1、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)華東理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系華東理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系 謝曉玲謝曉玲第二章第二章 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)及圖形硬件計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)及圖形硬件p 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)p 圖形輸入設(shè)備圖形輸入設(shè)備p 圖形顯示設(shè)備圖形顯示設(shè)備p 顯示子系統(tǒng)顯示子系統(tǒng)p 圖形硬拷貝設(shè)備圖形硬拷貝設(shè)備p OpenGL圖形軟件包圖形軟件包22.1 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)p 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的功能計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的功能p 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)34計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的功能計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的功能圖圖2.1 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的5個(gè)功能個(gè)功能5計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

2、圖2.2 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2.2 圖形輸入設(shè)備圖形輸入設(shè)備o 鍵盤（鍵盤（keyboard） 鍵盤能用來進(jìn)行屏幕坐標(biāo)的輸入、菜單鍵盤能用來進(jìn)行屏幕坐標(biāo)的輸入、菜單選擇、圖形功能選擇，以及輸入那些如輔助選擇、圖形功能選擇，以及輸入那些如輔助圖形顯示的圖片標(biāo)記等非圖形數(shù)據(jù)。圖形顯示的圖片標(biāo)記等非圖形數(shù)據(jù)。6圖形輸入設(shè)備圖形輸入設(shè)備o 鼠標(biāo)器（鼠標(biāo)器（mouse） 當(dāng)推動(dòng)鼠標(biāo)器在平面上移動(dòng)時(shí)，鼠標(biāo)將記當(dāng)推動(dòng)鼠標(biāo)器在平面上移動(dòng)時(shí)，鼠標(biāo)將記錄移動(dòng)的方向和距離，這個(gè)方向和距離被傳送錄移動(dòng)的方向和距離，這個(gè)方向和距離被傳送給計(jì)算機(jī)，轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的光標(biāo)的位移。給計(jì)算機(jī)，轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的光標(biāo)的

3、位移。7圖形輸入設(shè)備圖形輸入設(shè)備o 光筆光筆(light pen)定位、拾取、筆畫跟蹤定位、拾取、筆畫跟蹤8光孔透鏡組筆體觸鈕開關(guān)光導(dǎo)纖維導(dǎo)線圖圖2.3 光筆的結(jié)構(gòu)光筆的結(jié)構(gòu)圖形輸入設(shè)備圖形輸入設(shè)備o 觸摸屏觸摸屏(touch screen) 當(dāng)用手指或者小桿觸摸屏幕時(shí)，觸點(diǎn)位置當(dāng)用手指或者小桿觸摸屏幕時(shí)，觸點(diǎn)位置便以光學(xué)的（紅外線式觸摸屏）、電子的（電便以光學(xué)的（紅外線式觸摸屏）、電子的（電阻式觸摸屏和電容式觸摸屏）或聲音的（聲音阻式觸摸屏和電容式觸摸屏）或聲音的（聲音探測(cè)式）方式記錄下來。探測(cè)式）方式記錄下來。9圖形輸入設(shè)備圖形輸入設(shè)備o 操縱桿操縱桿(joystick) 操縱桿是由一根小

4、的垂直杠桿組成的可搖操縱桿是由一根小的垂直杠桿組成的可搖動(dòng)裝置，該杠桿裝配在一個(gè)其四周可移動(dòng)的底動(dòng)裝置，該杠桿裝配在一個(gè)其四周可移動(dòng)的底座上用來控制屏幕光標(biāo)。座上用來控制屏幕光標(biāo)。10圖圖2.5 操縱桿操縱桿圖形輸入設(shè)備圖形輸入設(shè)備o 跟蹤球跟蹤球（Trackball）和空間球（）和空間球（Spaceball）11圖圖2.6 跟蹤球跟蹤球圖圖2.7 空間球空間球圖形輸入設(shè)備圖形輸入設(shè)備o 數(shù)據(jù)手套數(shù)據(jù)手套(Data Glove) 是一種戴在手上的傳感器，可以用來抓住是一種戴在手上的傳感器，可以用來抓住“虛擬對(duì)象虛擬對(duì)象”，它由一系列檢測(cè)手和手指運(yùn)動(dòng)，它由一系列檢測(cè)手和手指運(yùn)動(dòng)的傳感器構(gòu)成，用來

5、提供關(guān)于手的位置和方向的傳感器構(gòu)成，用來提供關(guān)于手的位置和方向的信息。的信息。12圖圖2.8 數(shù)據(jù)手套數(shù)據(jù)手套圖形輸入設(shè)備圖形輸入設(shè)備o 數(shù)字化儀數(shù)字化儀(Digitizer) 用于在二維或三維的圖形對(duì)象上掃描，以用于在二維或三維的圖形對(duì)象上掃描，以輸入一系列二維或三維的坐標(biāo)值。這些坐標(biāo)值輸入一系列二維或三維的坐標(biāo)值。這些坐標(biāo)值代表的坐標(biāo)點(diǎn)，在系統(tǒng)中將以直線段或曲線段代表的坐標(biāo)點(diǎn)，在系統(tǒng)中將以直線段或曲線段連接，以逼近圖形對(duì)象的描繪曲線或表面形狀。連接，以逼近圖形對(duì)象的描繪曲線或表面形狀。13圖形輸入設(shè)備圖形輸入設(shè)備o 圖像掃描儀圖像掃描儀(Scaner) 圖像掃描儀可直接把圖紙、圖表、照片、

6、圖像掃描儀可直接把圖紙、圖表、照片、廣告畫等輸入到計(jì)算機(jī)中，在將它們傳過一個(gè)廣告畫等輸入到計(jì)算機(jī)中，在將它們傳過一個(gè)光學(xué)掃描機(jī)構(gòu)時(shí)，灰度或彩色等級(jí)被記錄下來，光學(xué)掃描機(jī)構(gòu)時(shí)，灰度或彩色等級(jí)被記錄下來，并按圖像方式進(jìn)行存儲(chǔ)。并按圖像方式進(jìn)行存儲(chǔ)。14圖形輸入設(shè)備圖形輸入設(shè)備o 聲頻輸入系統(tǒng)聲頻輸入系統(tǒng)o 視頻輸入系統(tǒng)視頻輸入系統(tǒng)152.3 圖形顯示設(shè)備圖形顯示設(shè)備o 陰極射線管陰極射線管o 彩色陰極射線管彩色陰極射線管o CRT圖形顯示器圖形顯示器o 平板顯示器平板顯示器o 三維觀察設(shè)備三維觀察設(shè)備16陰極射線管（陰極射線管（CRT）o CRT（Cathode Ray Tube）是一種真空器件，

7、是一種真空器件，它利用電磁場(chǎng)產(chǎn)生高速的、經(jīng)過聚焦的電子束，它利用電磁場(chǎng)產(chǎn)生高速的、經(jīng)過聚焦的電子束，偏轉(zhuǎn)到屏幕的不同位置轟擊屏幕表面的熒光材偏轉(zhuǎn)到屏幕的不同位置轟擊屏幕表面的熒光材料而產(chǎn)生可見圖形。料而產(chǎn)生可見圖形。o CRT從結(jié)構(gòu)上分為：電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光從結(jié)構(gòu)上分為：電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光屏。屏。17陰極射線管（陰極射線管（CRT）18電子槍電子槍偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)熒光屏熒光屏圖圖2.11 CRT的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)陰極射線管（陰極射線管（CRT）o 電子槍：電子槍：產(chǎn)生一個(gè)沿管軸（產(chǎn)生一個(gè)沿管軸（Z軸）軸）方向前進(jìn)的方向前進(jìn)的高速的細(xì)電子束轟擊熒光屏。高速的細(xì)電子束轟擊熒光屏。n 具有足夠的電

8、流強(qiáng)度。具有足夠的電流強(qiáng)度。n 電流的大小和有無必須是可控的。電流的大小和有無必須是可控的。n 具有很高的速度。具有很高的速度。n 在熒光屏上應(yīng)能聚焦很小的光亮，以保證顯在熒光屏上應(yīng)能聚焦很小的光亮，以保證顯示器有足夠的分辨率。示器有足夠的分辨率。19陰極射線管（陰極射線管（CRT）20燈絲陰極柵極加速極第二陽極第三陽極石墨層玻璃燈絲陰極柵極加速極聚焦極第二、四陽極石墨層玻璃（b)四極電子槍（a)三極電子槍圖圖2.12 兩種兩種CRT電子槍的結(jié)構(gòu)電子槍的結(jié)構(gòu)陰極射線管（陰極射線管（CRT）o 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 為了在熒光屏上為了在熒光屏上顯示圖形及字符，顯示圖形及字符，必須用電子束偏轉(zhuǎn)必須用電

9、子束偏轉(zhuǎn)掃描來實(shí)現(xiàn)。掃描來實(shí)現(xiàn)。分電偏轉(zhuǎn)和磁偏分電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)兩種。轉(zhuǎn)兩種。21圖圖2.13 磁偏轉(zhuǎn)磁偏轉(zhuǎn)陰極射線管（陰極射線管（CRT）o 枕形失真枕形失真n 當(dāng)偏轉(zhuǎn)線圈的匝數(shù)一定時(shí)，偏轉(zhuǎn)電流當(dāng)偏轉(zhuǎn)線圈的匝數(shù)一定時(shí)，偏轉(zhuǎn)電流I與偏與偏轉(zhuǎn)角的正弦成正比。只有在偏轉(zhuǎn)角很小時(shí)，轉(zhuǎn)角的正弦成正比。只有在偏轉(zhuǎn)角很小時(shí)，偏轉(zhuǎn)角與偏轉(zhuǎn)電流之間才成直線性關(guān)系。偏轉(zhuǎn)角與偏轉(zhuǎn)電流之間才成直線性關(guān)系。n 由于熒光屏四角距中心最遠(yuǎn)，偏轉(zhuǎn)角較大，由于熒光屏四角距中心最遠(yuǎn)，偏轉(zhuǎn)角較大，同樣的偏轉(zhuǎn)電流增量所造成的偏轉(zhuǎn)距離增同樣的偏轉(zhuǎn)電流增量所造成的偏轉(zhuǎn)距離增量最大。量最大。22陰極射線管（陰極射線管（CRT）23圖圖2.

10、9 枕形失真與桶形失真枕形失真與桶形失真o 枕形失真的校正枕形失真的校正n 將產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的鋸齒形將產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的鋸齒形電流預(yù)先產(chǎn)生一些失真；電流預(yù)先產(chǎn)生一些失真；n 將偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)做成略有不均將偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)做成略有不均勻性，接近管軸中央處略勻性，接近管軸中央處略強(qiáng)，周圍略弱。如圖強(qiáng)，周圍略弱。如圖(c)24 圖圖2.14 電偏轉(zhuǎn)：兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板電偏轉(zhuǎn)：兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板 電子槍：通過控制柵，控制電子束的電子數(shù)；電子槍：通過控制柵，控制電子束的電子數(shù)；聚焦系統(tǒng)：將電子束聚焦成細(xì)束；聚焦系統(tǒng)：將電子束聚焦成細(xì)束；加速電極：產(chǎn)生高速的電子束；加速電極：產(chǎn)生高速的電子束；偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)：控制電子束偏移；偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)：控制電子束偏

11、移；熒光屏：當(dāng)被電子束轟擊時(shí)產(chǎn)生亮點(diǎn)。熒光屏：當(dāng)被電子束轟擊時(shí)產(chǎn)生亮點(diǎn)。陰極射線管（陰極射線管（CRT）o 熒光屏熒光屏（Phosphor Screen）n 熒光屏是用熒光粉涂敷在玻璃底壁上制成熒光屏是用熒光粉涂敷在玻璃底壁上制成的，常用沉積法涂敷熒光粉。玻璃底壁要的，常用沉積法涂敷熒光粉。玻璃底壁要求無氣泡，表面光學(xué)拋光。求無氣泡，表面光學(xué)拋光。n 熒光粉的余輝特性：電子束轟擊熒光屏?xí)r，熒光粉的余輝特性：電子束轟擊熒光屏?xí)r，熒光粉的分子受激發(fā)光；當(dāng)電子束的轟擊熒光粉的分子受激發(fā)光；當(dāng)電子束的轟擊停止后，熒光粉的光亮沒有立即消失，而停止后，熒光粉的光亮沒有立即消失，而是按指數(shù)規(guī)律衰減。是按指數(shù)

12、規(guī)律衰減。n 余暉時(shí)間：熒光粉衰減時(shí)間余暉時(shí)間：熒光粉衰減時(shí)間2526o 三基色原則三基色原則o 主要結(jié)構(gòu)：三色熒光屏、三支電子槍、蔭罩主要結(jié)構(gòu)：三色熒光屏、三支電子槍、蔭罩板板彩色陰極射線管彩色陰極射線管蔭罩式蔭罩式圖圖2.11 三色熒光屏三色熒光屏27三支電子搶電子束小孔蔭罩三色熒光屏彩色陰極射線管彩色陰極射線管蔭罩式蔭罩式圖圖2.15 三支電子槍三支電子槍28彩色陰極射線管彩色陰極射線管蔭罩式蔭罩式圖圖2.15 蔭罩蔭罩熒光屏上覆蓋呈三角形分布熒光屏上覆蓋呈三角形分布的小熒光點(diǎn)陣，每個(gè)小熒光的小熒光點(diǎn)陣，每個(gè)小熒光點(diǎn)陣涂有發(fā)紅、綠、藍(lán)三種點(diǎn)陣涂有發(fā)紅、綠、藍(lán)三種熒光物質(zhì)，電子槍可以發(fā)出熒

13、光物質(zhì)，電子槍可以發(fā)出三個(gè)電子束來激發(fā)這三種物三個(gè)電子束來激發(fā)這三種物質(zhì)質(zhì), 中間通過一個(gè)控制柵格中間通過一個(gè)控制柵格來決定三束電子到達(dá)的位置。來決定三束電子到達(dá)的位置。 29o 為了避免混色，熒光點(diǎn)的面積比電子束截面要大些。為了避免混色，熒光點(diǎn)的面積比電子束截面要大些。o 只有只有15%左右的電子到達(dá)屏幕。左右的電子到達(dá)屏幕。o 蔭罩吸收大量電子，容易發(fā)熱變形。蔭罩吸收大量電子，容易發(fā)熱變形。o 管子的亮度低，要提高管子的亮度，則需提高第二陽極的管子的亮度低，要提高管子的亮度，則需提高第二陽極的高壓。高壓。蔭罩三色熒光屏RGBRBRGRGBR圖圖2.16 原理圖原理圖30彩色陰極射線管彩色陰

14、極射線管蔭罩式蔭罩式圖圖2.17 黑底蔭罩管黑底蔭罩管GRBRGGRBBRGRB黑底管特點(diǎn)：黑底管特點(diǎn)：1.熒光小點(diǎn)面積縮小，熒光小點(diǎn)面積縮小，并被石墨包圍，則不并被石墨包圍，則不易發(fā)生混合；易發(fā)生混合；2.蔭罩小孔的直徑可蔭罩小孔的直徑可以放大，亮度增加。以放大，亮度增加。31CRT圖形顯示器圖形顯示器p 隨機(jī)掃描的圖形顯示器隨機(jī)掃描的圖形顯示器p 直視存儲(chǔ)管圖形顯示器直視存儲(chǔ)管圖形顯示器p 光柵掃描的圖形顯示器光柵掃描的圖形顯示器32o 向量（向量（vector）顯示器、筆劃（顯示器、筆劃（Stroke writing）顯示器。顯示器。o 隨機(jī)掃描（隨機(jī)掃描（random-scan）的圖形

15、顯示器中電的圖形顯示器中電子束的定位和偏轉(zhuǎn)具有隨機(jī)性，即電子束的掃子束的定位和偏轉(zhuǎn)具有隨機(jī)性，即電子束的掃描軌跡隨顯示內(nèi)容而變化，只在需要的地方掃描軌跡隨顯示內(nèi)容而變化，只在需要的地方掃描，而不必全屏掃描。描，而不必全屏掃描。o 無冗余掃描、速度快、圖像清晰、比光柵系統(tǒng)無冗余掃描、速度快、圖像清晰、比光柵系統(tǒng)更高的分辨率、生成光滑線條；更高的分辨率、生成光滑線條；o 適用適用計(jì)算機(jī)圖形處理計(jì)算機(jī)圖形處理，不能顯示有陰影場(chǎng)景。，不能顯示有陰影場(chǎng)景。隨機(jī)掃描的圖形顯示器隨機(jī)掃描的圖形顯示器33隨機(jī)掃描的圖形顯示器隨機(jī)掃描的圖形顯示器圖圖2.18 隨機(jī)掃描工作原理隨機(jī)掃描工作原理34隨機(jī)掃描的圖形顯

16、示器隨機(jī)掃描的圖形顯示器圖圖2.19 隨機(jī)掃描顯示器的工作原理隨機(jī)掃描顯示器的工作原理顯示文件轉(zhuǎn)換器顯示文件轉(zhuǎn)換器顯示文件顯示文件存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器35o 直視存儲(chǔ)管直視存儲(chǔ)管DVST（direct-view storage tube）從表面上看直視存儲(chǔ)管的特性極象一個(gè)從表面上看直視存儲(chǔ)管的特性極象一個(gè)有長(zhǎng)余輝的熒光屏，一條線一旦畫在屏幕上，有長(zhǎng)余輝的熒光屏，一條線一旦畫在屏幕上，在一小時(shí)之內(nèi)都將是可見的，其結(jié)構(gòu)類似在一小時(shí)之內(nèi)都將是可見的，其結(jié)構(gòu)類似CRT。直視存儲(chǔ)管圖形顯示器直視存儲(chǔ)管圖形顯示器36屏幕存儲(chǔ)柵收集柵寫電子槍電子流讀出電子槍寫陰極直視存儲(chǔ)管圖形顯示器直視存儲(chǔ)管圖形顯示器圖圖2.20

17、 直視存儲(chǔ)管圖形顯示器的工作原理直視存儲(chǔ)管圖形顯示器的工作原理寫電子槍將圖形寫電子槍將圖形信息信息“寫寫”在存在存儲(chǔ)柵上；讀出電儲(chǔ)柵上；讀出電子槍（泛流槍）子槍（泛流槍）能夠?qū)⒋鎯?chǔ)柵的能夠?qū)⒋鎯?chǔ)柵的信息信息“重寫重寫”到到屏幕上；收集柵屏幕上；收集柵使讀出的電子流使讀出的電子流均勻，并以垂直均勻，并以垂直方向接近屏幕。方向接近屏幕。37o 無需刷新；無需刷新；o 很復(fù)雜的圖形都可以在極高的分辨率下無閃很復(fù)雜的圖形都可以在極高的分辨率下無閃爍地顯示；爍地顯示；o 成本較低；成本較低；o 不能顯示彩色；不能顯示彩色；o 不能局部修改；不能局部修改；o 擦除和重畫過程可能持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間。擦除和重畫過程

18、可能持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間。直視存儲(chǔ)管圖形顯示器直視存儲(chǔ)管圖形顯示器38光柵掃描圖形顯示器光柵掃描圖形顯示器圖圖2.21 光柵掃描原理光柵掃描原理水平掃描（顯示）水平掃描（顯示）水平回掃（消隱）水平回掃（消隱）垂直回掃（消隱）垂直回掃（消隱）光柵掃描方式下，電子束自光柵掃描方式下，電子束自左而右，自上而下，形成一左而右，自上而下，形成一幀。光柵掃描有兩種：幀。光柵掃描有兩種：隔行掃描、隔行掃描、逐行掃描。逐行掃描。工作原理：光柵掃描是控制電子束按某種光柵形狀進(jìn)工作原理：光柵掃描是控制電子束按某種光柵形狀進(jìn)行的順序掃描，而字符、圖像是靠行的順序掃描，而字符、圖像是靠Z軸信號(hào)控制輝亮軸信號(hào)控制輝亮來形成的。

19、來形成的。輝亮放大器視頻信號(hào)水平同步垂直同步水平振蕩垂直振蕩水平驅(qū)動(dòng)垂直驅(qū)動(dòng)水平輸出垂直輸出高壓CRTyxz圖圖2.22 光柵掃描圖形顯示器的工作原理光柵掃描圖形顯示器的工作原理40o 刷新緩沖存儲(chǔ)器刷新緩沖存儲(chǔ)器（refresh buffer）或稱幀緩沖或稱幀緩沖存儲(chǔ)器（存儲(chǔ)器（frame buffer），保存每個(gè)像素點(diǎn)亮，保存每個(gè)像素點(diǎn)亮度信息。度信息。o 像素像素（pixel或或pel，是是picture element的簡(jiǎn)的簡(jiǎn)寫），寫），熒光屏上光點(diǎn)熒光屏上光點(diǎn)。o 像素信息從應(yīng)用程序轉(zhuǎn)換并放入幀緩沖區(qū)的過像素信息從應(yīng)用程序轉(zhuǎn)換并放入幀緩沖區(qū)的過程稱之為程稱之為掃描轉(zhuǎn)換過程掃描轉(zhuǎn)換過程

20、。光柵掃描圖形顯示器光柵掃描圖形顯示器圖形命令顯示處理器幀緩存視頻控制器CRT光柵掃描圖形顯光柵掃描圖形顯示器是畫點(diǎn)設(shè)備，示器是畫點(diǎn)設(shè)備，只能盡可能接近只能盡可能接近直線的像素點(diǎn)集直線的像素點(diǎn)集來近似地表示直來近似地表示直線，該直線呈鋸線，該直線呈鋸齒狀。采用反走齒狀。采用反走樣技術(shù)適當(dāng)減輕樣技術(shù)適當(dāng)減輕這種鋸齒效果。這種鋸齒效果。光柵掃描圖形顯示器光柵掃描圖形顯示器圖2.23 光柵掃描顯示器繪圖過程示意圖 42低電壓、輕小型、數(shù)字化顯示器件。低電壓、輕小型、數(shù)字化顯示器件。平板顯示器（平板顯示器（flat-panel display）的分類：的分類：o非發(fā)射顯示器（非發(fā)射顯示器（none-e

21、missive display） 利用光學(xué)效應(yīng)，將來自太陽或其他光源的利用光學(xué)效應(yīng)，將來自太陽或其他光源的光轉(zhuǎn)換為圖形圖案，典型設(shè)備：液晶顯示器光轉(zhuǎn)換為圖形圖案，典型設(shè)備：液晶顯示器o發(fā)射顯示器（發(fā)射顯示器（emissive display） 將電能轉(zhuǎn)換為光能的設(shè)備，典型設(shè)備：等將電能轉(zhuǎn)換為光能的設(shè)備，典型設(shè)備：等離子體顯示器、離子體顯示器、薄片光電顯示器、發(fā)光二極管薄片光電顯示器、發(fā)光二極管等。等。平板顯示器平板顯示器（flat-panel display）43o 液晶顯示器液晶顯示器(LCD,Liquid Crystal Display)o 等離子體顯示板（等離子體顯示板（Plasma P

22、anel）o 薄 片 光 電 顯 示 器 （薄 片 光 電 顯 示 器 （ T h i n - F i l m Electroluminescent Display）o 發(fā)光二極管（發(fā)光二極管（Liquid-Emitting Diode, LED）平板顯示器平板顯示器（flat-panel display）44o 某些有機(jī)化合物當(dāng)其溫度在液相和固相之間時(shí)某些有機(jī)化合物當(dāng)其溫度在液相和固相之間時(shí)所呈現(xiàn)出穩(wěn)定的中間狀態(tài)，其分子呈細(xì)長(zhǎng)的棒所呈現(xiàn)出穩(wěn)定的中間狀態(tài)，其分子呈細(xì)長(zhǎng)的棒狀，在空間上具有一維的規(guī)則性排列，稱為狀，在空間上具有一維的規(guī)則性排列，稱為液液晶晶。o 液晶分子的排列在微弱的外部電場(chǎng)、磁

23、場(chǎng)或者液晶分子的排列在微弱的外部電場(chǎng)、磁場(chǎng)或者應(yīng)力、溫度變化等作用下非常容易改變。當(dāng)液應(yīng)力、溫度變化等作用下非常容易改變。當(dāng)液晶分子的某種排列狀態(tài)在電場(chǎng)作用下變?yōu)榱硪痪Х肿拥哪撤N排列狀態(tài)在電場(chǎng)作用下變?yōu)榱硪环N狀態(tài)時(shí)，液晶的光學(xué)性質(zhì)隨之改變，這種產(chǎn)種狀態(tài)時(shí)，液晶的光學(xué)性質(zhì)隨之改變，這種產(chǎn)生光被電場(chǎng)調(diào)制的現(xiàn)象稱為液晶的生光被電場(chǎng)調(diào)制的現(xiàn)象稱為液晶的電光效應(yīng)電光效應(yīng)。液晶顯示器液晶顯示器原理原理o 液晶顯示器利用液晶的液晶顯示器利用液晶的電光效應(yīng)電光效應(yīng)，通過施加電壓改變，通過施加電壓改變液晶的光學(xué)特性，造成對(duì)入射光的調(diào)制。即通過能阻液晶的光學(xué)特性，造成對(duì)入射光的調(diào)制。即通過能阻塞或傳遞光的液晶材料

24、，傳遞來自周圍的或內(nèi)部光源塞或傳遞光的液晶材料，傳遞來自周圍的或內(nèi)部光源的偏振光。的偏振光。o 液晶夾層兩邊玻璃基板各有一個(gè)偏光板，它們的偏振液晶夾層兩邊玻璃基板各有一個(gè)偏光板，它們的偏振方向互成方向互成90，液晶屏幕后面有一個(gè)背光。，液晶屏幕后面有一個(gè)背光。45液晶顯示器液晶顯示器原理原理反射層 水平偏振器 水平網(wǎng)格線 液晶層 垂直網(wǎng)格線 垂直偏振器玻璃基板玻璃基板46圖圖2.24 液晶顯示原理液晶顯示原理液晶顯示器液晶顯示器原理原理液晶材料在常態(tài)下分液晶材料在常態(tài)下分子呈子呈 “開態(tài)開態(tài)”(排列排列成螺旋形成螺旋形) )，當(dāng)光線，當(dāng)光線穿過液晶層時(shí)，偏振穿過液晶層時(shí)，偏振方向會(huì)被旋轉(zhuǎn)方向會(huì)

25、被旋轉(zhuǎn)9090，顯示器呈亮點(diǎn)；顯示器呈亮點(diǎn)；當(dāng)液晶材料在電場(chǎng)下當(dāng)液晶材料在電場(chǎng)下分子呈分子呈“關(guān)態(tài)關(guān)態(tài)”( (排排列同一個(gè)方向列同一個(gè)方向) )，當(dāng)，當(dāng)光線穿過液晶層時(shí)，光線穿過液晶層時(shí)，不會(huì)旋轉(zhuǎn)不會(huì)旋轉(zhuǎn), ,顯示器呈顯示器呈黑點(diǎn)。黑點(diǎn)。可視角度可視角度：當(dāng)視線與屏幕中心法向成一定角度時(shí)，人們就不能清晰地看到屏幕圖像，能看到清晰圖像的最大角度。點(diǎn)距和分辨率點(diǎn)距和分辨率：點(diǎn)距就是兩個(gè)液晶顆粒(光點(diǎn))之間的距離，一般0.28-0.32mm；只有在真實(shí)分辨率下液晶顯示器才能得到最佳的顯示效果。 48o NW（Normal White）型的）型的LCD：在液晶面：在液晶面板不施加電壓時(shí)，我們所看到的面

26、板是透光板不施加電壓時(shí)，我們所看到的面板是透光的畫面，也就是亮的畫面。的畫面，也就是亮的畫面。o NB（Normal Black）型的）型的LCD：當(dāng)對(duì)液晶：當(dāng)對(duì)液晶面板不施加電壓時(shí)，面板無法透光。面板不施加電壓時(shí)，面板無法透光。液晶顯示器液晶顯示器類型類型49液晶顯示器液晶顯示器彩色彩色o 液晶顯示器利用在一側(cè)的玻璃基板上加上一個(gè)液晶顯示器利用在一側(cè)的玻璃基板上加上一個(gè)彩色濾光片（彩色濾光片（CF，Color Filter）實(shí)現(xiàn)彩色。）實(shí)現(xiàn)彩色。o 彩色濾光片上均勻分布著紅、綠、藍(lán)色小點(diǎn)，彩色濾光片上均勻分布著紅、綠、藍(lán)色小點(diǎn)，每個(gè)小點(diǎn)有各自不同的灰度，相鄰的一組每個(gè)小點(diǎn)有各自不同的灰度，相

27、鄰的一組RGB小點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)基本的彩色顯示單元，即一個(gè)像小點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)基本的彩色顯示單元，即一個(gè)像素。素。o 液晶分子排列對(duì)電壓的響應(yīng)時(shí)間稱為反應(yīng)時(shí)間液晶分子排列對(duì)電壓的響應(yīng)時(shí)間稱為反應(yīng)時(shí)間，一般在，一般在612ms50液晶顯示器液晶顯示器彩色彩色圖圖2.25 彩色濾光片排列方式彩色濾光片排列方式51液晶顯示器液晶顯示器分類分類o 扭曲向列型（扭曲向列型（TN，Twisted Nematic）o 超扭曲向列型（超扭曲向列型（STN，Super TN）o 雙層超扭曲向列型（雙層超扭曲向列型（DSTN，Dual Scan TN）o 薄膜晶體管型（薄膜晶體管型（TFT，Thin Film Transis

28、tor）o 液晶顯示器的主要基本技術(shù)指標(biāo)液晶顯示器的主要基本技術(shù)指標(biāo) 1) 可視角度可視角度 由于液晶的成像原理是通過光的折射而不是像由于液晶的成像原理是通過光的折射而不是像CRT那樣由熒光點(diǎn)直接發(fā)光來實(shí)現(xiàn)的那樣由熒光點(diǎn)直接發(fā)光來實(shí)現(xiàn)的, 因此在不同的角因此在不同的角度度看液晶顯示屏必然會(huì)有不同的效果?？匆壕э@示屏必然會(huì)有不同的效果。 2) 點(diǎn)距和分辨率點(diǎn)距和分辨率 液晶屏幕的點(diǎn)距就是兩個(gè)液晶顆粒液晶屏幕的點(diǎn)距就是兩個(gè)液晶顆粒(光點(diǎn)光點(diǎn))之間的距之間的距離離, 一般點(diǎn)距為一般點(diǎn)距為0.280.32 mm就能得到較好的就能得到較好的顯示效果。通常所說的液晶顯示器的分辨率是指其真顯示效果。通常所說

29、的液晶顯示器的分辨率是指其真實(shí)分辨率，實(shí)分辨率，10241024768768、12801280720720、1920192010801080，液晶顯示器液晶顯示器技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo) 53等離子體顯示板等離子體顯示板圖圖2.26 等離子體顯示板的基本結(jié)構(gòu)等離子體顯示板的基本結(jié)構(gòu)第一層里面涂有導(dǎo)電材料的垂直條；中間層是用許多小氖第一層里面涂有導(dǎo)電材料的垂直條；中間層是用許多小氖氣燈泡構(gòu)成的平板陣列，每個(gè)燈泡處于氣燈泡構(gòu)成的平板陣列，每個(gè)燈泡處于“開開”或或“關(guān)關(guān)”狀態(tài)；狀態(tài)；第三層的表面涂有導(dǎo)電材料的水平條。如圖所示。要點(diǎn)亮某個(gè)第三層的表面涂有導(dǎo)電材料的水平條。如圖所示。要點(diǎn)亮某個(gè)地址的燈泡，開始要

30、在相應(yīng)行上加上較高電壓，等該燈泡點(diǎn)亮地址的燈泡，開始要在相應(yīng)行上加上較高電壓，等該燈泡點(diǎn)亮后，用低電壓維持氖氣燈泡的亮度，關(guān)掉某個(gè)燈泡后，只要將后，用低電壓維持氖氣燈泡的亮度，關(guān)掉某個(gè)燈泡后，只要將相應(yīng)的電壓降低即可。燈泡開關(guān)的周期為相應(yīng)的電壓降低即可。燈泡開關(guān)的周期為1515毫秒，通過改變控毫秒，通過改變控制電壓，可以使等離子板顯示不同灰度的圖形。制電壓，可以使等離子板顯示不同灰度的圖形。等離子板的優(yōu)點(diǎn)是平板式、透明、顯示圖形無鋸齒現(xiàn)象，等離子板的優(yōu)點(diǎn)是平板式、透明、顯示圖形無鋸齒現(xiàn)象，不需要刷新。目前典型的等離子板可以做到不需要刷新。目前典型的等離子板可以做到1515英寸左右，每英英寸左右

31、，每英寸裝有大約寸裝有大約175175個(gè)燈泡。個(gè)燈泡。55薄片光電顯示器薄片光電顯示器圖圖2.27 薄片光電顯示器的基本結(jié)構(gòu)薄片光電顯示器的基本結(jié)構(gòu)56發(fā)光二極管（發(fā)光二極管（LED）o 發(fā)光二極管采用二極管激發(fā)發(fā)光來顯示圖像。發(fā)光二極管采用二極管激發(fā)發(fā)光來顯示圖像。二極管以矩陣排列形成顯示器的像素位置。圖二極管以矩陣排列形成顯示器的像素位置。圖形的定義存儲(chǔ)在刷新緩沖器中。形的定義存儲(chǔ)在刷新緩沖器中。信息從刷新緩信息從刷新緩沖器讀出，并轉(zhuǎn)換為電壓施于二極管，在顯示沖器讀出，并轉(zhuǎn)換為電壓施于二極管，在顯示器上產(chǎn)生發(fā)光圖案。器上產(chǎn)生發(fā)光圖案。57p 從變焦距的柔性震動(dòng)鏡面反從變焦距的柔性震動(dòng)鏡面反

32、射射CRT圖像圖像三維觀察設(shè)備三維觀察設(shè)備圖圖2.24 采用震動(dòng)鏡面的三維顯示系統(tǒng)采用震動(dòng)鏡面的三維顯示系統(tǒng)58p 顯示具立體感的視圖顯示具立體感的視圖n 利用不同的刷新周期交替地顯示兩視圖；利用不同的刷新周期交替地顯示兩視圖；n 將屏幕分半；將屏幕分半；n 使用頭盔式結(jié)構(gòu)。使用頭盔式結(jié)構(gòu)。三維觀察設(shè)備三維觀察設(shè)備2.4 顯示子系統(tǒng)顯示子系統(tǒng)o 光柵掃描圖形顯示子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)光柵掃描圖形顯示子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)o 繪制流水線繪制流水線o 相關(guān)概念相關(guān)概念59o幀緩存寄存器幀緩存寄存器(Frame Buffer) 存儲(chǔ)像素顏色（灰度）值的存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)像素顏色（灰度）值的存儲(chǔ)器。與電視機(jī)不同的是與電視機(jī)不同

33、的是, 光柵掃描顯示系統(tǒng)的顯示內(nèi)容來自幀緩存。光柵掃描顯示系統(tǒng)的顯示內(nèi)容來自幀緩存。o顯示控制器顯示控制器(Display Controller) 依據(jù)設(shè)定的顯示工作方式，自主地、反復(fù)不斷地讀取幀緩依據(jù)設(shè)定的顯示工作方式，自主地、反復(fù)不斷地讀取幀緩存中的圖像點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成存中的圖像點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成R、G、B三色信號(hào)并配以同步三色信號(hào)并配以同步信號(hào)送至顯示器，即可刷新屏幕。信號(hào)送至顯示器，即可刷新屏幕。光柵掃描顯示系統(tǒng)光柵掃描顯示系統(tǒng)光柵掃描圖形顯示子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)光柵掃描圖形顯示子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)61圖圖2.29 簡(jiǎn)單的光柵圖形顯示子系統(tǒng)簡(jiǎn)單的光柵圖形顯示子系統(tǒng)幀緩存可以在系統(tǒng)主存的任何位置，顯示控制

34、器訪幀緩存可以在系統(tǒng)主存的任何位置，顯示控制器訪問幀緩存均須通過系統(tǒng)總線。問幀緩存均須通過系統(tǒng)總線。62圖圖2.30 常用的光柵圖形顯示子系統(tǒng)常用的光柵圖形顯示子系統(tǒng)幀緩存可以被顯示控制器直接訪問。由幀緩存可以被顯示控制器直接訪問。由CPU完成掃完成掃描轉(zhuǎn)換。描轉(zhuǎn)換。光柵掃描圖形顯示子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)光柵掃描圖形顯示子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)63圖圖2.31 高級(jí)的光柵圖形顯示子系統(tǒng)高級(jí)的光柵圖形顯示子系統(tǒng)處理器存儲(chǔ)器主要存放程序和數(shù)據(jù)；顯示處理器處理器存儲(chǔ)器主要存放程序和數(shù)據(jù)；顯示處理器(Display Coprocessor)主要任務(wù)是掃描轉(zhuǎn)換主要任務(wù)是掃描轉(zhuǎn)換以及某些附加的以及某些附加的操作等。幀緩存包括顏

35、色緩存、深度緩存以及其他緩存。操作等。幀緩存包括顏色緩存、深度緩存以及其他緩存。光柵掃描圖形顯示子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)光柵掃描圖形顯示子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)64o 圖形子系統(tǒng)的圖形繪制功能常常采用流水線圖形子系統(tǒng)的圖形繪制功能常常采用流水線（Pipeline）結(jié)構(gòu)繪制，或者稱為管線繪制。）結(jié)構(gòu)繪制，或者稱為管線繪制。o 繪制流水線的基本結(jié)構(gòu)從概念上包括三個(gè)階繪制流水線的基本結(jié)構(gòu)從概念上包括三個(gè)階段段n 應(yīng)用程序階段應(yīng)用程序階段n 幾何階段幾何階段n 光柵階段：實(shí)現(xiàn)掃描轉(zhuǎn)換光柵階段：實(shí)現(xiàn)掃描轉(zhuǎn)換繪制流水線繪制流水線圖圖2.32 繪制流水線的結(jié)構(gòu)繪制流水線的結(jié)構(gòu)65o 分辨率分辨率o 像素與幀緩存像素與幀緩存o 顏色

36、查找表顏色查找表o 顯示長(zhǎng)寬比顯示長(zhǎng)寬比o 屏幕坐標(biāo)系屏幕坐標(biāo)系相關(guān)概念相關(guān)概念66o 光點(diǎn)光點(diǎn)一般是指電子束打在顯示器的熒光屏上，一般是指電子束打在顯示器的熒光屏上，顯示器能夠顯示的最小的發(fā)光點(diǎn)。顯示器能夠顯示的最小的發(fā)光點(diǎn)。o 像素點(diǎn)像素點(diǎn)是指圖形顯示在屏幕上時(shí)候，按當(dāng)前是指圖形顯示在屏幕上時(shí)候，按當(dāng)前的圖形顯示分辨率所能提供的最小元素點(diǎn)。的圖形顯示分辨率所能提供的最小元素點(diǎn)。相關(guān)概念相關(guān)概念分辨率分辨率67o 屏幕分辨率屏幕分辨率，也稱為光柵分辨率，它決定了顯，也稱為光柵分辨率，它決定了顯示系統(tǒng)最大可能的分辨率，任何顯示控制器所示系統(tǒng)最大可能的分辨率，任何顯示控制器所提供的分辨率也不能超

37、過這個(gè)物理分辨率。提供的分辨率也不能超過這個(gè)物理分辨率。 通常用水平方向上的光點(diǎn)數(shù)與垂直方向上的通常用水平方向上的光點(diǎn)數(shù)與垂直方向上的光點(diǎn)數(shù)的乘積來表示。光點(diǎn)數(shù)的乘積來表示。相關(guān)概念相關(guān)概念分辨率分辨率68o顯示分辨率顯示分辨率是計(jì)算機(jī)顯示控制器所能夠提供的顯示模是計(jì)算機(jī)顯示控制器所能夠提供的顯示模式分辨率，實(shí)際應(yīng)用中簡(jiǎn)稱為式分辨率，實(shí)際應(yīng)用中簡(jiǎn)稱為顯示模式顯示模式。n對(duì)于文本顯示方式，顯示分辨率用水平和垂直方向?qū)τ谖谋撅@示方式，顯示分辨率用水平和垂直方向上所能顯示的字符總數(shù)的乘積表示。上所能顯示的字符總數(shù)的乘積表示。n對(duì)于圖形顯示方式，則用水平和垂直方向上所能顯對(duì)于圖形顯示方式，則用水平和垂

38、直方向上所能顯示的象素點(diǎn)總數(shù)的乘積表示。示的象素點(diǎn)總數(shù)的乘積表示。 顯示分辨率不同，它所對(duì)應(yīng)的象素點(diǎn)大小也不同顯示分辨率不同，它所對(duì)應(yīng)的象素點(diǎn)大小也不同。相關(guān)概念相關(guān)概念分辨率分辨率69o 圖形的圖形的存儲(chǔ)分辨率存儲(chǔ)分辨率是指幀緩沖區(qū)的大小，一是指幀緩沖區(qū)的大小，一般用緩沖區(qū)的字節(jié)數(shù)表示。般用緩沖區(qū)的字節(jié)數(shù)表示。 存儲(chǔ)分辨率不僅與顯示分辨率有關(guān)，還與存儲(chǔ)分辨率不僅與顯示分辨率有關(guān)，還與像素點(diǎn)的色彩有關(guān)。像素點(diǎn)的色彩有關(guān)。o 幀緩存大小的計(jì)算：幀緩存大小的計(jì)算：x方向的像素點(diǎn)數(shù)方向的像素點(diǎn)數(shù)y方向的像素點(diǎn)數(shù)方向的像素點(diǎn)數(shù)log2n/8（BYTE） 其中：其中：n為顏色數(shù)或灰度等級(jí)數(shù)為顏色數(shù)或灰度

39、等級(jí)數(shù)相關(guān)概念相關(guān)概念分辨率分辨率70o顏色深度顏色深度圖像的每個(gè)像素的顏色（或灰度）信息被圖像的每個(gè)像素的顏色（或灰度）信息被量化后，將用若干位二進(jìn)制數(shù)表示，這個(gè)數(shù)的量化后，將用若干位二進(jìn)制數(shù)表示，這個(gè)數(shù)的位數(shù)就是顏色深度，記作位位數(shù)就是顏色深度，記作位/像素（像素（ bpp：bits per pixel）。）。顏色深度反映圖像所用的顏色的總數(shù)。顏色深度反映圖像所用的顏色的總數(shù)。 顏色深度 顏色總數(shù) 圖像名稱 12單色圖像41616色圖像8256256色圖像（偽彩色）163276816位色圖像（增強(qiáng)色）(RGB5:5:5)2416772216（16M） 真彩色圖像 (RGB8:8:8)相關(guān)概

40、念相關(guān)概念分辨率分辨率71p屏幕分辨率決定了所能顯示的最高分辨率。屏幕分辨率決定了所能顯示的最高分辨率。p顯示分辨率和存儲(chǔ)分辨率對(duì)所能顯示的圖形分辨率顯示分辨率和存儲(chǔ)分辨率對(duì)所能顯示的圖形分辨率有控制作用。有控制作用。p顯示器中的分辨率顯示器中的分辨率 帶寬帶寬 = A*水平像素點(diǎn)數(shù)水平像素點(diǎn)數(shù)*垂直像素點(diǎn)數(shù)垂直像素點(diǎn)數(shù)*刷新頻率刷新頻率 A常取常取1.344相關(guān)概念相關(guān)概念分辨率分辨率72屏幕上一個(gè)象素點(diǎn)就對(duì)應(yīng)幀緩存中的一組信息。屏幕上一個(gè)象素點(diǎn)就對(duì)應(yīng)幀緩存中的一組信息。o 組合像素法（組合像素法（Packed Pixel Method）o 顏色位面法（顏色位面法（Color Plane M

41、ethod）相關(guān)概念相關(guān)概念像像素與幀緩存素與幀緩存73o 在在組合像素法組合像素法中，一個(gè)圖形象素點(diǎn)的全部信息被編碼成中，一個(gè)圖形象素點(diǎn)的全部信息被編碼成一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，按照一定方式存儲(chǔ)到幀緩存中，編碼字一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，按照一定方式存儲(chǔ)到幀緩存中，編碼字節(jié)的長(zhǎng)度與點(diǎn)的屬性（如顏色、灰度等）有關(guān)。節(jié)的長(zhǎng)度與點(diǎn)的屬性（如顏色、灰度等）有關(guān)。o 在在顏色位面法顏色位面法中，幀緩存被分成若干獨(dú)立的存儲(chǔ)區(qū)域，中，幀緩存被分成若干獨(dú)立的存儲(chǔ)區(qū)域，每一個(gè)區(qū)域稱為一個(gè)位面（每一個(gè)區(qū)域稱為一個(gè)位面（Bit PlaneBit Plane），），每個(gè)位面控制每個(gè)位面控制一種顏色或者灰度，每一個(gè)圖形象素點(diǎn)在每個(gè)位面中占

42、一種顏色或者灰度，每一個(gè)圖形象素點(diǎn)在每個(gè)位面中占一位，通過幾個(gè)位面中的同一位組合成一個(gè)象素。一位，通過幾個(gè)位面中的同一位組合成一個(gè)象素。相關(guān)概念相關(guān)概念像素與幀緩存像素與幀緩存圖圖2.33 具有具有24位面彩色幀緩存顯示器位面彩色幀緩存顯示器每個(gè)電子槍有每個(gè)電子槍有8 8個(gè)位面的幀緩存和個(gè)位面的幀緩存和8 8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，每支電子槍的位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，每支電子槍的強(qiáng)度有強(qiáng)度有256(8256(8位位) )個(gè)等級(jí)，則能顯示個(gè)等級(jí)，則能顯示256256* *256256* *256256=16=16兆種顏色，兆種顏色，1616兆兆種顏色也稱作種顏色也稱作(24(24位位) )真彩色。真彩色。相關(guān)概念相

43、關(guān)概念像素與幀緩存像素與幀緩存75o 顏色查找表顏色查找表(Color Lookup Table,CLT)也稱調(diào)色板，是由高速的隨機(jī)存儲(chǔ)器組成，也稱調(diào)色板，是由高速的隨機(jī)存儲(chǔ)器組成，用來儲(chǔ)存表達(dá)象素色彩的代碼。此時(shí)幀緩沖用來儲(chǔ)存表達(dá)象素色彩的代碼。此時(shí)幀緩沖存儲(chǔ)器中每一象素對(duì)應(yīng)單元的代碼不再代表存儲(chǔ)器中每一象素對(duì)應(yīng)單元的代碼不再代表該象素的色彩值，而是作為查色表的地址索該象素的色彩值，而是作為查色表的地址索引。引。 相關(guān)概念相關(guān)概念顏色查找表顏色查找表調(diào)色板的每個(gè)單元所包含的調(diào)色板的每個(gè)單元所包含的W位數(shù)一般大于幀緩存的位數(shù)一般大于幀緩存的單個(gè)像素點(diǎn)所占用的單個(gè)像素點(diǎn)所占用的n位數(shù)（色彩值位數(shù)

44、）。位數(shù)（色彩值位數(shù)）。每屏可顯示的顏色數(shù)由幀緩存中單個(gè)像素點(diǎn)所占的每屏可顯示的顏色數(shù)由幀緩存中單個(gè)像素點(diǎn)所占的n位數(shù)決定。位數(shù)決定。 n位幀緩存位幀緩存 2n表項(xiàng)表項(xiàng)W位調(diào)色板位調(diào)色板CLT4040紅電子槍紅電子槍綠電子槍綠電子槍藍(lán)電子槍藍(lán)電子槍0255W位n位圖圖2.35 具有具有n位面彩色幀緩存和位面彩色幀緩存和W位顏色查找表的顯示器位顏色查找表的顯示器CRT光柵nW位DAC紅綠藍(lán)nnW位n位n位n位W位DACW位DACW位W位78o顯示長(zhǎng)寬比顯示長(zhǎng)寬比，即水平點(diǎn)數(shù)與垂直點(diǎn)數(shù)之比。要求在屏幕兩個(gè)方，即水平點(diǎn)數(shù)與垂直點(diǎn)數(shù)之比。要求在屏幕兩個(gè)方向上相同像素點(diǎn)數(shù)產(chǎn)生同樣長(zhǎng)度的線段，以使圖形不至

45、發(fā)生畸向上相同像素點(diǎn)數(shù)產(chǎn)生同樣長(zhǎng)度的線段，以使圖形不至發(fā)生畸變。變。 比如：屏幕長(zhǎng)寬比是比如：屏幕長(zhǎng)寬比是4:3，則顯示分辨率可為，則顯示分辨率可為640480、800600、1024768等。等。相關(guān)概念相關(guān)概念顯示長(zhǎng)寬比顯示長(zhǎng)寬比79相關(guān)概念相關(guān)概念屏幕坐標(biāo)系屏幕坐標(biāo)系圖圖2.36 不同顯示器的坐標(biāo)不同顯示器的坐標(biāo)2.5 圖形硬拷貝設(shè)備圖形硬拷貝設(shè)備o 打印機(jī)打印機(jī)o 繪圖儀繪圖儀80打印機(jī)打印機(jī)o 打印機(jī)是畫點(diǎn)設(shè)備。打印機(jī)是畫點(diǎn)設(shè)備。o 擊式打印機(jī)主要指針式打印機(jī)，它隔著色帶將某擊式打印機(jī)主要指針式打印機(jī)，它隔著色帶將某種點(diǎn)陣圖案壓在紙上。種點(diǎn)陣圖案壓在紙上。o 非撞擊式打印機(jī)包括激光打

46、印機(jī)、噴墨打印機(jī)、非撞擊式打印機(jī)包括激光打印機(jī)、噴墨打印機(jī)、熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)、染料熱升華打印機(jī)和靜電打印機(jī)熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)、染料熱升華打印機(jī)和靜電打印機(jī)等。等。81繪圖儀繪圖儀o 筆式繪圖儀（筆式繪圖儀（Pen Plotter）是畫線設(shè)備。）是畫線設(shè)備。o 筆式繪圖儀可分為平板式繪圖儀（筆式繪圖儀可分為平板式繪圖儀（Flatbed Plotter）和滾筒式繪圖儀（）和滾筒式繪圖儀（Drum Plotter）822.6 OpenGL圖形軟件包圖形軟件包o OpenGL的主要功能的主要功能o OpenGL的繪制流程的繪制流程o OpenGL的基本語法的基本語法o OpenGL的程序?qū)嵗某绦驅(qū)嵗?3Ope

47、nGL圖形軟件包圖形軟件包p OpenGL是是SGI（Silicon Graphics Inc.）公司公司對(duì)對(duì)IRIS GL進(jìn)行改進(jìn)，擴(kuò)展可移植性，形成的一進(jìn)行改進(jìn)，擴(kuò)展可移植性，形成的一個(gè)跨平臺(tái)開放式圖形編程接口個(gè)跨平臺(tái)開放式圖形編程接口。p 目前，目前，OpenGL標(biāo)準(zhǔn)由標(biāo)準(zhǔn)由1992年成立的獨(dú)立財(cái)團(tuán)年成立的獨(dú)立財(cái)團(tuán)OpenGL Architecture Review Board（ARB）以投票方式產(chǎn)生，并制成規(guī)范文檔公布。以投票方式產(chǎn)生，并制成規(guī)范文檔公布。84OpenGL的主要功能的主要功能o 模型繪制模型繪制o 模型觀察模型觀察o 顏色模式顏色模式o 光照應(yīng)用光照應(yīng)用o 圖像效果增強(qiáng)

48、圖像效果增強(qiáng)o 位圖和圖像處理位圖和圖像處理85OpenGL的主要功能的主要功能o 紋理映射紋理映射o 實(shí)時(shí)動(dòng)畫實(shí)時(shí)動(dòng)畫o 交互技術(shù)交互技術(shù)86OpenGL的繪制流程的繪制流程工作方式工作方式87圖圖2.37 OpenGL圖形處理系圖形處理系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的層次結(jié)構(gòu)統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的層次結(jié)構(gòu)o 一個(gè)完整的窗口系統(tǒng)的一個(gè)完整的窗口系統(tǒng)的OpenGL圖形處理系統(tǒng)的圖形處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為：最底層為圖形硬結(jié)構(gòu)為：最底層為圖形硬件，第二層為操作系統(tǒng)，件，第二層為操作系統(tǒng)，第三層為窗口系統(tǒng)，第四第三層為窗口系統(tǒng)，第四層為層為OpenGL，最上面的，最上面的層為應(yīng)用軟件。層為應(yīng)用軟件。OpenGL的繪制流程

49、的繪制流程流水線流水線88圖圖2.38 一條簡(jiǎn)化的一條簡(jiǎn)化的OpenGL繪制流水線繪制流水線o OpenGL命令將被放在一個(gè)命令緩沖區(qū)中，這命令將被放在一個(gè)命令緩沖區(qū)中，這樣命令緩沖區(qū)中包含了大量的命令、頂點(diǎn)數(shù)據(jù)樣命令緩沖區(qū)中包含了大量的命令、頂點(diǎn)數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)。和紋理數(shù)據(jù)。只有當(dāng)緩沖區(qū)被清空時(shí)，緩沖區(qū)中的命令和只有當(dāng)緩沖區(qū)被清空時(shí)，緩沖區(qū)中的命令和數(shù)據(jù)都將傳遞給流水線的下一個(gè)階段。數(shù)據(jù)都將傳遞給流水線的下一個(gè)階段。幀緩存地址、幀緩存地址、像素點(diǎn)值像素點(diǎn)值變換、光照變換、光照幀緩存幀緩存調(diào)用調(diào)用OpenGL API函數(shù)函數(shù)OpenGL命令緩沖區(qū)命令緩沖區(qū)光柵化光柵化OpenGL的基本語法的基本語法相關(guān)庫相關(guān)庫89o OpenGL核心庫：核心庫：glo OpenGL實(shí)用程序庫：實(shí)用程序庫： gluo OpenGL編程輔助庫：編程輔助庫：auxo OpenGL實(shí)用程序工具包（實(shí)用程序工具包（OpenGL utility to