计算机图形学---第1、2章_随机扫描显示系统的特点是什么

计算机图形学---第1、2章-CSDN博客

第三章：图像生成技术-CSDN博客

第四章：几何变换-CSDN博客

第五章：二维图形的显示-CSDN博客

第六章：三维图形的显示-CSDN博客

计算机图形学---第七章：真实感图形-CSDN博客

绪论

计算机图形学：应用计算机技术进行图形的生成、处理和输出的学科。

图像的基本要素：几何要素：轮廓，形状等；非几何要素：颜色，材质，纹理等

图形的表示方法：

参数法（graph）：图像用参数表示，如：圆可以用圆心坐标、半径表示

点阵法（image）：图像由像素构成

图形系统概述

计算机图形系统的基本功能：

计算：图形处理（图形变换，光照等）

存储：远程和本机

输入：人机交互及数据文件等

输出：显示器、打印机等

对话图形：人机交互

硬件：

显示设备：

按器件发光性质分类：阴极射线管CRT；平板型显示器-液晶

一、CRT：

特点：亮度高、对比度好、色彩鲜艳

缺点：体积大，笨重

基本原理：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，从而产生可见的图形

组成：电子枪、聚焦系统、加速电极、偏转系统、荧光屏

      电子枪由灯丝（产生热量）、阴极（由灯丝加热发出电子束）、控制栅（控制电子束强弱进而控制图形亮度）

      聚焦系统：将电子束变细，保证亮点足够小，提高分辨率

      加速电机：使电子束高速运动

      偏转系统：控制电子束偏转

      荧光屏：

彩色CRT：  常用方法：射线穿透法和影孔板法

(1) 射线穿透法

原理：两层荧光涂层，红色光和绿色光两种发光物质，电子束轰击穿透荧光层的深浅，决定所产生的颜色

应用：主要用于画线显示器

特点：优点是成本低；缺点是只能产生有限几种颜色

（2）影孔板法

应用：主要用于光栅扫描显示器

原理：每个像素对应三个荧光点 和三支电子枪

如果每支电子枪发出的电子束的强度有256个等级，则显示器能同时显示256*256*256=16M种颜色，称为真彩系统

二、LCD液晶

原理：电压改变其光电性质进而产生色彩。

液晶可以被光穿透，并影响光的偏振性；在液晶分子两端所加电压的不同，液晶分子的翻转程度不同，根据液晶角度的不同透过光的偏振性也不同

CRT与LCD比较

相同点：都是通过单个发光元素（点，像素）来显示图形或文字

不同点：LCD体积小，厚度薄，重量轻，耗能少，辐射很少。CRT显示亮度高，色彩鲜艳，分辨率高

性能指标：

像素：构成图像的最小单元

分辨率：

显示系统的组成

显示设备：显示器

视频控制器：控制显示设备通过访问帧缓存来刷新屏幕

显示缓冲存储器（用于存储帧缓存）：可以在内存或显示控制器中（显卡）

两种显示系统：

随机扫描：电子束可以任意移动。画线设备

光栅扫描：电子束按固定扫描线和次序进行。画点设备

1. 随机扫描显示系统

(1) 特点

 电子束可随意移动，只扫描荧屏上要显示的部分像素

 对应的显示器为画线设备

(2) 组成：刷新存储器、显示处理器、CRT

工作原理：应用程序发出绘图命令，绘图命令被解析成显示处理器可接受的命令格式，存放在刷新存储器中，刷新存储器中所有的绘图命令组成一个显示文件，由显示处理器负责解释执行(刷新)，驱动电子枪在屏幕上绘图修改图形，实际是修改显示文件中的某些绘图命令

2. 光栅扫描的显示系统

(1) 基本原理

电子束按固定的扫描线和扫描顺序从左到右、自上而下进行扫描。

(2) 基本概念：扫描线：一条水平线。帧：1次扫描生成的图像。水平回扫期：水平线间的回扫期。垂直回扫期：帧间的回扫期

(3) 分辨率：电子束按固定的扫描顺序进行扫描N条扫描线，每条扫描线有M个像素，M * N为显示器的分辨率

(4) 组成：帧缓冲存储器（帧缓存）；视频控制器显示处理器；显示器：CRT、液晶

 

帧缓冲存储器：简称帧缓存（显存中的部分存储单元）

作用：存储屏幕上像素的颜色值，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，可以显示的颜色的种类取决于每个单元所占的位数

帧缓存容量：

例题：

兆字节：MB

真彩色：每种基色占8位，即范围0-255。最多可表示产生2^24种颜色

RGB三基色：红绿蓝。适用于显示器等显示设备

CMY三基色(三补色)：打印机等输出设备

目前有的电脑的显存能达到256M以上，有必要吗？

帧缓存只是显存中的一部分，显存还需要存储纹理，光泽等信息

视频控制器

作用：建立帧缓存与屏幕像素之间的一一对应关系，负责刷新

工作原理: 刷新周期开始，依扫描次序取出帧缓存单元的数值, 放入像素值寄存器，用来控制像素的颜色，然后X的地址寄存器的地址加一，如此重复，直到该扫描线上的最后一个像素，转下行，X置0，Y加1。

一般的显卡 = 视频控制器 + 显存

显示处理器

作用：代替CPU完成部分图形处理功能

视频控制器 + 显存 + 显示处理器 = 显卡 + 显示处理器 = 图形加速卡

(6) 特点

优点：成本低，易于绘制填充图形，色彩丰富，刷新率固定（与图形复杂度无关），易于修改图形

缺点：需要扫描转换，复杂图像计算量大，会产生混淆（走样）