第二章图形系统综述
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▪ Refresh CRT: 采用电子束周期性地回到同一点 的方式来保持图象的CRT。
2021/2/28
第二章图形系统综述
14
光点概念
CRT 屏幕上受激荧 光点的能量分布图
▪Def. 光点
电子束打在显示器的荧光 屏，显示器能够显示的最小 发光点 -- 硬件最小图象点
▪光点物理直径
光点亮度下降到最大亮度 的60%处的直径
2021/2/28
第二章图形系统综述
4
应用程序层通常直接调用图形软件包提供的函 数实现图形的建立和管理，当然应用程序也可 基于OS提供的图形API实现，或基于驱动程序 提供的基本图形实现函数实现，甚至直接读写 硬件端口、寄存器以及显存实现图形应用。
2021/2/28
第二章图形系统综述
5
2.3.3 Video Display Devices (视频显示设备)
第二章图形系统综述
6
A. Refresh CRT
CRT -- Cathode - Ray Tube 阴极射线管
Electron gun (heated cathode + control grid)电子枪--加热阴极+控制栅极
Focusing system 聚焦系统 Accelerating system 加速阳极 Deflection system 偏转系统 Phosphor-coated screen 荧光屏
强弱的，当加上正电压时，电子束就会大量通过，将会在屏 幕上形成较亮的点，当控制电平加上负电压时，依据所加电 压的大小，电子束被部分或全部阻截，通过的电子很少，屏 幕上的点也就比较暗。
2021/2/28
第二章图形系统综述
11
Focusing system & Deflection System
聚焦系统作用？ 偏转系统作用？
2021/2/28
第二章图形系统综述
17
显示纵横比Aspect ratio
Def. 在屏幕的两个方向产生相等长度的线 段所需的垂直点数和水平点数之比。 如：3/4表示？
也可以解释为水平点数和垂直点数的比值 如：640X480, 800X600,1024X768
2021/2/28
第二章图形系统综述
2021/2/28
第二章图形系统综述
12
Phosphor-coated screen（荧光屏）
荧光质两种状态: 受激态和基本态
Persistence(余辉): 定义为荧光质从发光开始到 衰减到最大亮度的10%的这段时间。
2021/2/28
第二章图形系统综述
源自文库
13
Persistence(余辉):is defined as the time it takes the emitted light from the screen to decay to one-tenth of its original intensity.
18
Raster-Scan Displays 光栅扫描显示设备
2021/2/28
第二章图形系统综述
7
显示原理——电子枪发射的电子束经过聚焦 系统和偏转系统的作用，打在荧光屏上某一位 置，使涂于该处的荧光物质发光形成一个小光 点。
2021/2/28
第二章图形系统综述
8
高速的电子束由电子枪发出，经过聚焦系统、 加速系统和偏转系统就会到达荧光屏的特定 位置。由于荧光物质在高速电子的轰击下会 发生电子跃迁，即电子吸收到能量从低能态 变为高能态。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高能态重新回 到低能态，
Refresh CRT(刷新式CRT) Refresh CRT Types (类型) Color CRT Monitors DVST（direct-view storge tube）直
视存储管 Flat-panel Displays 平板显示器 Comparison 对比
2021/2/28
2021/2/28
第二章图形系统综述
15
Resolution屏幕分辨率
▪Def. CRT上无覆盖显示的最大光点数 ▪表示方法：
▪水平点数x垂直点数 ▪光点物理直径 ▪DPI（点每英寸） ▪4 影响因素 荧光质类型 、亮度大小以及聚焦和偏转系统
2021/2/28
第二章图形系统综述
16
Example
硬盘等外 设
➢图形输入 ➢图形计算 ➢图形交互 ➢图形输出 ➢图形存储
2021/2/28
第二章图形系统综述
2
2.2 Architecture of graphics system
Graphics Application
Graphics Library(图形软件包层)
OS
HAL(硬件抽象层)
Device Drivers
Hardware (I/O devices)
2021/2/28
第二章图形系统综述
3
最底层是硬件层；
其次设备驱动程序层；
再上是硬件抽象层（Hardware Abstract Layer）,实现OS的通用性；OS层的图形操作依赖 于HAL层，可做到设备无关； OS层上是图形软件包层，该层以图形库函数的形式 提供给应用程序，它的实现可分别基于OS的图形子 模块、设备驱动程序和硬件实现；
e.g. 已知屏幕分辨率为1024x768，光点物 理尺寸ø.28mm，需要购买多大的显示器？
解：1 inch = 2.54cm 屏幕长 ：a=1024*0.28mm=286.72mm 屏幕宽 ：b=768*0.28mm=215.04mm 对角线长：sqrt(a2+b2)=358.4mm 结果: about 14inch.
2021/2/28
第二章图形系统综述
9
由于荧光屏发射的光会很快衰减，要保持 显示一幅稳定的画面，必须不断地发射电 子束，在某处反复重画图像。在屏幕上重 复画图的这个频率就叫做刷新频率。
2021/2/28
第二章图形系统综述
10
Electron Gun
++++++++++++
荧光屏亮度控制？在控制栅极上施加电压来控制电子束的
Chapter 2 Overview of Graphics Systems
图形系统构成 体系结构 图形系统硬件平台 图形系统软件平台
2021/2/28
第二章图形系统综述
1
2.1 Component of Graphics Systems
人
图形应用 程序
图形软件包
OS
显示器 主机
绘图仪
键盘、 光笔
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光点概念
CRT 屏幕上受激荧 光点的能量分布图
▪Def. 光点
电子束打在显示器的荧光 屏，显示器能够显示的最小 发光点 -- 硬件最小图象点
▪光点物理直径
光点亮度下降到最大亮度 的60%处的直径
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应用程序层通常直接调用图形软件包提供的函 数实现图形的建立和管理，当然应用程序也可 基于OS提供的图形API实现，或基于驱动程序 提供的基本图形实现函数实现，甚至直接读写 硬件端口、寄存器以及显存实现图形应用。
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A. Refresh CRT
CRT -- Cathode - Ray Tube 阴极射线管
Electron gun (heated cathode + control grid)电子枪--加热阴极+控制栅极
Focusing system 聚焦系统 Accelerating system 加速阳极 Deflection system 偏转系统 Phosphor-coated screen 荧光屏
强弱的，当加上正电压时，电子束就会大量通过，将会在屏 幕上形成较亮的点，当控制电平加上负电压时，依据所加电 压的大小，电子束被部分或全部阻截，通过的电子很少，屏 幕上的点也就比较暗。
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聚焦系统作用？ 偏转系统作用？
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Def. 在屏幕的两个方向产生相等长度的线 段所需的垂直点数和水平点数之比。 如：3/4表示？
也可以解释为水平点数和垂直点数的比值 如：640X480, 800X600,1024X768
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Phosphor-coated screen（荧光屏）
荧光质两种状态: 受激态和基本态
Persistence(余辉): 定义为荧光质从发光开始到 衰减到最大亮度的10%的这段时间。
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2021/2/28
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显示原理——电子枪发射的电子束经过聚焦 系统和偏转系统的作用，打在荧光屏上某一位 置，使涂于该处的荧光物质发光形成一个小光 点。
2021/2/28
第二章图形系统综述
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高速的电子束由电子枪发出，经过聚焦系统、 加速系统和偏转系统就会到达荧光屏的特定 位置。由于荧光物质在高速电子的轰击下会 发生电子跃迁，即电子吸收到能量从低能态 变为高能态。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高能态重新回 到低能态，
Refresh CRT(刷新式CRT) Refresh CRT Types (类型) Color CRT Monitors DVST（direct-view storge tube）直
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2021/2/28
2021/2/28
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▪Def. CRT上无覆盖显示的最大光点数 ▪表示方法：
▪水平点数x垂直点数 ▪光点物理直径 ▪DPI（点每英寸） ▪4 影响因素 荧光质类型 、亮度大小以及聚焦和偏转系统
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➢图形输入 ➢图形计算 ➢图形交互 ➢图形输出 ➢图形存储
2021/2/28
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2.2 Architecture of graphics system
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3
最底层是硬件层；
其次设备驱动程序层；
再上是硬件抽象层（Hardware Abstract Layer）,实现OS的通用性；OS层的图形操作依赖 于HAL层，可做到设备无关； OS层上是图形软件包层，该层以图形库函数的形式 提供给应用程序，它的实现可分别基于OS的图形子 模块、设备驱动程序和硬件实现；
e.g. 已知屏幕分辨率为1024x768，光点物 理尺寸ø.28mm，需要购买多大的显示器？
解：1 inch = 2.54cm 屏幕长 ：a=1024*0.28mm=286.72mm 屏幕宽 ：b=768*0.28mm=215.04mm 对角线长：sqrt(a2+b2)=358.4mm 结果: about 14inch.
2021/2/28
第二章图形系统综述
9
由于荧光屏发射的光会很快衰减，要保持 显示一幅稳定的画面，必须不断地发射电 子束，在某处反复重画图像。在屏幕上重 复画图的这个频率就叫做刷新频率。
2021/2/28
第二章图形系统综述
10
Electron Gun
++++++++++++
荧光屏亮度控制？在控制栅极上施加电压来控制电子束的
Chapter 2 Overview of Graphics Systems
图形系统构成 体系结构 图形系统硬件平台 图形系统软件平台
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第二章图形系统综述
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2.1 Component of Graphics Systems
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图形应用 程序
图形软件包
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绘图仪
键盘、 光笔