输入设备

  • 二维:鼠标、坐标数字化仪、跟踪球、光笔、触摸屏、操纵杆、扫描仪。
  • 三维:空间球、数据手套。

    显示设备

  • 刷新式CRT

    • 大部分视频监视器的操作是基于标准的阴极射线管(CRT)
    • CRT 电子枪、聚焦系统、加速电极、偏转系统、荧光屏组成
    • 荧光屏通过荧光物质收集电子束而发光。
    • 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1/10所需的时间
    • 刷新频率:每秒钟重绘屏幕的次数: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
    • 像素:构成屏幕(图像)的最小元素
    • 分辨率:CRT 在水平或竖直方向单位长度上能识别的最大像素个数,单位通常为 dpi
  • 光栅扫描显示器
    • 扫描行,在光栅扫描系统中,电子束横向扫描屏幕,一次一行,从顶到底依次进行,每一行称为一个扫描行;
    • 帧,帧是指整个屏幕范围;
    • 帧缓存或者刷新缓存,图形定义保存在称为刷新缓存或者帧缓存的存储器中,该存储器保存一组对应屏幕所有点的强度值,电子束在屏幕上逐点移动时从刷新缓存或者帧缓存取出强度值控制屏幕对应点的强度;
    • 缓存深度或者位平面数,每像素的位数称为缓存深度或者位平面数;
    • 位图,每像素一位的帧缓存通常称为位图;
    • 像素图,每像素多位的帧缓存称为像素图;
    • 水平回扫,刷新每条扫描线后,电子束返回到屏幕左端,称为电子束的水平回扫;
    • 垂直回扫,在每帧的终止处,电子束返回到屏幕的左上角,开始显示下一帧,称为电子束的垂直回扫;
    • 隔行扫描,首先从第0行开始,每隔一行扫描,将偶数行都扫描完毕垂直回扫后,电子束从第1行开始扫描所有奇数行。
  • 随机扫描显示器
    • 电子束只在屏幕上显示图形的部分移动。电子束逐条地跟踪图形的组成线条,从而生成线条图。
    • 刷新显示文件:随机扫描系统的刷新平率依赖于显示的线数。
  • 彩色CRT监视器
    • 电子束穿透法:显示彩色图形的一种防复发式在屏幕上涂多层不同的荧光粉,发射颜色由电子束在荧光层中的穿透深度决定。
    • 荫罩法:常用于光栅扫描系统,它能产生的彩色范围比电子束穿透法大得多
  • 平板显示器

    • 发射显示器(不实用)
    • 非发射显示器(液晶)

      图形显示子系统

  • GPU(Graphic Processing Unit)是显卡的心脏。与CPU类似,只是GPU是专门为执行复杂的数学和几何计算而设计的。

  • CUDA(Compute Unified Device Architecture,统一计算设备架构),显卡厂商NVIDIA推出的运算平台。 CUDA™是一种由NVIDIA推出的通用并行计算架构,该架构使GPU能够解决复杂的计算问题。
  • OpenCL(Open Computing Language,开放计算语言) 是一个为异构平台编写程序的框架,此异构平台可由GPU、CPU或其他类型的处理器组成。

    其他概念

    分辨率

  • 屏幕分辨率

    • 也称为光栅分辨率、物理分辨率,它决定了显示系统最大可能的分辨率,任何显示控制器所提供的分辨率也不能超过这个物理分辨率。通常用水平方向上的光点数与垂直方向上的光点数的乘积来表示。
    • 屏幕分辨率 = 水平方向上的光点数 × 垂直方向上的光点数
  • 显示分辨率
    • 是计算机显示控制器所能够提供的显示模式分辨率,实际应用中简称为显示模式。
    • 对于文本显示方式,显示分辨率用水平和垂直方向上所能显示的字符总数的乘积表示。
    • 对于图形显示方式,则用水平和垂直方向上所能显示的像素点总数的乘积表示。
    • 显示分辨率不同,它所对应的像素点大小也不同。
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      • 像素相当于多个光点的组合,组合数量越大像素越大,显示分辨率越小。
      • 显示分辨率相同时,屏幕分辨率越大相当于分割的像素小方块越大。
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  • 存储分辨率
    • 是指帧缓冲区的大小,一般用缓冲区的字节数表示。
    • 存储分辨率不仅与显示分辨率有关,还与像素点的色彩有关。
    • 帧缓存大小的计算:
      • x方向的像素点数 y方向的像素点数 第二章 计算机图形系统硬件基础 - 图4
      • 其中:n为颜色数或灰度等级数
  • 三种分辨率的区别与联系
    • 屏幕分辨率决定了所能显示的最高分辨率。
    • 显示分辨率和存储分辨率对所能显示的图形分辨率有控制作用。
    • 存储分辨率 = 显示分辨率 * 第二章 计算机图形系统硬件基础 - 图5

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第二章 计算机图形系统硬件基础 - 图7
第二章 计算机图形系统硬件基础 - 图8

像素与帧缓存

  • 组合像素法
  • 颜色位面法——颜色查找表
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第二章 计算机图形系统硬件基础 - 图12
第二章 计算机图形系统硬件基础 - 图13

显示长宽比

水平点数与垂直点数之比。要求在屏幕两个方向上相同像素点数产生同样长度的线段,以使图形不至发生畸变。

屏幕坐标系

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OpenGL

  • OpenGL简介
    • 核心库(GL):基本库。
    • 实用函数库(GLU):处理专门操作的附加库。
    • 编程辅助库(AUX):辅助函数。
  • OpenGL基本语法
    略。