计算机图形学第二章

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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

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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，

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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

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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

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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。

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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。

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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。

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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*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

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*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。

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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

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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。

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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

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2.1.4 光栅扫描的显示系统

绘图过程

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