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计算机图形学 计算机图形学 第二章 图形设备与系统 2.1 图形显示设备 2.2 图形系统及其标准 2.1 图形设备 图形显示设备 图形输出包括图形的显示和图形的绘制，图形显示指的是在屏幕上输出图形 图形绘制通常指把图形画在纸上，也称硬拷贝，打印机和绘图仪是两种最常用的硬拷贝设备 2.1 图形显示器 2.1.1 阴极射线管 2.1.2 彩色阴极射线管 射线穿透法 影孔板法 2.1.3 随机扫描显示系统 2.1.4 光栅扫描系统 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 要保持显示一幅稳定的画面，必须不断地发射电子束 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 电子枪 电灯丝，阴极和控制栅组成。 阴极：由灯丝加热发出电子束， 控制栅：加上负电压后，能够控制通过其中小孔的带负电的电子束的强弱。通过调节负电压高低来控制电子数量，即控制荧光屏上相应点的亮度。 聚焦系统 保证电子束在轰击屏幕 时，汇聚成很细的点。 加速电极 加正的高压电（几万伏），使电子束高速运动。 偏转系统 控制电子束，静电场或磁场，产生偏转。 电子束要到达屏幕的边缘时，偏转角度就会增大。到达屏幕最边缘的偏转角度被称为最大偏转角 最大偏转角是衡量系统性能的最重要的指标，显示器长短与此有关 CRT显示器屏幕越大整个显象管就越长 荧光屏 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 2.1.2 彩色阴极射线管 产生彩色的常用方法： 射线穿透法 影孔板法 2.1.2 彩色阴极射线管-射线穿透法 彩色阴极射线管-射线穿透法 应用：主要用于画线显示器 优点：成本低 缺点：只能产生有限几种颜色 图形质量比较差 2.1.2 彩色阴极射线管-影孔板法 影孔板法 原理：通常用于光栅扫描显示器中，颜色范围广，每个像素有三个荧光点（红、绿、蓝三基色）。影孔板被安装在荧光屏的内表面，用于精确定位像素的位置 影孔板的类型 点状影孔板 代表：大多数球面与柱面显像管 荫栅式影孔板 代表：Sony的Trinitron与Mitsubishi 的Diamondtron显像管 沟槽式影孔板 代表：LG的Flatron显像管 2.1.2 彩色阴极射线管-影孔板法 点状影孔板工作原理 红、绿、兰三基色 三色荧光点（很小并充分靠近--〉像素） 三支电子枪 显示器能同时显示的颜色个数 球面显示器与柱面显示器 普通的显象管采用的都是点状影孔板显象管，显象管的表面呈略微凸起的球面状，故称之为“球面管”。而柱面显象管采用荫栅式结构，它的表面在水平方向仍然略微凸起，但是在垂直方向上却是笔直的，呈圆柱状，故称之为“柱面管” 常用的柱面显象管有日本索尼公司的特丽珑管（Trinitron）和三菱公司的钻石珑管（Diamondtron） 2.1.3 随机扫描的显示系统 特点：电子束可随意移动，只扫描荧屏上要显示的部分。 逻辑部件：刷新存储器(Refreshing Buffer),显示处理器（DPU:Display Processing Uuit）和CRT 2.1.4 光栅扫描的显示系统 光栅扫描显示系统 特点：光栅扫描 扫描线 帧 水平回扫期 垂直回扫期 逻辑部件：帧缓冲存储器（Frame Buffer)，视频控制器（Video Controller)，显示处理器（Display Processor），CRT 帧缓冲存储器 作用：存储屏幕上像素的颜色值 简称帧缓冲器，俗称显存 像素所呈现的颜色或灰度由数值表示，视频控制器刷新时，需反复读这些数值。 用来存储像素颜色（灰度）值的存储器就称为帧缓冲存储器。简称帧缓冲器（显存）。 帧缓存中单元数目与显示器上像素的数目相同，单元与像素一一对应，各单元的数值决定了其对应像素的颜色。 显示颜色的种类与帧缓存中每个单元的位数有关（图示帧缓冲器的每个单元只有一位）。 黑白光栅扫描显示器 黑白光栅显示器的逻辑框图如上：其中帧缓存是一块连续的计算机存储器。对于黑白