第六讲-光栅扫描系统优秀PPT.ppt

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1、 随机扫描随机扫描 线段法字符产生器线段法字符产生器数字数字5的分解的分解产生数字产生数字5的波形的波形 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统文字显示系统文字显示系统图形显示器图形显示器电脑显示驱动卡电脑显示驱动卡 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统光栅扫描又称为电视扫描光栅扫描又称为电视扫描其工作过程是：电子束受偏转部件的限制，不其工作过程是：电子束受偏转部件的限制，不断从左到右、从上到下将图像逐行逐点的扫描断从左到右、从上到下将图像逐行逐点的扫描到显示屏上，通过限制电子束的强弱产生黑白到显示屏上，通过限制电子束的强弱产生黑白灰度等级或彩色的图像灰度等级或彩色的图像整个显示屏面扫描线为整个显示屏面

2、扫描线为 行，每一行又可以分行，每一行又可以分为为 个小点。这样，整个屏面为个小点。这样，整个屏面为 个点个点阵，每个小点称为像素阵，每个小点称为像素 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统光光 栅栅 扫扫 描描 绘绘 图图 过过 程程 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统光栅扫描系统优点光栅扫描系统优点 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统光栅扫描系统缺点光栅扫描系统缺点光栅扫描的速度不如随机扫描光栅扫描的速度不如随机扫描光栅扫描显示要求供应视频信息，而计算光栅扫描显示要求供应视频信息，而计算机处理的结果往往是直线、曲线和字符机处理的结果往往是直线、曲线和字符指令数据。将这些指令数据转换成适合指令数据。将

3、这些指令数据转换成适合光栅扫描体制的视频信息，就须要进行光栅扫描体制的视频信息，就须要进行扫描变换扫描变换扫描变换的方式有两种：数字方式和模拟扫描变换的方式有两种：数字方式和模拟方式。在计算机显示系统中，接受数字方式。在计算机显示系统中，接受数字方式方式 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统光栅扫描显示从功能上分为文字（包括汉字）、光栅扫描显示从功能上分为文字（包括汉字）、图形和图像显示图形和图像显示3种类型种类型文字显示多用于计算机终端、自动化管理方面文字显示多用于计算机终端、自动化管理方面图形显示（含文字显示）多用于计算机图形显图形显示（含文字显示）多用于计算机图形显示系统、自动化管理、过程限

4、制，以及计算机示系统、自动化管理、过程限制，以及计算机协助设计等方面协助设计等方面图像显示往往与图形显示兼容，多用于图像传图像显示往往与图形显示兼容，多用于图像传输、图像处理，以及电视图像显示等方面输、图像处理，以及电视图像显示等方面 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 文字显示系统文字显示系统文字显示显示器能向计算机输入各种数据，文字显示显示器能向计算机输入各种数据，并进行显示，还能对显示的内容进行编辑并进行显示，还能对显示的内容进行编辑和指示工作和指示工作文字显示器画面上所显示的文件内容，一文字显示器画面上所显示的文件内容，一方面可以来自计算机的处理结果，另一方方面可以来自计算机的处理结果，

5、另一方面可能来自面可能来自“人人-机机”交互装置交互装置 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 文字显示系统文字显示系统CPU将要显示字符的将要显示字符的ASC值及属性值送值及属性值送入刷新缓冲区，其中第一个字节用来保存入刷新缓冲区，其中第一个字节用来保存字符的字符的ASC码值，其次个字节则是用来码值，其次个字节则是用来存放字符的属性值存放字符的属性值(如前景色及背景颜色、如前景色及背景颜色、闪烁等闪烁等)然而，在显示器上显示的全部内容都是以然而，在显示器上显示的全部内容都是以点形式出现，所以必需把刷新缓冲区中保点形式出现，所以必需把刷新缓冲区中保存的字符信息存的字符信息(每个字符两个字节每个字符

6、两个字节)转换成可转换成可供显示器干脆运用的矩形点阵字符供显示器干脆运用的矩形点阵字符 文字显示系统文字显示系统移位移位寄存器寄存器S L字符字符发生器发生器(ROM)加载限制加载限制水平消隐水平消隐行间消隐行间消隐垂直消隐垂直消隐水平同步电路水平同步电路垂直同步电路垂直同步电路点振荡器点振荡器点计数器点计数器水平地址计数器水平地址计数器光栅地址计数器光栅地址计数器垂直地址计数器垂直地址计数器定时限制定时限制电路电路垂直同步信号垂直同步信号水平同步信号水平同步信号字符时钟字符时钟代码代码限制限制OSCVRAM19180+1819+5125+1视频视频信号信号RA3-RA0 文字显示系统文字显示

7、系统0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 00 1 0 00 1 0 10 1 1 01 1 1 10 1 1 10 0 1 110H28H44H82H82HFEH82H82H00H字符字符发生器发生器(R O M)ASCII字符代码字符代码84RA3-RA0(a)“A”的点阵表示的点阵表示(b)字符发生器的结构字符发生器的结构(来自来自VRAM)(来自光栅地址来自光栅地址计数器输出计数器输出)RA3-RA0D7D0D7D0ASCII代码代码(41H)指向这个字形指向这个字形 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 图形显示系统图形显示系统文字显示系统的显示格式是固定的，能够显示文字显示系统的

8、显示格式是固定的，能够显示的文字或图形符号的形态都预先存入字符库中的文字或图形符号的形态都预先存入字符库中图形显示系统显示的图形是千变万化的，不行图形显示系统显示的图形是千变万化的，不行能预先存入能预先存入ROM中，而要实时生成画面，其中，而要实时生成画面，其结构困难结构困难显示屏面像素点阵数是衡量光栅扫描显示器辨显示屏面像素点阵数是衡量光栅扫描显示器辨别率凹凸的一项技术指标别率凹凸的一项技术指标光栅扫描显示的辨别率取决于显像管器件光栅扫描显示的辨别率取决于显像管器件 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 图形显示系统图形显示系统图形显示组成框图图形显示组成框图 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统

9、图形显示系统图形显示系统图像存储器图像存储器图像存储器存放的是彩色或辉度等级的显示画图像存储器存放的是彩色或辉度等级的显示画面，器读写规律是一次加工写入，重复刷新读面，器读写规律是一次加工写入，重复刷新读出显示出显示图像存储器的容量大小和屏面像素、显示彩色图像存储器的容量大小和屏面像素、显示彩色种类、辉亮等级有关种类、辉亮等级有关为使图像存储器能正常地存储、缓冲和再生画为使图像存储器能正常地存储、缓冲和再生画面的图像，其读出和写入是交叉进行的面的图像，其读出和写入是交叉进行的 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 图形显示系统图形显示系统图像存储器图像存储器图像存储器本身的参数有：地址、字长和读写

10、图像存储器本身的参数有：地址、字长和读写周期周期存储地址由画面上的像素量和存储器的结构方存储地址由画面上的像素量和存储器的结构方式来确定式来确定存储字长由图像存储器每个像素上的信息量和存储字长由图像存储器每个像素上的信息量和存储器结构方式来确定存储器结构方式来确定读写周期由光栅形成的时间确定读写周期由光栅形成的时间确定 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 图形显示系统图形显示系统假彩色技术假彩色技术计算机图形显示的彩色是由人工定义的，计算机图形显示的彩色是由人工定义的，与自然界真实彩色完全不相同，称之为假与自然界真实彩色完全不相同，称之为假彩色彩色它可以增加显示效果和增加彩色显示的数它可以增加显

11、示效果和增加彩色显示的数量量它可由两种方法实现：以只读存储器它可由两种方法实现：以只读存储器（EPROM）构成、以快速随机存储器）构成、以快速随机存储器（RAM）构成）构成 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 图形显示系统图形显示系统以只读存储器（以只读存储器（EPROM）构成）构成在任何输入像素的辉度等级上进行在任何输入像素的辉度等级上进行在任何输入像素的辉度等级上进行在任何输入像素的辉度等级上进行3 3个独立的变换个独立的变换个独立的变换个独立的变换R R、G G、B B等等等等3 3种变换函数分别固化在只读存储器中种变换函数分别固化在只读存储器中种变换函数分别固化在只读存储器中种变换函数分

12、别固化在只读存储器中函数存储器输出经函数存储器输出经函数存储器输出经函数存储器输出经D/AD/A变换，放大分别驱动变换，放大分别驱动变换，放大分别驱动变换，放大分别驱动R R、G G、B B等等等等3 3个辉亮信号个辉亮信号个辉亮信号个辉亮信号 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 图形显示系统图形显示系统以快速随机存储器（以快速随机存储器（RAM）构成）构成RAM中存放所须要显示的彩色数值和占用地址中存放所须要显示的彩色数值和占用地址空间的多少确定可在显示屏上能同时显示的彩空间的多少确定可在显示屏上能同时显示的彩色数量色数量彩色图地址数据来自图像存储器彩色图地址数据来自图像存储器RAM中读出的中

13、读出的像素值像素值 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 图形显示系统图形显示系统扫描同步限制（显示限制器）扫描同步限制（显示限制器）光栅扫描分为逐行扫描和隔行扫描光栅扫描分为逐行扫描和隔行扫描逐行扫描适合文字和线条图形的显示，以取得高逐行扫描适合文字和线条图形的显示，以取得高质量的显示效果质量的显示效果扫描方式由同步限制工作的，特殊是读取画面存扫描方式由同步限制工作的，特殊是读取画面存储器中的显示画面，必需和扫描同步储器中的显示画面，必需和扫描同步光栅扫描显示的视频输出信号占多少，适当地组光栅扫描显示的视频输出信号占多少，适当地组织图像存储器的扫描读出，易实现多屏扩展、织图像存储器的扫描读出，易

14、实现多屏扩展、一机多画面显示，发挥冈山扫描的优点一机多画面显示，发挥冈山扫描的优点 电脑显示驱动卡电脑显示驱动卡华硕显示卡华硕显示卡AGP-V8200 Ti500 Series AGP-V7700DeluxeTV 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡电脑显示驱动卡显示卡主要是由显示卡主要是由显示芯片显示芯片、显示内存显示内存、显示显示BIOS(VIDEO BIOS)、RAM DAC等构成等构成 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡电脑显示驱动卡工作原理工作原理应用程序发出绘图吩咐应用程序发出绘图吩咐解析成显示处理器可接受吩咐格式解析成显示处理器可接受吩咐格式存放在刷新存

15、储器中存放在刷新存储器中刷新存储器中全部的绘图吩咐组成一个显示文刷新存储器中全部的绘图吩咐组成一个显示文件件由显示处理器负责说明执行由显示处理器负责说明执行(刷新刷新)视频限制器限制驱动电子枪在屏幕上绘图视频限制器限制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修改图形，实际是修改显示文件中的某些绘图吩咐吩咐 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡电脑显示驱动卡工作原理工作原理显示主芯片显示主芯片显卡的核心，俗称显卡的核心，俗称GPU 代替代替CPU完成部分图形处理功能，扫描转换、完成部分图形处理功能，扫描转换、几何变换、裁剪、光栅操作、纹理映射等等几何变换、裁剪、

16、光栅操作、纹理映射等等各图形函数基本上都集成在这里各图形函数基本上都集成在这里 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡电脑显示驱动卡工作原理工作原理刷新缓冲存储器刷新缓冲存储器(VRAM)也称也称视频存储器视频存储器(VIDEO RAM)或或显示存储器显示存储器存储将要显示的图形信息存储将要显示的图形信息保存图形运算的中间数据保存图形运算的中间数据他与他与显示主芯片的关系，就像计算机的内显示主芯片的关系，就像计算机的内存之于存之于CPU一样一样 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡电脑显示驱动卡工作原理工作原理刷新缓冲存储器刷新缓冲存储器(VRAM)用来存储要显示内容的属

17、性值，刷新存储用来存储要显示内容的属性值，刷新存储器容量的大小，干脆影响显示器所能显示器容量的大小，干脆影响显示器所能显示的颜色数和辨别率的颜色数和辨别率屏幕上看到的图像数据都是存放在显存里屏幕上看到的图像数据都是存放在显存里的，显卡达到的辨别率越高，在屏幕上显的，显卡达到的辨别率越高，在屏幕上显示的像素点就越多，要求显存的容量就越示的像素点就越多，要求显存的容量就越大大 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡电脑显示驱动卡工作原理工作原理刷新缓冲存储器刷新缓冲存储器(VRAM)所用存储器的类型干脆影响显示系统的显示速度所用存储器的类型干脆影响显示系统的显示速度和性能和性能VRAM

18、与与DRAM相像，它们的不同之处是：相像，它们的不同之处是：DRAM芯片只有一个数据口，通过这个口又要芯片只有一个数据口，通过这个口又要读又要写，而读又要写，而VRAM芯片的读写口是分开的，芯片的读写口是分开的，所以它的速度快些所以它的速度快些现在一些高档的显示卡上都安装了现在一些高档的显示卡上都安装了SGRAM的显的显示内存，这是特地为显示卡设计的，其速度要示内存，这是特地为显示卡设计的，其速度要比用做计算机内存的比用做计算机内存的SDRAM还要快还要快 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡电脑显示驱动卡工作原理工作原理帧缓冲存储器帧缓冲存储器（Frame Buffer)作用：存

19、储屏幕上像素的颜色值作用：存储屏幕上像素的颜色值作用：存储屏幕上像素的颜色值作用：存储屏幕上像素的颜色值也称刷新存储器也称刷新存储器也称刷新存储器也称刷新存储器(Refreshing Buffer)(Refreshing Buffer)简称简称简称简称帧缓冲器帧缓冲器帧缓冲器帧缓冲器 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡电脑显示驱动卡工作原理工作原理帧缓冲存储器（帧缓冲存储器（Frame Buffer)帧缓存中单元数帧缓存中单元数 目与显示器上像目与显示器上像 素的数目相同素的数目相同单元与像素一一单元与像素一一 对应对应各单元的数值确定了其对应像素的颜色各单元的数值确定了其对应像

20、素的颜色显示颜色的种类与帧缓存中每个单元的位数显示颜色的种类与帧缓存中每个单元的位数有关有关 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡电脑显示驱动卡位面技术位面技术显存分成若干颜色的位平面（显存分成若干颜色的位平面（bit plane）各平面上相同位置的每一位和屏幕上的一各平面上相同位置的每一位和屏幕上的一个像素对应个像素对应同一像素点在各位面占同一地址同一像素点在各位面占同一地址不同位面上同一像素地址中的内容确定像不同位面上同一像素地址中的内容确定像素的颜色素的颜色 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡电脑显示驱动卡位面技术位面技术色平面越多，可表达的色调越丰富色平面越多

21、，可表达的色调越丰富增加一个位面，色调就增加一倍增加一个位面，色调就增加一倍而存储器写操作程序无需重新计算新地址而存储器写操作程序无需重新计算新地址程序兼容性好程序兼容性好N N位寄存器位寄存器位寄存器位寄存器电子枪CRTCRT光栅光栅光栅光栅有有有有N N个位面的帧缓存个位面的帧缓存个位面的帧缓存个位面的帧缓存2NDAC01 00010202N-1N-1灰度等级灰度等级灰度等级灰度等级寄存器寄存器寄存器寄存器蓝色枪帧缓存帧缓存帧缓存帧缓存DAC0001CRTCRT光栅光栅光栅光栅01DACDAC红色枪绿色枪 位面技术位面技术位面技术位面技术红绿蓝三个位面，组合成红绿蓝三个位面，组合成红绿蓝三

22、个位面，组合成红绿蓝三个位面，组合成8 8种种种种 颜色颜色颜色颜色增加一个亮度位面，形成增加一个亮度位面，形成增加一个亮度位面，形成增加一个亮度位面，形成1616 种颜色种颜色种颜色种颜色若有若有若有若有2424个位面（每种基色个位面（每种基色个位面（每种基色个位面（每种基色8 8 个位面）个位面）个位面）个位面）可同时显示可同时显示可同时显示可同时显示(2(28 8)3 3=2=22424=16777216=16777216种颜色（种颜色（种颜色（种颜色（2424位真彩位真彩位真彩位真彩色）色）色）色）光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡电脑显示驱动卡 光栅扫描显示系统光栅扫描

23、显示系统 电脑显示驱动卡电脑显示驱动卡工作原理工作原理RAMDAC视频存储数字模拟转换器视频存储数字模拟转换器主要作用是把刷新存储器中产生的像素的颜色主要作用是把刷新存储器中产生的像素的颜色值扩充为彩色混合值，然后转换成红、绿、蓝值扩充为彩色混合值，然后转换成红、绿、蓝三路模拟彩色信号三路模拟彩色信号 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡电脑显示驱动卡工作原理工作原理RAMDACRAM DAC就是将刷新存储器中以二进制形式就是将刷新存储器中以二进制形式保存的数字型像素颜色属性值读出来，进行扩保存的数字型像素颜色属性值读出来，进行扩充变换成模拟显示器能够接收的彩色模拟信号，充变换成模

24、拟显示器能够接收的彩色模拟信号，即将数字型彩色信号转换成模拟型彩色信号，即将数字型彩色信号转换成模拟型彩色信号，送给显示器刷新屏幕内容送给显示器刷新屏幕内容 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡电脑显示驱动卡工作原理工作原理工作原理工作原理VIDEO BIOSVIDEO BIOSVIDEO VIDEO BIOSBIOS里里里里包包包包含含含含了了了了显显显显示示示示芯芯芯芯片片片片和和和和驱驱驱驱动动动动程程程程序序序序间间间间的的的的限限限限制制制制程程程程序、产品标识等信息序、产品标识等信息序、产品标识等信息序、产品标识等信息这这这这些些些些信信信信息息息息一一一一般般般般由由

25、由由显显显显卡卡卡卡厂厂厂厂商商商商固固固固化化化化在在在在ROMROM芯芯芯芯片片片片里里里里，还还还还存存存存放放放放了了了了ASCASC码字符集中字符和图形的点阵码字符集中字符和图形的点阵码字符集中字符和图形的点阵码字符集中字符和图形的点阵VGAVGA插座插座插座插座与显示器相连，以便将显示结果输出到屏幕上与显示器相连，以便将显示结果输出到屏幕上与显示器相连，以便将显示结果输出到屏幕上与显示器相连，以便将显示结果输出到屏幕上 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡电脑显示驱动卡工作原理工作原理总线接口总线接口与与主主板板连连接接的的接接口口主主要要有有ISA、EISA、VESA

26、、PCI、AGP等几种等几种ISA和和EISA总总线线带带宽宽窄窄、速速度度慢慢，VESA总总线线扩扩展实力差，这三种总线已经被市场淘汰展实力差，这三种总线已经被市场淘汰现现在在常常见见的的是是PCI和和AGP接接口口 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡电脑显示驱动卡工作原理工作原理显示卡与显示器连接插座显示卡与显示器连接插座显示器与显示卡的显示器与显示卡的 连接插头连接插头显示方式数据线定义显示方式数据线定义 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡电脑显示驱动卡显存容量显存容量辨别率辨别率M*N、颜色个数、颜色个数K与显存容量与显存容量V的关的关系系3个位面分辩率是个

27、位面分辩率是10241024的显示器的显示器须要须要310241024（3145728）位的存）位的存储器储器 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡电脑显示驱动卡显存容量显存容量若存储器位长固定，则屏幕分辩率与同时可用的颜色若存储器位长固定，则屏幕分辩率与同时可用的颜色若存储器位长固定，则屏幕分辩率与同时可用的颜色若存储器位长固定，则屏幕分辩率与同时可用的颜色种数成反比种数成反比种数成反比种数成反比1 1兆字节的帧缓存兆字节的帧缓存兆字节的帧缓存兆字节的帧缓存若设分辩率为若设分辩率为若设分辩率为若设分辩率为640480640480，则帧缓存每个单元可有，则帧缓存每个单元可有，则帧缓

28、存每个单元可有，则帧缓存每个单元可有2424位，可能同时显示位，可能同时显示位，可能同时显示位，可能同时显示2 22424种颜色种颜色种颜色种颜色若设分辩率为若设分辩率为若设分辩率为若设分辩率为10247681024768，则每个单元分得的位，则每个单元分得的位，则每个单元分得的位，则每个单元分得的位数仅略多于数仅略多于数仅略多于数仅略多于8 8，只能工作于，只能工作于，只能工作于，只能工作于256256色显示模式下色显示模式下色显示模式下色显示模式下 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡电脑显示驱动卡显存容量显存容量高辨别率和真彩要求有大的显存高辨别率和真彩要求有大的显存1024

29、*768真彩模式须要真彩模式须要3M字节显存字节显存解决方法解决方法接受查色表接受查色表(Look-up Table）或称彩色表）或称彩色表(Color Table)光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡电脑显示驱动卡查色表（查色表（查色表（查色表（look up Tablelook up Table）是一维线性表，其每一项的内容对应一种颜色，它的长是一维线性表，其每一项的内容对应一种颜色，它的长是一维线性表，其每一项的内容对应一种颜色，它的长是一维线性表，其每一项的内容对应一种颜色，它的长度由帧缓存单元的位数确定，例如：每单元有度由帧缓存单元的位数确定，例如：每单元有度由帧缓存单元

30、的位数确定，例如：每单元有度由帧缓存单元的位数确定，例如：每单元有8 8位，位，位，位，则查色表的长度为则查色表的长度为则查色表的长度为则查色表的长度为2828256256目的：在帧缓存单元的位数不增加的状况下，具有大范目的：在帧缓存单元的位数不增加的状况下，具有大范目的：在帧缓存单元的位数不增加的状况下，具有大范目的：在帧缓存单元的位数不增加的状况下，具有大范围内选择颜色的实力：围内选择颜色的实力：围内选择颜色的实力：围内选择颜色的实力：光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡电脑显示驱动卡颜色信息的存放方式颜色信息的存放方式颜色信息在帧缓存中两种存放方式：一是颜色信息在帧缓存中两种存放方式：一是颜色值干脆存储在帧缓存中。二是把颜色颜色值干脆存储在帧缓存中。二是把颜色码放在一个独立的表中，帧缓存存放的是码放在一个独立的表中，帧缓存存放的是颜色表中各项的索引值，颜色范围扩充了颜色表中各项的索引值，颜色范围扩充了单色系统：查色表固化单色系统：查色表固化彩显：可修改、创建查色表彩显：可修改、创建查色表 光栅扫描显示系统光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡电脑显示驱动卡带宽问题带宽问题带宽带宽T与辨别率、帧频（刷新频率）与辨别率、帧频（刷新频率）F的的关系关系带宽问题带宽问题高辨别率和高刷新频率要求高带宽高辨别率和高刷新频率要求高带宽解决方法：逐行扫描解决方法：逐行扫描