【正文】 術(shù) 將屏幕上顯示圖形的映像（ Image）， 即位圖放入顯示存儲(chǔ)器中。 存儲(chǔ)器的頁(yè)面可以比屏幕位圖大得多，這樣屏幕只能顯示畫面的一部分，通過上下左右移屏功能，用戶可以看到顯示存儲(chǔ)器中的整個(gè)畫面。 2022/2/11 HPU 51 ? 工作于高分辨率和真彩色模式下的光柵系統(tǒng)顯示的圖形精度高、質(zhì)量好，但也帶來兩個(gè)問題： ，例如當(dāng)屏幕分辨率為 1024 1024，每個(gè)象素 24位（以真彩色顯示）時(shí)，幀緩存的容量需要：1024 1024 24/8=3M字節(jié)； ，通信線路有較大的傳輸帶寬。 ? ?? 2022/2/11 HPU 53 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(zhǎng)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(zhǎng)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： 2022/2/11 HPU 54 采用彩色表時(shí)，顯示存儲(chǔ)器的像素值不再是直接送到監(jiān)視器中的顏色值，而僅是顏色的一個(gè)索引（ Color Index）， 即彩色表的地址，用八位表示一個(gè)像素值，如編號(hào) 69（01000101）為彩色表對(duì)應(yīng)地址 從彩色表對(duì)應(yīng)地址項(xiàng)中讀出 R、 G、 B三種顏色分量（即顏色號(hào)的定義值）然后送監(jiān)視器 例如：彩色表的字長(zhǎng)為 12bit（ R、 G、 B各 4bit）， 這意味著最多可定義 212＝ 4096種不同顏色 彩色表結(jié)構(gòu) 2022/2/11 HPU 55 對(duì)于分辨率為 1024*1024的光柵系統(tǒng)，若每一像素用 8位和 12位二進(jìn)制來表示存儲(chǔ)信息，各需多大光柵存儲(chǔ)容量？每一屏幕最多能顯示多少顏色？若 R， G， B灰度都占 8位，其顯示顏色的總數(shù)是多少？ 答： 1)每一像素用 8位二進(jìn)制來表示存儲(chǔ)信息，所需容量為 1024*1024*1=1MB 彩色數(shù)： 28=256（項(xiàng)） 2） 每一像素用 12位二進(jìn)制來表示存儲(chǔ)信息，所需容量為 1024*1024*12/8=1MB 彩色數(shù)： 212=4096（項(xiàng)） 3)顏色總數(shù)： 28*28*28=224（種） 例題 2022/2/11 HPU 56 （ 2）光柵掃描顯示器的工作原理 圖形生成器根據(jù)主機(jī)發(fā)送來的畫圖命令轉(zhuǎn)換成相應(yīng)點(diǎn)陣 點(diǎn)陣存入到顯示存儲(chǔ)器中 顯示存儲(chǔ)器中生成所顯示畫面位圖 CRT控制器產(chǎn)生水平和垂直同步信號(hào)送到監(jiān)視器，使 CRT電子束不斷地自上而下、自左向右進(jìn)行掃描，形成光柵； 同時(shí)根據(jù)電子束在屏幕上的行列位置，不斷地讀出顯示存儲(chǔ)器中對(duì)應(yīng)位置像素值。 按照 1， 3， 5， 7…… 的順序掃描完奇數(shù)行，整個(gè)屏幕掃描完畢。 畫圖速度指的是圖像生成器把基本畫圖命令轉(zhuǎn)換成顯示存儲(chǔ)器位圖的速度。 2022/2/11 HPU 60 在圖形模式下，把字符也看成圖形，用點(diǎn)陣（位圖）來表示，直接存放在顯示存儲(chǔ)器中。 2022/2/11 HPU 61 屏幕、字符格式、字符尺寸與分辨率關(guān)系 字符尺寸 :是指這個(gè)固定字符區(qū)的大小，它是由行和列兩個(gè)方向上像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)來決定的 9 14 每行 9個(gè)像素點(diǎn) 每列 14個(gè)像素點(diǎn) 字符格式 :是指顯示屏幕上字符顯示的分辨率，它是用每行可顯示的字符數(shù)乘每列可顯示的字符數(shù)來表示的 80 25 每行可顯示80個(gè)字符 每列可顯示25個(gè)字符 ,即有 25行 2022/2/11 HPU 62 常見顯示標(biāo)準(zhǔn) MDA(Monachronme Display Adapter) 單色顯示標(biāo)準(zhǔn) “ 文本 ” 模式類型， “ 字符格式 ” 為 80 25， “ 字符尺寸 ” 為 9 14， “ 屏幕分辨率 ” 為 720 350，彩色數(shù)目只有黑白兩種； CGA（ Color Graphics Adapter） 彩色圖形標(biāo)準(zhǔn) 包括四種 “ 文本 ” 模式類型和三種 “ 圖形 ” 模式類型，最高 “ 屏幕分辨率 ” 為 640 200， “ 色彩數(shù)目 ”最多為 16色； 2022/2/11 HPU 63 ? EGA（ Enhanced Graphics Adapter） ? 增強(qiáng)型圖形標(biāo)準(zhǔn) ? 含有 MDA、 CGA的模式“類型”外，增加了四種“文本”模式類型和四種“圖形”模式類型，其中一種為單色。圖形輸入板等）和應(yīng)用軟件之間的接口。 圖形核心系統(tǒng)（ GKS） 簡(jiǎn)介 2022/2/11 HPU 66 GKS有三種不同的坐標(biāo)系 ?供應(yīng)用程序使用的實(shí)際 世界坐標(biāo)系 統(tǒng)（ World Coordinate System， 簡(jiǎn)稱 WC） ?各工作站物理設(shè)備使用的 設(shè)備坐標(biāo)系 （ Device Coordinate System， 簡(jiǎn)稱 DC） ?GKS內(nèi)部使用的 規(guī)范設(shè)備坐標(biāo)系 （ Normalized Device Coordinate； 簡(jiǎn)稱 NDC） 三個(gè)坐標(biāo)系都是二維坐標(biāo)系 圖形核心系統(tǒng)（ GKS） 簡(jiǎn)介 2022/2/11 HPU 67 圖形核心系統(tǒng)（ GKS） 簡(jiǎn)介 規(guī)范化坐標(biāo)變換 工作站坐標(biāo)變換 2022/2/11 HPU 68 圖形系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) ? 圖形系統(tǒng)的核心結(jié)構(gòu) ——圖形系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) ? 圖形硬件描述的是進(jìn)行快速繪制所必需的硬件單元，它使用基于光柵的專用硬件體系結(jié)構(gòu)，能夠快速將三維物體繪制成計(jì)算機(jī)屏幕顯示的像素。 像 素 處 理階 段幾 何 處 理階 段用 戶 程 序圖 元二 維 屏幕 坐 標(biāo)2022/2/11 HPU 71 圖形系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) ? 此階段是以每個(gè)頂點(diǎn)為基礎(chǔ)對(duì)幾何圖元進(jìn)行處理，并從三維坐標(biāo)變換為二維屏幕坐標(biāo)的過程。 2022/2/11 HPU 74 圖形處理器的組成 ? 顯示主芯片 –顯卡的核心，俗稱 GPU， 它的主要任務(wù)是對(duì)系統(tǒng)輸入的視頻信息進(jìn)行構(gòu)建和渲染 ? 顯示緩存 –用來存儲(chǔ)將要顯示的圖形信息以及保存圖形運(yùn)算的中間數(shù)據(jù) –顯存的大小和速度直接影響著主芯片性能的發(fā)揮 ? 數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（ RAMDAC） –它的作用就是把二進(jìn)制的數(shù)字轉(zhuǎn)換成為和顯示器相適應(yīng)的模擬信號(hào) 2022/2/11 HPU 75 顯存模擬信號(hào)輸出主芯片計(jì)算機(jī)控制信號(hào)RAMDAC顯卡工作原理簡(jiǎn)單示意圖 圖形處理器的組成 2022/2/11 HPU 76 第二章 圖形系統(tǒng) 圖形顯示原理 圖形系統(tǒng)的組成 圖形系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)及軟件 – 圖形系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) – 圖形軟件 2022/2/11 HPU 77 圖形系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) ? 圖形標(biāo)準(zhǔn)：圖形系統(tǒng)及其相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)中各界面之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送和通信的接口標(biāo)準(zhǔn)，以及供圖形應(yīng)用程序調(diào)用的子程序功能及其格式標(biāo)準(zhǔn)，前者稱為數(shù)據(jù)及文件格式標(biāo)準(zhǔn)，后者稱為子程序界面標(biāo)準(zhǔn)。 ? 通用類：提供一個(gè)可用于高級(jí)程序語(yǔ)言的圖形功能擴(kuò)展集 (比如， OpenGL). 基本功能：圖元生成，屬性設(shè)置（顏色， …. ）選擇觀察及實(shí)施變換等。 2022/2/11 HPU 81 圖形支撐軟件 ? GDI+:Windows圖形顯示接口，關(guān)于圖形顯示的函數(shù)庫(kù)，通過它實(shí)現(xiàn)設(shè)備無關(guān)性 .可以訪問系統(tǒng)內(nèi)存的視頻緩沖，但不能訪問顯示內(nèi)存，也不能充分利用一些顯卡提供的特殊性能?？芍苯釉L問顯卡與聲卡的功能，確保多媒體程序能夠充分利用高性能硬件。 ? 目前，包括 Microsoft、 SGI、 IBM、 SUN、 HP等大公司都采用了 OpenGL做為三維圖形標(biāo)準(zhǔn)，許多軟件廠商也紛紛以 OpenGL為基礎(chǔ)開發(fā)出自己的產(chǎn)品。其中核心函數(shù)有 115個(gè) ? 除了提供基本的點(diǎn)、線、多邊形的繪制函數(shù)外，還提供了復(fù)雜的三維物體（球、錐、多面體、茶壺等）以及復(fù)雜曲線和曲面（如 Bezier、 NURBS等曲線或曲面）繪制