计算机图形硬件

CRT图形显示器

阴极射线管CRT

随机扫描的图形显示器

电子束的定位和偏转具有随机性，即电子束的扫描轨迹随显示内容而变化，只在需要的地方扫描

每个屏幕点称为像素，像素信息从应用程序转换并放入帧缓冲区的过程称之为扫描转换过程。

平板显示器

分为发射显示器：将电能转换为光能，如等离子显示器

非发射显示器：利用光学效应，将太阳光或来自其他光源的光转换为图形图案，液晶显示器

pc图形显示子系统主要由三个部件组成：

（1）帧缓冲存储器（帧缓存）：帧缓冲存储器用来存储像素颜色（灰度）值，即显示存储器（显存).它由

显示控制器直接访问以刷新屏幕，存放的点阵数据格式取决于设定的显示工作方式。

（2）显示控制器：显示控制器又称视频控制器，他们的主要功能是依据设定的显示工作方式，自主地，反

复不断地读取帧缓冲存储器中的图像点阵数据，将他们转换成R,G,B三色信号并配以同步信号送至显示器，即可刷新频幕。

（3）ROM BIOS：其中包括少量的固化软件，用于支持显示控制器建立所要求的显示环境

通常将pc中的图形显示子系统简称为图形显示卡（显卡）。

绘制流水线

图形显示子系统的主要功能是在给定视点、三维物体、光源、照明模式以及纹理条件下，生成或绘制一幅二维图像，并将

其写入到帧缓冲存储器，然后由显示控制器驱动显示器显示。其中的生成和绘制过程是由CPU或显示处理器完成的，常蚕蛹

流水线结构绘制，或称为管线绘制。

绘制流水线的基本结构从概念上包括三个阶段：应用程序阶段、几何阶段和光栅阶段



绘制流水线的结构

应用程序阶段的主要任务是接受各种输入设备的输入，完成相应的操作，并将生成的所用图形对象送至几何阶段。几何阶段

主要实现大部分的多边形和顶点操作，它可以分为模型与视点变换、光照、投影、裁剪和屏幕映射等五个功能阶段。几何阶段

完成之后，就进入光栅阶段，它实现图形对象的扫描转换，即根据几何阶段输出的顶点、颜色和纹理坐标，计算出屏幕上每个

像素的颜色属性并存入帧缓冲存储器，称为颜色缓冲存储器中。光栅阶段还实现可见性判断，即在颜色缓冲存储器中保留可见的

图形对象。

图形显示技术中的三种分辨率

（1）屏幕分辨率：也称光栅分辨率或物理分辨率，它决定了显示系统最大可能的分辨率，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

（2）显示分辨率，是计算机显示控制器能够提供的显示模式分辨率，实际应用中称为显示模式。对于文本显示方式显示分辨率用

水平和垂直方向上能显示的字符总数的乘积来表示；对于图形显示方式，用水平方向和垂直方向所能显示的像素点总数的乘积来表示

（3）图形的存储分辨率：是指帧缓冲区的大小，一般用缓冲区的字节数表示。由于帧缓冲存储器的大小不仅与显示分辨率有关，还与

像素点的颜色数有关，所以帧缓存大小的计算为：



其中：x、y分别为表示当前显示分辨率下x、y方向上的像素点总数，n为颜色数或灰度等级数。

http://cs.hust.edu.cn/webroot/courses/csgraphics/jiaocai.php?bookpage=2_d#