计算机图形学与显示 第六讲 光栅扫描系统.ppt
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1、计算机图形显示技术计算机图形显示技术主讲:郭万有 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光栅扫描又称为电视扫描电视扫描其其工作过程工作过程是:电子束受偏转部件的控制,不是:电子束受偏转部件的控制,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,通过控制电子束的强弱产生黑白到显示屏上,通过控制电子束的强弱产生黑白灰度等级或彩色的图像灰度
2、等级或彩色的图像整个显示屏面扫描线为整个显示屏面扫描线为 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,每个小点称为阵,每个小点称为像素像素 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提供视频信息,而计算机光栅扫描显示要求提供视频信息,而计算机处理的结果往往是直线、曲线和字符指令数处理的结果往往是直线、曲
3、线和字符指令数据。将这些指令数据转换成适合光栅扫描体据。将这些指令数据转换成适合光栅扫描体制的视频信息,就需要进行扫描变换制的视频信息,就需要进行扫描变换扫描变换的方式有两种:扫描变换的方式有两种:数字方式数字方式和和模拟方模拟方式式。在计算机显示系统中,采用数字方式。在计算机显示系统中,采用数字方式 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光栅扫描显示从功能上分为文字文字(包括汉字)、(包括汉字)、图形图形和和图像图像显示显示3种类型种类型文字显示文字显示多用于计算机终端、自动化管理方面多用于计算机终端、自动化管理方面图形显示图形显示(含文字显示)多用于计算机图形显(含文字显
4、示)多用于计算机图形显示系统、自动化管理、过程控制,以及计算机示系统、自动化管理、过程控制,以及计算机辅助设计等方面辅助设计等方面图像显示图像显示往往与图形显示兼容,多用于图像传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
5、的处理结果,另一方方面可以来自计算机的处理结果,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,第二个字节则是用来码值,第二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,在显示器上显示的所有内容都是以然而,在显示器上显示的所有内容都是以点形式出现,所以必须把刷新缓冲区中保点形式出现,所以必须把刷新缓冲区中保存
6、的字符信息存的字符信息(每个字符两个字节每个字符两个字节)转换成转换成可供显示器直接使用的矩形点阵字符可供显示器直接使用的矩形点阵字符 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)加载控制加载控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控制定时控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控制控制OSCVRAM19180+1819+5125+1视频
7、视频信号信号RA3-RA0 文字显示系统文字显示系统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
8、示系统文字显示系统的显示格式是固定的,能够显示的显示格式是固定的,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图形显示系统显示的图形是千变万化的,不可显示的图形是千变万化的,不可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,其结构复杂结构复杂显示屏面像素点阵数是衡量光栅扫描显示器分显示屏面像素点阵数是衡量光栅扫描显示器分辨率高低的一项技术指标辨率高低的一项技术指标光栅扫描显示的分辨率取决于光栅扫描显示的分辨率取决于显像管器件显像管器件 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
9、显示组成框图 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
10、像存储器图像存储器本身的参数有:图像存储器本身的参数有:图像存储器本身的参数有:图像存储器本身的参数有:地址地址地址地址、字长字长字长字长和和和和读写周期读写周期读写周期读写周期存储地址存储地址存储地址存储地址由画面上的像素量和存储器的结构方式来由画面上的像素量和存储器的结构方式来由画面上的像素量和存储器的结构方式来由画面上的像素量和存储器的结构方式来决定决定决定决定存储字长存储字长存储字长存储字长由图像存储器每个像素上的信息量和存储由图像存储器每个像素上的信息量和存储由图像存储器每个像素上的信息量和存储由图像存储器每个像素上的信息量和存储器结构方式来决定器结构方式来决定器结构方式来决定器结构
11、方式来决定读写周期读写周期读写周期读写周期由光栅形成的时间决定由光栅形成的时间决定由光栅形成的时间决定由光栅形成的时间决定 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,与自然界真计算机图形显示的彩色是由人工定义的,与自然界真计算机图形显示的彩色是由人工定义的,与自然界真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,称之为实彩色完全不相同,称之为实彩色完全不相同,称之为实彩色完全不相同,称之为假彩色假彩色假彩色假彩色它可以增强显示效果和增加彩色显示的数量它可以增强显示效果和增加彩色显示的数量它可以增强显示效果
12、和增加彩色显示的数量它可以增强显示效果和增加彩色显示的数量它可由两种方法实现:以它可由两种方法实现:以它可由两种方法实现:以它可由两种方法实现:以只读存储器只读存储器只读存储器只读存储器(EPROMEPROM)构)构)构)构成、以成、以成、以成、以快速随机存储器快速随机存储器快速随机存储器快速随机存储器(RAMRAM)构成)构成)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
13、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RAMRAM中存放所需要显示的彩色数值和占用地址空间中存放所需要显示的彩
14、色数值和占用地址空间中存放所需要显示的彩色数值和占用地址空间中存放所需要显示的彩色数值和占用地址空间的多少决定可在显示屏上能同时显示的彩色数量的多少决定可在显示屏上能同时显示的彩色数量的多少决定可在显示屏上能同时显示的彩色数量的多少决定可在显示屏上能同时显示的彩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RAMRAM中读出的像素中读出的像素中读出的像素中读出的像素值值值值 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控制(显示控制器)扫描同步控制(显示控制器)光栅扫描分为光栅扫描分为光栅扫描分为光栅
15、扫描分为逐行扫描逐行扫描逐行扫描逐行扫描和和和和隔行扫描隔行扫描隔行扫描隔行扫描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果果果扫描方式由同步控制工作的,特别是读取画面存储器中的显示扫描方式由同步控制工作的,特别是读取画面存储器中的显示扫描方式由同步控制工作的,特别是读取画面存储器中的显示扫描方式由同步控制工作的,特别是读取画面存储器中的显示画面,必须和扫描同步画面,必须和扫描同步画面,必须和扫描同步画面,必须和扫描同步
16、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、一机多画面显示,发挥冈山扫的扫描读出,易实现多屏扩展、一机多画面显示,发挥冈山扫的扫描读出,易实现多屏扩展、一机多画面显示,发挥冈山扫的扫描读出,易实现多屏扩展、一机多画面显示,发挥冈山扫描的优点描的优点描的优点描的优点 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
17、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命令应用程序发出绘图命令应用程序发出绘图命令应用程序发出绘图命令解析成显示处理器可接受命令格式解析成显示处理器可接受命令格式解析成显示处理器可接受命令格式解析成显示处理器可接受命令格式存放在存放在存放在存放在刷新存储器刷新存储器刷新存储器刷新存储器中中中中刷新存储器中所有的绘图命令组成一个显示文件刷新存储器中所有
18、的绘图命令组成一个显示文件刷新存储器中所有的绘图命令组成一个显示文件刷新存储器中所有的绘图命令组成一个显示文件由由由由显示处理器显示处理器显示处理器显示处理器负责解释执行负责解释执行负责解释执行负责解释执行(刷新刷新刷新刷新)视频控制器视频控制器视频控制器视频控制器控制驱动电子枪在屏幕上绘图控制驱动电子枪在屏幕上绘图控制驱动电子枪在屏幕上绘图控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命令修改图形,实际是修改显示文件中的某些绘图命令修改图形,实际是修改显示文件中的某些绘图命令修改图形,实际是修改显示文件中的某些绘图命令 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
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