计算机图形系统及图形设备.ppt

2.2.10 其它设备 CCD像机 三维激光扫描仪 机载和星载激光雷达 2.2.11 声频输入系统 也称为声音输入系统，在某些图形工作站中，采用话音识别器作为输入设备，以接收操作者的命令。 通过智能学习算法，逐步完善词汇和语料库，实现语音识别。 2.2.12 视频输入系统 视频信号采集板（卡） 视频信号输入卡 视频信号处理装置 2.3.1 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。 2.3 图形显示设备 从外形上看，CRT为：管颈部分、锥体部分、屏幕部分 从结构上看，CRT为：电子枪、偏转系统、荧光屏 彩色阴极射线管 三基色原则 主要结构：三色荧光屏、三支电子枪、荫罩板 2.3.2 CRT图形显示器 1. 随机扫描的图形显示器 向量（vector）显示器、笔划（Stroke writing）显示器 随机扫描（random-scan）的图形显示器中电子束的定位和偏转具有随机性，即电子束的扫描轨迹随显示内容而变化，只在需要的地方扫描，而不必全屏扫描。 随机扫描工作原理图： 2. 直视存储管图形显示器 直视存储管DVST（direct-view storage tube）从表面上看直视存储管的特性极象一个有长余辉的荧光屏，一条线一旦画在屏幕上，在一小时之内都将是可见的。 特点： 无需刷新、 很复杂的图形都可以在极高的分辨率下无闪烁地显示 成本较低 不能显示彩色、 不能局部修改、 擦除和重画过程对复杂图形来讲，可能要几秒钟 3. 光栅扫描的图形显示器 在光栅扫描系统中，电子束横向扫描屏幕，一次一行，从顶到底顺次进行。当电子束横向沿每一行移动时，电子束的强度不断变化来建立亮点的图案。 刷新速率：每秒60到120帧，即60Hz或120Hz。 水平回扫（horizontal retrace），行扫描 垂直回扫（verticle retrace），场扫描 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 2.3.3 平板显示器 非发射显示器：液晶显示器 发射显示器：等离子体显示器、薄片光电显示器、发光二极管（LED） 液晶显示器： 利用线性液晶化合物的电光效应，即其光学性质可被电场调制的现象，通过施加电压改变液晶的光学特征，从而造成对入射光的调制，达到显示的目的 机理是通过阻塞或传递光的液晶材料，传递来自周围的或内部光源的偏振光。 需要背光板提供亮度高且分布均匀的光源。 通过彩色滤光片实现RGB彩色。 液晶排列对电压的响应时间约为6-12ms 发光二极管 二极管以矩阵排列方式形成显示器的像素位置； 常用于大型室内/外显示屏设计。 2.3.4 三维立体视觉的生成 生成对应于左眼和右眼的观察场景视图，使得两只眼睛分别观察不同的视图，即可形成立体视觉。 光栅系统实现、偏振光实现、头盔实现 2.4 图形显示子系统 2.4.1 基于光栅扫描的图形显示子系统 帧缓冲存储器 用来存储像素颜色（灰度）值的存储器，可由显示控制器直接访问，以便随时刷新屏幕。 显示控制器：控制图形读取、屏幕刷新 图形处理单元----GPU 处理和图形有关的操作，包括扫描转换、光栅操作、几何变换、窗口裁剪、消隐、纹理映射等。 高级的光栅图形显示子系统 显示处理 器存储器 CPU 显示 控制器 显示器 高级光栅图形显示子系统结构 帧缓存 显示处理 器（GPU) 系统 主存 系统总线 2.4.2 绘制流水线（管线绘制） 应用程序阶段 接受输入，生成图形对象送至几何阶段，主要以软件形式实现，可实现流水线化或并行化 几何阶段 多边形与顶点操作，模型变换、光照、投影、裁剪、屏幕映射等。 光栅阶段： 实现图形对象的扫描转换，即根据几何阶段输出的顶点、颜色和纹理，计算出屏幕上每个像素颜色并存入帧缓冲存储器。实现Z缓存。高性能须在硬件实现 2.4.3 相关概念 分辨率 光点－－一般是指电子束打在显示器的荧光屏上，显示器能够显示的最小的发光点 象素点－－图形显示在屏幕上时候，按当前的图形显示分辨率所能提供的最小元素点 光点是物理上的概念，象素是逻辑上的概念 位平面是与象素一一对应的一个bit矩阵。每个象素的单一颜色值对应一个bit，就构成了一个位平面。 帧缓冲存储器（frame buffer）或称刷新缓冲存储器（refresh buffer）－－显存中一块连续的存储区域，用于存放一帧图像的全部数据。 帧缓存包括一个或者log2n个位平面。其中n表示该帧缓存所能表示的颜色数目。 三种分辨率 屏幕分辨率－－也称为光栅分辨率，指屏幕上最多可能安置的象素的总数。