图形显示

图形显示 是指用计算机手段表示现实世界的各种事物， 是指用计算机手段表示现实世界的各种事物，并形象 逼真地加以显示。根据产生图形的方法， 逼真地加以显示。根据产生图形的方法，分随机扫描 图形显示器和光栅扫描图形显示器。 图形显示器和光栅扫描图形显示器。 (1)随机扫描图形显示器 随机扫描图形显示器 随机扫描图形显示器 工作原理是将所显示图形的一组坐标点和绘图命令组 成显示文件存放在缓冲存储器，缓存中的显示文件送 成显示文件存放在缓冲存储器， 矢量(线段 产生器，产生相应的模拟电压， 线段)产生器 矢量 线段 产生器，产生相应的模拟电压，直接控制 电子束在屏幕上的移动。 电子束在屏幕上的移动。为了在屏幕上保留持久稳定 的图像，需要按一定的频率对屏幕反复刷新。 的图像，需要按一定的频率对屏幕反复刷新。 这种显示器的优点是分辨率高(可达 可达4096×4096个像 这种显示器的优点是分辨率高 可达 × 个像 素)，显示的曲线平滑。目前高质量图形显示器采用这 ，显示的曲线平滑。 种随机扫描方式。缺点是当显示复杂图形时， 种随机扫描方式。缺点是当显示复杂图形时，会有闪 烁感。 烁感。
虚线框中的I/O接口、图象存储器（刷新存储器）、A/D与 虚线框中的 接口、图象存储器（刷新存储器）、 接口 ）、 与 D/A变换等组成单独的一个部分，称作图象输入控制板 变换等组成单独的一个部分， 变换等组成单独的一个部分 或视频数字化仪。 或视频数字化仪。图象输入控制板的功能是实现连续的 视频信号与离散的数字量之间的转换。 视频信号与离散的数字量之间的转换。图象输入控制板 接收摄象机模拟视频输入信号， 接收摄象机模拟视频输入信号，经A/D变换为数字量存 变换为数字量存 入刷新存储器用于显示， 入刷新存储器用于显示，并可传送到计算机进行图象处 理操作。处理后的结果送回刷存， 理操作。处理后的结果送回刷存，经 D/A变换成模拟视 变换成模拟视 频输出，由监视器进行显示输出。监视器只包括扫描、 频输出，由监视器进行显示输出。监视器只包括扫描、 视频放大等与显示有关的电路及显象管。 视频放大等与显示有关的电路及显象管。也可以接入电 视机的视频输入端来代替监视器。显然，通用计算机配 视机的视频输入端来代替监视器。显然， 置一块图象板（又称图象卡） 置一块图象板（又称图象卡）和监视器就能组成一个图 象处理系统。 象处理系统。
图7.4 IBM PC机汉字显示原理
系列微型计算机系统中， 【解】 在IBM PC系列微型计算机系统中，汉字输出是 系列微型计算机系统中 利用通用显示器和打印机 ，在主机内部由通用的图形 显示卡形成点阵码以后，将点阵码送到输出设备， 显示卡形成点阵码以后，将点阵码送到输出设备，输 出设备只要具有输出点阵的能力就可以输出汉字。 出设备只要具有输出点阵的能力就可以输出汉字。以 这种方式输出的汉字是在设备可以画点的图形方式下 实现的，因此常称这种汉字为图形汉字。 实现的，因此常称这种汉字为图形汉字。 如图7.4所示 通过键盘输入的汉字编码， 所示， 如图 所示，通过键盘输入的汉字编码，首先要经 代码转换程序转换成汉字机内代码， 代码转换程序转换成汉字机内代码，转换时要用输入 码到码表中检索机内码，得到两个字节的机内码， 码到码表中检索机内码，得到两个字节的机内码，字 形检索程序用机内码检索字模库， 形检索程序用机内码检索字模库，查出表示一个字形 个字节字形点阵送显示输出。 的32个字节字形点阵送显示输出。 个字节字形点阵送显示输出
程序段缓冲存储器存放由计算机送来的显示文件和交互式 的图形操作命令。 的图形操作命令。由图形输入设备指定操作性质和操作位 如图形的局部放大、平移、旋转、 置，如图形的局部放大、平移、旋转、比例变换及图形检 索等。 索等。这些操作在缓存中完成比传送到主机中用软件实现 效率高得多。 效率高得多。 刷新存储器中存放一帧图形的形状信息， 刷新存储器中存放一帧图形的形状信息，它的地址和屏幕 上的地址—一对应 如屏幕的分辨率为1024*1024个象素， 一对应， 个象素， 上的地址 一对应，如屏幕的分辨率为 个象素 刷存就要有IO24*1024个单元 屏幕上象素的灰度为256级 个单元； 刷存就要有IO24*1024个单元；屏幕上象素的灰度为256级， 刷存每个单元的字长就是8位。因此刷存的容量直接取决于 刷存每个单元的字长就是 位 显示器的分辨率和灰度级。换言之，此时需要有1MB的刷 显示器的分辨率和灰度级。换言之，此时需要有 的刷 存与之对应。 存与之对应。 程序段缓存和刷存之间有一个DDA部件，它是一种进行数 部件， 程序段缓存和刷存之间有一个 部件 据插补的硬件， 把显示文件变换为象素信息， 据插补的硬件，其作用是 把显示文件变换为象素信息，即 根据显示文件给出的曲线类型和坐标值，生成直线、 根据显示文件给出的曲线类型和坐标值，生成直线、圆、 抛物线乃至更复杂的曲线。插补后的数据（象素信息） 抛物线乃至更复杂的曲线。插补后的数据（象素信息）存 入刷存用于刷新显示。 入刷存用于刷新显示。
(2)光栅扫描图形显示器 光栅扫描图形显示器 光栅扫描图形显示器 产生图形的方法称为相邻像素串接法 相邻像素串接法， 产生图形的方法称为相邻像素串接法，即曲线是由相邻 像素串接而成。因此光栅扫描图形显示器的原理是： 像素串接而成。因此光栅扫描图形显示器的原理是：把对 应于屏幕上每个像素的信息都用存储器存起来， 应于屏幕上每个像素的信息都用存储器存起来，然后按地 址顺序逐个地刷新显示在屏幕上。其组成结构如图： 址顺序逐个地刷新显示在屏幕上。其组成结构如图： 图7.3 光栅扫描图形显示器组成框图
另一种是图形处理子系统， 另一种是图形处理子系统，其硬件结构较前一种复杂得 图形处理子系统 多。它本身就是一个具有并行处理功能的专用计算机， 它本身就是一个具有并行处理功能的专用计算机， 不仅能完成显示操作， 不仅能完成显示操作，同时由于子系统内部有容量很 大的存储器和高速处理器， 大的存储器和高速处理器，可以快速执行许多图象处 理算法，减轻主计算机系统的运算量。 理算法，减轻主计算机系统的运算量。这种子系统可 以单独使用，也可以联到通用计算机系统。 以单独使用，也可以联到通用计算机系统。目前流行 的图形工作站就属于图形处理子系统。 的图形工作站就属于图形处理子系统。 由于新一代多媒体计算机的发展， 由于新一代多媒体计算机的发展，图象的处理与显示 技术越来越受到人们的重视。 技术越来越受到人们的重视。
7.2.3 图象显示设备
图象的概念与图形的概念不同。 图象的概念与图形的概念不同。图形是用计算机表示和生 成的图，称作主观图象 在计算机中表示图形， 主观图象。 成的图，称作主观图象。在计算机中表示图形，只需存储 绘图命令和坐标点，没有必要存储每个象素点。 绘图命令和坐标点，没有必要存储每个象素点。而图象所 处理的对象多半来自客观世界， 处理的对象多半来自客观世界，即由摄象机摄取下来存入 计算机的数字图象，这种图象称为客观图象 客观图象。 计算机的数字图象，这种图象称为客观图象。由于数字化 以后逐点存储，因此图象处理需要占用非常庞大的主存空 以后逐点存储， 间。 图象显示器采用光栅扫描方式，其分辨率在256*256或 图象显示器采用光栅扫描方式，其分辨率在 或 512*512个象素，与图形显示兼容的图象显示器已达 个象素， 个象素 1024*1024，灰度组在 ，灰度组在64.256级。 级 图象显示器有两种类型。 种是图7.4所示的 所示的简单图象显 图象显示器有两种类型。一种是图 所示的简单图象显 示器，它仅仅显示由计算机送来的数字图象。 示器，它仅仅显示由计算机送来的数字图象。图象处理操 作在计算机中完成，显示器不做任何处理。 作在计算机中完成，显示器不做任何处理。
Hale Waihona Puke 光栅扫描图形显示器的优点是通用性强，灰度层次多， 光栅扫描图形显示器的优点是通用性强，灰度层次多， 色调丰富，显示复杂图形时无闪烁现象； 色调丰富，显示复杂图形时无闪烁现象；所产生的图 形有阴影效应、隐藏面消除、涂色等功能。 形有阴影效应、隐藏面消除、涂色等功能。它的出现 使图形学的研究从简单的线条图扩展到丰富多彩、 使图形学的研究从简单的线条图扩展到丰富多彩、形 象逼真的各种立体及平面图形， 象逼真的各种立体及平面图形，从而扩大了计算机图 形学的应用领域，成为三种图形显示器中目前应用最 形学的应用领域， 多的显示器。 多的显示器。 机汉字显示原理图， 【例2】 下图为 】 下图为IBM PC机汉字显示原理图，请分析 机汉字显示原理图 此原理图并进行文字说明。 此原理图并进行文字说明。