交互式計(jì)算機(jī)圖形處理系統(tǒng)

1、空間球空間球根據(jù)球根據(jù)球在不同方向受到的推或拉的壓力在不同方向受到的推或拉的壓力來實(shí)現(xiàn)定位和選擇來實(shí)現(xiàn)定位和選擇 圖形輸入設(shè)備（圖形輸入設(shè)備（1/13）圖形輸入設(shè)備（圖形輸入設(shè)備（2/13）圖形輸入設(shè)備（圖形輸入設(shè)備（3/13）圖形輸入設(shè)備（圖形輸入設(shè)備（4/13）圖形輸入設(shè)備（圖形輸入設(shè)備（5/13）圖形輸入設(shè)備（圖形輸入設(shè)備（6/13）圖形輸入設(shè)備（圖形輸入設(shè)備（7/13）圖形輸入設(shè)備（圖形輸入設(shè)備（8/13）圖形輸入設(shè)備（圖形輸入設(shè)備（9/13）圖形輸入設(shè)備（圖形輸入設(shè)備（10/13）圖形輸入設(shè)備（圖形輸入設(shè)備（11/13）圖形輸入設(shè)備（圖形輸入設(shè)備（12/13）美術(shù)家數(shù)字化儀美術(shù)家數(shù)字

2、化儀（帶壓力傳感器，無繩觸（帶壓力傳感器，無繩觸筆）筆）通過控制筆的壓力繪制不同風(fēng)格的畫通過控制筆的壓力繪制不同風(fēng)格的畫現(xiàn)在非常流行的漢字手寫系統(tǒng)就是一種數(shù)現(xiàn)在非常流行的漢字手寫系統(tǒng)就是一種數(shù)字化儀字化儀 圖形輸入設(shè)備（圖形輸入設(shè)備（13/13）l圖形輸出圖形輸出(顯示、打?。┰O(shè)備顯示、打?。┰O(shè)備：l陰極射線管顯示器（陰極射線管顯示器（CRT），液晶顯示器（），液晶顯示器（LCD）等）等l繪圖儀，打印機(jī)，繪圖儀，打印機(jī)，l雙監(jiān)視器圖形工作站雙監(jiān)視器圖形工作站lMediaWall多屏幕系統(tǒng)多屏幕系統(tǒng)監(jiān)視器陣列監(jiān)視器陣列 交易展示、大型會(huì)議、博物館、旅客候機(jī)廳等交易展示、大型會(huì)議、博物館、旅客候機(jī)

3、廳等 l陰極射線管陰極射線管(CRT)組成組成包括電子槍、聚焦系統(tǒng)、加速電極、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光屏包括電子槍、聚焦系統(tǒng)、加速電極、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光屏工作原理工作原理電子槍發(fā)射電子束電子槍發(fā)射電子束經(jīng)過聚焦系統(tǒng)、加速電極、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)經(jīng)過聚焦系統(tǒng)、加速電極、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)轟擊到熒光屏的不同部位轟擊到熒光屏的不同部位被其內(nèi)表面的熒光物質(zhì)吸收被其內(nèi)表面的熒光物質(zhì)吸收發(fā)光產(chǎn)生可見的圖形發(fā)光產(chǎn)生可見的圖形結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 熒光物質(zhì)：吸收電子束而發(fā)光熒光物質(zhì)：吸收電子束而發(fā)光l余輝時(shí)間：持續(xù)發(fā)光時(shí)間，電子束離開某點(diǎn)后，該點(diǎn)的亮度值衰減到初始值余輝時(shí)間：持續(xù)發(fā)光時(shí)間，電子束離開某點(diǎn)后，該點(diǎn)的亮度值衰減到初始值l刷新刷新(Refre

4、sh)：為了讓熒光物質(zhì)保持一個(gè)穩(wěn)定的亮度值為了讓熒光物質(zhì)保持一個(gè)穩(wěn)定的亮度值l刷新頻率：每秒鐘重繪屏幕的次數(shù)刷新頻率：每秒鐘重繪屏幕的次數(shù)l像素像素(Pixel)：構(gòu)成屏幕（圖像）的最小元素構(gòu)成屏幕（圖像）的最小元素l分辨率分辨率(Resolution)：CRT在水平或豎直方向單位長度上能識(shí)別的最大像素個(gè)數(shù)在水平或豎直方向單位長度上能識(shí)別的最大像素個(gè)數(shù) 單位通常為單位通常為dpi（dots per inch)。 在假定屏幕尺寸一定的情況下，也可用整個(gè)屏幕所能容納的像素個(gè)數(shù)描述在假定屏幕尺寸一定的情況下，也可用整個(gè)屏幕所能容納的像素個(gè)數(shù)描述 如如640*480，800*600，1024*768，

5、1280*1024等等等等某種某種CRT產(chǎn)生穩(wěn)定圖像所需要的最小刷新頻率產(chǎn)生穩(wěn)定圖像所需要的最小刷新頻率=1秒秒/熒光物質(zhì)的持續(xù)發(fā)光時(shí)間熒光物質(zhì)的持續(xù)發(fā)光時(shí)間（例如）（例如）=1000/40=25Hz電子束電子束熒光涂層熒光涂層產(chǎn)生顏色產(chǎn)生顏色低速電子束低速電子束較低速電子束較低速電子束較高速電子束較高速電子束高速電子束高速電子束應(yīng)用：應(yīng)用：主要用于畫線顯示器主要用于畫線顯示器優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：成本低成本低缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：只能產(chǎn)生有限幾種顏色只能產(chǎn)生有限幾種顏色外層玻璃外層玻璃熒光涂層熒光涂層影孔板影孔板電子槍、影孔板中的一個(gè)電子槍、影孔板中的一個(gè)小孔和小孔和熒光點(diǎn)熒光點(diǎn)呈一直線呈一直線每個(gè)小孔與一個(gè)像

6、素（即每個(gè)小孔與一個(gè)像素（即三個(gè)三個(gè)熒光點(diǎn)熒光點(diǎn)）對(duì)應(yīng)）對(duì)應(yīng)工作原理工作原理l一幀完整的畫面分成一幀完整的畫面分成兩場(chǎng)兩場(chǎng)，即奇數(shù)場(chǎng)與偶數(shù)場(chǎng)，即奇數(shù)場(chǎng)與偶數(shù)場(chǎng)繪圖儀繪圖儀printerComputerDPU輸入設(shè)備輸入設(shè)備視頻控制器視頻控制器display顯示處理器顯示處理器控制圖形的顯示控制圖形的顯示邏輯部件：邏輯部件：幀緩沖存儲(chǔ)器（幀緩沖存儲(chǔ)器（Frame Buffer)視頻控制器（視頻控制器（Video Controller)顯示處理器（顯示處理器（Display Processing Uuit，簡稱，簡稱DPU）CRT應(yīng)用程序發(fā)出繪圖命令應(yīng)用程序發(fā)出繪圖命令解析成顯示處理器可接受命令格

7、式解析成顯示處理器可接受命令格式存放在存放在刷新存儲(chǔ)器刷新存儲(chǔ)器中中刷新存儲(chǔ)器中所有的繪圖命令組成一個(gè)顯示文件刷新存儲(chǔ)器中所有的繪圖命令組成一個(gè)顯示文件由由顯示處理器顯示處理器負(fù)責(zé)解釋執(zhí)行負(fù)責(zé)解釋執(zhí)行(刷新刷新)視頻控制器視頻控制器控制驅(qū)動(dòng)電子槍在屏幕上繪圖控制驅(qū)動(dòng)電子槍在屏幕上繪圖修改圖形，實(shí)際是修改顯示文件中的某些繪圖命令修改圖形，實(shí)際是修改顯示文件中的某些繪圖命令 工作原理工作原理早期沒有早期沒有幀緩存為系統(tǒng)內(nèi)存任一塊區(qū)域幀緩存為系統(tǒng)內(nèi)存任一塊區(qū)域視頻控制器能直接存取該區(qū)域視頻控制器能直接存取該區(qū)域以刷新屏幕以刷新屏幕幀緩存可以是專用的存儲(chǔ)器幀緩存可以是專用的存儲(chǔ)器也可是系統(tǒng)內(nèi)存中的一塊

8、固定區(qū)域也可是系統(tǒng)內(nèi)存中的一塊固定區(qū)域l幀緩存中單元數(shù)目與顯示器上像素的數(shù)目相同幀緩存中單元數(shù)目與顯示器上像素的數(shù)目相同l單元與像素一一對(duì)應(yīng)單元與像素一一對(duì)應(yīng)l各單元的數(shù)值決定了其對(duì)應(yīng)像素的顏色各單元的數(shù)值決定了其對(duì)應(yīng)像素的顏色l顯示顏色的種類與幀緩存中每個(gè)單元的位數(shù)有關(guān)顯示顏色的種類與幀緩存中每個(gè)單元的位數(shù)有關(guān)色平面越多，可表達(dá)的色彩越豐富色平面越多，可表達(dá)的色彩越豐富增加一個(gè)位面，色彩就增加一倍增加一個(gè)位面，色彩就增加一倍而存儲(chǔ)器寫操作程序無需重新計(jì)算新地址而存儲(chǔ)器寫操作程序無需重新計(jì)算新地址程序兼容性好程序兼容性好N位寄存器電子槍CRT光柵有N個(gè)位面的幀緩存2NDAC01 000102N

9、-1灰度等級(jí)寄存器藍(lán)色槍幀緩存DAC0001CRT光柵01DACDAC紅色槍綠色槍l紅綠藍(lán)三個(gè)位面，組合成紅綠藍(lán)三個(gè)位面，組合成8種顏色種顏色l增加一個(gè)亮度位面，形成增加一個(gè)亮度位面，形成16種顏色種顏色KNMV2log1024*768真彩模式需要真彩模式需要3M字節(jié)顯存字節(jié)顯存帶寬帶寬T與分辨率、幀頻（刷新頻率）與分辨率、幀頻（刷新頻率）F的關(guān)系的關(guān)系帶寬問題帶寬問題高分辨率和高刷新頻率要求高帶寬高分辨率和高刷新頻率要求高帶寬解決方法：解決方法：隔行掃描隔行掃描（現(xiàn)在已基本不用，主流顯示器都采用（現(xiàn)在已基本不用，主流顯示器都采用逐行掃描逐行掃描方式）方式）FNMT缺點(diǎn)正在被克服優(yōu)點(diǎn)使其占據(jù)了市場(chǎng)主流節(jié)省防置空間的節(jié)省防置空間的短管短管通用的、與設(shè)備無關(guān)的圖形標(biāo)準(zhǔn)通用的、與設(shè)備無關(guān)的圖形標(biāo)準(zhǔn)lGKS (Graphics Kernel System) (第一個(gè)官方標(biāo)準(zhǔn)，1977)lPHIGS(Programmers Herarchical Iuterac