计算机图形学系统概述

帧缓冲器(VRAM):为了使显示的图形不断刷 新,须将图形的明暗或灰度信息寄存起来.用来 寄存每个象素的灰度或彩色值的存储器称为帧 缓冲器.
▪帧缓冲器的大小(单元个数)与屏幕大小一样.
▪一个单元可有多个位(bit).既可有多个位平面.
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具有1位帧缓存的黑白光栅显示器结构图
象素(pixel):显示屏上一个光点的灰度值存放在 帧存的一个单元中,这个能被独立定义亮度和颜色 的最小单元被称为象素.
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帧缓冲器
ymax
67
y
0 0
x
Pixel in bitmap at x', y'
xmax
帧缓冲器
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Red Green Blue
•
1 数模转换 电子枪
•
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概念(2)
位平面:帧缓冲器中每一个单元的位数既是位 平面数.帧缓冲器的一位(bit)称为一个位平面.
▪一个位平面的容量等于一屏的容量. ▪一个位平面只能控制一屏的一种状态,既亮或暗. ▪帧缓冲器中的位平面数决定了可显示的灰度级或颜色数.
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查色表(look-up table--LUT)
ymax
01000011
67
y
0 0
x
Pixel in bitmap at x', y'
xmax
Frame buffer
255
67 100110100001
Red Green Blue
1001 1010 0001
R
GB
System bus
CPU
System memory
外围设备(Peripheral devices)
Video controller
Monitor
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视频控制器
X address
Set or
increment
Horizontal
and
Lwenku.baidu.comnear
Raster-scan vertical
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1
CRT阴极射线管(3)
余辉时间:电子束离开荧光屏后,该点亮度衰减到 1/10(10)的时间.
分辨率:CRT上单位长度能显示的不重叠光点数是该 屏的分辨率，通常用此来表示显示器的分辨率.
显示速度:用每秒显示矢量线段的条数来表示.
(2)CRT显示器的类型:
存储式 CRT显
•
•
帧缓冲存储器
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(真)全彩色系统
8
8 8
BLUE GREEN RED
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光栅扫描显示器
❖ 帧存容量--V 位平面数—N 颜色数 – C C = 2N; V = N *屏幕分辨率(bits)
❖ 刷新频率 : 最小频率 > 30 帧/s ❖ 每个象素的访问周期：1/(刷新频率*分辨率) ❖ 实时显示：并行处理
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随机扫描显示器(random scan)
产生从点A到点B的一条线段.
B
当前电子束所在点P(xp,yp).
从P点用暗矢量x=xA-xp, y=yA-yp
移到A;
A
用亮矢量x=xB-xA, y=yB-yA从
P
AB;
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CRT阴极射线管(2)
(1)电子枪:灯丝、阴极、栅极、阳极(加速器)、 聚焦系统
(2)偏转系统:由垂直和水平两个偏转系统构成.控 制电子束的方向和在荧光屏上运动的轨迹
静电偏转系统,两组极板加偏转电压形成静电场 电磁偏转系统,两组线圈加偏转电流形成电磁场
(3)荧光屏:涂有荧光粉,电子束轰击荧光涂层的某 一小区,产生光子,发出可见亮点.
(1)渗透型彩色CRT(射线穿透法):
荧光屏上涂有多层荧光粉,不同速度的电子射线 能穿透不同的荧光粉层而发出不同颜色的光.
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彩色CRT(2)
(2)多枪型彩色CRT(影孔板法):
荧光屏上涂有很多组呈三角形的荧光材料. 多支电子枪发出多束电子束,在电子枪和荧光 屏之间设有阴罩(掩膜),使电子束射在荧光屏 的不同位置,分别激励三基色发出不同强度的 光,混合后产生不同的颜色.
6
存储管式图形显示器
为解决刷新式的重复刷新工作而发展的.
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光栅扫描显示系统
raster-scan display system
CRT 显示器(CRT display) 视频控制器(Video controller) CPU
Peripheral devices
系统内存(Memory) 系统总线(Bus)
010 000 11
R
GB
Pixel displayed
at x', y'
显示器
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具有3位帧存的黑白光栅显示器结构图
N
• •
• •
011
数模转换
电子枪
帧缓冲存储器
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具有3位帧存的彩色光栅显示器结构图
N
•
彩色电子枪 1 数模转换 蓝
•
1 数模转换 绿
0 数模转换 红
0
Look-up table
M
address
generator
deflection
e
signals
m
o
Set or
r
Y address decrement
y
Data
Pixel value(s)
Intensity of color
视频控制器的逻辑结构
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光栅扫描显示器(raster scan)
(1)工作原理
示器
随机扫描显示器:象一只画笔,实际勾画出图形,可
刷新式 在任意方向上连续扫描,无固定扫描线和规定顺序
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光栅扫描显示器: 按固定扫描线和规定顺序扫描,
在应该显示图形的位置点采用与背景不同的亮度.
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彩色CRT(1)
基本原理:不同的荧光物质有着不同的发光颜色, 利用三基色原理,将红、绿、蓝、三基色按不同 的强度比例混合可得到各种颜色。
光栅扫描CRT中,电子束依照固定的扫 描线和规定的扫描顺序,自上而下,从左 到右扫描.
• • • • • • •
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几个概念
帧 回扫 刷新 VRAM 位图
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概念(1)
位图(Bitmap):在光栅扫描情况下，帧存储 器中存放的不是显示指令,而是对应各个象素 的明暗或灰度信息,这种信息称为位图.