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1、第4章二维图形的光栅显示4.1计算机显示系统4.2扫描转换显示系统是由显示器（Monitor）和显示控制适配器（Adapter,又称显示卡或图形卡）两部分组成。显示器的作用是将电信号转换为可以直接观察到的字符、图形或图像，是CAD中最为重要的人机交互设备。4.1.1CRT工作原理以前采用阴极射线管CRT（CathodeRayTube）技术。但液晶显示LCD(LiquidCrystalDisplay)等技术设计的液晶显示器已获得应用。4.1计算机显示系统1.单色CRT它利用电场产生高速的聚焦电子束，偏转到屏幕表面的不同部位，以产生可见的图形。主要组成部分：电子枪、聚焦系
2、统、偏转系统和荧光屏。CRT显示器简易结构图当电子束离开荧光点后，其亮度值随时间按指数规律衰减。余辉时间就是指光亮度衰减到初始1/10所需的时间。余辉时间非常短暂，一般在0.5~1ms之间。计算机CRT图形显示卡电子束产生的光点直径通常为0.25~0.5mm。分辨率：一个CRT在水平或垂直方向上能够识别出的最大光点数称为分辨率，如640×480,1024×768等。有时，也把分辨率理解成所能识别的光点的最小距离。xyxy屏幕2.彩色CRTRGB颜色模型：RGB(0,0,0)black(1,0,1)magentablue(0,0,1)(1,1,1)white(1,1,
3、0)yellow(0,1,0)greencyan(0,0,1)(1,0,0)redgrayaxisRGB颜色空间颜色的加法过程：从黑色开始，通过增加适当的颜色分量值产生所需要的颜色。这种过程与显示器的工作原理极其相似。颜色坐标（r,g,b),它既能表示颜色又能表示亮度。CRT屏幕内部涂有很多组呈三角形的荧光粉，每一组有三个荧光点，当某组荧光粉被激励时，分别发出红、绿、蓝三个基色。荫罩式彩色CRT显色原理示意图CRT的刷新频率是指每秒重画图像的次数。为了得到稳定的画面，通常刷新频率应为30~50帧/秒。4.1.2图形显示器的工作原理根据电子束的扫描方式，显示器分为随机扫
4、描式显示器和光栅扫描式显示器。随机扫描方式指屏幕上的图形是按矢量线段一笔一笔画出的，其顺序完全按用户的绘图指令来决定。对于光栅扫描方式，电子束按照从左到右，从上到下按固定节拍扫描，遇到图形时，相应的栅格发光，由此显示图形或字符。基本工作过程：要显示的图形由计算机加工成显示器的显示指令——显示文件，存储在显示器的缓冲存储器中。CPUSystemMemoryDisplayProcessorMonitorSystemBusI/ODevices随机扫描所绘制的图形只能是单线条图形。绘制速度与图形的复杂程度有关。1.随机扫描显示器简单随机扫描系统的体系结构2.光栅扫描显示器
5、光栅扫描显示器的工作原理是：首先，屏幕网格化。xyxy屏幕m×n个像素其次，图形光栅化。它用帧缓存（framebuffer）存储每个像素点的光亮度值。最后，光栅化的像素值由偏转及颜色系统，在CRT屏幕显示。特点：帧缓存中存放的不是显示指令，而是对应每个像素的亮度或色彩信息。可用于显示真实感的图形。光栅显示与原始图形的复杂程度无关。屏幕上的每个像素都对应帧缓冲存储器的若干位。各种扫描转换算法已固化在硬件中。图形的近似表示。CPUSystemMemoryVideoControllerMonitorSystemBusI/O
6、Devices简单的光栅扫描系统的体系结构帧缓存可以位于系统内存的任何地方。显示控制器存取帧缓存刷新屏幕。CPUSystemMemoryVideoControllerMonitorSystemBusI/ODevicesFrameBuffer系统内存中一个固定区域作为帧缓存区使用。显示控制器直接存取帧缓存中的像素颜色值。具有固定帧缓存的光栅扫描系统的体系结构CPUVideoControllerMonitorSystemBusI/ODevicesDisplayProcessorMemoryFrameBufferDisplayProcessorSystemMemor
7、y具有显示处理器的光栅扫描系统的体系结构显示处理器的主要任务是进行扫描转换（Scan-Conversion）4.1.3图形显示卡图形显示的核心部分是图形加速芯片。图形加速芯片是一个固化了一定数量最常用基本图形程序模块的集成电路，它大大减轻了CPU的负荷，加快了图形操作速度。图形适配器从接口形式可分为ISA,VESA,PCI和AGP等。1.普通显示卡。如CGA、EGA、VGA、TVGA。这种卡的图形处理完全由主机CPU完成，价格低廉。PCI总线显示卡硬盘网卡CPU处理器系统内存传统PCI芯片卡132MB/s528MB/s…传统的PCI总线结构2.有图
