1.4觸摸屏觸摸屏是一種定位設(shè)備，它通過(guò)手指觸摸屏幕顯示的物體或位置來(lái)實(shí)現(xiàn)選擇的操作。根據(jù)采用的技術(shù)不同分為電子式、光學(xué)式和聲學(xué)式觸摸屏4.1.4觸摸屏電容式觸摸屏將一個(gè)兩層導(dǎo)電和高透明度的物質(zhì)做的薄膜涂層涂在玻璃或塑料表面上，再裝到屏幕上，或直接涂到屏幕上。兩個(gè)透明涂層之間約有0.0025mm的距離，當(dāng)手指觸到屏幕時(shí)，在接觸點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)電接觸，使該點(diǎn)處的電阻發(fā)生變化。通過(guò)測(cè)得電阻的改變量就能確定觸摸的位置紅外線(xiàn)式觸摸屏利用紅外線(xiàn)和光電轉(zhuǎn)換原理制成。與屏幕尺寸相仿的框架的水平和垂直邊框上各安裝均勻密布的紅外線(xiàn)發(fā)送器和接收器。使用時(shí)把框架安裝在屏幕四周，用手指在屏幕上點(diǎn)一下，在指點(diǎn)處障礙物擋住了一條垂直紅外線(xiàn)和一條水平紅外線(xiàn)，相應(yīng)的兩個(gè)紅外線(xiàn)接收器發(fā)出電信號(hào)，根據(jù)發(fā)出信號(hào)的接收器所在位置可知障礙物所在點(diǎn)坐標(biāo)，將坐標(biāo)值送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理聲學(xué)觸摸屏由發(fā)射器、反射器和觸摸屏等組成，其中發(fā)射器和反射器一起工作。聲源發(fā)射器沿玻璃板的水平和垂直方向交替地發(fā)射高頻聲波脈沖，當(dāng)用手指觸摸屏幕時(shí)，有一部分聲波被反射回聲源處，通過(guò)計(jì)算聲波脈沖從發(fā)射到反射回聲源發(fā)射器的時(shí)間間隔，來(lái)確定手指的位置。4.1.5坐標(biāo)數(shù)字化儀坐標(biāo)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)字形式的專(zhuān)用設(shè)備，其基本工作原理是采用電磁感應(yīng)技術(shù)。通常在一塊布滿(mǎn)金屬柵格的絕緣平面板上放置一個(gè)可移動(dòng)的定位設(shè)備，當(dāng)有電流通過(guò)該定位設(shè)備上的電感線(xiàn)圈時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的磁場(chǎng)，從而使其正下方的金屬柵格上產(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，就可以判斷出定位設(shè)備當(dāng)前所處的幾何位置。然后將這種位置信息，以坐標(biāo)的形式傳送給計(jì)算機(jī)，就實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化的功能。4.1.5坐標(biāo)數(shù)字化儀手寫(xiě)輸入板是最常見(jiàn)的定位設(shè)備，工作原理與數(shù)字化儀基本相同，不同之處是前者的臺(tái)面較小，分辨率也低；而后者的臺(tái)面較大，分辨率和精度也高4.1.5坐標(biāo)數(shù)字化儀機(jī)械式數(shù)字化儀超聲波式數(shù)字化儀全電子式數(shù)字化儀三維數(shù)字化儀4.1.6圖形掃描儀圖形掃描儀是直接把圖形（如工程圖紙）和圖像（如照片、廣告畫(huà)等）掃描并輸入到計(jì)算機(jī)中，以像素信息進(jìn)行存儲(chǔ)表示的設(shè)備4.1.6圖形掃描儀電荷耦合器件(CCD)掃描儀的工作原理用光源照射被掃描的材料，投射光線(xiàn)經(jīng)過(guò)一組光學(xué)鏡頭射到CCD器件上，再經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，圖像數(shù)據(jù)暫存器等，最終輸入到計(jì)算機(jī)或圖形/文字輸出設(shè)備中。為了使投射在被掃描材料上的光線(xiàn)分布均勻，掃描儀中使用的是長(zhǎng)條形光源。4.1.7數(shù)碼相機(jī)數(shù)碼相機(jī)的工作就是通過(guò)CCD元件把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程不同于掃描儀只能拍攝平面景物，它可以拍攝任何景物，也可以拍攝運(yùn)動(dòng)物體不同于數(shù)碼攝像機(jī)拍攝的是視頻，其拍攝的是圖像，二者目前逐漸融合4.1.8手寫(xiě)筆手寫(xiě)筆的出現(xiàn)就是為了輸入中文，使用者不需要再學(xué)習(xí)其它的輸入法就可以很輕松的輸入中文，當(dāng)然這還需要專(zhuān)門(mén)的手寫(xiě)識(shí)別軟件。同時(shí)手寫(xiě)筆還具有鼠標(biāo)的作用，可以代替鼠標(biāo)操作Windows，并可以作畫(huà)電阻壓力式電磁壓感式電容觸控式4.2圖形輸出設(shè)備將計(jì)算機(jī)中的圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可視化的圖形，并以某種形式輸出向量型和光柵掃描4.2.1圖形顯示設(shè)備1.陰極射線(xiàn)管CRTCRT顯示器主要由陰極、電平控制器（即控制極）、聚焦系統(tǒng)、加速系統(tǒng)、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和陽(yáng)極熒光粉涂層組成，這六部分都在真空管內(nèi)1.陰極射線(xiàn)管CRT2.彩色陰極射線(xiàn)管一個(gè)CRT能顯示不同顏色的圖形是通過(guò)把產(chǎn)生不同顏色的熒光物質(zhì)進(jìn)行組合而實(shí)現(xiàn)的。常用射線(xiàn)穿透法和影孔板法實(shí)現(xiàn)彩色顯示由紅、綠、藍(lán)三種顏色組成的原色系統(tǒng)稱(chēng)為RGB模型。它是定義于某個(gè)紅綠藍(lán)顏色坐標(biāo)系統(tǒng)中的單位立方體。坐標(biāo)原點(diǎn)代表黑色，坐標(biāo)點(diǎn)(1,1,1)代表白色。坐標(biāo)軸上的頂點(diǎn)代表三個(gè)基色，余下的頂點(diǎn)則代表每一個(gè)基色的補(bǔ)色2.彩色陰極射線(xiàn)管彩色CRT光柵掃描顯示器有三個(gè)電子槍?zhuān)臒晒馄辽贤坑腥N熒光物質(zhì)，分別能發(fā)紅、綠、藍(lán)三種顏色的光。電子槍通常成三角形排列，與CRT屏幕上的三角形紅、綠、藍(lán)熒光點(diǎn)相對(duì)應(yīng)2.彩色陰極射線(xiàn)管電子槍和對(duì)應(yīng)的熒光點(diǎn)必須在一條直線(xiàn)上。為保證每個(gè)電子槍都能擊中對(duì)應(yīng)顏色的熒光點(diǎn)，在電子槍和熒光屏之間放置一個(gè)有孔的金屬網(wǎng)格（即蔭罩）。調(diào)整彩色電子槍的排布方式可讓三個(gè)電子束都匯聚于蔭罩上。這樣，某顏色的電子束通過(guò)蔭罩后，就可避免和另外兩種顏色的熒光點(diǎn)相交，而只能與自己對(duì)應(yīng)顏色的熒光點(diǎn)相交2.彩色陰極射線(xiàn)管刷新一次指電子束從上到下將熒光屏掃描一次，只有刷新頻率高到一定值后，圖像才能穩(wěn)定顯示。大約達(dá)到每秒60幀，即60Hz時(shí)，人眼才能感覺(jué)到屏幕不閃爍，要使人眼覺(jué)得舒服，一般必須有85Hz以上的刷新頻率2.彩色陰極射線(xiàn)管隔行掃描當(dāng)電子束從屏幕的上半部分移到下半部時(shí)，屏幕上半部分的亮度就有了可以觀察到的衰減，于是畫(huà)面下半部分顯得更亮。事實(shí)上最亮的部分會(huì)不斷移動(dòng)，從而產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象。由于當(dāng)時(shí)的掃描技術(shù)難以達(dá)到較快的速度，所以采用隔行掃描的方法，以使得上下掃描較為平均，降低閃爍現(xiàn)象逐行掃描3.隨機(jī)掃描的圖形顯示器隨機(jī)掃描的圖形顯示器中電子束的定位和偏轉(zhuǎn)具有隨機(jī)性，即電子束可隨意移動(dòng)，只掃描熒屏上要顯示的部分基本工作過(guò)程：從顯示文件中取出繪制命令，送到顯示控制器，由顯示控制器控制電子束的偏轉(zhuǎn)，從而繪制圖形軌跡4.存儲(chǔ)管式圖形顯示器隨機(jī)掃描的圖形顯示器使用了一個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)圖形信息，然后不斷地取出這些信息來(lái)刷新屏幕。由于存取信息速度的限制，使得顯示穩(wěn)定圖形時(shí)的畫(huà)線(xiàn)長(zhǎng)度有限，且造價(jià)較高。針對(duì)這些問(wèn)題，70年代后期發(fā)展了利用管子本身來(lái)存儲(chǔ)信息的技術(shù)，這就是存儲(chǔ)管技術(shù)。5.光柵掃描式圖形顯示器畫(huà)點(diǎn)設(shè)備，可看成一個(gè)點(diǎn)陣單元發(fā)生器，并可控制每個(gè)點(diǎn)陣單元的亮度。發(fā)出的電于束的偏轉(zhuǎn)方式是固定的，自上而下，從左到右掃描在熒光屏上形成光柵形狀。圖形是通過(guò)電子束掃描到光柵上的圖形象素點(diǎn)時(shí)呈現(xiàn)的亮度或顏色與光柵背景的亮度或顏色不同而襯托出的，可形成多級(jí)灰度或顏色的實(shí)面積自然圖像。由于圖像是由像素陣列組成，顯示一幅圖像所需要的時(shí)間等于顯示整個(gè)光柵所需的時(shí)間，而與圖像的復(fù)雜程度無(wú)關(guān)?？砂压鈻艌D形顯示器看做許多離散點(diǎn)組成的矩陣，每個(gè)點(diǎn)都可以發(fā)光，用一系列的點(diǎn)（或像素）來(lái)近似地表示圖形。5.光柵掃描式圖形顯示器實(shí)現(xiàn)光柵CRT圖形顯示器的最常見(jiàn)方法是使用幀緩存。光柵中的每個(gè)像素在幀緩存中至少要有1位（bit）,每個(gè)像素1位的存儲(chǔ)容量稱(chēng)為位面（bitplane）。畫(huà)面就是由幀緩存中的這些位信息組成的。圖形在計(jì)算機(jī)中是一位一位產(chǎn)生的，每一個(gè)存儲(chǔ)位只有0或1兩個(gè)狀態(tài)，因此一個(gè)位面的幀緩存只能產(chǎn)生黑白圖形。幀緩沖存儲(chǔ)器是一塊連續(xù)的存儲(chǔ)空間。幀緩存是數(shù)字設(shè)備，光柵顯示器是模擬設(shè)備，要把幀緩存中的信息在光柵顯示器屏幕上輸出必須經(jīng)過(guò)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換，這個(gè)工作由DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）完成5.光柵掃描式圖形顯示器光柵圖形顯示器中需要有足夠的位面和幀緩存結(jié)合起來(lái)才能反映圖形的顏色和灰度等級(jí)5.光柵掃描式圖形顯示器顯示器上每個(gè)像素的亮度由N個(gè)位面中對(duì)應(yīng)的每個(gè)像素位置的內(nèi)容共同決定，即每一位的二進(jìn)制被存入指定的寄存器中,該寄存器中二進(jìn)制的數(shù)被翻譯成灰度等級(jí)，其范圍在0-2N-1之間。為避免幀緩存的增加，可采用顏色查找表來(lái)提高灰度級(jí)別。幀緩存中的位面號(hào)為顏色查找的索引，顏色查找表必須有2N項(xiàng)，每一項(xiàng)具有W位字寬。當(dāng)W>N時(shí)，可有2N灰度等級(jí)，但每次只有2N個(gè)不同灰度等級(jí)可用。若要使用2N種以外的灰度等級(jí)，需改變顏色查找表中的內(nèi)容（重裝顏色查找表）。5.光柵掃描式圖形顯示器由于只有三種原色，所以可用三個(gè)位面實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的彩色幀緩沖存儲(chǔ)器。下圖為簡(jiǎn)單的彩色光柵顯示器，由分別對(duì)應(yīng)紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三原色的三個(gè)位面的幀緩存，DAC，三個(gè)電子槍和CRT光柵組成。5.光柵掃描式圖形顯示器對(duì)每個(gè)顏色的電子槍可通過(guò)增加幀緩存位面來(lái)提高顏色種類(lèi)的灰度等級(jí)。如下圖，每種原色電子槍有8個(gè)位面的幀緩存和8位的DAC，每種原色有28種灰度等級(jí)，三種原色的組合有224種顏色。這種顯示器稱(chēng)為全色光柵掃描圖形顯示器，其幀緩存稱(chēng)為全色幀緩存6.液晶顯示器LCDCRT的缺陷：體積大：CRT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，屏幕的加大必然導(dǎo)致顯像管的加長(zhǎng)、顯示器體積的加大，在使用時(shí)候就會(huì)受到空間的限制；電磁波干擾：另外CRT顯示器是利用電子槍發(fā)射電子束來(lái)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。液晶顯示器的優(yōu)勢(shì)：LCD顯示器外觀小巧精致，厚度只有6.5~8cm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(méi)有電磁輻射，對(duì)人體健康沒(méi)有任何影響。6.液晶顯示器LCD液晶顯示器（LCD）依驅(qū)動(dòng)方式分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)、單純矩陣驅(qū)動(dòng)和主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)3種。1.液晶的物理特性液晶即液態(tài)晶體，具有線(xiàn)狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)的分子，可象液體那樣流動(dòng)。液晶分子的排列柔軟易變形，受電場(chǎng)、磁場(chǎng)、溫度、應(yīng)力等外部條件作用時(shí)會(huì)重新排列。當(dāng)通電和不通電時(shí)液晶分子處于兩種不同的排列，一種排列光線(xiàn)容易通過(guò)，而另一種排列阻止光線(xiàn)通過(guò)。6.液晶顯示器LCD單色液晶顯示器的原理在液晶顯示器中，液晶是灌入兩個(gè)列有細(xì)槽的平面之間。液晶顯示器依靠極化濾光器（片）影響光線(xiàn)穿過(guò)液晶。自然光線(xiàn)是朝所有方向隨機(jī)發(fā)散的。極化濾光器實(shí)際是一系列逐步變細(xì)的平行線(xiàn)，這些線(xiàn)阻斷不與它們平行的所有光線(xiàn)。只有兩個(gè)濾光器的線(xiàn)完全平行，或者通過(guò)第一個(gè)極化濾光器的光線(xiàn)本身已扭轉(zhuǎn)到與第二個(gè)極化濾光器相匹配，光線(xiàn)才得以穿過(guò)第二個(gè)極化濾光器。如下圖所示，兩個(gè)極化濾光器互相垂直，穿過(guò)第一個(gè)極化濾光器的光線(xiàn)，經(jīng)過(guò)扭曲的液晶后，光線(xiàn)被扭曲90°，正好可以穿過(guò)第二個(gè)極化濾光器6.液晶顯示器LCD但若為液晶加一個(gè)電壓，液晶分子又會(huì)重新排列并完全平行，使光線(xiàn)不再扭轉(zhuǎn)，將被第二個(gè)濾光器擋住?？傊?，加電光線(xiàn)將被阻斷，不加電光線(xiàn)將射出液晶材料本身不發(fā)光，所以顯示屏兩邊設(shè)有作為光源的燈管。液晶顯示屏背面有一塊背光板和反光膜，背光板由熒光物質(zhì)組成，可以發(fā)射光線(xiàn)，提供均勻的背景光源。背光板發(fā)出的光線(xiàn)穿過(guò)第一層偏振過(guò)濾層后進(jìn)入液晶層。液晶層中的水晶液滴都被包含在細(xì)小的單元格結(jié)構(gòu)中，一個(gè)或多個(gè)單元格構(gòu)成屏幕上的一個(gè)像素。玻璃板與液晶材料之間的透明電極分為行和列，在行與列的交叉點(diǎn)上，通過(guò)改變電壓而改變液晶的旋光狀態(tài)，從而改變屏幕上相應(yīng)像素的亮度6.液晶顯示器LCD彩色LCD要具備專(zhuān)門(mén)處理彩色顯示的色彩過(guò)濾層。彩色LCD面板中的每一個(gè)像素由3個(gè)液晶單元格構(gòu)成，每一個(gè)單元格前面都分別有紅色、綠色或藍(lán)色的過(guò)濾器。這樣，通過(guò)不同單元格的光線(xiàn)可在屏幕上顯示出不同的顏色。7.等離子顯示器等離子顯示器由密封在玻璃膜夾層中的晶格矩陣（光柵）組成，每個(gè)晶格充有低壓氣體。在高電壓作用下，氣體會(huì)電解。電解后的氣體稱(chēng)為等離子體，所以這種顯示器稱(chēng)為等離子顯示器。當(dāng)電子又重新與原子結(jié)合在一起時(shí)，能量就會(huì)以光子的形式釋放出來(lái)，這時(shí)氣體就會(huì)釋放出具有特征的輝光。等離子顯示器有交流(AC)激發(fā)的、直流(DC)激發(fā)的、交直流(AC/DC)混合激發(fā)的三種類(lèi)型要點(diǎn)亮某個(gè)地址的氣泡，開(kāi)始要在相應(yīng)行上加較高的電壓，氣泡點(diǎn)亮后，可用低電壓維持氣泡的亮度。關(guān)掉某個(gè)氣泡，只要將相應(yīng)的電壓降低。改變控制電壓，可使等離子板顯示不同灰度的圖形7.等離子顯示器等離子顯示器的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：–重量較輕、完全無(wú)X射線(xiàn)輻射；–屏幕亮度非常均勻，不存在明顯的亮區(qū)和暗區(qū)；–不存在某些區(qū)域聚焦不良或散焦的毛病；–屏幕更平展，觀察視角更大。

缺點(diǎn)：–價(jià)格較高；–顯示屏上的玻璃較薄使屏幕較脆弱。8.投影機(jī)CRT投影機(jī)，LCD投影機(jī)，DLP投影機(jī)CRT已基本淘汰LCD色彩還原性能好；結(jié)構(gòu)合理，穩(wěn)定程度高；接駁、衍生功能極其豐富，一般可接駁復(fù)合視頻、S端子、音頻、RS-232通信、Com口、USB口等LCD通常體形偏大，但功能完善，亮度高，適用于較大型的場(chǎng)合8.投影機(jī)DLP(DigitalLightProcessor)也即數(shù)字光束處理器美國(guó)德州儀器公司研發(fā)DLP以DMD數(shù)字微鏡作為成像器件每片DMD由很多微鏡組成，每個(gè)微鏡對(duì)應(yīng)一個(gè)像素點(diǎn)，物理分辨率就是由微鏡的數(shù)目決定的微鏡分啟通和斷開(kāi)兩種工作狀態(tài)。為了獲得不同的亮度，微鏡啟通和斷開(kāi)的速率還可以改變，工作時(shí)得用成千上萬(wàn)個(gè)微鏡器件，并由DLP板進(jìn)行控制工作過(guò)程：光源所發(fā)白光，經(jīng)分色輪被分成不同時(shí)段的紅綠藍(lán)三束色光。三色光經(jīng)DMD反射成像，最后三色像分時(shí)間先后進(jìn)行疊加，還原出原色投放屏幕8.投影機(jī)DLP使得灰度等級(jí)提高，圖像噪聲消失，畫(huà)面質(zhì)量穩(wěn)定，數(shù)字圖像非常精確DLP投影機(jī)清晰度高，畫(huà)面均勻，色彩銳利，可以隨意變焦，調(diào)整十分方便體形較小，適合小型場(chǎng)合總的來(lái)說(shuō)，LCD和DLP兩者各有優(yōu)勢(shì)LCD應(yīng)用面相對(duì)來(lái)說(shuō)多一些，而DLP對(duì)比度高，使得表現(xiàn)文字更清晰有力在顯示動(dòng)態(tài)圖像時(shí)，由于圖像刷新速度較快，LCD技術(shù)有優(yōu)勢(shì)4.2.2圖形繪制設(shè)備顯示設(shè)備只能在屏幕上產(chǎn)生各種圖形，若要將計(jì)算機(jī)圖形畫(huà)在紙上，則需要常用的圖形繪制設(shè)備，也稱(chēng)之為硬拷貝設(shè)備，如打印機(jī)和繪圖儀1.打印機(jī)打印機(jī)是廉價(jià)的產(chǎn)生圖形的硬拷貝設(shè)備，從機(jī)械動(dòng)作上常分為撞擊式和非撞擊式兩種。撞擊式打印機(jī)使成型字符通過(guò)色帶印在紙上，如行式打印機(jī)、點(diǎn)陣式打印機(jī)等。非撞擊式打印機(jī)常用的技術(shù)有：噴墨技術(shù)、激光技術(shù)等，這類(lèi)打印設(shè)備速度快，噪聲小，已逐漸替代以往的撞擊式打印機(jī)。1.打印機(jī)熱感應(yīng)式噴墨技術(shù)（thermalinkjettechnology）是利用一個(gè)薄膜電阻器，在墨水噴出區(qū)中將小于0.5%的墨水加熱，形成一個(gè)汽泡。這個(gè)汽泡以極快的速度（小于10微秒）擴(kuò)展開(kāi)來(lái)，迫使墨滴從噴嘴噴出。由于墨水在高溫下易發(fā)生化學(xué)變化，墨水微粒的方向性與體積大小不好掌握，打印線(xiàn)條邊緣容易參差不齊，一定程度的影響了打印質(zhì)量，這都是它的不足之處。噴墨打印機(jī)在打印圖像時(shí)，需要進(jìn)行一系列的繁雜程序。當(dāng)打印機(jī)噴頭快速掃過(guò)打印紙時(shí)，它上面的無(wú)數(shù)噴嘴就會(huì)噴出無(wú)數(shù)的小墨滴，從而組成圖像中的像素。打印頭上，一般都有48個(gè)或48個(gè)以上的獨(dú)立噴嘴噴出各種不同顏色的墨水。1.打印機(jī)激光打印機(jī)主要由感光鼓、粉盒、打底電暈絲和轉(zhuǎn)移電暈絲等組成1.打印機(jī)激光打印機(jī)開(kāi)始工作時(shí)，感光鼓旋轉(zhuǎn)通過(guò)打底電暈絲，使整個(gè)感光鼓的表面帶上電荷1.打印機(jī)打印機(jī)處理器將打印數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)打印引擎動(dòng)作的類(lèi)似數(shù)據(jù)表的信號(hào)組，并送至激光發(fā)射器。發(fā)射器發(fā)射的激光照射在多棱反射鏡上，反射鏡的旋轉(zhuǎn)和激光的發(fā)射同時(shí)進(jìn)行，依照打印數(shù)據(jù)來(lái)決定激光的發(fā)射或停止。每個(gè)光點(diǎn)打在反射鏡上，隨著反射鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)，不斷變換角度，將激光點(diǎn)反射到感光鼓上，感光鼓上被激光照到的點(diǎn)將失去電荷，在感光鼓表面形成一幅肉眼看不到的磁化圖像1.打印機(jī)感光鼓旋轉(zhuǎn)到上粉盒，其表面被磁化的點(diǎn)將吸附碳粉，從而在感光鼓上形成將要打印的碳粉圖像1.打印機(jī)打印紙從感光鼓和轉(zhuǎn)移電暈絲之間通過(guò)，轉(zhuǎn)移電暈絲將產(chǎn)生比感光鼓上更強(qiáng)的磁場(chǎng)，碳粉受吸引從感光鼓上脫離，向轉(zhuǎn)移電暈絲方向移動(dòng)，結(jié)果是在不斷向前運(yùn)動(dòng)的打印紙上形成碳粉圖像。打印紙繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，通過(guò)高溫的溶凝部件，定型在打印紙上，產(chǎn)生永久圖像1.打印機(jī)激光打印機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：有效利用了激光定向性、單色性和能量密集性，并結(jié)合了電子掃描技術(shù)的高靈敏度和快速存取等特性輸出圖形圖像的質(zhì)量非常高，分辨率可達(dá)300～600點(diǎn)/英寸圖形及文本質(zhì)量非常高，可直接作為制版的原稿2.繪圖儀主要種類(lèi)有筆繪式、噴墨式、和靜電式。筆繪式：筆式繪圖儀分為滾筒式和平板式靜電繪圖儀：是一種光柵掃描設(shè)備，利用靜電同極相斥異極相吸的原理制成噴墨式：采用噴墨的方式繪圖，其繪圖的速度比普通筆式要快得多，而且所繪彩色圖效果更好2.繪圖儀單色靜電繪圖儀把像素化后的繪圖數(shù)據(jù)輸出至靜電寫(xiě)頭上，靜電寫(xiě)頭雙行排列，寫(xiě)頭內(nèi)裝有許多針狀電極。寫(xiě)頭隨輸入信號(hào)控制每根極針?lè)懦龈邏弘姡L圖紙正好橫跨在寫(xiě)頭與背板電極之間，紙通過(guò)寫(xiě)頭時(shí)，寫(xiě)頭便把圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成負(fù)電信號(hào)依附到紙上。帶電的繪圖紙經(jīng)過(guò)墨盒時(shí)因?yàn)槟奶嘉⒘д?，所以墨水被紙上的電子吸附，在紙上形成圖像2.繪圖儀彩色靜電繪圖儀的原理與單色靜電繪圖儀的原理基本相同，不同之處是彩色繪圖須將圖紙往返多次，分別套上紫、黃、青、黑四種不同顏色的墨盒。2.繪圖儀筆式繪圖機(jī)是矢量型設(shè)備，在操作過(guò)程中，繪圖筆相對(duì)紙作隨意移動(dòng)。筆式繪圖機(jī)分為滾筒式和平板式2.繪圖儀滾筒式繪圖機(jī)

筆和紙都是運(yùn)動(dòng)的。繪圖紙卷在滾筒上，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)鏈輪作正向和反向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)圖紙作X方向的正向和負(fù)向運(yùn)動(dòng)，滾筒上方的筆架可存放多支畫(huà)筆，畫(huà)筆由另一個(gè)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)作Y方向的正負(fù)向往返運(yùn)動(dòng)，兩種運(yùn)動(dòng)的結(jié)合使畫(huà)筆畫(huà)出各種圖形2.繪圖儀平板式繪圖機(jī)

繪圖筆在紙上沿X和Y兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，圖紙通常靜止不動(dòng)，裝有筆架的導(dǎo)軌作X方向移動(dòng)，筆架在導(dǎo)軌上作Y方向移動(dòng)，兩種運(yùn)動(dòng)配合畫(huà)出多種圖形4.3圖形處理設(shè)備圖形設(shè)備按其功能可以分為輸入設(shè)備、圖形存儲(chǔ)設(shè)備（可選）、圖形處理設(shè)備和圖形輸出設(shè)備圖形處理設(shè)備是圖形系統(tǒng)的核心4.3.1圖形處理設(shè)備圖形處理器由主芯片、緩存、數(shù)模轉(zhuǎn)換器組成比較有名的是蘋(píng)果的圖形工作站顯卡也可以看作是圖形處理器4.3.2視頻控制器視頻控制器的作用是建立幀緩存與屏幕像素之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，負(fù)責(zé)刷新。刷新周期開(kāi)始時(shí)，光柵掃描發(fā)生器置X地址寄存器為0，置Y地址寄存器為N-1.首先取出對(duì)應(yīng)像素(0,N-1)的幀緩存單元的數(shù)值，放入像素值寄存器，用來(lái)控制像素的顏色，然后X的地址寄存器的地址加1，如此重復(fù)，直到該掃描線(xiàn)上的最后一個(gè)像素4.3.3顯示處理器顯卡根據(jù)CPU提供的指令和有關(guān)數(shù)據(jù)將程序運(yùn)行過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的處理、并轉(zhuǎn)換成顯示器能夠接受的文字和圖形顯示信號(hào)，通過(guò)屏幕顯示出來(lái)。顯示器必須依靠顯卡提供的顯示信號(hào)才能顯示出各種字符和圖像。

常見(jiàn)顯卡的結(jié)構(gòu)中包括：顯卡BIOS芯片、圖形處理芯片、顯存、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(RAMDAC)芯片、接口等4.3.3顯示處理器顯卡BIOS芯片顯卡BIOS芯片主要用于保存VGA(VideoGraphicsArray，視頻圖形陣列)BIOS程序。VGABIOS是視頻圖形卡基本輸入、輸出系統(tǒng)，主要用于顯卡上各器件之間正常運(yùn)行時(shí)的控制和管理，BIOS程序的技術(shù)性能對(duì)整個(gè)顯卡的性能有很大影響。圖形處理芯片圖形處理芯片是顯卡的核心，可將它看作是完成圖像生成與操縱的、獨(dú)立于CPU的一個(gè)本地處理器，它管理與系統(tǒng)總線(xiàn)的接口，這個(gè)接口應(yīng)具有零等待的猝發(fā)式傳送能力。圖形處理芯片的主要作用是依據(jù)設(shè)定的顯示工作方式，自主地、反復(fù)不斷地讀取顯示存儲(chǔ)器中的圖像點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，將它們轉(zhuǎn)換成R、G、B三色信號(hào)并配以同步信號(hào)送至顯示器，即刷新屏幕。圖形處理芯片應(yīng)具有：1)一個(gè)由系統(tǒng)總線(xiàn)至顯示存儲(chǔ)器總線(xiàn)的通路，以支持屏幕的修改或更新2)顏色查找表的功能3)圖形加速功能4.3.3顯示處理器3.顯示存儲(chǔ)器主要用來(lái)保存由圖形芯片處理好的各幀圖形顯示數(shù)據(jù)，然后由數(shù)模轉(zhuǎn)換器讀取并逐幀轉(zhuǎn)換為模擬視頻信號(hào)再提供給顯示器使用。顯存的大小直接影響到顯卡可以顯示的顏色多少和可以支持的最高分辨率。衡量顯存的技術(shù)性能的指標(biāo)數(shù)據(jù)存取速度（可通過(guò)工作時(shí)鐘頻率體現(xiàn)）顯存容量單端口顯存：從顯示芯片讀取數(shù)據(jù)以及向RAMDAC傳輸數(shù)據(jù)都是經(jīng)過(guò)同一個(gè)端口，這樣數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)和傳輸就無(wú)法同時(shí)進(jìn)行。雙端口顯存：可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的“讀”和“寫(xiě)”，從而提高了顯存的效率，滿(mǎn)足了高分辨圖形顯示的需要。數(shù)模轉(zhuǎn)換