山东大学：《人机交互技术》课程教学资源（PPT课件讲稿）第3章 交互设备 3.5 显示设备 3.6 语音交互设备 3.7虚拟现实系统中的交互设备

第3章交互设备 山东大学计算机学院 SHANDONG UNIYEKSETY

第3章 交互设备 山东大学计算机学院

主要内容 输入设备 口文本输入设备 口图像输入设备 a三维图形输入设备 口指点输入设备等 输出设备 a显示器 a声音的输出 口数字纸等 虚拟现实系统中的交互设备 SHANDONG UNIYEKSETY

主要内容 ◼ 输入设备： ❑ 文本输入设备 ❑ 图像输入设备 ❑ 三维图形输入设备 ❑ 指点输入设备等 ◼ 输出设备： ❑ 显示器 ❑ 声音的输出 ❑ 数字纸 等 ◼ 虚拟现实系统中的交互设备

35显示设备 显示器是计算机的重要输出设备,是人机对话的重要工 具。它的主要功能是接收主机发出的信息,经过一系列 的变换,最后以光的形式将文字和图形显示出来 阴极射线管显示器、液晶显示器和等离子显示器 SHANDONG UNIYEKSETY

3.5 显示设备 ◼ 显示器是计算机的重要输出设备，是人机对话的重要工 具。它的主要功能是接收主机发出的信息，经过一系列 的变换，最后以光的形式将文字和图形显示出来。 ◼ 阴极射线管显示器、液晶显示器和等离子显示器

(1)阴极射线管(CRT)显示器 ■构成:由阴极、电平控制器(即控制极)、聚焦系统 、加速系统、偏转系统和阳极荧光粉涂层组成,这六 部分都在真空管内。其中,阴极、电平控制器(即控 制极)、聚焦系统、加速系统等统称为电子枪。 电平控制器聚焦系统加速系统 偏转的电子束 L」L」 荧光屏— 灯丝阴极 水平偏转板垂直偏转板 SHANDONG UNIYEKSETY

（1）阴极射线管（CRT）显示器 ◼ 构成：由阴极、电平控制器（即控制极）、聚焦系统 、加速系统、偏转系统和阳极荧光粉涂层组成，这六 部分都在真空管内。其中，阴极、电平控制器（即控 制极）、聚焦系统、加速系统等统称为电子枪

CRT显示器工作原理 当显像管內部的电子枪阴极发出的电子束,经强度控制、 聚焦和加速后变成细小的电子流,再经过偏转线圈的作用 向正确目标偏离,穿越荫罩的小孔或栅栏,轰击到荧光屏 上的荧光粉发出光线。 彩色CRT光栅扫描显示器有三个电子枪,它的荧光屏上涂 有三种荧光物质,分别能发红、绿、蓝三种颜色的光。 电平控制器聚焦系统加速系统 偏转的电子束 荧光屏—+ 灯丝阴极 水平偏转板垂直偏转板 SHANDONG UNIYEKSETY

CRT显示器工作原理 ◼ 当显像管内部的电子枪阴极发出的电子束，经强度控制、 聚焦和加速后变成细小的电子流，再经过偏转线圈的作用 向正确目标偏离，穿越荫罩的小孔或栅栏，轰击到荧光屏 上的荧光粉发出光线。 ◼ 彩色CRT光栅扫描显示器有三个电子枪，它的荧光屏上涂 有三种荧光物质，分别能发红、绿、蓝三种颜色的光

CRT显示器发展阶段 随机扫描显示器(又称矢量显示器) 存储管式显示器 光栅扫描显示器(主流) a位图与光栅显示 口工作方式 电子束从左向右,从上向下扫描荧光屏,产生一幅幅光栅,每 一条从左向右的直线称为扫描线,每一幅光栅称为一帧。扫描 方式分逐行和隔行扫描方式。隔行扫描方式把一帧光栅分为两 次扫描:先扫偶数行扫描线,再扫奇数行扫描线。逐行扫描比 隔行扫描拥有更稳定显示效果。 SHANDONG UNIYEKSETY

CRT显示器发展阶段 ◼ 随机扫描显示器（又称矢量显示器） ◼ 存储管式显示器 ◼ 光栅扫描显示器（主流） ❑ 位图与光栅显示 ❑ 工作方式 ◼ 电子束从左向右，从上向下扫描荧光屏，产生一幅幅光栅，每 一条从左向右的直线称为扫描线，每一幅光栅称为一帧。扫描 方式分逐行和隔行扫描方式。隔行扫描方式把一帧光栅分为两 次扫描：先扫偶数行扫描线，再扫奇数行扫描线。逐行扫描比 隔行扫描拥有更稳定显示效果

位图与光栅显示 寄存器 电子枪 口→D}→ 帧缓冲存储器 CRT光栅 光栅扫描型( Raster scan)显示器,以点阵形式表 示图形,采用专门的帧缓冲区存放点阵,缓冲区按照 矩形网格排列,每个网格点对应显示器上的一个象素 。由视频控制器负责刷新扫描,当扫描到显像管表面 时,根据对应的缓冲区中的值,显示不同的灰度和颜 色,此类显示技术称为位图(Bmap)显示 SHANDONG UNIYEKSETY

帧缓冲存储器 CRT光栅 寄存器 电子枪 1 DAC 位图与光栅显示 ◼ 光栅扫描型（Raster scan）显示器，以点阵形式表 示图形，采用专门的帧缓冲区存放点阵，缓冲区按照 矩形网格排列，每个网格点对应显示器上的一个象素 。由视频控制器负责刷新扫描，当扫描到显像管表面 时，根据对应的缓冲区中的值，显示不同的灰度和颜 色，此类显示技术称为位图（Bitmap）显示

彩色显示器 屏幕的每个象素在帧缓冲器蛋 寄存器 中至少有三位,分别表示 RGB三种颜色,三个颜色位排 面的组合色为最终颜色。蛋 配位DAC 对每个颜色的电子枪可以通‖眭 过增加帧缓存位面来提高颜輯輯「 查找表 啦DACH绿 彩色电子枪 色种类的灰度等级。 EDAC 帧缓冲存储器 如果各组位面存放的不是直 接的颜色值而是颜色査找表 的地址索引,那么全色帧缓 CRT光栅 存的颜色还可得到进一步的 具有24位面的彩色帧缓存和10位颜 丰富。 色查找表的彩色显示器的结构图 SHANDONG UNIYEKSETY

彩色显示器 ◼ 屏幕的每个象素在帧缓冲器 中至少有三位，分别表示 RGB三种颜色，三个颜色位 面的组合色为最终颜色。 ◼ 对每个颜色的电子枪可以通 过增加帧缓存位面来提高颜 色种类的灰度等级。 ◼ 如果各组位面存放的不是直 接的颜色值而是颜色查找表 的地址索引，那么全色帧缓 存的颜色还可得到进一步的 丰富。 彩色电子枪 8 N 8 寄存器 帧缓冲存储器 8 W位DAC 红 W位DAC 绿 W位DAC 蓝 CRT光栅 2N表项 颜色 查找表 W = 10 具有24位面的彩色帧缓存和10位颜 色查找表的彩色显示器的结构图

(2)液晶显示器 口在充电条件下,液晶能改变分子排列,继而造成光线的扭曲 或折射。 口液晶显示器工作原理是通过能阻塞或传递光的液晶材料,传 递来自周围的或内部光源的偏振光。以电流刺激液晶分子产 生点、线、面配合背部灯管构成画面。 口LCD比CRT显示器具有更好的图像清晰度,画面稳定性和更 低的功率消耗,但液晶材质粘滞性比较大,图像更新需要较 长响应时间,因此不适合显示动态图象 SHANDONG UNIYEKSETY

（2）液晶显示器 ❑ 在充电条件下，液晶能改变分子排列，继而造成光线的扭曲 或折射。 ❑ 液晶显示器工作原理是通过能阻塞或传递光的液晶材料，传 递来自周围的或内部光源的偏振光。以电流刺激液晶分子产 生点、线、面配合背部灯管构成画面。 ❑ LCD比CRT显示器具有更好的图像清晰度，画面稳定性和更 低的功率消耗，但液晶材质粘滞性比较大，图像更新需要较 长响应时间，因此不适合显示动态图象

(3)等离子显示器 口等离子显示器诞生于二十世纪60年代,它采用等离子管作为 发光材料,1个等离子管负责一个像素的显示:等离子管内 的氖氙混合气体在高压电极的刺激下产生紫外线,紫外线照 射涂有三色荧光粉的玻璃板,荧光粉受激发岀可见光。 优点:重量较轻、完全无X射线辐射,而且屏幕亮度非常均匀 不存在明显的亮区和暗区;由于各个发光单元的结构完全相同 因此不会出现CRT显示器那样存在某些区域聚焦不良或因使 用时间过长出现散焦的毛病。 缺点:是价格较高,由于显示屏上的玻璃较薄使屏幕较脆弱. SHANDONG UNIYEKSETY

（3）等离子显示器 ❑ 等离子显示器诞生于二十世纪60年代，它采用等离子管作为 发光材料，1个等离子管负责一个像素的显示：等离子管内 的氖氙混合气体在高压电极的刺激下产生紫外线，紫外线照 射涂有三色荧光粉的玻璃板，荧光粉受激发出可见光 。 ◼ 优点：重量较轻、完全无X射线辐射，而且屏幕亮度非常均匀， 不存在明显的亮区和暗区；由于各个发光单元的结构完全相同 ，因此不会出现CRT显示器那样存在某些区域聚焦不良或因使 用时间过长出现散焦的毛病。 ◼ 缺点：是价格较高，由于显示屏上的玻璃较薄使屏幕较脆弱