計算機(jī)圖形學(xué) 第2章 圖形設(shè)備

1、1第2章 圖形設(shè)備計算機(jī)圖形系統(tǒng)包含哪些外部設(shè)備？圖形輸入設(shè)備：概念、特點邏輯輸入設(shè)備與常用的輸入模式（教材3.2內(nèi)容）圖形顯示設(shè)備：概念、結(jié)構(gòu)原理、工作方式、特點圖形繪制設(shè)備：概念、特點提出問題22.1.1 鍵盤（keyboard）第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備文本串輸入光標(biāo)控制鍵功能鍵數(shù)字鍵盤其它類型的光標(biāo)定位設(shè)備：跟蹤球 操縱桿32.1.1 鍵盤（keyboard）第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備42.1.2 鼠標(biāo)器(mouse)第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備按測量位移： 鼠標(biāo)底部的轉(zhuǎn)輪或滾輪記錄移動總量和方向 光學(xué)感應(yīng)器檢測鼠標(biāo)運動按使用鍵數(shù)： MS型（Micro

2、soft Mouse Mode）-雙鍵 PC型（Mouse System Mode） -三鍵基本工作原理： 機(jī)械位移-電脈沖-數(shù)字信號-控制光標(biāo)移動 52.1.2 鼠標(biāo)器(mouse)第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備62.1.2 鼠標(biāo)器(mouse)第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備72.1.3 光筆(light pen)光筆是一種檢測裝置，它靠檢測熒光屏上的發(fā)光點來選擇屏幕的位置坐標(biāo)。第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備82.1.4 觸摸屏(touch screen)以手指觸摸的方式選擇屏幕位置的裝置。第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備紅外線式觸摸屏電阻式觸摸屏電容式觸摸屏聲

3、波觸摸屏 92.1.4 觸摸屏(touch screen)以手指觸摸的方式選擇屏幕位置的裝置。第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備102.1.4 觸摸屏(touch screen)以手指觸摸的方式選擇屏幕位置的裝置。第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備112.1.4 觸摸屏(touch screen)以手指觸摸的方式選擇屏幕位置的裝置。第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備目前觸摸屏的應(yīng)用范圍從以往的銀行自動柜員機(jī)、工控計算機(jī)等小眾商用市場，迅速擴(kuò)展到手機(jī)、PDA、GPS(全球定位系統(tǒng))、PMP(MP3，MP4等），甚至平板電腦（Tablet PC）等大眾消費電子領(lǐng)域。展望未來，觸控操作簡

4、單、便捷，人性化的觸摸屏有望成為人機(jī)互動的最佳界面而迅速普及。 122.1.4 觸摸屏(touch screen)以手指觸摸的方式選擇屏幕位置的裝置。第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備目前的觸控技術(shù)尚存在屏幕所使用的材源透光較差影響顯示畫面的清晰度，或者長期使用后出現(xiàn)坐標(biāo)漂移、影響使用精度等問題。而且，全球主要觸摸屏生產(chǎn)大廠多集中在日、美、韓等國家以及我國臺灣地區(qū)；主要技術(shù)、關(guān)鍵零組件和原材料更是基本掌握在日、美廠商手中，中國大陸的觸摸屏/觸控面板產(chǎn)業(yè)還基本處于起步階段。但正因如此，整個觸控行業(yè)未來的上升空間還非常大，它也有望成為我國電子企業(yè)今后創(chuàng)新發(fā)展、大有作為的重要領(lǐng)域。觸摸屏目前主要

5、還是集中在小尺寸上的應(yīng)用，未來的發(fā)展將是一個觸控和遙控的世界，所以大尺寸觸摸屏的發(fā)展是目前觸摸屏發(fā)展的趨勢，創(chuàng)科恒遠(yuǎn)在大尺寸觸摸屏的領(lǐng)域上發(fā)展有著先進(jìn)的技術(shù)，尤其是多點觸摸的應(yīng)用領(lǐng)域，其在WINDOWS7下開發(fā)的多點觸摸技術(shù)已經(jīng)廣發(fā)應(yīng)用于市場，在市場的應(yīng)用中給了民眾耳目一新的感覺，深的廣大民眾的喜愛。所以未來的世界是個觸控的世界，是個遙控的世界，大尺寸觸摸屏的發(fā)展有著廣泛的空間。 132.1.4 觸摸屏(touch screen)以手指觸摸的方式選擇屏幕位置的裝置。第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備 iSuppli公司預(yù)測，在蘋果公司iPhone熱銷及其精致的用戶界面刺激下，2008-20

6、12年全球觸摸屏顯示器模塊出貨量將增長一倍以上。鑒于這種強(qiáng)勁的增長前景，大約有60家廠商在上月于美國洛杉磯舉辦的2008年國際信息顯示學(xué)會(SID)展會期間展示了各自的觸摸屏傳感器、模塊或者系統(tǒng)技術(shù)。2008年全球觸摸屏模塊市場出貨量將達(dá)3.41億個，銷售額將達(dá)到34億美元。據(jù)iSuppli公司本周發(fā)布的最新預(yù)測，iSuppli公司預(yù)測，到2013年該市場將增長到8.33億個，2008-2013年的復(fù)合年增長率為19.5%。預(yù)計2013年全球觸摸屏模塊銷售額將從2008年的34億美元上升到64億美元，復(fù)合年增長率為13.7%。 觸摸屏市場中有100多家供應(yīng)商，300多家OEM/集成商和眾多技術(shù)

7、種類，該市場將迎來廣闊的前景。 142.1.4 觸摸屏(touch screen)多點觸控技術(shù)第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備152.1.4 觸摸屏(touch screen)多點觸控技術(shù)第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備表面護(hù)罩 通常小于100um厚度。所有塑料覆蓋層上面都需要硬護(hù)罩，這是因為手指觸摸會劃傷塑料表面，如果覆蓋層是玻璃可以不需要表面護(hù)罩，但玻璃必須經(jīng)過化學(xué)加強(qiáng)或淬火處理，表面護(hù)罩需要與覆蓋層進(jìn)行光學(xué)匹配，以免光損失過多。 覆蓋層 可以是03 mm厚，并不是所有的觸摸屏都需要覆蓋層，覆蓋層越薄，越可以獲得更高的信噪比和更好的感應(yīng)靈敏度。常用材料有：聚碳酸脂、有機(jī)玻璃和玻

8、璃。 第三層 是掩膜層與標(biāo)示層，它的厚度大致是100mm。掩膜層位于覆蓋物的下面，可以隱藏布線和LCD的邊緣等。在設(shè)計中允許增加標(biāo)示性文字或圖標(biāo)，不過標(biāo)示物必須相當(dāng)平整的壓在ITO的襯底上，而且標(biāo)示物材料應(yīng)該是非導(dǎo)電的。162.1.4 觸摸屏(touch screen)多點觸控技術(shù)第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備第四層是光學(xué)膠，厚度約為25200mm。光學(xué)膠越薄，信噪比越好，高介電常數(shù)(er)的光學(xué)膠可有更好的感應(yīng)手指電容，從而也能獲得更高的信噪比。通常應(yīng)用 PSA壓敏膠。 第五層為感應(yīng)單元與襯底，ITO涂層的厚度小于100nm，ITO涂層襯底可以是100 um 1mm 的玻璃 (IR

9、1.52)或是25mm 300mm PET 薄膜 (IR 1.65)。越厚的 ITO，單位面積電阻越低，信噪比越好；越薄的ITO ，透光率越好。襯底可以是薄膜或玻璃。如果ITO做在玻璃襯底的下表面，玻璃襯底可以作為表面覆蓋物。 多點觸摸技術(shù)第六層又是一層光學(xué)膠，與前一層光學(xué)膠比較，這一層光學(xué)膠越厚信噪比越好，這一層光學(xué)膠通常與ACA - 各向異性導(dǎo)電膠結(jié)合使用 172.1.4 觸摸屏(touch screen)多點觸控技術(shù)第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備第七層也是感應(yīng)單元與襯底，它與第一層襯底的材料相同。注意薄膜與玻璃不要混合使用。如果ITO 在襯底上表面，厚的襯底 可以獲得更高的信噪比

10、；如果ITO 在襯底的下表面，薄的襯底使信噪比更高。同樣在邊緣區(qū)域要求采用異向?qū)щ娔z?，F(xiàn)在已有單襯底工藝來簡化生產(chǎn)和降低成本。 第八層是空氣或光學(xué)膠層，我們知道，空氣的介電常數(shù)等于1，這可以減小來自LCD上表面的寄生電容。假如使用光學(xué)膠，可以使安裝更堅固。需要使光學(xué)參數(shù)匹配可以使得光損失更小，需要選擇盡可能最低介電常數(shù)的光學(xué)膠，還要保證ITO感應(yīng)單元與LCD上表面之間的距離最小250mm。 最后是LCD屏，對于觸摸屏設(shè)計來說，它是一個噪聲源，噪聲來自于背光，LCD像素驅(qū)動控制信號，通常不要采用被動點陣屏，這會在LCD的正面產(chǎn)生高壓信號，盡量使用帶Vcom的有源點陣屏，這可構(gòu)成虛地或屏蔽功能；如

11、果確實需要采用被動點陣屏，需要在觸摸屏中再增加一個ITO屏蔽層，屏蔽層必須接地, 以去除寄生電容CP的影響。182.1.5 操縱桿(joystick)操縱桿是由一根小的垂直杠桿組成的可搖動裝置，該杠桿裝配在一個其四周可移動的底座上用來控制屏幕光標(biāo)。移動操縱桿壓力操縱桿第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備192.1.6 跟蹤球（trackball）和空間球（spaceball） 跟蹤球用作兩維定位設(shè)備。 空間球提供6個自由度。第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備202.1.7 數(shù)據(jù)手套(data glove)數(shù)據(jù)手套是一種戴在手上的傳感器，它能給出用戶所有手指關(guān)節(jié)的角度變化，來自手套的輸入，

12、可用來給虛擬場景中的對象定位或操縱該場景。 第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備212.1.7 數(shù)據(jù)手套(data glove)第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備222.1.7 數(shù)據(jù)手套(data glove)第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備232.1.8 數(shù)字化儀(digitizer) 數(shù)字化儀用來在所作的畫或?qū)ο笊蠏呙?，并輸入一組坐標(biāo)位置，相互以直線段連接，以逼近曲線或表面形狀。 第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備242.1.9 圖象掃描儀(scanner)圖象掃描儀可直接把圖紙、圖表、照片、廣告畫等輸入到計算機(jī)中，在將它們傳過一個光學(xué)掃描機(jī)構(gòu)時，灰度或彩色等級被記錄下來，

13、并按圖象方式進(jìn)行存儲。第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備252.1.10 聲頻輸入系統(tǒng) 也稱為聲音輸入系統(tǒng)，在某些圖形工作站中，采用話音識別器作為輸入設(shè)備，以接收操作者的命令。 第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備262.1.11 視頻輸入系統(tǒng)視頻信號采集板（卡）視頻信號輸入卡視頻信號處理裝置視霸卡（video blunster）第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備27邏輯輸入設(shè)備PHIGS和GKS將各種圖形輸入設(shè)備從邏輯上分為六種：名稱基本功能定位設(shè)備(Locator)指定一個點的坐標(biāo)位置(x,y)筆劃設(shè)備(Stroke)指定一系列點的坐標(biāo)數(shù)值設(shè)備(Valuator)輸入一個整數(shù)或?qū)?/p>

14、數(shù)字符串設(shè)備(String)輸入一串字符選擇設(shè)備(Choice)選擇某個菜單項拾取設(shè)備(Pick)選擇顯示著的圖形的組成部分第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備28設(shè)備的評價可以從三個層次上來看：設(shè)備層任務(wù)層對話層第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備29 定位設(shè)備定位方法：定位屏幕光標(biāo)。典型設(shè)備：鼠標(biāo)器、操縱桿、跟蹤球、空間球、數(shù)字化儀的觸筆或手動光標(biāo)等。三種分類方式：直接設(shè)備和間接設(shè)備絕對坐標(biāo)設(shè)備和相對坐標(biāo)設(shè)備連續(xù)設(shè)備和離散設(shè)備 第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備30 筆劃設(shè)備筆劃設(shè)備的輸入等于多次調(diào)用定位設(shè)備，產(chǎn)生一系列的坐標(biāo)值，根據(jù)產(chǎn)生的坐標(biāo)值可產(chǎn)生多邊形和曲線等。 定值設(shè)備定值

15、設(shè)備常用來輸入各種參數(shù)和數(shù)據(jù)。 字符串設(shè)備即進(jìn)行字符串輸入。 選擇設(shè)備選擇設(shè)備用來選擇菜單選項、屬性選項和用于構(gòu)圖的對象形狀等。第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備31 拾取設(shè)備用拾取技術(shù)拾取一個圖形對象。(1)利用定位設(shè)備沖突問題：第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備32解決方法：在圖形對象生成時就對每一個對象確定其拾取優(yōu)先級采用依次對拾取圖形設(shè)立標(biāo)志的辦法。找距離最近的對象優(yōu)先拾取。 第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備33(2)指定拾取窗口拾取窗口是以光標(biāo)位置為中心的一個矩形窗口第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備34(3)矩形包圍(4)直接鍵入結(jié)構(gòu)名字 第2章 圖形設(shè)備 2.1

16、 圖形輸入設(shè)備35輸入模式輸入模式：如何管理、控制多種輸入設(shè)備進(jìn)行工作。常用的輸入模式：請求（request）采樣（sample）事件（event）組合形式第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備361. 請求方式（request mode）輸入設(shè)備在應(yīng)用程序的控制下工作，程序在輸入請求發(fā)出后一直被置于等待狀態(tài)直到數(shù)據(jù)輸入。第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備372. 取樣方式（sample mode）此時，應(yīng)用程序和輸入設(shè)備同時工作，當(dāng)輸入設(shè)備工作時，存儲輸入數(shù)據(jù)，并不斷地更新當(dāng)前數(shù)據(jù)，當(dāng)程序要求輸入時，程序采用當(dāng)前數(shù)據(jù)值。第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備383. 事件方式（event

17、 mode）每次用戶對輸入設(shè)備的一次操作以及形成的數(shù)據(jù)叫做一個事件(Event)。思想：一般一個事件發(fā)生時，往往來不及進(jìn)行處理，于是，就要把事件按先后次序排成隊列，以便先進(jìn)先出，即先到的事件進(jìn)入排隊，先被取出進(jìn)行處理。 當(dāng)某設(shè)備被置成事件方式，程序和設(shè)備同時工作。第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備394. 輸入方式的組合使用一個應(yīng)用程序同時可在幾種輸入模式方式下應(yīng)用幾個不同的輸入設(shè)備來進(jìn)行工作。第2章 圖形設(shè)備 2.1 圖形輸入設(shè)備40顯示器顯示控制器（卡）第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備41422.2.1 陰極射線管CRTCRT（Cathode Ray Tube）是一種真空器件，它

18、利用電磁場將高速的、經(jīng)過聚焦的電子束，偏轉(zhuǎn)到屏幕的不同位置轟擊屏幕表面的熒光材料而產(chǎn)生可見圖形。第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備43從外形上看，CRT為：管頸部分、錐體部分、屏幕部分 從結(jié)構(gòu)上看，CRT為：電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光屏第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備電子槍偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)熒光屏44陰極：由燈絲加熱發(fā)出電子束?？刂茤牛艠O）：加上負(fù)電壓后，能夠控制通過其中小孔的帶負(fù)電的電子束的強(qiáng)弱。加速極：加正的300-450V電壓，予以加速。聚焦極：保證電子束在轟擊屏幕時，匯聚成很細(xì)的點。第二、四陽極：加正的高壓電（幾萬伏），使電子束高速運動。第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備(1)電子槍

19、電子槍的主要功能是產(chǎn)生一個沿管軸（Z軸）方向前進(jìn)的細(xì)電子束轟擊熒光屏。45(2)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)磁偏轉(zhuǎn)電偏轉(zhuǎn)第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)是利用磁場使電子束產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，掃描熒光屏產(chǎn)生字符或圖形。46(3)CRT的熒光屏CRT熒光屏（Phosphor Screen）是用熒光粉涂敷在玻璃底壁上制成的，常用沉積法涂敷熒光粉。玻璃底壁要求無氣泡，表面光學(xué)拋光。第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備47對熒光粉的性能要求是:發(fā)光顏色滿足標(biāo)準(zhǔn)白色發(fā)光效率高 發(fā)光效率：每瓦電功率能給出多大的發(fā)光強(qiáng)度。余輝時間合適余輝特性：電子束轟擊熒光時，熒光粉的分子受激而發(fā)光，當(dāng)電子束的轟擊停止后，熒光粉的光亮并

20、非立即消失，而是按指數(shù)規(guī)律衰減。余輝時間：從電子束停止轟擊到發(fā)光亮度下降到初始值的1%所經(jīng)歷時間。壽命長第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備482. 彩色陰極射線管三基色原則紅、綠、藍(lán)（RGB）彩色顯像管的類型（按電子槍的多少）三槍三束彩色顯像管（蔭罩式）單槍單束彩色顯像管（穿透式）第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備49第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備蔭罩式彩色顯象管主要結(jié)構(gòu)：三色熒光屏三支電子槍蔭罩板50蔭罩板的類型點狀蔭罩板代表：大多數(shù)球面與柱面顯像管柵格式蔭罩板代表：Sony的特麗瓏管Trinitron與Mitsubishi的鉆石瓏管Diamondtron顯像管溝槽式蔭罩板代

21、表：LG的Flatron顯像管第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備51穿透式彩色顯示原理第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備電子束熒光涂層產(chǎn)生顏色低速電子束較低速電子束較高速電子束高速電子束缺點：當(dāng)彩色轉(zhuǎn)換速度很快時，相應(yīng)高壓轉(zhuǎn)換速度亦迅速，要求：轉(zhuǎn)換速度精度功耗522.2.2 CRT圖形顯示器1. 隨機(jī)掃描的圖形顯示器 又稱向量(Vector)顯示器、筆劃(Stroke writing)顯示器 隨機(jī)掃描（Random-Scan）的圖形顯示器中電子束的定位和偏轉(zhuǎn)具有隨機(jī)性，即電子束的掃描軌跡隨顯示內(nèi)容而變化，只在需要的地方掃描，而不必全屏掃描。 第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備53隨

22、機(jī)掃描工作原理圖： 第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備隨機(jī)掃描顯示器特點：無冗余掃描、速度快、圖象清晰、比光柵系統(tǒng)更高的分辨率、生成光滑線條。不能顯示逼真場景、和電視標(biāo)準(zhǔn)不一致、驅(qū)動系統(tǒng)也較復(fù)雜。542. 直視存儲管圖形顯示器直視存儲管DVST（direct-view storage tube）從表面上看直視存儲管的特性極象一個有長余輝的熒光屏，一條線一旦畫在屏幕上，在一小時之內(nèi)都將是可見的。 第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備55直視存儲管圖形顯示器特點：無需刷新無閃爍地顯示不能顯示彩色不能局部修改擦除和重畫過程對復(fù)雜圖形來講，可能要幾秒鐘第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備563

23、. 光柵掃描的圖形顯示器 在光柵掃描系統(tǒng)中，電子束橫向掃描屏幕，一次一行，從頂?shù)降醉槾芜M(jìn)行。當(dāng)電子束橫向沿每一行移動時，電子束的強(qiáng)度不斷變化來建立亮點的圖案。 第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備57工作原理：光柵掃描是控制電子束按某種光柵形狀進(jìn)行的順序掃描，而字符、圖象是靠Z軸信號控制輝亮來形成的。第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備58刷新速率：每秒60到80幀，即60Hz或80Hz。水平回掃(行掃描)/垂直回掃(場掃描)逐行掃描和隔行掃描：隔行掃描方式是先掃偶數(shù)行掃描線，再掃奇數(shù)行掃描線。 隔行掃描技術(shù)主要用于較慢的刷新速率，以避免閃爍。刷新緩沖存儲器（refresh buffer）

24、或稱幀緩沖存儲器（frame buffer）象素信息從應(yīng)用程序轉(zhuǎn)換并放入幀緩沖區(qū)的過程稱之為掃描轉(zhuǎn)換過程第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備59光柵掃描圖形顯示器的特點優(yōu)點：成本低易于繪制填充圖形色彩豐富刷新頻率一定，與圖形的復(fù)雜程度無關(guān)易于修改圖形缺點：需要掃描轉(zhuǎn)換會產(chǎn)生走樣第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備602.2.3 平板顯示器（flat-panel display）低電壓、輕小型、數(shù)字化顯示器件非發(fā)射顯示器（none-missive display）發(fā)射顯示器（emissive display）第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備611. 液晶顯示器（Liquid Cryst

25、al Display）液晶的電光效應(yīng)：當(dāng)液晶分子的某種排列狀態(tài)在電場作用下變?yōu)榱硪环N排列狀態(tài)時，液晶的光學(xué)性質(zhì)隨之改變。液晶顯示的機(jī)理是通過能阻塞或傳遞光的液晶材料，傳遞來自周圍的或內(nèi)部光源的偏振光。第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備621. 液晶顯示器（Liquid Crystal Display）第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備63LCD顯示器的基本指標(biāo)可視角度點距與分辨率第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備LCD顯示器的優(yōu)點不會產(chǎn)生CRT那樣的因為刷新頻率低而出現(xiàn)的閃爍現(xiàn)象工作電壓低，功耗小，節(jié)約能源沒有電磁輻射LCD顯示器的缺點壽命短、怕震動、溫度敏感分辨率相對較低，色彩不

26、夠鮮艷641. 液晶顯示器（Liquid Crystal Display）第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備歷史第一臺可操作的LCD基于動態(tài)散射模式(Dynamic Scattering Mode,DSM)，RCA公司喬治海爾曼帶領(lǐng)的小組開發(fā)了這種LCD。海爾曼創(chuàng)建了奧普泰公司，這個公司開發(fā)了一系列基于這種技術(shù)的的LCD。 1970年12月，液晶的旋轉(zhuǎn)向列場效應(yīng)在瑞士被仙特和赫爾弗里希霍夫曼-勒羅克中央實驗室注冊為專利。 1969年，詹姆士福格森在美國俄亥俄州肯特州立大學(xué)（Ohio University）發(fā)現(xiàn)了液晶的旋轉(zhuǎn)向列場效應(yīng)并于1971年2月在美國注冊了相同的專利。1971年他的公司

27、（ILIXCO）生產(chǎn)了第一臺基于這種特性的LCD，很快的替代了性能較差的DSM型LCD。 在1985年之后，這一發(fā)現(xiàn)才產(chǎn)生了商業(yè)價值，1973年日本的聲寶公司首次將它運用于制作電子計算器的數(shù)字顯示?，F(xiàn)在，LCD是筆記本電腦和掌上計算機(jī)的主要顯示設(shè)備，在投影機(jī)中，它也扮演著非常重要的角色，而且它開始逐漸滲入到桌面顯示器市場中。651. 液晶顯示器（Liquid Crystal Display）第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備彩色LCD顯示器的工作原理對于筆記本電腦或者桌面型的LCD顯示器需要采用的更加復(fù)雜的彩色顯示器而言，還要具備專門處理彩色顯示的色彩過濾層。通常，在彩色LCD面板中，每一

28、個像素都是由三個液晶單元格構(gòu)成，其中每一個單元格前面都分別有紅色，綠色，或藍(lán)色的過濾器。這樣，通過不同單元格的光線就可以在屏幕上顯示出不同的顏色。661. 液晶顯示器（Liquid Crystal Display）第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備根據(jù)液晶分子的排布方式，常見的液晶顯示器分為：窄視角的TN-LCD，STN-LCD，DSTN-LCD；寬視角的IPS,VA,FFS等。其中TN-LCD，STN-LCD和DSTN-LCD三種顯示原理相同，只是液晶分子的扭曲角度不同而已。 TN： 扭曲向列型（Twisted Nematic）液晶分子扭曲角度為90度。 STN：超扭曲向列型（Super

29、 TN）其S即為Super之意，也就是液晶分子的扭轉(zhuǎn)角度加大，呈180度或270度，如此而達(dá)到更優(yōu)越的顯示效果(因?qū)Ρ榷燃哟?。 DSTN：雙層超扭曲向列型（Double layer STN）。其D為double layer雙層之意，因此又比STN更優(yōu)異些。由于DSTN的顯示面板結(jié)構(gòu)已較TN與STN復(fù)雜，顯示畫質(zhì)較之更為細(xì)膩。 寬視角模式，如IPS平面轉(zhuǎn)換（In-Plane Switching），VA 垂直取向（Vertical Alignment) 67 2. 等離子體顯示板 （氣體放電顯示器）第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備3. 薄片光電顯示器684、發(fā)光二極管顯示器（Liquid-

30、Emitting Diode）結(jié)構(gòu)原理：二極管以矩陣排列形成顯示器的象素位置特點：暖色效應(yīng),常用于設(shè)計大型的室內(nèi)室外的顯示屏第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備694、發(fā)光二極管顯示器（Liquid-Emitting Diode）第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備優(yōu)勢一：色域廣CCFL (冷陰極燈管) 背光源是激發(fā)熒光粉發(fā)光的，其發(fā)光光譜中雜余成分較多，色純度低，導(dǎo)致其色域小，通常只有NTSC的70 %左右。而LED的發(fā)光光譜窄，色純度好，用三基色LED混光的背光源具有很大的色域和優(yōu)秀的色彩還原性，通過選擇合適三基色，可以達(dá)到NTSC 的105 %以上，比傳統(tǒng)CCFL背光源的色域擴(kuò)展了大

31、約50 %。優(yōu)勢二：壽命更長一般來說，LED背光源的使用壽命要比CCFL更長一些。不同CCFL的額定使用壽命(半亮)在8，000100，000小時之間，而LED背光源則可以達(dá)到CCFL的兩倍左右。而且為了增強(qiáng)性能而采用了改進(jìn)設(shè)計的CCFL背光的使用壽命還會更低一些。 此外，由于電路設(shè)計方面的原因，采用LED背光源的LCD的體積還有望更加小巧，而且電路設(shè)計的成本也將大大降低。704、發(fā)光二極管顯示器（Liquid-Emitting Diode）第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備優(yōu)勢三：環(huán)保節(jié)能在以CCLF冷陰極熒光燈作為背光源的LCD中，其所不能缺少的一個主要元素就是汞，也就是大家所熟悉的水

32、銀，而這種元素?zé)o疑是對人體有害的。 雖然目前廠商方面已經(jīng)盡力在降低熒光管中的汞含量，但是完全無汞的熒光管會帶來一些新的技術(shù)問題，暫時看到不到實現(xiàn)的前景。而反現(xiàn)LED背光源，其優(yōu)勢在于完全不含汞，符合綠色環(huán)保的時尚。 LED背光源非常節(jié)電。其功耗要比CCFL冷陰極背光燈更低一些。LED內(nèi)部驅(qū)動電壓遠(yuǎn)低于CCFL，功耗和安全性均好于CCFL（CCFL交流電壓要求相對較高，啟動時達(dá)到1，5001，600 Vac，然后穩(wěn)定至700或800Vac），而LED只需要在1224Vdc或更低電壓下就能工作。優(yōu)勢四：超薄外觀液晶電視若要作到超薄，其中有2個主要決定因素，分別為背光模塊與電源基板厚度，然因背光模塊

33、整個面積與液晶面板相似，而電源基板僅占液晶電視部分面積，換句話說，液晶電視最薄部分的厚度，與背光模塊有很大的關(guān)系。 LED背光源中的側(cè)光式LED應(yīng)用在電視用LCD背光模塊，其厚度皆較CCFL型直下式及側(cè)光式、及LED直下式還薄，以三星電子40英寸、厚度10mm TV用LCD面板而言，其背光模塊厚度僅約5mm。715、平板CRT顯示器基本原理是電子束以平行于屏幕的方向加速，爾后，偏轉(zhuǎn)90，沖擊屏幕。但是，還未證實平板CRT同其余發(fā)射設(shè)備一樣地成功。 第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備726. 激光顯示器可以在非常短的時間內(nèi)顯示很復(fù)雜的圖象，不能擦除。第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備73

34、6. 激光顯示器第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備激光顯示器主要由激光器、光偏轉(zhuǎn)器和屏幕組成。與普通顯示比，在相同屏幕尺寸，相同圖像效果條件下，其功耗僅為普通顯示器的突出特點。其次，激光是100單色光，紅、藍(lán)、綠三色光分別調(diào)制，彩色效果非常理想。它的室溫壽命一般可達(dá)10萬小時，經(jīng)高溫老化試驗推算出的室溫壽命可達(dá)百萬小時，因此它是一種長奉命高可靠性的產(chǎn)品 激光顯示，是繼黑白顯示、彩色顯示、數(shù)字顯示之后的新一代技術(shù)，被稱為“人類視覺史上的革命”，具有色域范圍廣、壽命長、節(jié)環(huán)保等特點。微型全固態(tài)激光器被制造出來之后，電腦將不再需要液晶屏幕，只需隨時隨地投影；因為有了激光器，手機(jī)屏幕可放大數(shù)十倍。

35、746. 激光顯示器第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備在應(yīng)用層面，激光顯示技術(shù)將成為未來高端顯示的主流，應(yīng)用于公共信息大屏幕、激光電視、數(shù)碼影院、手機(jī)投影顯示、便攜式投影顯示、大屏幕指揮及個性化頭盔顯示系統(tǒng)等領(lǐng)域，可在超大屏幕展現(xiàn)更逼真、更絢麗的動態(tài)圖像，產(chǎn)生意想不到的震撼。 未來顯示器可能被激光技術(shù)取代，普通電影放映機(jī)的色域空間僅能夠覆蓋人眼所能識別色彩空間的33%，而激光電影放映機(jī)能達(dá)70%，甚至90%。 激光投影的發(fā)光效率很高，傳統(tǒng)投影燈泡多為鹵素?zé)襞?，只?-3%的能量轉(zhuǎn)換為光能，其他的都變成熱量了，還比較怕震動。所以激光投影的耗電量比較小，也不會產(chǎn)生高熱。它的室溫壽命一般可達(dá)10

36、萬小時，經(jīng)高溫老化試驗推算出的室溫壽命可達(dá)百萬小時，因此它是一種長奉命高可靠性的產(chǎn)品。752.2.4 三維觀察設(shè)備一是采用從變焦距的柔性震動鏡面反射CRT圖象第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備76二是顯示具立體感的視圖利用不同的刷新周期交替地顯示兩視圖將屏幕分半使用頭盔式結(jié)構(gòu)第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備77第2章 圖形設(shè)備 2.2 圖形顯示設(shè)備立體顯示器 氣體投影系統(tǒng) 78簡單的光柵圖形顯示子系統(tǒng)其中，幀緩存為系統(tǒng)內(nèi)存任一塊區(qū)域，顯示控制器能夠直接存取該區(qū)域以刷新屏幕。第2章 圖形設(shè)備 2.3 圖形顯示子系統(tǒng)79常用的光柵圖形顯示子系統(tǒng)其中，幀緩存可以是專用的存儲器，也可以是系統(tǒng)

37、內(nèi)存中的一塊固定區(qū)域。第2章 圖形設(shè)備 2.3 圖形顯示子系統(tǒng)80發(fā)展的光柵圖形顯示子系統(tǒng)第2章 圖形設(shè)備 2.3 圖形顯示子系統(tǒng)81獨立的顯示處理器存儲區(qū)域顯示處理器（display processor），又稱圖形控制器（graphics controller）或顯示協(xié)處理器（display coprocessor）作用：代替CPU完成部分圖形處理功能，掃描轉(zhuǎn)換、幾何變換、裁剪、光柵操作、紋理映射等等。顯示控制器 建立幀緩存與屏幕像素之間的一一對應(yīng)，負(fù)責(zé)刷新。幀緩存第2章 圖形設(shè)備 2.3 圖形顯示子系統(tǒng)822.3.1 顯示子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第2章 圖形設(shè)備 2.3 圖形顯示子系統(tǒng)幀緩沖存儲器（幀緩存）:存儲象素顏色（灰度）值。顯示控制器（又稱視頻控制器）：反復(fù)不斷讀取幀緩存中的圖像點陣數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換成R、G、B三色信號并配以同步信號送至顯示器。ROM BIOS：用于支持顯示控制器建立所要求的顯示環(huán)境。注意：通常將PC中的圖形顯示子系統(tǒng)簡稱為圖形顯示卡（顯卡）832.3.2 相關(guān)概念1. 分辨率光點一般是指電子束打在顯示器的熒光屏上，顯示器能夠顯示的最小的發(fā)光點。象素點是指圖形顯示