02圖形設(shè)備與系統(tǒng)-文庫吧
2024-12-24 06:55 本頁面
【正文】 計算機(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，存放在刷新存儲器中。刷新存儲器中所 有的繪圖命令組成一個顯示文件，由顯示處理器負(fù)責(zé)解 釋執(zhí)行 (刷新 )， → 驅(qū)動電子槍在屏幕上繪圖。 修改圖形，實際是修改顯示文件中的某些繪圖命令。 工作原理 Graphics 計算機(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：光柵掃描 – 掃描線 – 幀 – 水平回掃期 – 垂直回掃期 Graphics 計算機(jī)圖形學(xué) –繪圖過程 Graphics 計算機(jī)圖形學(xué) – 邏輯部件： 幀緩沖存儲器 （ Frame Buffer)，視頻控制器 （ Video Controller)， 顯示處理器 （ Display Processor）， CRT – 幀緩沖存儲器 ? 作用 ：存儲屏幕上像素的顏色值 ? 簡稱 幀緩沖器，俗稱 顯存 Graphics 計算機(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，需反復(fù)讀這些數(shù)值。 ? 用來存儲象素顏色（灰度）值的存儲器就稱為幀緩沖存儲器。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，單元與像素一一對應(yīng)，各單元的數(shù)值決定了其對應(yīng)像素的顏色。 ? 顯示顏色的種類與幀緩存中每個單元的位數(shù)有關(guān)（圖示幀緩沖器的每個單元只有一位）。 Graphics 計算機(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)的計算機(jī)存儲器。對于黑白單灰度顯示器每一象素需要一位存儲器，對一個 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，并在一個位面上。一個位面的緩存只能存儲黑白圖形，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。如下圖是一個具有 N位面灰度等級的幀緩存。顯示器上每個象素的亮度是由 N位面中對應(yīng)的每個象素位置的內(nèi)容控制的。該存儲器的中的二進(jìn)制的數(shù)被翻譯成灰度等級，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，對于紅、綠、藍(lán)三原色有三個位面的幀緩存和三個電子槍。 寄存器 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 1 0 1 一個簡單的彩色幀緩沖存儲器 彩色 電子槍 CRT光柵 Graphics 計算機(jī)圖形學(xué) 彩色光柵掃描顯示器 ? 每個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。如上圖，每種原色電子槍有 8個位位面的幀緩存和 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 一個具有 24位面的彩色幀緩沖存儲器 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 計算機(jī)圖形學(xué) 彩色光柵掃描顯示器 ? 若每個單元有 24位 （ 每種基色占 8位 ）即顯示系統(tǒng)可同時產(chǎn)生 224種顏色 （ 24位真彩色 ） 。 ? 分辨率 M*N、 顏色個數(shù) K與顯存大小 V的關(guān)系 ? ?KNMV 2log???Graphics 計算機(jī)圖形學(xué) 彩色光柵掃描顯示器 ? 3個位面分辯率是 1024 1024的顯示器，需要3 1024 1024（ 3145728）位的存儲器。 ? 若 存儲器位長固定，則屏幕分辯率與同時可用的顏色種數(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，則幀緩存每個單元可有 24位，可能同時顯示 224種顏色，若設(shè)分辯率為 1024 768，則每個單元分得的位數(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 計算機(jī)圖形學(xué) 查色表（ look up Table） – 是一維線性表 ， 其每一項的內(nèi)容對應(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)計得比屏幕畫面的位圖大得多， 也就是說，幀緩沖器可以同時存放多幅畫面的位圖。 ? 幀緩沖器區(qū)域可分成若干頁面，每個頁面存放一幅位圖，并通過控制器實現(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，甚至是整個幀緩沖器，此時物理屏幕僅是一個窗口，顯示的是全部畫面的一部分，通過上下滾動（ Scroll）和左右移屏（ Pan）功能，用戶可以看到幀緩沖器中的整個畫面。 Graphics 計算機(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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