02圖形設(shè)備與系統(tǒng)-文庫吧
2024-12-24 06:55 本頁面
【正文】 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 應(yīng)用程序發(fā)出繪圖命令， → 解析成顯示處理器可 接受命令格式，存放在刷新存儲(chǔ)器中。刷新存儲(chǔ)器中所 有的繪圖命令組成一個(gè)顯示文件，由顯示處理器負(fù)責(zé)解 釋執(zhí)行 (刷新 )， → 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。 工作原理 Graphics 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 光柵掃描的顯示系統(tǒng) ? 光柵掃描顯示系統(tǒng) – 特點(diǎn)：光柵掃描 – 掃描線 – 幀 – 水平回掃期 – 垂直回掃期 Graphics 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) –繪圖過程 Graphics 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) – 邏輯部件： 幀緩沖存儲(chǔ)器 （ Frame Buffer)，視頻控制器 （ Video Controller)， 顯示處理器 （ Display Processor）， CRT – 幀緩沖存儲(chǔ)器 ? 作用 ：存儲(chǔ)屏幕上像素的顏色值 ? 簡稱 幀緩沖器，俗稱 顯存 Graphics 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) ? 象素所呈現(xiàn)的顏色或灰度由數(shù)值表示，視頻控制器刷新時(shí)，需反復(fù)讀這些數(shù)值。 ? 用來存儲(chǔ)象素顏色（灰度）值的存儲(chǔ)器就稱為幀緩沖存儲(chǔ)器。簡稱幀緩沖器（顯存）。 ? 幀緩存中單元數(shù)目與顯示器上像素的數(shù)目相同，單元與像素一一對(duì)應(yīng)，各單元的數(shù)值決定了其對(duì)應(yīng)像素的顏色。 ? 顯示顏色的種類與幀緩存中每個(gè)單元的位數(shù)有關(guān)（圖示幀緩沖器的每個(gè)單元只有一位）。 Graphics 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 黑白光柵掃描顯示器 ? 黑白光柵顯示器的邏輯框圖如上：其中幀緩存是一塊連續(xù)的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器。對(duì)于黑白單灰度顯示器每一象素需要一位存儲(chǔ)器，對(duì)一個(gè) 1024 1024象素組成的黑白單灰度顯示器所需要的最小緩存為 220，并在一個(gè)位面上。一個(gè)位面的緩存只能存儲(chǔ)黑白圖形，幀緩存是數(shù)字設(shè)備，光柵顯示器是模擬設(shè)備，因而還需要數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)。 幀緩沖存儲(chǔ)器 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 寄存器 1 電子槍 CRT 光柵 具有 1位幀緩存的黑白灰度光柵顯示器結(jié)構(gòu)圖 Graphics 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 黑白光柵掃描顯示器 ? 在光柵圖形顯示器中需要足夠的位面和幀緩存結(jié)合起來才能反映圖形的顏色和灰度等級(jí)。如下圖是一個(gè)具有 N位面灰度等級(jí)的幀緩存。顯示器上每個(gè)象素的亮度是由 N位面中對(duì)應(yīng)的每個(gè)象素位置的內(nèi)容控制的。該存儲(chǔ)器的中的二進(jìn)制的數(shù)被翻譯成灰度等級(jí)，范圍是 0到 2N1之間。 具有 N位幀緩存的黑白灰度光柵顯示器結(jié)構(gòu)圖 電子槍 2N 數(shù)模 轉(zhuǎn)換器 2 N=3 0 1 0 Graphics 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 彩色光柵掃描顯示器 ? 下圖是彩色光柵顯示器的邏輯圖，對(duì)于紅、綠、藍(lán)三原色有三個(gè)位面的幀緩存和三個(gè)電子槍。 寄存器 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 1 0 1 一個(gè)簡單的彩色幀緩沖存儲(chǔ)器 彩色 電子槍 CRT光柵 Graphics 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 彩色光柵掃描顯示器 ? 每個(gè)顏色的電子槍可以通過增加幀緩存位面來提高顏色種類的灰度等級(jí)。如上圖，每種原色電子槍有 8個(gè)位位面的幀緩存和 8位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，每種原色可有 256中灰度，三種原色的組合將是 (28)3=224。 寄存器 一個(gè)具有 24位面的彩色幀緩沖存儲(chǔ)器 N 8位 DAC 8位 DAC 8位 DAC 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 紅 10 綠 172 藍(lán) 75 寄存器 Graphics 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 彩色光柵掃描顯示器 ? 若每個(gè)單元有 24位 （ 每種基色占 8位 ）即顯示系統(tǒng)可同時(shí)產(chǎn)生 224種顏色 （ 24位真彩色 ） 。 ? 分辨率 M*N、 顏色個(gè)數(shù) K與顯存大小 V的關(guān)系 ? ?KNMV 2log???Graphics 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 彩色光柵掃描顯示器 ? 3個(gè)位面分辯率是 1024 1024的顯示器，需要3 1024 1024（ 3145728）位的存儲(chǔ)器。 ? 若 存儲(chǔ)器位長固定，則屏幕分辯率與同時(shí)可用的顏色種數(shù)成反比關(guān)系。 ? 1兆字節(jié)的幀緩存，若設(shè)分辯率為 640 480，則幀緩存每個(gè)單元可有 24位，可能同時(shí)顯示 224種顏色，若設(shè)分辯率為 1024 768，則每個(gè)單元分得的位數(shù)僅略多于 8，只能工作于 256色顯示模式下。 Graphics 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 彩色光柵掃描顯示器 ? 顯存問題 –高分辨率和真彩要求有大的顯存； –曾經(jīng)是個(gè)問題！ –解決方法：采用 查色表 (Lookup Table）或稱 彩色表 (Color Table) –查色表工作原理 1024*768真彩模式需要 3M字節(jié)顯存 Graphics 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 查色表（ look up Table） – 是一維線性表 ， 其每一項(xiàng)的內(nèi)容對(duì)應(yīng)一種顏色 ， 它的長度由幀緩存單元的位數(shù)決定 ， 例如：每單元有 8位 ， 則查色表的長度為 28＝256 – 目的：在幀緩存單元的位數(shù)不增加的情況下 ，具有 大范圍內(nèi)挑選顏色的能力 ： Graphics 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 查色表 ? 圖形系統(tǒng)為更靈活控制圖形和顏色的變化，往往不直接將幀緩沖器中的數(shù)值作為顯示的亮度值，而是先經(jīng)過顏色查找表（又稱調(diào)色板）結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變換值來控制光點(diǎn)的亮度。 ? 工作方式： 顯存中某位值 顏色表地址 屏幕上的亮度 Graphics 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) ?帶寬 T與分辨率、幀頻 F的關(guān)系 ?帶寬問題 –高分辨率和高的刷新頻率要求有高帶寬 依然是個(gè)問題！ –解決方法： 隔行掃描（ 現(xiàn)在已經(jīng)基本不用， 主流顯示器都采用 逐行掃描 方式） –隔行掃描：把一幀分兩 場 ，即奇數(shù)場與 偶數(shù)場 –場頻： ==2*幀頻 彩色光柵掃描顯示器 FNMT ???Graphics 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 幀緩沖器：分頁 ? 幀緩沖器的容量往往設(shè)計(jì)得比屏幕畫面的位圖大得多， 也就是說，幀緩沖器可以同時(shí)存放多幅畫面的位圖。 ? 幀緩沖器區(qū)域可分成若干頁面，每個(gè)頁面存放一幅位圖，并通過控制器實(shí)現(xiàn)不同畫面的切換。 ? 頁面的大小可以劃分得比屏幕位圖大得多，甚至是整個(gè)幀緩沖器，此時(shí)物理屏幕僅是一個(gè)窗口，顯示的是全部畫面的一部分，通過上下滾動(dòng)（ Scroll）和左右移屏（ Pan）功能，用戶可以看到幀緩沖器中的整個(gè)畫面。 Graphics 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 隔行掃描工作原理 ? 一幀完整的畫面分成兩場。 ? 一場 1／ 60秒，（場頻 60HZ），（ 幀頻30HZ） 畫面更新頻率仍為 60HZ， 降低了閃爍效應(yīng)，每一場 1／ 60秒內(nèi)，幀緩存中數(shù)據(jù)量比逐行掃描少一半。降低了視頻控制器存取幀緩存的速度及傳輸帶寬的要求。 Graphics
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