新計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1新計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)新計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)第一頁，共92頁。2.1 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的組成(z chn) 一. 圖形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 由硬件和軟件兩部分組成(z chn)。 第二章 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng) 第二章 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)(xtng) 2.1 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)(xtng)的組成 2.2 計(jì)算機(jī)圖形顯示器2.3 計(jì)算機(jī)圖形輸入設(shè)備2.4 計(jì)算機(jī)圖形輸出設(shè)備2.5 圖形核心系統(tǒng)(xtng)（GKS）簡介 2.6 通用圖形軟件簡介 第1頁/共92頁第二頁，共92頁。 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)至少應(yīng)具有以下五個(gè)方面基本功能:1.計(jì)算功能（1）形體設(shè)計(jì)和分析方法的程序庫，描述形體的圖形數(shù)據(jù)庫。（2）坐標(biāo)的平移、旋轉(zhuǎn)、投影、透視

2、等幾何變換程序庫的數(shù)據(jù)庫。（3）曲線、曲面生成和圖形相互(xingh)關(guān)系的檢測庫。2.存儲(chǔ)功能 在計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器中，應(yīng)能存放各種形體的幾何數(shù)據(jù)及形體之間相互(xingh)關(guān)系，可實(shí)現(xiàn)對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)檢索以及保存對(duì)圖形的刪除、增加、修改等信息。 第2頁/共92頁第三頁，共92頁。3.輸入功能 由圖形輸入設(shè)備將所設(shè)計(jì)的圖形形體的幾何參數(shù)（例如大小、位置等）和各種繪圖命令輸入到圖形系統(tǒng)中。4.輸出功能 圖形系統(tǒng)應(yīng)有文字、圖形、圖像(t xin)信息輸出功能。在顯示屏幕上顯示設(shè)計(jì)過程當(dāng)前的狀態(tài)以及經(jīng)過圖形編輯后的結(jié)果。同時(shí)還能通過繪圖儀、打印機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)硬拷貝輸出，以便長期保存。5.對(duì)話功

3、能 可通過顯示器或其他人機(jī)交互設(shè)備直接進(jìn)行人機(jī)通信，對(duì)計(jì)算結(jié)果和圖形，利用定位、拾取等手段進(jìn)行修改，同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)者或操作員執(zhí)行的錯(cuò)誤給予必要的提示和幫助。第3頁/共92頁第四頁，共92頁。 為了實(shí)現(xiàn)以上功能，對(duì)圖形(txng)系統(tǒng)的硬件性能要求是：1.處理速度 圖形(txng)系統(tǒng)的處理速度既與圖形(txng)系統(tǒng)硬件有關(guān)，也與圖形(txng)軟件的圖形(txng)處理算法有關(guān)。2.存儲(chǔ)容量 存儲(chǔ)容量包括三部分：內(nèi)存儲(chǔ)容量、顯存、外部存儲(chǔ)容量和顯示緩沖區(qū)容量。3. 處理精度 處理精度主要是指圖形(txng)采集輸入質(zhì)量和顯示輸出質(zhì)量：這里主要指圖形(txng)分辨率、圖形(txng)色彩的顯示等

4、。而且很大一部分與所采用的圖形(txng)處理軟件有關(guān)。 第4頁/共92頁第五頁，共92頁。1.計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的分類 根據(jù)其硬件配置和信息傳遞方式分為(fn wi): (1) 脫機(jī)繪圖系統(tǒng) 將輸入圖形數(shù)據(jù)在主機(jī)內(nèi)進(jìn)行(jnxng)處理將圖形處理后的圖形數(shù)據(jù)送入中間介質(zhì)用磁盤或磁帶控制繪圖輸出機(jī)輸出圖形 脫機(jī)繪圖系統(tǒng)是將圖形數(shù)據(jù)和圖形輸出分別進(jìn)行處理，避免計(jì)算機(jī)處于等待狀態(tài)，加快計(jì)算機(jī)的工作效率。 第5頁/共92頁第六頁，共92頁。(2) 聯(lián)機(jī)(lin j)繪圖系統(tǒng)將輸入圖形(txng)數(shù)據(jù)在主機(jī)內(nèi)進(jìn)行處理計(jì)算機(jī)將圖形處理信息(xnx)直接送給繪圖機(jī)輸出圖形 不需要中間介質(zhì)（磁盤或磁帶）傳遞繪圖

5、信息，處理時(shí)間縮短了。但由于繪圖機(jī)是機(jī)械速度，這樣造成了計(jì)算機(jī)對(duì)繪圖機(jī)等待，降低了計(jì)算機(jī)工作效率。 第6頁/共92頁第七頁，共92頁。(3) 交互式繪圖(hu t)系統(tǒng)繪圖系統(tǒng)將處理結(jié)果輸出到圖形終端（圖形顯示器）或圖形工作站。用戶對(duì)所顯示圖形還可用定位、拾取和描繪(miohu)等設(shè)備進(jìn)行編輯和標(biāo)注等。 第7頁/共92頁第八頁，共92頁。 2.計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的硬件工作(gngzu)平臺(tái)目前(mqin)，計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的硬件平臺(tái)有如下幾種:(1).微型計(jì)算機(jī)（簡稱微機(jī)） 隨著微型計(jì)算機(jī)性能進(jìn)一步提高，用微型計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)三維形體的設(shè)計(jì)及顯示(xinsh)能力在不斷提高。 (2).工作站 實(shí)際上是一類

6、超級(jí)微型計(jì)算機(jī)，該系統(tǒng)主要用于工程設(shè)計(jì)，為研究、開發(fā)提供一整套軟硬件工作環(huán)境支持。工作站是具有高速的科學(xué)計(jì)算、豐富的圖形處理、靈活的窗口及網(wǎng)絡(luò)管理功能的交互式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。美國的SUN、SGI、HP、DEC、IBM等公司均生產(chǎn)此類產(chǎn)品。第8頁/共92頁第九頁，共92頁。(3).中、小型計(jì)算機(jī) 一般在特定的部門、單位和應(yīng)用領(lǐng)域中采用此類環(huán)境。它是大型信息系統(tǒng)建立的重要環(huán)境，這種環(huán)境中信息和數(shù)據(jù)的處理量是很大的，要求(yoqi)機(jī)器有極高的處理速度和極大的存儲(chǔ)容量。(4).大型機(jī) 以大型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，具有容量龐大的存儲(chǔ)器和極強(qiáng)的計(jì)算功能,大量的顯示終端及高精度、大幅面的硬拷貝設(shè)備。還往往擁有自行開發(fā)

7、的、功能齊全的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。例如(lr)，美國第三大汽車公司（CHRYSLER汽車公司）就擁有龐大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、實(shí)體造型、結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)模擬、工程和科學(xué)計(jì)算、項(xiàng)目管理、生產(chǎn)過程控制等。2.計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的硬件工作(gngzu)平臺(tái)第9頁/共92頁第十頁，共92頁。(5).計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指將上述四類計(jì)算機(jī)平臺(tái)，或者其中某一類通過某種互聯(lián)技術(shù)彼此連接，按照某種通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)處理的多機(jī)工作環(huán)境。 它的特點(diǎn)是多種計(jì)算機(jī)相連，可以充分發(fā)揮各個(gè)機(jī)器的性能和特點(diǎn)，以達(dá)到很高的性能價(jià)格比。 網(wǎng)絡(luò)圖形(txng)系統(tǒng)要考慮的關(guān)鍵問題是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的性能，圖形(t

8、xng)數(shù)據(jù)的通信、傳輸、共享以及圖形(txng)資源的利用問題。2.計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的硬件(yn jin)工作平臺(tái)第10頁/共92頁第十一頁，共92頁。第二章 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng) 2.1 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的組成(z chn) 2.2 計(jì)算機(jī)圖形顯示器 2.3 計(jì)算機(jī)圖形輸入設(shè)備 2.4 計(jì)算機(jī)圖形輸出設(shè)備 2.5 圖形核心系統(tǒng)（GKS）簡介 2.6 通用圖形軟件簡介 2.2 計(jì)算機(jī)圖形顯示器 顯示器是圖形系統(tǒng)中必備的輸出設(shè)備，目前，陰極射線管（CRT-Cathode Ray Tube）顯示器已經(jīng)漸漸退出競爭，但是其工作原理仍然值得討論。此外，還有液晶顯示器和等離子板顯示器等。一. CRT顯示器工作原

9、理 CRT顯示器其分辨率好，可靠性高，速度快。為了不影響主機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力，CRT顯示器作為計(jì)算機(jī)的外圍設(shè)備而獨(dú)立存在，它有自己的控制電路，專門負(fù)責(zé)屏幕編輯功能，并有標(biāo)準(zhǔn)的串行接口與主機(jī)連接。第11頁/共92頁第十二頁，共92頁。1. CRT單色顯示(xinsh)原理 電子槍燈絲加熱陰極，陰極表面(biomin)向外發(fā)射自由電子，控制柵控制自由電子是否向熒光屏發(fā)出 電子流在到達(dá)屏幕的途中，被加速(ji s)、聚焦成很窄的電子束由偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生電子束的偏轉(zhuǎn)電場（或磁場），使電子束左右、上下偏轉(zhuǎn) 在指定時(shí)刻在屏幕指定位置上產(chǎn)生亮點(diǎn) 第12頁/共92頁第十三頁，共92頁。余輝時(shí)間：電子束離開光點(diǎn)(un

10、 din)后光點(diǎn)(un din)保持的時(shí)間。屏幕刷新：熒光亮度隨著時(shí)間按指數(shù)衰減，整個(gè)畫面 必須在每一秒鐘內(nèi)重復(fù)顯示許多次，人們 才能看到一個(gè)穩(wěn)定而不閃爍的圖形，因此 必須重復(fù)地使熒光質(zhì)發(fā)光(f un)，即驅(qū)使電子束 迅速回到同一點(diǎn)。要保持一幅畫面的穩(wěn)定性，若余輝時(shí)間越短，則所需的屏幕輸刷新率越高。影響刷新率的最主要因素(yn s)是顯示器的帶寬。熒光粉的質(zhì)量直接影響到CRT成像效果。1. CRT單色顯示原理 第13頁/共92頁第十四頁，共92頁。舉例說明余輝時(shí)間、畫面切換(qi hun)和刷新頻率三者之間的區(qū)別和聯(lián)系電視（刷新率低，與其(yq)電路相關(guān)）由于影片播放時(shí)畫面經(jīng)常切換(qi hu

11、n)，一般采用短余輝的熒光粉若采用長余輝的熒光粉，則會(huì)使上一幀圖像余輝保留時(shí)間過長而出現(xiàn)拖尾和花屏（馬賽克）現(xiàn)象電腦（刷新率高）由于電腦畫面一般較為穩(wěn)定，同一幀畫面停留時(shí)間較長，所以采用與電視相比較長余輝的熒光粉如果一幀電腦畫面停留時(shí)間很長，那么需要保證一定的刷新頻率才能使該畫面不閃爍不變暗第14頁/共92頁第十五頁，共92頁。什么(shn me)是灰度？灰度就是亮度，簡單說就是色彩(sci)的深淺程度，在黑白兩色中，灰度體現(xiàn)于黑與白的中間狀態(tài)，也就是灰色。純黑(用0表示(biosh)純白(用15表示)假設(shè)總共有16種灰度也就是16種亮度隨箭頭越來越亮那么在彩色變換中同樣有灰度的概念，例如R、

12、G、B三種原色，每種原色都有一個(gè)灰度值第15頁/共92頁第十六頁，共92頁。若一種(y zhn)原色有16種灰度，那么該原色要占4位，256種灰度，那么該原色要占8位R、G、B三種原色(yuns)若各有4位，則總共可顯示的彩色數(shù)目為212種，也即是161616種兩點(diǎn)提示(tsh)：（1）彩色圖片的色彩變換也叫灰度變換或者色階變換，R、G、B三種原色按任何比例增強(qiáng)再混合。（2）在ACDSee或PhotoShop等圖片工具欄中選擇灰度一項(xiàng)，實(shí)際上就是將彩色圖像轉(zhuǎn)換為只有黑白兩色的灰度圖像，但和黑白圖像還是不同。第16頁/共92頁第十七頁，共92頁。多級(jí)灰度一幅（彩色）圖片(tpin)中，由于各部分

13、的顏色細(xì)節(jié)不同因而導(dǎo)致各部分的灰度等級(jí)不同，這種現(xiàn)象我們稱之為“多級(jí)灰度”。第17頁/共92頁第十八頁，共92頁。2.CRT彩色顯示原理 (1).穿透式彩色CRT 采用了多層不同的熒光粉。在綠色熒光粉層上再沉積一層紅色熒光粉。提高加速電壓(diny)后，電子束速度增加，穿透綠色熒光層，顯示綠色電子束速度較低時(shí)，轟擊熒光屏的能量(nngling)只能使表層紅色熒光粉受激勵(lì)，產(chǎn)生紅色亮點(diǎn)通過(tnggu)改變電子束電壓，就可調(diào)節(jié)電子束穿透熒光粉層的厚度，從而改變紅綠兩種發(fā)光亮度的比例，合成不同的顏色，因此，可顯示紅、橙、黃、綠四種顏色。第18頁/共92頁第十九頁，共92頁。(2).蔭罩式彩色(ci

14、s)CRT 顯示的色彩要比穿透(chun tu)式彩色CRT寬廣得多 在熒光屏內(nèi)壁上分別由紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三種顏色(yns)的熒光粉涂成百萬個(gè)熒光粉點(diǎn)，按RGB順序分行交替排列成三角形狀且相距很近 它們發(fā)出三種色彩時(shí)分辨不清三種原色，而形成一種顏色 蔭罩的金屬板，板上按三角形狀鉆有4050萬小圓孔 前罩式CRT管內(nèi)按三角形排列安裝三個(gè)電子槍，發(fā)射三條電子束，它們由一個(gè)共同偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制 三條電子束聚焦于蔭罩板上的小孔中且相距很近 蔭罩的作用是使三條電子束分離開來，分別轟擊到三種顏色的熒光點(diǎn)上 調(diào)節(jié)各個(gè)電子槍的電流強(qiáng)度，就可改變相應(yīng)顏色熒光點(diǎn)的亮度，即合成色中所占比例，達(dá)到改變成色的色

15、彩 第19頁/共92頁第二十頁，共92頁。二. 圖形顯示系統(tǒng)(xtng)的類型 根據(jù)其電子束轟擊屏幕的方式(fngsh)和組成結(jié)構(gòu)可分為三種：隨機(jī)掃描式顯示系統(tǒng)、存儲(chǔ)管式顯示系統(tǒng)和光柵掃描式顯示系統(tǒng)。 技術(shù)指標(biāo)：分辨率的高低：現(xiàn)在(xinzi)一般在10241024以上 顯示圖形的顏色的種數(shù) ：現(xiàn)在(xinzi)一般為真彩色32位 第20頁/共92頁第二十一頁，共92頁。1.隨機(jī)(su j)掃描式顯示系統(tǒng) 要顯示(xinsh)的圖形由計(jì)算機(jī)處理成為顯示(xinsh)器的顯示(xinsh)指令（或稱顯示(xinsh)文件） 圖形控制器取出緩沖存儲(chǔ)器或固定存儲(chǔ)器中的顯示指令，依次(yc)執(zhí)行 由管

16、頭控制電路使電子束以按所要的亮度偏轉(zhuǎn)到指定位置，從而得到圖形 利用電子束在熒光屏上掃描的軌跡畫圖 顯示指令中的亮度、位移量等數(shù)字信息經(jīng)過線產(chǎn)生器的處理轉(zhuǎn)換為控制電子束產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)和明暗的物理量，也就是電流和電壓 固定存儲(chǔ)器中則存放各種常用字符、數(shù)字等的顯示指令 顯示指令經(jīng)接口電路送到顯示器的緩沖存儲(chǔ)器 第21頁/共92頁第二十二頁，共92頁。為了獲得穩(wěn)定的畫面，必須不斷地重復(fù)掃描(somio)顯示文件（即刷新），速度通常為每秒重復(fù)掃描(somio)2550次，即每秒2550幀左右 優(yōu)點(diǎn)：能實(shí)時(shí)地進(jìn)行數(shù)字視頻轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示，易于修改，交互性好掃描速度快，線條質(zhì)量高，圖形清晰，圖線光滑。缺點(diǎn)：不能

17、產(chǎn)生多級(jí)灰度的真實(shí)感顯示，圖形的復(fù)雜程度受顯示器掃描速度的限制價(jià)格(jig)貴，目前很少使用。 第22頁/共92頁第二十三頁，共92頁。2.存儲(chǔ)管式顯示(xinsh)系統(tǒng) 利用顯示管本身來存儲(chǔ)(cn ch)信息技術(shù)（隨機(jī)掃描器使用了一個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)(cn ch)器來存儲(chǔ)(cn ch)圖形信息） 優(yōu)點(diǎn)：圖形保持時(shí)間長，比較穩(wěn)定。電路結(jié)構(gòu)(jigu)簡單，成本低。缺點(diǎn)：顯示畫面速度慢，不適宜動(dòng)態(tài)修改，交互性差。圖形復(fù)雜度受到限制。 第23頁/共92頁第二十四頁，共92頁。3.光柵掃描式顯示(xinsh)系統(tǒng) 隨機(jī)掃描式顯示器、存儲(chǔ)管式顯示器： 畫線設(shè)備，在屏幕上顯示一條直線是從屏幕上一個(gè)(y )可編

18、地址點(diǎn)直接畫到另一個(gè)(y )可編地址點(diǎn)。 光柵掃描式顯示器： 畫點(diǎn)設(shè)備，可以看作是一個(gè)點(diǎn)陣單元發(fā)生器，并可控制每個(gè)點(diǎn)陣單元亮度，可以生成多種灰度和顏色，色彩連續(xù)變化具有(jyu)真實(shí)感的圖形。 第24頁/共92頁第二十五頁，共92頁。（1）光柵掃描式顯示(xinsh)系統(tǒng)組成 把計(jì)算機(jī)送來的圖形（如畫線、畫多邊形、畫填充區(qū)域或?qū)懽址龋┗?jbn)畫圖命令掃描轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)的點(diǎn)陣，即位圖（bitmap) 點(diǎn)陣的每一點(diǎn)與屏幕像素一一對(duì)應(yīng)，點(diǎn)陣中每個(gè)元素就是像素值，通常用112位二進(jìn)制數(shù)值(shz)來表示灰度或色彩。位映射（bit mapping）技術(shù)：由若干位數(shù)據(jù)來對(duì)應(yīng)屏幕上一點(diǎn)的光柵圖形顯示技

19、術(shù)將屏幕上顯示圖形的映像（Image），即位圖放入顯示存儲(chǔ)器中。 所以顯示存儲(chǔ)器又叫位存儲(chǔ)器，通常稱之為幀緩沖器（Frame Buffer） 為了使CRT屏幕上的圖形能持續(xù)地進(jìn)行顯示，顯示存儲(chǔ)器的內(nèi)容需要不斷地讀出并送到監(jiān)視器，使得畫面能以一定的頻率刷新 顯示存儲(chǔ)器的分頁處理:顯示存儲(chǔ)器中同時(shí)存放多幅畫面，這時(shí)存儲(chǔ)區(qū)劃分成若干頁，每一頁存放一幅位圖。物理屏幕當(dāng)前正在顯示的頁稱為可見頁（Visual Page）。主機(jī)每次只能向一個(gè)頁進(jìn)行讀寫操作，這個(gè)頁就稱作活動(dòng)頁（Active Page）。存儲(chǔ)器的頁面可以比屏幕位圖大得多，這樣屏幕只能顯示畫面的一部分，通過上下左右移屏功能，用戶可以看到顯示存儲(chǔ)

20、器中的整個(gè)畫面。 第25頁/共92頁第二十六頁，共92頁。（1）光柵掃描式顯示器組成(z chn) 用來定義(dngy)像素的顏色。又稱為調(diào)色板。 彩色表的目的是為了不使顯示存儲(chǔ)器容量增大，而能顯示更多的顏色，例如：顯示器要控制三種原色，即R(紅）、G(綠)、B(藍(lán))，為了使三種原色按不同的比例合成各種顏色，每種顏色要有不同的灰度，如果每個(gè)像素各個(gè)原色要16種灰度，于是(ysh)每個(gè)原色要占4位，則每個(gè)像素要12位，于是(ysh)顯示存儲(chǔ)器容量就要很大，彩色表可解決此問題。第26頁/共92頁第二十七頁，共92頁。采用彩色表時(shí)，顯示存儲(chǔ)器的像素值不再是直接送到監(jiān)視器中的顏色值，而僅是顏色的一個(gè)(

21、y )索引（Color Index），即彩色表的地址，用八位表示一個(gè)(y )像素值，如編號(hào)69（01000101）為彩色表對(duì)應(yīng)地址從彩色表對(duì)應(yīng)地址項(xiàng)中讀出R、G、B三種顏色(yns)分量（即顏色(yns)號(hào)的定義值）然后送監(jiān)視器 例如(lr)：彩色表的字長為 12bit（R、G、B各 4bit），這意味著最多可定義2124096種不同顏色 彩色表結(jié)構(gòu)第27頁/共92頁第二十八頁，共92頁。為什么說彩色表的使用(shyng)節(jié)省了存儲(chǔ)容量？彩色表的地址數(shù)目是由像素值的位長來決定的，也就是彩色素的多少(dusho)，也即是一屏能顯示顏色數(shù)目的多少(dusho)，例如像素值有8位，那么彩色表的地址彩

22、色素?cái)?shù)目一屏能顯示的顏色數(shù)256像素(xin s)值的位長與彩色表的字長（也即是R/G/B三種原色的總位長）無關(guān)，例如像素(xin s)值的位長為8，R/G/B三種原色各有16（256）種灰度，那么彩色表的字長為12（24），該顯示系統(tǒng)所能顯示的顏色總數(shù)為4096（16777216）種，但是每屏最多能顯示的顏色數(shù)目只有28256種。第28頁/共92頁第二十九頁，共92頁。CRT 控制器使電子束不斷地自上而下、自左面右進(jìn)行屏幕掃描，形成光柵（Raster），產(chǎn)生水平和垂直同步信號(hào)(xnho)送往CRT。CRT監(jiān)視器供顯示(xinsh)圖形用。 第29頁/共92頁第三十頁，共92頁。（2）光柵掃描

23、顯示器的工作(gngzu)原理 圖形生成器根據(jù)(gnj)主機(jī)發(fā)送來的畫圖命令轉(zhuǎn)換成相應(yīng)點(diǎn)陣 點(diǎn)陣存入(cn r)到顯示存儲(chǔ)器中 顯示存儲(chǔ)器中生成所顯示畫面位圖 CRT控制器產(chǎn)生水平和垂直同步信號(hào)送到監(jiān)視器，使CRT電子束不斷地自上而下、自左向右進(jìn)行掃描，形成光柵；同時(shí)根據(jù)電子束在屏幕上的行列位置，不斷地讀出顯示存儲(chǔ)器中對(duì)應(yīng)位置像素值。 彩色表中對(duì)應(yīng)值控制R、G、B電子束，在屏幕對(duì)應(yīng)點(diǎn)生成需要像素值。 為了使屏面顯示畫面不產(chǎn)生閃爍，上述過程要反復(fù)進(jìn)行，一般要求CRT的幀頻為5060幀秒。 第30頁/共92頁第三十一頁，共92頁。顯示器的光柵掃描方式(fngsh)一般有兩種 消隱(xio yn)

24、按照0，2，4，6的順序(shnx)掃描完偶數(shù)行，開始掃描奇數(shù)行。按照1，3，5，7的順序掃描完奇數(shù)行，整個(gè)屏幕掃描完畢。從0行光柵（偶數(shù)行）開始，逐行下掃，直到屏幕底部 隔行掃描、非隔行掃描掃描第0行光柵 消隱 回掃線是被消隱的 第31頁/共92頁第三十二頁，共92頁。（3）光柵掃描式顯示器主要(zhyo)性能參數(shù) 顯示(xinsh)分辨率顏色或亮度(lingd)等級(jí)數(shù)目其他畫圖速度一般指屏幕上水平方向可以顯示多少像素（水平分辨率），垂直方向可以顯示多少像素（垂直分辨率）。如 CGA 6402001280000.12MP。(PPixel) 亮度等級(jí)或灰度等級(jí)數(shù)目是指單色顯示器的像素亮度可變化

25、數(shù)目，彩色顯示器顏色數(shù)目又分成兩個(gè)指標(biāo)：一個(gè)是顯示器可以顯示的所有不同顏色總數(shù)，一個(gè)是同一幀面允許顯示的不同顏色最大數(shù)目，即彩色表項(xiàng)的多少。畫圖速度指的是圖像生成器把基本畫圖命令轉(zhuǎn)換成顯示存儲(chǔ)器位圖的速度。 如屏幕尺寸刷新頻率、縱橫比（屏幕上縱向間距和橫向間距之比）、余輝 時(shí)間等。第32頁/共92頁第三十三頁，共92頁。三. 顯示(xinsh)配置 顯示器和顯示卡兩方面(fngmin)內(nèi)容 顯示器就是(jish)監(jiān)視器（CRT） 顯示器控制適配器，它是將顯示存儲(chǔ)器、CRT控制器制作在一塊芯片上 從顯示標(biāo)準(zhǔn)的角度來說，每一種標(biāo)準(zhǔn)都包含有一種或多種顯示模式，而每一種顯示模式都規(guī)定了模式的“類型”、

26、“字符尺寸”、“字符格式”、“屏幕分辨率”、“色彩”等指標(biāo)。 兩種顯示模式類型，即圖形模式和文本模式。 第33頁/共92頁第三十四頁，共92頁。1.圖形(txng)模式在圖形模式下，把字符也看成圖形，用點(diǎn)陣（位圖）來表示，直接(zhji)存放在顯示存儲(chǔ)器中。 優(yōu)點(diǎn):字符的顯示位置可以以像素為單位任意定位，也可以隨意改變單個(gè)字符的大小、方向或字符串走向，但編輯修改(xigi)操作比較麻煩。 2.文本模式顯示存儲(chǔ)器中存放的是字符編碼（ASCII碼或漢字代碼）及屬性（加亮、閃爍、下橫線等），其字符點(diǎn)陣信息存放在一個(gè)只讀存儲(chǔ)器中（稱為字符發(fā)生器或字庫）。優(yōu)點(diǎn):處理速度快，但是字符是由固定區(qū)域內(nèi)的像素所

27、組成。 第34頁/共92頁第三十五頁，共92頁。屏幕(pngm)、字符格式、字符尺寸與分辨率關(guān)系 字符尺寸:是指這個(gè)固定字符區(qū)的大小，它是由行和列兩個(gè)(lin )方向上像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)來決定的 914每行 9個(gè)像素點(diǎn)每列14個(gè)像素點(diǎn)字符格式:是指顯示屏幕(pngm)上字符顯示的分辨率，它是用每行可顯示的字符數(shù)乘每列可顯示的字符數(shù)來表示的 8025每行可顯示80個(gè)字符每列可顯示25個(gè)字符,即有25行第35頁/共92頁第三十六頁，共92頁。常見(chn jin)顯示標(biāo)準(zhǔn)MDA(Monachronme Display Adapter)單色顯示標(biāo)準(zhǔn) “文本”模式“類型”，“字符格式”如8025，“字符尺寸

28、”為914，“屏幕分辨率”為720350，彩色數(shù)目只有黑白兩種； CGA（Color Graphics Adapter）彩色圖形標(biāo)準(zhǔn) 包括(boku)四種“文本”模式“類型”和三種“圖形”模式“類型”，最高“屏幕分辨率”為 640200，“色彩數(shù)目”最多為16色； 注意(zh y)這里所指的“色彩數(shù)目”的含義第36頁/共92頁第三十七頁，共92頁。EGA（Enhanced Graphics Adapter）增強(qiáng)型圖形標(biāo)準(zhǔn) 含有MDA、CGA的模式“類型”外，增加了四種“文本”模式“類型”和四種“圖形”模式“類型”，其中一種為單色。它的最高“屏幕分辨率”為640350“色彩數(shù)目”最多為16色；

29、VGA（Video Graphics Array）視頻(shpn)圖形陣列標(biāo)準(zhǔn) 最高“屏幕分辨率”為640480，“色彩數(shù)目”最多可達(dá) 256色。 書上還列出其他顯示標(biāo)準(zhǔn)，請(qǐng)自己看。第37頁/共92頁第三十八頁，共92頁。三. 其它(qt)顯示器 （LiquidCrystal Display）LCD 1.液晶(yjng)顯示器2.等離子顯示器 3.電子(dinz)發(fā)光顯示器 （Plasma Display Panel）PDP 第38頁/共92頁第三十九頁，共92頁。第二章 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng) 2.1 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的組成 2.2 計(jì)算機(jī)圖形顯示器2.3 計(jì)算機(jī)圖形輸入設(shè)備2.4 計(jì)算機(jī)圖形輸出設(shè)備

30、2.5 圖形核心系統(tǒng)（GKS）簡介(jin ji) 2.6 通用圖形軟件簡介(jin ji) 第39頁/共92頁第四十頁，共92頁。一. 鍵盤(jinpn) 二. 鼠標(biāo) 一機(jī)械式鼠標(biāo)器 二光電式鼠標(biāo)器 三光機(jī)式鼠標(biāo)器底部裝有一對(duì)軸線相互垂直的金屬滾輪，當(dāng)在桌面上移動(dòng)鼠標(biāo)器時(shí)， 滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成x，y方向的數(shù)值被記錄下來，并相應(yīng)地移動(dòng)屏幕上的光標(biāo)。 需要一個(gè)特殊的墊盤。鼠標(biāo)底端的發(fā)光二極管直接向墊盤發(fā)射光束，通過光脈沖次數(shù)測定鼠標(biāo)偏移量。 通過鼠標(biāo)下三個(gè)滾軸及光敏半導(dǎo)體元件測量位移，從而測出相對(duì)移動(dòng)偏移量第40頁/共92頁第四十一頁，共92頁。233 光筆(un b) 一種檢測(jin c)裝置

31、 功能一般(ybn)有兩種：拾取和跟蹤 使用時(shí)要有相應(yīng)的軟件配合。 第41頁/共92頁第四十二頁，共92頁。234 數(shù)字化儀和圖形(txng)輸入板 數(shù)字化儀第42頁/共92頁第四十三頁，共92頁。 數(shù)字化儀時(shí)常用來摘取放在它上面的工程圖上的大量點(diǎn)，經(jīng)數(shù)字化后存儲(chǔ)起來，以此作為圖形輸入一種手段。 工作原理：數(shù)字化儀平板實(shí)際上就是一個(gè)XY直角坐標(biāo)系，它上面的任何一點(diǎn)都對(duì)應(yīng)于一個(gè)坐標(biāo)值（x，y），當(dāng)游標(biāo)器移動(dòng)到平板上某一位置時(shí)，按一下(yxi)游標(biāo)器上的開關(guān)，便可獲得這一位置的坐標(biāo)值，并自動(dòng)地把這個(gè)坐標(biāo)值（x，y）送到計(jì)算機(jī)內(nèi)。只要(zhyo)將畫有此曲線的圖紙貼在數(shù)字化儀的平板上，并移動(dòng)游標(biāo)器到

32、各個(gè)點(diǎn)A i（i1，2，6）每次按下游標(biāo)器上的開關(guān)，便把這些點(diǎn)的坐標(biāo)（x i，y i）自動(dòng)地送到計(jì)算機(jī)內(nèi) 234 數(shù)字化儀和圖形(txng)輸入板 第43頁/共92頁第四十四頁，共92頁。 圖形輸入板則更多用于交互設(shè)計(jì)(shj)，使用時(shí)大多劃出一個(gè)臺(tái)板圖形區(qū)，其余部分放置菜單，稱為菜單區(qū)。圖形(txng)區(qū)菜單(ci dn)區(qū)臺(tái)板圖形區(qū)與顯示屏之間存在著一種映射關(guān)系234 數(shù)字化儀和圖形輸入板 第44頁/共92頁第四十五頁，共92頁。234 數(shù)字化儀和圖形(txng)輸入板 第45頁/共92頁第四十六頁，共92頁。操縱桿跟蹤(gnzng)球第46頁/共92頁第四十七頁，共92頁。236 圖形(

33、txng)掃描儀直接把圖形（工程圖紙）和圖像（如照片、廣告畫）掃描輸入到計(jì)算機(jī)中，以像素信息進(jìn)行(jnxng)存儲(chǔ)表示的設(shè)備。 按所支持(zhch)的顏色分：單色掃描儀和彩色掃描儀按所采用的固態(tài)器件分:電荷耦合器件（CCD）掃描儀、MOS電路掃描儀和緊貼型掃描儀等；按掃描寬度和操作方式分:大型掃描儀、臺(tái)式掃描儀和手動(dòng)式掃描儀 第47頁/共92頁第四十八頁，共92頁。 圖形掃描(somio)基本過程(CCD掃描(somio)儀）掃描(somio)光源通過待掃描(somio)材料再經(jīng)一組鏡面反射到CCD由CCD轉(zhuǎn)換產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)(shj)，然后，傳輸給計(jì)算機(jī)主機(jī)經(jīng)過適當(dāng)?shù)能浖幚?，以圖像數(shù)據(jù)文件的形

34、式存儲(chǔ)或使用。 第48頁/共92頁第四十九頁，共92頁。分辨率：在原稿的單位長度（英寸(yngcn)）上取樣的點(diǎn)數(shù)，單位是dpi（dot per inch）一般在300dpi-1000dpi 掃描儀的性能指標(biāo)支持顏色、灰度等級(jí)(dngj)：目前有4位、8位和22位面顏色、灰度等級(jí)(dngj)的掃描儀。 掃描圖形(txng)分辨率越高，所需的儲(chǔ)空間就越大。 掃描儀支持的顏色、灰度層次越多，圖像的數(shù)字化表示就越準(zhǔn)確，但同時(shí)意味著表示一個(gè)像素的位數(shù)增加了，因而也增加了存儲(chǔ)空間。第49頁/共92頁第五十頁，共92頁。第二章 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)(xtng) 2.1 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)(xtng)的組成 2.2

35、計(jì)算機(jī)圖形顯示器2.3 計(jì)算機(jī)圖形輸入設(shè)備2.4 計(jì)算機(jī)圖形輸出設(shè)備2.5 圖形核心系統(tǒng)(xtng)（GKS）簡介 2.6 通用圖形軟件簡介 顯示器、繪圖儀、打印機(jī)一. 繪圖儀把由計(jì)算機(jī)生成(shn chn)的圖形輸出到圖紙（或其它介質(zhì)）上的硬拷貝設(shè)備。 筆繪式噴墨式靜電式 平臺(tái)式滾筒式平面電機(jī)式小型式 第50頁/共92頁第五十一頁，共92頁。1.筆式繪圖儀矢量型設(shè)備，繪圖筆相對(duì)(xingdu)紙作隨機(jī)移動(dòng)。 在筆式繪圖機(jī)上，一個(gè)電脈沖通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)與傳動(dòng)(chundng)機(jī)構(gòu)使畫筆移動(dòng)的距離稱為步距（或稱脈沖當(dāng)量） 步距減小，畫出的圖就越精細(xì)(jngx)。 第51頁/共92頁第五十二頁，共92

36、頁。(1).平臺(tái)式繪圖機(jī) 圖紙(tzh)靜止不動(dòng)導(dǎo)軌做X方向(fngxing)運(yùn)動(dòng)筆架做Y方向(fngxing)運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)第52頁/共92頁第五十三頁，共92頁。(2).滾筒式繪圖機(jī) 繪圖紙卷在滾筒(gntng)上，筆和紙都是運(yùn)動(dòng)的。(3).平面(pngmin)電機(jī)式繪圖機(jī) 采用平面電機(jī)(dinj)驅(qū)動(dòng)，可以取消導(dǎo)軌、橫梁及傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 。(4).小型繪圖機(jī) 結(jié)構(gòu)簡單原理大致與平臺(tái)式繪圖機(jī)相同第53頁/共92頁第五十四頁，共92頁。筆式繪圖機(jī)的主要(zhyo)技術(shù)指標(biāo) 繪圖(hu t)速度步距 繪圖(hu t)精度 功能靜態(tài)精度 重復(fù)精度零位精度 總精度 包括繪圖幅面大?。ˋ0，A1，A3等），

37、畫筆數(shù)量，以及其他輔助(fzh)功能（如插補(bǔ)功能、由線擬合功能等） 畫筆移動(dòng)的速度，一般為每分鐘 1248m。 實(shí)際繪制圖線與理論圖線之間相似程度。誤差越小，精度越高 畫筆單方向移動(dòng)時(shí)，實(shí)際移動(dòng)距離與按脈沖計(jì)算的位移差 畫筆從出發(fā)點(diǎn)移動(dòng)一定距離后，再回到出發(fā)點(diǎn)，出發(fā)點(diǎn)與實(shí)際終點(diǎn)之間偏差。畫筆從零位移動(dòng)到繪圖臺(tái)面所允許的最大距離，再返回零位時(shí)，零位與實(shí)際終點(diǎn)問的偏差。 繪圖時(shí)積累誤差允許值。 第54頁/共92頁第五十五頁，共92頁。二、噴墨式繪圖儀噴墨裝置多數(shù)情況是安裝在類似打印機(jī)的機(jī)頭上，紙則繞在滾筒上并使之快速旋轉(zhuǎn)，噴墨頭則在滾筒上緩慢運(yùn)動(dòng)，并且把青色(qn s)、品紅、黃色，有時(shí)是黑色墨噴

38、到紙上。 三、靜電(jngdin)繪圖儀繪圖分兩步：（1）用靜電(jngdin)構(gòu)造一個(gè)不可見潛影（2）噴上調(diào)色劑著色處理進(jìn)行顯影第55頁/共92頁第五十六頁，共92頁。242 打印機(jī)針點(diǎn)式打印機(jī)激光打印機(jī) 針打點(diǎn)陣式靜電點(diǎn)陣式噴墨點(diǎn)陣式細(xì)針與色帶作為打印(d yn)裝置 利用(lyng)靜電作用 利用噴射墨計(jì)作為(zuwi)打印裝置 第56頁/共92頁第五十七頁，共92頁。Graphics Kernel System，一種已經(jīng)被ISO接受的國際圖形(txng)標(biāo)準(zhǔn)一. GKS的功能(gngnng)v提供了各種物理的圖形輸入、輸出設(shè)備（圖 形顯示器、繪圖機(jī)。圖形輸入板等）和應(yīng)用 軟件之間的接口

39、。 v提供了與各種高級(jí)語言的接口。 第二章 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng) 2.1 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的組成 2.2 計(jì)算機(jī)圖形顯示器2.3 計(jì)算機(jī)圖形輸入設(shè)備2.4 計(jì)算機(jī)圖形輸出設(shè)備2.5 圖形核心系統(tǒng)（GKS）簡介 2.6 通用圖形軟件簡介 第57頁/共92頁第五十八頁，共92頁。二. GKS的基本概念1.工作站 由一個(gè)操作員操縱(cozng)使用的一組圖形輸入輸出設(shè)備 是一個(gè)邏輯(lu j)上的概念 一個(gè)(y )工作站允許有多個(gè)輸入設(shè)備，但只能有一個(gè)(y )輸出設(shè)備。典型的工作站由一個(gè)(y )鍵盤、一個(gè)(y )鼠標(biāo)器和一臺(tái)圖形顯示器組成 分為輸出型、輸入型、輸入輸出型（交互式工作站）、元文件輸出工作站、元

40、文件輸入工作站和圖段存儲(chǔ)器工作站六種類型。 第58頁/共92頁第五十九頁，共92頁。2.坐標(biāo)(zubio)與坐標(biāo)(zubio)變換 GKS有三種(sn zhn)不同的坐標(biāo)系 v供應(yīng)用程序使用的實(shí)際世界坐標(biāo)系統(tǒng)（Worldv Coordinate System，簡稱 WC）v各工作站物理(wl)設(shè)備使用的設(shè)備坐標(biāo)系（Devicev Coordinate System，簡稱DC）vGKS內(nèi)部使用的規(guī)范設(shè)備坐標(biāo)系（Normalizedv Device Coordinate；簡稱NDC） 三個(gè)坐標(biāo)系都是二維坐標(biāo)系 第59頁/共92頁第六十頁，共92頁。兩種坐標(biāo)(zubio)變換規(guī)范化坐標(biāo)變換 工作站坐

41、標(biāo)變換 第60頁/共92頁第六十一頁，共92頁。三. GKS圖形(txng)輸出原語GKS可以輸出一些最基本的幾何元素如線段、標(biāo)記、填充封閉(fngb)區(qū)域、文字、符號(hào)等。通常二維物體的形狀及其相應(yīng)的畫面都可以由這些基本的圖形元素來構(gòu)成。 應(yīng)用程序是通過調(diào)用GKS的輸出圖元功能(gngnng)子程序的方式輸出圖元的。 GKS的六種圖形輸出原語 （見書P41）GKS不僅使用必要的坐標(biāo)數(shù)據(jù)來規(guī)定上述各種圖元的位置、大小及形狀、而且可以通過各種屬性來指出其外貌，從而使應(yīng)用程序能很方便地生成符合實(shí)際使用要求的多姿多彩的圖形。輸出圖元屬性（見書P42） 第61頁/共92頁第六十二頁，共92頁。四. GK

42、S圖形輸入(shr)設(shè)備六種不同的邏輯輸入(shr)設(shè)備：定位設(shè)備 筆畫設(shè)備 揀取設(shè)備 選擇設(shè)備 數(shù)值輸入(shr)設(shè)備 字符串輸入(shr)設(shè)備 用于輸入一串字符，應(yīng)用程序可以按照輸入字符串對(duì)圖形進(jìn)行標(biāo)注，或按輸入字符串打開一個(gè)文件等等。 ASCII鍵盤 用于輸入一個(gè)數(shù)值，應(yīng)用程序取得這個(gè)數(shù)值后，控制圖形的大小、尺寸、方向等。數(shù)字鍵盤、按鈕 從應(yīng)用程序提供給用戶的一組選擇項(xiàng)目（如各種命令或各種操作對(duì)象）中選出某一種。應(yīng)用程序根據(jù)不同的選擇將執(zhí)行不同的操作。按鈕，功能鍵，鼠標(biāo)器 從屏幕上顯示出來的各個(gè)圖段及圖元中挑選出某一圖段或圖元），供應(yīng)用程序進(jìn)行處理。應(yīng)用程序取得的是被選中的圖段或圖元的標(biāo)

43、識(shí)。光筆、鼠標(biāo)器、數(shù)字化儀 通過輸入屏幕上一組點(diǎn)的坐標(biāo)而向應(yīng)用程序指出一條路徑（或一個(gè)輪廓），應(yīng)用程序?qū)@得該路徑（或輪廓）上各個(gè)點(diǎn)的世界坐標(biāo)。 如數(shù)字化儀、鼠標(biāo)器、光筆 用來指出屏幕上一個(gè)點(diǎn)的位置，應(yīng)用程序?qū)⑷≡擖c(diǎn)所對(duì)應(yīng)的世界坐標(biāo)及該點(diǎn)所在視區(qū)的規(guī)范變換。如鼠標(biāo)器、操縱桿、跟蹤球、數(shù)字化儀 第62頁/共92頁第六十三頁，共92頁。2.6 通用圖形軟件(run jin)簡介一、通用圖形(txng)軟件的分類 圖形軟件的內(nèi)容非常(fichng)豐富，它包括二維圖形的生成、圖形變換、幾何交切、裁剪，平面圖形的布爾運(yùn)算，三維圖形的生成、變換、隱藏線的消除，三維剪裁，立體造型等。圖形程序包：如PLOT

44、-10、CALCOMP等繪制軟件 基本圖形資源軟件：如GKS及PHIGS標(biāo)準(zhǔn)的軟件包，還有SGI公司研發(fā)的圖形標(biāo)準(zhǔn)庫OpenGL。以及二維、三維交互圖形軟件，幾何造型軟件，動(dòng)畫技術(shù)軟件等第二章 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng) 2.1 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的組成 2.2 計(jì)算機(jī)圖形顯示器2.3 計(jì)算機(jī)圖形輸入設(shè)備2.4 計(jì)算機(jī)圖形輸出設(shè)備2.5 圖形核心系統(tǒng)（GKS）簡介 2.6 通用圖形軟件簡介 第63頁/共92頁第六十四頁，共92頁。nCADAM（Computer-graphics Augmented Design And Manufacture，計(jì)算機(jī)圖形增廣設(shè)計(jì)和制造） nCATIA（ Computer-gr

45、aphics Aided Three-demensional Interactive Application，計(jì)算機(jī)輔助三維交互應(yīng)用） nCAEDS（Compute Aided Engineering Design Systems，計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)） nGKS（Graphics Kernel System，圖形核心系統(tǒng)）nCBDS2（Circuit Board Design System 2，電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)2） nPADL（Pat and Assembly Descriptiion Language，零件(ln jin)和部件描述語言） 二、典型圖形軟件(run jin)一覽 詳見課本(

46、kbn)P47第64頁/共92頁第六十五頁，共92頁。習(xí)題(xt)P50: 第4、5、6、7題第65頁/共92頁第六十六頁，共92頁。n液晶(yjng)顯示器n等離子顯示器n兩種顯示器之間的對(duì)比第66頁/共92頁第六十七頁，共92頁。液晶(yjng)(Liquid-Crystal)于1888年被被奧地利的植物學(xué)家Friedrich Reinitzer 所發(fā)現(xiàn)液晶(yjng)顯示器(LiquidCrystal Display, 簡稱LCD) 第67頁/共92頁第六十八頁，共92頁。液晶(yjng)顯示器(LiquidCrystal Display, 簡稱LCD) 按照(nzho) 分子 的排 列

47、方 式液 晶的 分類(fn li) 情況 第68頁/共92頁第六十九頁，共92頁。液晶(yjng)顯示器（LiquidCrystal Display）LCD介電系數(shù)：是液晶受電場的影響決定液晶(yjng)分子轉(zhuǎn)向的特性折射系數(shù)(xsh)：是光線穿透液晶時(shí)影響光線行進(jìn)路線的重要參數(shù)液晶顯示器就是利用液晶本身的這些特性，適當(dāng)?shù)睦秒妷海瑏砜刂埔壕Х肿拥霓D(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而影響光線的行進(jìn)方向，來形成不同的灰階，作為顯示影像的工具。 液晶特性 第69頁/共92頁第七十頁，共92頁。13萬美元，160顆鉆石(zunsh)打造最昂貴的液晶電視液晶(yjng)顯示器(LiquidCrystal Display, 簡稱

48、LCD) 實(shí)物圖片 第70頁/共92頁第七十一頁，共92頁。n筆記本電腦液晶顯示器 n桌面(zhumin)計(jì)算機(jī)液晶顯示器 n電視液晶顯示器 就使用(shyng)范圍而言：液晶顯示器(LiquidCrystal Display, 簡稱(jinchng)LCD) 分類 第71頁/共92頁第七十二頁，共92頁。液晶顯示器(LCD)原理(yunl)綜述 液晶顯示器(LCD/Liquid Crystal Display）的顯像原理，是將液晶置于兩片導(dǎo)電玻璃之間，靠兩個(gè)電極間電場的驅(qū)動(dòng)，引起液晶分子扭曲向列的電場效應(yīng)；兩片玻璃基板上裝有配向膜，液晶沿著溝槽配向，由于玻璃基板配向膜溝槽偏離90度，液晶分子

49、將成為扭轉(zhuǎn)型，當(dāng)玻璃基板沒有加入電場時(shí)，光線透過偏光板隨液晶做90度扭轉(zhuǎn)；此時(shí)光線通過下方偏光板，液晶面板呈白色，玻璃基板加入電場時(shí)，液晶分子產(chǎn)生配列變化，光線通過液晶分子空隙維持原方向被下方偏光板遮蔽并被吸收，液晶面板顯示黑色；液晶顯示器便是根據(jù)此電壓有無，使面板達(dá)到顯示效果。LCD的分類：被動(dòng)矩陣式LCD在亮度及可視角方面受到較大的限制，反映速度慢；目前應(yīng)用比較廣泛的主動(dòng)矩陣式LCD，也稱TFT-LCD(Thin Film Transistor-LCD，薄膜晶體管LCD)。 該電場效應(yīng)控制光源透射或遮蔽功能，在電源關(guān)開之間產(chǎn)生明暗而將影像顯示出來，若加上彩色濾光片，則可顯示彩色影像；第72

50、頁/共92頁第七十三頁，共92頁。液晶(yjng)顯示器原理分解液晶(yjng)顯示器示意圖 第73頁/共92頁第七十四頁，共92頁。液晶(yjng)顯示器(LiquidCrystal Display,簡稱LCD) 沒有(mi yu)增加電壓 晶粒以螺旋形式排列，使所穿過的極化光的極化方向偏轉(zhuǎn)(pinzhun)90度（由配向膜決定）第74頁/共92頁第七十五頁，共92頁。增加(zngji)電壓 增加電壓后，所有的晶粒在電場力作用下呈線性按同一方向排列(pili)，并失去極化作用液晶(yjng)顯示器(LiquidCrystal Display,簡稱LCD) 第75頁/共92頁第七十六頁，共92

51、頁。液晶(yjng)顯示器(LiquidCrystal Display,簡稱LCD) 液晶(yjng)顯示器發(fā)展歷史 扭曲(ni q)向列型(TNTwisted Nematic)超扭曲向列型(STNSuper TN)雙層超扭曲向列型(DSTNDual Scan Tortuosity Nomograph)薄膜晶體管型(TFTThin Film Transistor)第76頁/共92頁第七十七頁，共92頁。薄膜晶體管型（TFTThin Film Transistor） 工作(gngzu)原理建立在TN-LCD基礎(chǔ)上。利用薄膜晶體管來產(chǎn)生電壓，以控制液晶轉(zhuǎn)向的顯示器，就叫做TFT LCD。 在光源設(shè)

52、計(jì)上，TFT的顯示采用“背透式”照射方式，即假想的光源路徑不是像TN液晶那樣的從上至下，而是從下向上，這樣的作法是在液晶的背部設(shè)置了類似日光燈的光管。液晶(yjng)顯示器(LiquidCrystal Display, 簡稱LCD) 第77頁/共92頁第七十八頁，共92頁。TFT液晶(yjng)顯示器原理圖 液晶(yjng)顯示器(LiquidCrystal Display, 簡稱LCD) 第78頁/共92頁第七十九頁，共92頁。幾個(gè)(j )性能指標(biāo) 顯示器的尺寸(ch cun) 響應(yīng)(xingyng) 時(shí)間 分辨率 亮度 屏幕 壞點(diǎn) LCD顯示器的尺寸就是它實(shí)際的屏幕尺寸，也就是最大的可視尺

53、寸。如果同是一臺(tái)17英寸的顯示器，CRT顯示器的顯示區(qū)域?yàn)?5.35英寸，而液晶顯示器的則為17英寸。LCD顯示器顯示器的分辨率有別于CRT顯示器的分辨率，對(duì)于CRT顯示器而言，只要調(diào)整電子束的偏轉(zhuǎn)電壓，就可以改變不同的分辨率。但LCD顯示器由于像素間距已經(jīng)固定，所以支持的顯示模式不像CRT顯示器那么多。LCD顯示器的最佳分辨率也叫最大分辨率，在該分辨率下，液晶顯示器才能顯示最佳效果。譬如目前15英寸LCD顯示器的最佳分辨率為1024768，1719英寸的LCD顯示器最佳分辨率通常為12801024 。亮度的單位是坎德拉每平米，即cd/m2或稱nits。當(dāng)然亮度值越大時(shí)，圖像的顯示效果就越清晰

54、，能看到的細(xì)節(jié)也就越多了。在LCD顯示器中亮度往往和它的背板光源有關(guān)。背板光源越亮，整個(gè)液晶顯示器的亮度也會(huì)隨之提高。不過，LCD顯示器的背光源的壽命也是有限的，長時(shí)間使用會(huì)導(dǎo)致亮度的逐漸下降。液晶顯示器(LiquidCrystal Display, 簡稱LCD) 第79頁/共92頁第八十頁，共92頁。幾個(gè)性能(xngnng) 參數(shù)響應(yīng)時(shí)間指的是LCD顯示器對(duì)于輸入(shr)信號(hào)的反應(yīng)速度，也就是液晶由暗轉(zhuǎn)亮或者是由亮轉(zhuǎn)暗的反應(yīng)時(shí)間。通常都是以毫秒(ms)來計(jì)算，響應(yīng)時(shí)間越小越好。 所謂壞點(diǎn)，其實(shí)是指在液晶面板上不能正常(zhngchng)顯示的像素點(diǎn)(壞點(diǎn)、亮點(diǎn)與暗點(diǎn))統(tǒng)稱。其中亮點(diǎn)是指在全

55、黑底色背景下顯示出會(huì)發(fā)亮的色點(diǎn)。暗點(diǎn)是指在全白底色背景下顯示出的非發(fā)亮色點(diǎn)，以及在其它顏色背景下顯示出的其它色點(diǎn)。壞點(diǎn)也是判斷LCD顯示器優(yōu)劣的主要依據(jù)，壞點(diǎn)越少越好。關(guān)于LCD顯示器壞點(diǎn)有A、B、C三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，A級(jí)質(zhì)量最好。如我國的標(biāo)準(zhǔn)是3個(gè)壞點(diǎn)以下為A級(jí)合格，日本標(biāo)準(zhǔn)是3個(gè)壞點(diǎn)以下為A級(jí)合格，韓國標(biāo)準(zhǔn)是5個(gè)壞點(diǎn)以下為A級(jí)合格。液晶顯示器(LiquidCrystal Display, 簡稱LCD) 第80頁/共92頁第八十一頁，共92頁。應(yīng)用領(lǐng)域通信(tng xn)領(lǐng)域（如移動(dòng)電話、無線電話、傳真機(jī)） 計(jì)測領(lǐng)域(ln y)（如工業(yè)用儀表、機(jī)器） 通信領(lǐng)域（如移動(dòng)電話(y dn din hu)、

56、無線電話、傳真機(jī)） 通信領(lǐng)域（如移動(dòng)電話、無線電話、傳真機(jī)） 。液晶顯示器(LiquidCrystal Display, 簡稱LCD) 第81頁/共92頁第八十二頁，共92頁?？傊入x子屏幕的彩色圖像由各個(gè)(gg)獨(dú)立的熒光粉像素發(fā)光綜合而成，因此圖像鮮艷、明亮、干凈而清晰。 等離子顯示器(Plasma Display Panel, 簡稱(jinchng)PDP) 等離子顯示器一般由三層玻璃板組成(z chn)，第一層里面涂有導(dǎo)電材料。中間層是燈泡陣列，也就是離子管，里面充滿惰性氣體，當(dāng)加有電壓時(shí)，等離子氣體激發(fā)出紫外線去激發(fā)熒光粉發(fā)光。第三層表面涂有導(dǎo)電材料的水平條。要點(diǎn)亮某個(gè)地址的燈泡，

57、開始要在相應(yīng)行上加較高的電壓，等該燈泡點(diǎn)亮后，可用低電壓維持氖氣燈泡的亮度。關(guān)掉某個(gè)燈泡，只要將相應(yīng)的電壓降低。燈泡開關(guān)的周期時(shí)間是15ms，通過改變控制電壓，可以使等離子板顯示不同灰度的圖形。原理第82頁/共92頁第八十三頁，共92頁。等離子顯示器三層結(jié)構(gòu)(jigu)示意圖 等離子顯示器(Plasma Display Panel, 簡稱(jinchng)PDP) 第83頁/共92頁第八十四頁，共92頁。等離子顯示器(Plasma Display Panel, 簡稱(jinchng)PDP) (1)亮度、高對(duì)比度。據(jù)計(jì)算等離子電視對(duì)比度達(dá)到500:1，完全能滿足眼睛的需求；亮度達(dá)到330/850尼特（cd/m2），比普通電視的250尼特（cd/m2）高很多，因此，其色極還原性非常好。(2)純平面圖像無扭曲。PDP的RGB發(fā)光