哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院：《计算机图形学》第2章 图形输入输出设备（苏小红）

第二章交互式计算机图形处理系统 计算机学院 苏小红 2021/1/21

2021/1/21 1 第二章 交互式计算机图形处理系统 计算机学院 苏小红

交互式计算机图形处理系统 Computer+人=交互式 要求主机性能更高(强大的浮点运算C 能力),速度更快,存储容量更大, 外设种类更齐全 图形加速卡,大屏幕显示器 Personel Computer图形处理系统 workstation图形处理系统 2021/1/21

2021/1/21 2 交互式计算机图形处理系统 Computer + 人 = 交互式 Personel Computer图形处理系统 workstation图形处理系统 要求主机性能更高（强大的浮点运算 能力），速度更快，存储容量更大， 外设种类更齐全 图形加速卡，大屏幕显示器

硬件发展 图形输入设备的发展 ■第一阶段:控制开关、穿孔纸等 ■第二阶段:键盘、光笔 第三阶段:二维定位设备,如鼠标、坐标数字化 仪、跟踪球、触摸屏、操纵杆、扫描仪等 ■第四阶段:三维输入设备(如三维鼠标、空间球、 数据手套、数据衣),用户的手势、表情等 2021/1/21

2021/1/21 3 硬件发展 图形输入设备的发展 ◼ 第一阶段：控制开关、穿孔纸等 ◼ 第二阶段：键盘、光笔 ◼ 第三阶段：二维定位设备，如鼠标、坐标数字化 仪、跟踪球、触摸屏、操纵杆、扫描仪等 ◼ 第四阶段：三维输入设备（如三维鼠标、空间球、 数据手套、数据衣），用户的手势、表情等

图形输出显示、打印)设备 阴极射线管显示器(CRT) 液晶显示器(LCD) 绘图仪 打印机 2021/1/21

2021/1/21 4 ⚫图形输出(显示、打印）设备 ⚫阴极射线管显示器（CRT） ⚫液晶显示器（LCD） ⚫绘图仪 ⚫打印机

未来显示器 采用空气等离子体花犬 空气等离子体可想象成一个个微型霓虹灯,红绿蓝三种 不同颜色的像素 显示屏薄,挂在墙上 无锯齿现象,分辨率好 无需刷新缓存,重量轻,无辐射 ■价格贵 发光聚合物技术 坚不可摧;柔韧性好,可以卷起来 显示画面具有无与伦比的清晰度 a真正的平面直角 2021/1/21

2021/1/21 5 未来显示器 发光聚合物技术 ◼ 坚不可摧；柔韧性好，可以卷起来 ◼ 显示画面具有无与伦比的清晰度 ◼ 真正的平面直角 采用空气等离子体技术 ◼ 空气等离子体可想象成一个个微型霓虹灯，红绿蓝三种 不同颜色的像素 ◼ 显示屏薄，挂在墙上 ◼ 无锯齿现象，分辨率好 ◼ 无需刷新缓存，重量轻，无辐射 ◼ 价格贵

CRT显示器分类 阴极射线管(cRT)( Cathode Ray tube) 单色cRT 彩色cRT 2021/1/21

2021/1/21 6 CRT显示器分类 阴极射线管（CRT）（Cathode Ray Tube） 单色CRT 彩色CRT

阴极射线管(RT) 组成:包括电子枪、聚焦系统、加速电极、偏转系统、荧光屏 工作原理:电子枪发射电子束,经过聚焦系统、加速电极、偏 转系统,轰击到荧光屏的不同部位,被其内表面的 荧光物质吸收,发光产生可见的图形。 结构 加速电极 控制栅垂直偏转板 荧光涂层 丝 电子束 阴极水平偏转板 聚焦系统 2021/1/21

2021/1/21 7 ⚫阴极射线管(CRT) –组成：包括电子枪、聚焦系统、加速电极、偏转系统、荧光屏 –工作原理：电子枪发射电子束，经过聚焦系统、加速电极、偏 转系统，轰击到荧光屏的不同部位，被其内表面的 荧光物质吸收，发光产生可见的图形。 –结构

荧光屏 荧光物质:吸收电子束而发光 余辉时间:持续发光时间,电子束离开某点后,该点的亮度值衰减到初始值 刷新频率:每秒钟重绘屏幕的次数 某种CRT产生稳定图像所需要的最小刷新频率 =1秒/荧光物质的持续发光时间(Hz) 像素( Pixel):构成屏幕(图像)的最小元素 分辨率( Resolution):在假定屏幕尺寸一定的情况下,可用整个屏幕所能容纳的 像素个数描述,如640*480,8006600,1024*768, 80*1024等等 2021/1/21

2021/1/21 8 荧光屏 ⚫荧光物质：吸收电子束而发光 ⚫余辉时间：持续发光时间，电子束离开某点后，该点的亮度值衰减到初始值 ⚫刷新频率：每秒钟重绘屏幕的次数 ⚫像素(Pixel)：构成屏幕（图像）的最小元素 ⚫分辨率(Resolution)：在假定屏幕尺寸一定的情况下，可用整个屏幕所能容纳的 像素个数描述，如640*480，800*600，1024*768， 1280*1024等等 某种CRT产生稳定图像所需要的最小刷新频率 =1秒/荧光物质的持续发光时间（Hz）

彩色阴极射线管 彩色cRT 姿透型 ·常用于随机扫描显示器 射线穿透法 多枪型 ·常用于光栅扫描显示器 ·影孔板法(阴罩法) 2021/1/21

2021/1/21 9 彩色CRT ◼ 渗透型 常用于随机扫描显示器 射线穿透法 ◼ 多枪型 常用于光栅扫描显示器 影孔板法（阴罩法） 彩色阴极射线管

射线穿透法( beam penetration) 原理:两层荧光涂层,红色光和绿色光两种发 光物质,不同速度电子束穿透荧光层的深浅, 决定所产生的颜色 应用:主要用于画线显示器 优点:成本低 缺点:只能产生有限几种颜色 2021/1/21 10

2021/1/21 10 射线穿透法（beam penetration） ◼ 原理：两层荧光涂层，红色光和绿色光两种发 光物质，不同速度电子束穿透荧光层的深浅， 决定所产生的颜色 应用：主要用于画线显示器 优点：成本低 缺点：只能产生有限几种颜色