二维图形的光栅显示.ppt

3. Bresenham’s直线算法 该算法是扫描转换线段的精确高效的增量算法。它仅利用整数加法、减法及被2乘的乘法就可以得到数学上的精确结果。 这种方法可推广应用到圆和其他曲线的扫描转换。 假设0m1 s y x yi yi+1 xi xi+1 True line Scan-converted points ? ? ? P1’ P2’ ? ? S T t s ? 像素S: xi+1=xi+1,yi+1=yi 像素T: xi+1=xi+1,yi+1=yi+1 已知: (xi,yi) 确定(xi+1,yi+1))? y=mxi+1+b s=y-yi ,t=(yi+1)-y * 第4章 二维图形的光栅显示 4.1 计算机显示系统 4.2 扫描转换 显示系统是由显示器（Monitor）和显示控制适配器（Adapter,又称显示卡或图形卡）两部分组成。显示器的作用是将电信号转换为可以直接观察到的字符、图形或图像，是CAD中最为重要的人机交互设备。 4.1.1 CRT工作原理 以前采用阴极射线管CRT（Cathode Ray Tube）技术。但液晶显示LCD(Liquid Crystal Display)等技术设计的液晶显示器已获得应用。 4.1 计算机显示系统 1. 单色CRT 它利用电场产生高速的聚焦电子束，偏转到屏幕表面的不同部位，以产生可见的图形。 主要组成部分：电子枪、聚焦系统、偏转系统和荧光屏。 CRT显示器简易结构图 当电子束离开荧光点后，其亮度值随时间按指数规律衰减。余辉时间就是指光亮度衰减到初始1/10所需的时间。余辉时间非常短暂，一般在0.5~1ms之间。 计算机 CRT 图形显示卡 电子束产生的光点直径通常为0.25~0.5mm。 分辨率：一个CRT在水平或垂直方向上能够识别出的最大光 点数称为分辨率，如640×480,1024×768等。有时， 也把分辨率理解成所能识别的光点的最小距离。 x ? y x y 屏幕 2. 彩色CRT RGB颜色模型： R G B (0,0,0) black (1,0,1) magenta blue (0,0,1) (1,1,1) white (1,1,0) yellow (0,1,0) green cyan (0,0,1) (1,0,0) red gray axis RGB颜色空间 颜色的加法过程： 从黑色开始，通过增加适当的颜色分量值产生所需要的颜色。这种过程与显示器的工作原理极其相似。 颜色坐标（r,g,b),它既能表示颜色又能表示亮度。 CRT屏幕内部涂有很多组呈三角形的荧光粉，每一组有三个荧光点，当某组荧光粉被激励时，分别发出红、绿、蓝三个基色。 荫罩式彩色CRT显色原理示意图 CRT的刷新频率是指每秒重画图像的次数。为了得到稳定的画面，通常刷新频率应为30~50帧/秒。 4.1.2 图形显示器的工作原理 根据电子束的扫描方式，显示器分为随机扫描式显示器和光栅扫描式显示器。 随机扫描方式指屏幕上的图形是按矢量线段一笔一笔画出的，其顺序完全按用户的绘图指令来决定。 对于光栅扫描方式，电子束按照从左到右，从上到下按固定节拍扫描，遇到图形时，相应的栅格发光，由此显示图形或字符。 基本工作过程：要显示的图形由计算机加工成显示器的显示指令——显示文件，存储在显示器的缓冲存储器中。 CPU System Memory Display Processor Monitor System Bus I/O Devices ?随机扫描所绘制的图形只能是单线条图形。 ?绘制速度与图形的复杂程度有关。 1. 随机扫描显示器 简单随机扫描系统的体系结构 2. 光栅扫描显示器 光栅扫描显示器的工作原理是： 首先，屏幕网格化。 x ? y x y 屏幕 m×n个像素 其次，图形光栅化。它用帧缓存（frame buffer）存储每个像素点的光亮度值。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 最后，光栅化的像素值由偏转及颜色系统，在CRT屏幕显示。 特点： ?帧缓存中存放的不是显示指令，而是对应每个像素的亮度或色彩信息。 ? 可用于显示真实感的图形。 ?光栅显示与原始图形的复杂程度无关。 ? 屏幕上的每个像素都对应帧缓冲存储器的若干位。 ? 各种扫描转换算法已固化在硬件中。 ? 图形的近似表示。 CPU System Memory Video Controller Monitor System Bus I/O Devices 简单的光栅扫描系统的体系结构 ?帧缓存可以位于系统内存