计算机图形学重点分析.ppt

信息科学与工程学院 1999年7月 第2章 图形设备 计算机图形系统包含哪些外部设备？ 图形输入设备：概念、特点 图形显示设备：概念、结构原理、工作方式、特点 图形绘制设备：概念、特点 光栅扫描的显示系统 几个概念 行频、帧频 水平扫描频率为行频。垂直扫描频率为帧频。 逐行扫描、隔行扫描 隔行扫描方式是先扫偶数行扫描线，再扫奇数 行扫描线 象素 整个屏幕被扫描线分成 n 行，每行有 m 个点， 每个点为一个象素。整个屏幕有 m × n 个象素。 分辨率 是指CRT在水平或垂直方向的单位长度上能分 辨出的最大光点（象素）数，分为水平分辨率和 垂直分辨率。通常用屏幕上象素的数目来表示。 比如上述的 n 行，每行 m 点的屏幕分辨率为 m × n 。分辨率越高，相邻象素点之间的距离越 小，显示的字符或图像也就越清晰。分辨率受显 示器生产工艺、扫描频率以及显示存储器容量的 限制。 点距 相邻象素点之间的距离，与分辨率指标相关。 显示速度 指显示字符、图形特别是动态图像的速度，与 显示器的分辨率及扫描频率有关。可用最大带宽 （水平象素数 × 垂直象素数 × 最大帧频）来表 示。 色彩与亮度等级 亮度等级又称灰度，主要指单色显示器的亮度 变化。色彩包括显示器可选择颜色的数目以及一 帧画面可同时显示的颜色数，与荧光屏的质量有 关，并受显示存储器VRAM容量的影响。 图像刷新 由于CRT内侧的荧光粉在接受电子束的轰击时， 只能维持短暂的发光，根据人眼视觉暂留的特性， 需要不断进行刷新才能有稳定的视觉效果，因此 刷新是指以每秒30帧以上的频率反复扫描不断地 显示每一帧图像。图像的刷新频率等于帧扫描的 频率（帧频），用每秒刷新的帧数表示。目前刷 新频率标准为每秒50~120帧。 帧缓冲存储器（显示存储器） 存储用于刷新的图像信息的存储器。帧缓冲存 储器的大小通常用X方向（行）和Y方向（列） 可寻址的地址数的乘积来表示，称为帧缓冲存储 器的分辨率。 2.1 图形输入设备 2.1.2 鼠标器(mouse) 鼠标按测量位移可分为： 用鼠标底部的转轮或滚轮来记录移动的总量和方向。 采用光学感应器来检测鼠标运动。 Z鼠标:Multipoint Technology公司,3个按钮—侧轮、顶球、底球。 2.1.3 光笔(light pen) 光笔是一种检测装置，它靠检测荧光屏上的发光点来选择屏幕的位置坐标。 2.1.4 触摸屏(touch screen) 这种装置以手指触摸的方式选择屏幕位置。 触摸板(touch panel) 2.1.5 操纵杆(joystick) 显示器件 2.2.1 阴极射线管CRT CRT（Cathode Ray Tube）是一种真空器件，它利用电磁场产生高速的、经过聚焦的电子束，偏转到屏幕的不同位置轰击屏幕表面的荧光材料而产生可见图形。 要保持显示一幅稳定的画面，必须不断地发射电子束，保持一定的刷新频率 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 从外形上看，CRT为：管颈部分、锥体部分、屏幕部分 (1)电子枪 电子枪的主要功能是产生一个沿管轴（Z轴）方向前进的细电子束轰击荧光屏 ?电子束应满足下列要求： a.具有足够的电流强度。 b.电流的大小和有无必须是可控的。 c.具有很高的速度。 d.在荧光屏上应能聚焦很小的光亮，以保证显示器有足够的分辨率。 造成枕形失真 可以导出，当偏转线圈的匝数一定时，偏转电流I与偏转角的正弦成正比。 校正的措施有二： 一是将产生偏转磁场的锯齿形电流预先产生一些失真； 二是“桶形失真”——故意将偏转磁场做成略有不均匀性，中央稍强，周围略弱 电偏转 (3)CRT的荧光屏 CRT荧光屏（Phosphor Screen）是用荧光粉涂敷在玻璃底壁上制成的，常用沉积法涂敷荧光粉。玻璃底壁要求无气泡，表面光学抛光。 对荧光粉的性能要求是： 发光颜色满足标准白色、发光效率高、余辉时间合适以及寿命长等。 荧光粉的余辉特性：电子束轰击荧光粉时，荧光粉的分子受激而发光，当电子束的轰击停止后，荧光粉的光亮并非立即消失，而是按指数规律衰减。 余辉时间——从电子束停止轰击到发光亮度下降到初始值的1％所经历的时间。 按余辉时间的长短，把荧光粉分为三类： 短余辉时间荧光粉（ 1ms ） 中余辉时间荧光粉（ 1—100ms ） 长余辉时间荧光粉（ 100ms－几分钟 ） 2. 彩色阴极射线管 三基色原则：任何颜色都是由R、G、B三种荧光粉发出的色光相混而得 按电子枪和电子束数目分： 三