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2005秋 GDUT 计算机学院 第三章 基本光栅图形生成技术 什么是光栅图形学? 显示器是由离散像素组成的矩阵,在绘制具有连续性质的直线、曲线或区域等基本图形时,需要确定最佳逼近它们的像素,这个过程称为光栅化。 当光栅化按照扫描线的顺序进行时,它被称为扫描转换。对于一维图形,在不考虑线宽时,用一个像素宽的直、曲线来显示图形。二维图形的光栅化必须确定区域对应的像素集,并用指定的属性或图案显示之,即区域填充。光栅化和扫描转换是光栅图形学的基本问题,其算法的好坏对系统的效率有直接的关系。 为什么学习扫描转换算法? 虽然几乎所有的程序设计语言都提供了线、圆弧、填充等的绘制函数,但只有学习了基本图形的生成原理和算法,才能超越具体程序设计语言的限制,满足用户的特殊绘图要求! 光栅图形学的研究内容 直线段的扫描转换算法 圆弧的扫描转换算法 多边形的扫描转换与区域填充 字符 裁剪(Chapter4.5) 反走样(Chapter6) 消隐(Chapter6) 预备知识 图形显示设备 CRT显示器 LCD显示器 图形处理器(显卡) 浮点运算 阴极射线管(CRT) 工作原理 高速的电子束由电子枪发出,经过聚焦系统、加速系统和磁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,这时将发出荧光,屏幕上的那一点就会亮了。 几个重要指标 刷新频率:每秒钟重绘屏幕的次数 刷新一次是指电子束从上到下扫描一次的过程。 刷新频率高到一定值后,图象才能稳定显示。 像素(Pixel:Picture Cell):构成屏幕(图像)的最小元素 分辨率(Resolution):CRT在水平或竖直方向单位长度上能识别的最大像素个数,单位通常为dpi(dots per inch)。在假定屏幕尺寸一定的情况下,也可用整个屏幕所能容纳的像素个数描述,如640*480,800*600,1024*768,1280*1024等等 隔行扫描工作原理 逐行扫描和隔行(interlaced)扫描:隔行扫描技术主要用于较慢的刷新速率,以避免闪烁 一帧完整的画面分成两场。 一场1/60秒,(场频60HZ),(帧频30HZ)画面更新频率仍为60HZ,降低了闪烁效应,每一场1/60秒内,帧缓存中数据量比逐行扫描少一半。降低了视频控制器存取帧缓存的速度及传输带宽的要求。 CRT显示器的不足 CRT固有的物理结构限制了它向更广的显示领域发展 屏幕的加大必然导致显象管的加长,显示器的体积必然要加大,在使用时候就会受到空间的限制。 CRT显示器是利用电子枪发射电子束来产生图像,容易受电磁波干扰。 长期电磁辐射会对人们健康产生不良影响。 LCD (液晶)显示器基本原理 液晶是一种介于液体和固体之间的特殊物质,它具有液体的流态性质和固体的光学性质。当液晶受到电压的影响时,就会改变它的物理性质而发生形变,此时通过它的光的折射角度就会发生变化,而产生色彩。 按背光源和偏光板的设计和方向不同,液晶显示有主动式和被动式两种。 主动式液晶显示器又使用了FET场效晶体管以及共通电极,这样可以让液晶体在下一次的电压改变前一直保持电位状态。这样主动式液晶显示器就不会产生在被动式液晶显示器中常见的鬼影、或是画面延迟的残像等。现在最流行的主动式液晶屏幕是TFT(Thin Film Transistor薄膜晶体管),被动式液晶屏幕有STN(Super TN超扭曲向列LCD)和DSTN(Double layer Super TN双层超扭曲向列LCD)等。 LCD显示器的优点 外观小巧精致,厚度只有6.5~8cm左右。 不会产生CRT那样的因为刷新频率低而出现的闪烁现象。 工作电压低,功耗小,节约能源。 没有电磁辐射,对人体健康没有任何影响。 LCD显示器基本技术指标 可视角度 由于液晶的成像原理是通过光的折射而不是象CRT那样由荧光点直接发光,所以在不同的角度看液晶显示屏必然会有不同的效果。当视线与屏幕中心法向成一定角度时,人们就不能清晰地看到屏幕图象,而那个能看到清晰图象的最大角度被我们称为可视角度。一般所说的可视角度是指左右两边的最大角度相加。工业上有 CR10(Contrast Ratio)、CR5两种标准来判断液晶显示器的可视角度。 液晶屏幕的点距就是两个液晶颗粒(光点)之间的距离,一般0.28~0.32 mm就能得到较好的显示效果。 分辨率在液晶显示器中的含义并不和CRT中的完全一样。通常所说的液晶显示器的分辨率是指其真实分辨率,比如1024×768的含义就是指该液晶显示器含有1024×768个液晶颗粒。只有在真实分辨率下液晶显示器才能得到最佳的显示效果。其它较低

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