CG电子教案公开课获奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第2章 图形设备,计算机图形系统包括哪些外部设备？,图形输入设备：概念、特点,图形显示设备：概念、构造原理、工作方式、特点,图形绘制设备：概念、特点,提出问题,/10/10,1,第1页,2.1 图形输入设备,2.1.1 键盘（,keyboard）,/10/10,2,第2页,2.1.2 鼠标器(,mouse),鼠标按测量位移可分为：,用鼠标底部转轮或滚轮来记录移动总量和方向。,采用光学感应器来检测鼠标运动。,Z鼠标,/10/10,3,第3页,2.1.3 光笔(,light pen),光笔是一种检测装置，它靠检测荧光屏上发光点来选择屏幕位置坐标。,/10/10,4,第4页,2.1.4 触摸屏(,touch screen),这种装置以手指触摸方式选择屏幕位置。,触摸板(,touch panel),/10/10,5,第5页,红外线式触摸屏,电阻式触摸屏,电容式触摸屏,声波触摸屏,/10/10,6,第6页,2.1.5 操纵杆(,joystick),2.1.6 跟踪球（,trackball）,和空间球（,spacegall）,跟踪球,用作两维定位设备。,空间球,提供6个自由度。,/10/10,7,第7页,2.1.7 数据手套(,data glove),数据手套是一种戴在手上传感器，它能给出顾客所有手指关节角度变化，来自手套输入，可用来给虚拟场景中对象定位或操纵该场景。,/10/10,8,第8页,2.1.8 数字化仪(,digitizer),数字化仪用来在所作画或对象上扫描，并输入一组坐标位置，互相以直线段连接，以迫近曲线或表面形状。,/10/10,9,第9页,2.1.10 图象扫描仪(,scaner),图象扫描仪可直接把图纸、图表、照片、广告画等输入到计算机中，在将它们传过一种光学扫描机构时，灰度或彩色等级被记录下来，并按图象方式进行寄存。,/10/10,10,第10页,2.1.11 声频输入系统,也称为声音输入系统，在某些图形工作站中，采用话音识别器作为输入设备，以接受操作者命令。,/10/10,11,第11页,2.1.12 视频输入系统,视频信号采集板（卡）、视频信号输入卡、视频信号处理装置,视霸卡（,video blunster,）,图形输入设备实例,I,、,II,/10/10,12,第12页,2.2.1,阴极射线管,CRT,CRT（Cathode Ray Tube）是一种真空器件，它运用电磁场产生高速、通过聚焦电子束，偏转到屏幕不一样样位置轰击屏幕表面荧光材料而产生可见图形。,2.2 图形显示设备,/10/10,13,第13页,从外形上看，CRT为：管颈部分、锥体部分、屏幕部分,从构造上看，CRT为：电子枪、偏转系统、荧光屏,/10/10,14,第14页,(1)电子枪,电子枪重要功能是产生一种沿管轴（Z轴）方向前进细电子束轰击荧光屏,电子束应满足如下规定：,a.具有足够电流强度。,b.电流大小和有无必须是可控。,c.具有很高速度。,d.在荧光屏上应能聚焦很小光亮，以保证显示屏有足够辨别率。,/10/10,15,第15页,电子枪构造,以上五个电极用玻璃绝缘柱支撑组装成一种坚实整体，总称为电子枪。,/10/10,16,第16页,(2)偏转系统,电子束偏转有电偏转和磁偏转两种措施,磁偏转,磁偏转系统是运用磁场使电子束产生偏转，扫描荧光屏产生字符或图形。,/10/10,17,第17页,/10/10,18,第18页,导致枕形失真,可以导出，当偏转线圈匝数一定期，偏转电流I与偏转角正弦成正比。,/10/10,19,第19页,校正措施有二：,一是将产生偏转磁场锯齿形电流预先产生某些失真；,二是“桶形失真”,/10/10,20,第20页,电偏转,/10/10,21,第21页,(3)CRT荧光屏,CRT荧光屏（Phosphor Screen）是用荧光粉涂敷在玻璃底壁上制成，常用沉积法涂敷荧光粉。玻璃底壁规定无气泡，表面光学抛光。,对荧光粉性能规定是：,发光颜色满足原则白色、发光效率高、余辉时间合适以及寿命长等。,/10/10,22,第22页,2.彩色阴极射线管,三基色原则,荫罩式彩色显象管,重要构造：三色荧光屏、三支电子枪、荫罩板,/10/10,23,第23页,三色荧光屏,荫罩板,/10/10,24,第24页,显示原理,三支电子枪,/10/10,25,第25页,缺陷,为了防止混色，荧光点面积比电子束截面要大些,只有15%左右电子抵达屏幕,管子亮度低,要提高管子亮度，则需提高第二阳极高压,/10/10,26,第26页,黑底荫罩管,彩色显象管必须满足色纯度、会聚和白色平衡规定,/10/10,27,第27页,穿透式彩色显示原理,构造,/10/10,28,第28页,缺陷：,当图形彩色转换速度很快时，对应高压转换速度亦迅速，这规定,转换速度,精度,功耗,/10/10,29,第29页,2.2.2 CRT图形显示屏,1.随机扫描图形显示屏,向量（vector）显示屏、笔划（Stroke writing）显示屏,随机扫描（random-scan）图形显示屏中电子束定位和偏转具有随机性，即电子束扫描轨迹随显示内容而变化，只在需要地方扫描，而不必全屏扫描。,/10/10,30,第30页,随机扫描工作原理图,：,/10/10,31,第31页,随机扫描显示屏基本工作过程图,特点：,无冗余扫描、速度快、图象清晰、比光栅系统更高辨别率、生成光滑线条,不能显示逼真场景、和电视原则不一致、驱动系统也较复杂,/10/10,32,第32页,2.直视寄存管图形显示屏,直视寄存管DVST（direct-view storage tube）从表面上看直视寄存管特性极象一种有长余辉荧光屏，一条线一旦画在屏幕上，在一小时之内都将是可见。,/10/10,33,第33页,/10/10,34,第34页,特点：,无需刷新、,很复杂图形都可以在极高辨别率下无闪烁地显示、,成本较低,不能显示彩色、,不能局部修改、,擦除和重画过程对复杂图形来讲，也许要几秒钟,/10/10,35,第35页,3.光栅扫描图形显示屏,在光栅扫描系统中，电子束横向扫描屏幕，一次一行，从顶究竟顺次进行。当电子束横向沿每一行移动时，电子束强度不停变化来建立亮点图案。,/10/10,36,第36页,/10/10,37,第37页,刷新速率：每秒60到80帧，即60Hz或80Hz。,水平回扫（horizontal retrace），行扫描,垂直回扫（verticle retrace），场扫描,逐行扫描和隔行（interlaced）扫描：隔行扫描技术重要用于较慢刷新速率，以防止闪烁,/10/10,38,第38页,工作原理：,光栅扫描是控制电子束按某种光栅形状进行次序扫描，而字符、图象是靠,Z,轴信号控制辉亮来形成。,/10/10,39,第39页,刷新缓冲寄存器（refresh buffer）或称帧缓冲寄存器（frame buffer）,象素（pixel或pel，是picture element简写）,象素信息从应用程序转换并放入帧缓冲区过程称之为扫描转换过程,/10/10,40,第40页,走样,/10/10,41,第41页,2.2.3 平板显示屏（flat-panel display）,低电压、轻小型、数字化显示屏件,平板显示屏（flat-panel display）,非发射显示屏（none-missive display）,发射显示屏（emissive display）,/10/10,42,第42页,1.液晶显示屏（Liquid Crystal Display）,液晶电光效应：当液晶分子某种排列状态在电场作用下变为另一种排列状态时，液晶光学性质随之变化。,液晶显示机理是通过能阻塞或传递光液晶材料，传递来自周围或内部光源偏振光。,/10/10,43,第43页,2.等离子体显示板（气体放电显示屏）,/10/10,44,第44页,3.薄片光电显示屏,/10/10,45,第45页,4.发光二极管显示屏（Liquid-Emitting Diode）,它常用于设计大型室内室外显示屏。,构造原理：,二极管以矩阵排列形成显示屏象素位置,特点：,暖色效应,/10/10,46,第46页,平板CRT显示屏：基本原理是电子束以平行于屏幕方向加速，尔后，偏转90，冲击屏幕。不过，尚未证明平板CRT同其他发射设备同样地成功。,5.激光显示屏,特点：可以在非常短时间内显示很复杂图象，不能擦除,/10/10,47,第47页,2.2.4 三维观测设备,一是采用从变焦距柔性震动镜面反射CRT图象,/10/10,48,第48页,二是显示具立体感视图,运用不一样样刷新周期交替地显示两视图,将屏幕分半,使用头盔式构造,图形输出设备演示实例,/10/10,49,第49页,2.3 图形显示子系统,简朴光栅图形显示子系统,/10/10,50,第50页,常用光栅图形显示子系统,/10/10,51,第51页,发展光栅图形显示子系统,/10/10,52,第52页,独立显示处理器寄存区域,显示处理器（display processor），又称图形控制器（graphics controller）或显示协处理器（display coprocessor）,帧缓存,/10/10,53,第53页,2.3.1 显示子系统构造,/10/10,54,第54页,目前常用PC图形显示子系统重要由三个部件构成：,帧缓冲寄存器（帧缓存）,显示控制器（display controller），又称视频控制器（video controller）,ROM BIOS,注意：一般将PC中图形显示子系统简称为图形显示卡（显卡）,/10/10,55,第55页,2.3.2 有关概念,1.辨别率,光点一般是指电子束打在显示屏荧光屏上，显示屏可以显示最小发光点,象素点是指图形显示在屏幕上时候，按目前图形显示辨别率所能提供最小元素点。,/10/10,56,第56页,三种辨别率：,屏幕辨别率，也称为光栅辨别率，它决定了显示系统最大也许辨别率，任何显示控制器所提供辨别率也不能超过这个物理辨别率,通常用水平方向上光点数与垂直方向上光点数乘积来表达。,/10/10,57,第57页,显示辨别率是计算机显示控制器所可以提供显示模式辨别率，实际应用中简称为显示模式。,对于文本显示方式，显示辨别率用水平和垂直方向上所能显示字符总数乘积表达。,对于图形显示方式，则用水平和垂直方向上所能显示象素点总数乘积表达。,显示辨别率不一样样，它所对应象素点大小也不一样样。,/10/10,58,第58页,图形寄存辨别率是指帧缓冲区大小，一般用缓冲区字节数表达。,寄存辨别率不仅与显示辨别率有关，还与象素点色彩有关。,帧缓存大小计算：,x方向象素点数*y方向象素点数*log2n/8,其中：n为颜色数或灰度等级数,/10/10,59,第59页,屏幕辨别率决定了所能显示最高辨别率。,显示辨别率和寄存辨别率对所能显示图形辨别率也有控制作用。,2.象素与帧缓存,屏幕上一种象素点就对应帧缓存中一组信息。,组合象素法（Packed Pixel Method）,颜色位面法（Color Plane Method）,/10/10,60,第60页,在组合象素法中，一种图形象素点所有信息被编码成一种数据字节，按照一定方式寄存到帧缓存中，编码字节长度与点属性（如颜色、灰度等）有关。,/10/10,61,第61页,在颜色位面法中，帧缓存被提成若干独立寄存区域，每一种区域称为一种位面（Bit Plane），每个位面控制一种颜色或者灰度，每一种图形象素点在每个位面中占一位，通过几种位面中同一位组合成一种象素。,/10/10,62,第62页,/10/10,63,第63页,3.颜色查找表,颜色查找表也称调色板，是由高速随机寄存器构成，用来储存表达象素色彩代码。此时帧缓冲寄存器中每一象素对应单元代码不再代表该象素色彩值，而是作为查色表地址索引。,/10/10,64,第64页,/10/10,65,第65页,/10/10,66,第66页,4.显示长宽比,显示长宽比，即水平点数与垂直点数之比。规定在屏幕两个方向上相似象素点数产生同样长度线段，以使图形不至发生畸变。,/10/10,67,第67页,5.屏幕坐标系,/10/10,68,第68页,2.3.3,PC,图形显示卡（自学）,/10/10,69,第69页,1.MDA（Monochrome Display Adapter）,2.CGA（Color Graphics Adapter）,3.EGA（Extended Graphics Array）/VGA（Video Graphics Array）,显示模式,4.高性能图形显示卡,SVAG、AVGA、TVGA、,显示寄存器带宽,刷新带宽,/10/10,70,第70页,显示卡与系统总线接口成为新系统瓶颈。处理？,AGP在主存与显卡之间提供了一条直接通道。,AGP功能特点有：,(1)采用流水线技术进行主存读写,(2)采用双泵技术,(3)采用DIME技术（容许显示卡直接操作主存技术称为DIME（Direct Memory Excute）。,/10/10,71,第71页,2.4 图形绘制设备,撞击式,（,impact）,打印机,非撞击式,（,Nonimpact）,打印机,/10/10,72,第72页,形成彩色,：,撞击式打印机,非撞击式打印设备,绘图仪,喷墨、笔式绘图仪,笔式绘图仪,又分为,平板式绘图仪,和,滚筒式绘图仪,。,图形输出设备演示实例,/10/10,73,第73页,习题,1.名词解释：,鼠标、光笔、触摸屏、操纵杆、跟踪球、空间球、数据手套、数字化仪、图象扫描仪、声频输入系统、视频输入系统、平板显示屏、发射显示屏、非发射显示屏、等离子体显示板、薄片光电显示屏、激光显示屏、LCD、LED、随机扫描、光栅扫描、刷新、刷新频率、图形显示子系统、显示控制器、属性控制器、象素点、光点、屏幕辨别率、显示辨别率、寄存辨别率、组合象素法、颜色位面法、位平面、颜色查找表、显示长宽比、屏幕坐标系、MDA、CGA、EGA、VGA、SVGA、TVGA、AVGA、AGP端口、刷新带宽、显示寄存器带宽。,/10/10,74,第74页,2.PC图形显示卡有 、等。,3.在VGA卡中，使用模式10H工作，已知屏幕坐标为（60,80），显存中该点字节地址为_，,位地址为_。,4.试列举出你所懂得图形输入与输出设备。,5.阐明三维输入设备种类以及应用范围。,6.阴极射线管由哪几部分构成？它们功能分别是什么？,7.简述什么叫桶形失真，怎样校正。,8.CRT荧光屏在发光颜色、发光效率和余辉时间方面有何特点？,/10/10,75,第75页,9.简述荫罩式彩色阴极射线管构造和工作原理。,10.比较荫罩式彩色阴极射线管和穿透式彩色阴极射线管异同。,11.简述黑底荫罩式彩色阴极射线管构造和特点。,12.简述光栅扫描图形显示屏工作逻辑。,13.液晶显示屏原理是什么？合用于哪些方面？,14.阐明三维观测设备种类以及应用范围。,15.基于光栅扫描图形显示子系统由哪几种逻辑部件构成？它们功能分别是什么？,/10/10,76,第76页,16.什么是象素点？什么是显示屏辨别率？,17.某些显示卡为何要采用颜色查找表？采用颜色查找表系统工作原理是什么？,18.确定用你系统中视频显示屏x和y方向辨别率，确定其纵横比，并阐明你系统怎样保持图形对象相对比例。,19.试画出MDA卡显示逻辑图，并简述其工作过程。,20.简述CGA卡中控制寄存器功能。,21.试画出EGA/VGA卡逻辑构造图，并简述其工作过程。,/10/10,77,第77页,22.简述VGA卡在文字模式下显存组织。,23.简述VGA卡在图形模式下显存组织。,24.怎样根据显示屏指标计算显示寄存器容量和刷新带宽。,25.为何说图形显示卡与系统总线接口仍会成为系统瓶颈？,26.图形硬拷贝设备有哪些，简述其各自特点。,/10/10,78,第78页,/10/10,79,第79页,