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显示技术的发展

1960年 圆形屏幕：显示临时值

实例：早期的图形计算机——1960 年的 PDP-1

• 键盘和显示器分开，因为当时的文本任务和图形任务是分开的。
• 显示器屏幕是圆形的。
• 屏幕主要用于跟踪程序的运行情况，显示临时值。因为临时值（比如寄存器的值）如果用打印机一遍又一遍打印出来没有意义，不仅废纸而且速度很慢；而屏幕刷新很快，正适合显示临时值。
• 但是屏幕很少用于输出计算结果，结果一般都打印在纸上或其它更永久的东西上。因为早期的屏幕无法显示清晰的文字，而打印到纸上有更高的对比度和分辨率。

阴极射线管 CRT

意义：CRT 是最早最有影响力的显示技术
原理：把电子发射到有磷光体涂层的屏幕上，当电子撞击涂层时会发光几分之一秒。由于电子是带电粒子，路径可以用磁场控制，屏幕内用板子或线圈 把电子引导到想要的位置，上下左右都行。

两种绘图方式：

• 矢量扫描：引导电子束描绘出形状。虽然发光只持续一小会儿，但如果重复得足够快 可以得到清晰的图像。

• 光栅扫描：按固定路径，一行行来，从上向下，从左到右，不断重复，只在特定的点打开电子束，以此绘制图形。用这种方法，可以用很多小线段绘制形状，甚至文字。

液晶显示器 LCD：显示像素

原理：

• 随着显示技术的发展，终于可以在屏幕上显示清晰的点，叫”像素”
• LCD 也用光栅扫描，每秒更新多次像素里红绿蓝的颜色

缺点：

• 像素太占内存，在当时不可行。200像素×200像素的图像，有 40,000 个像素，哪怕每个像素只用一个 bit 表示黑或白，连灰度都没有，也会占 40,000 bit 内存，比 PDP-1 全部内存的一半还多。

因此，很多早期计算机不用像素，而使用一些其他技巧来渲染图形，直到发展到内存足够用。

字符生成器——CRT光栅扫描

定义： 早期计算机因为内存不够，不存像素值，而是存字符。其中80×25个字符最为典型（总共 2000 个字符），如果每个字符用 8 位表示，比如用 ASCII，总共才 16000 位，这种大小更合理。为此，计算机需要额外硬件来从内存读取字符，转换成光栅图形，这样才能显示到屏幕上，这个硬件叫 “字符生成器“，基本算是第一代显卡。
原理：

• 字符生成器内部有一小块只读存储器（ROM），存着每个字符的图形，叫”点阵图案“。如果图形卡看到一个 8 位二进制，发现是字母 K，那么会把字母 K 的点阵图案，通过CRT的光栅扫描显示到屏幕的适当位置。
• 为了显示，”字符生成器” 会访问内存中一块特殊区域，这块区域专为图形保留，叫 屏幕缓冲区，程序想显示文字时，修改这块区域里的值就行。

缺点：只能画字符到屏幕上，限制大，没法绘制任意形状。
优点：

• 占用内存少得多
• 用字符也能模仿图形界面。不过由于字符集小，做不了复杂的绘图，可以对 ASCII 进行了各种扩展，加新字符。

屏幕矢量画图——CRT适量模式

原理：所有东西都由线组成，只有线条，没有别的。要显示文字和其他图案，都是用线条画出来。
实例：使用一个早期矢量显示系统Vectrex的适量命令来画三角形。

Sketchpad + 光笔

定义和原理：

• Sketchpad 是一个交互式图形界面，用途是计算机辅助设计 (CAD)，诞生于1962年，它被广泛认为是第一个完整的图形程序。
• 为了与图形界面交互，Sketchpad 用了当时发明不久的输入设备 光笔：就是一个有线连着电脑的触控笔，笔尖用光线传感器，可以检测到显示器刷新，通过判断刷新时间，电脑可以知道笔的位置
• 有了光笔和各种按钮，用户可以画线和其他简单形状，甚至 Sketchpad 还可以让线条完美平行，长度相同，完美垂直90度，甚至动态缩放。用户还可以保存设计结果，方便以后再次使用，甚至和其他人分享。用户还可以有一整个库，里面有电子元件和家具之类的，可以直接拖进来用

意义：代表了人机交互方式的关键转折点

位图显示——使用像素

时间：最早用真正像素的计算机和显示器出现于 1960 年代末
定义：内存中的位(Bit) 对应屏幕上的像素，这叫 位图显示。
优点：可以绘制任意图形了