计算机图形学第二章

计算机图形学第二章

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

计算机图形学第二章

第二章 图形设备与系统 图形输入设备：

二维：鼠标、图形输入板、跟踪球、光笔、触摸 屏、操纵杆、扫描仪… … 三维：空间球、数据手套… … 图形输出(显示、打印)系统：

阴极射线管显示器， 液晶显示器，等离子显示器，… … 绘图仪,打印机，

计算机图形学第二章

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

计算机图形学第二章

2.1.1 阴极射线管 阴极射线管(CRT)

–组成：包括电子枪、聚焦系统、加速电极、偏转系统、荧光屏 –工作原理：电子枪发射电子束，经过聚焦系统、加速电极、

偏转系统，轰击到荧光屏的不同部位，被其内表面的 荧光物质吸收，发光产生可见的图形。–结构

计算机图形学第二章

2.1.1 阴极射线管电子枪

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。

计算机图形学第二章

2.1.1 阴极射线管聚焦系统通过电场和磁场控制 电子束，“变细”,保证 亮点足够小，提高分辩率

加速电极加正的高压电(几万伏), 使电子束高速运动。

计算机图形学第二章

2.1.1 阴极射线管 偏转系统

控制电子束，静电场或磁场，产生偏转，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。

计算机图形学第二章

2.1.1 阴极射线管荧 荧光物质：吸收电子束而发光 持续发光时间：电子束离开某点后，该点的亮度值衰减到初 光 始值1/10所需的时间 屏 刷新(Refresh):为了让荧光物质保持一个稳定的亮度值

刷新频率：每秒钟重绘屏幕的次数某种CRT产生稳定图像所需要的最小刷新频率 =1秒/荧光物质的持续发光时间 (例如)=1000/40=25Hz

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

计算机图形学第二章

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 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，决定所产生的颜色低速电子束 电子束 较低速电子束 较高速电子束

高速电子束荧光涂层

产生颜色

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

计算机图形学第二章

2.1.2 彩色阴极射线管

影孔板法

原理：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

外层玻璃

荧光涂层

计算机图形学第二章

2.1.2 彩色阴极射线管

影孔板的类型 点状影孔板 代表：大多数球面与柱面显像管 栅格式影孔板 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

计算机图形学第二章

2.1.2 彩色阴极射线管

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

电子枪、影孔板中 的一个小孔和荧光 点呈一直线； 每个小孔与一个像 素(即三个荧光点) 对应

计算机图形学第二章

2.1.2 彩色阴极射线管 调节各电子枪发生的电子

束中所含电子的数目，即 可控制各色光点亮度。

显示器能同时显示的颜色个数

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

计算机图形学第二章

*纯平显示器*

走向平面的显像管 球面显象管： 表面：球面的一部分 时间：~90年代初 柱面显象管： 表面：柱面的一部分，垂直方向上平直，水平方向上有弯曲 时间：90年代中期 代表：Sony公司的Trinitron,Mitsubishi公司的Diamondtron 平面直角显象管 表面：球面的一部分，类似于平面 时间：90年代中后期 现在市场上的主流显象管 纯平显象管 表面：纯平面 时间：90年代后期 代表：Sony公司的FD Trinitron,Mitsubishi公司的 Diamondtron,Samsung公司的DanyFlat,LG公司的Flatron 今后的主流显象管

计算机图形学第二章

*LCD显示器*

采用空气等离子体技术， 空气等离子体可想象成一个个微型霓虹灯， 红绿蓝三种不同颜色的像素。 显示屏薄，挂在墙上。发光聚合物技术，坚不可摧；柔韧性好， 可以卷起来；显示画面具有无与伦比的清 晰度。真正的平面直角。

计算机图形学第二章

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

计算机图形学第二章

2.1.3 随机扫描的显示系统 工作原理

应用程序发出绘图命令，→解析成显示处理器可 接受命令格式，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。

计算机图形学第二章

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

计算机图形学第二章

2.1.4 光栅扫描的显示系统

绘图过程