图形输出包括图形的显示和图形的绘制,图形显示指的是在屏幕上输出图形,图形绘制通常指把图形画在纸 上,也称硬拷贝,打印机和绘图仪是两种最常用的硬拷贝设备。我们将不介绍打印机和绘图仪,而将重点放在 图形显示设备上 现在的图形显示设备绝大多数是基于阴极射线管( CRT Cathode- Ray tube)的监视器。历史上CRT显示器 经历了多个发展阶段,出现过各种不同类型的CRT监视器,如:存储管式显示器,随机扫描显示器(又称矢量 显示器),但是这些显示器的缺点是很明显的,图形表现能力也很弱。70年代开始出现的刷新式光栅扫描显示 器是图形显示技术走向成熟的一个标志,尤其是彩色光栅扫描显示器的出现更将人们带到一个多彩的世界 1-1彩色CRT监视器 图1.4.1给出了CRT的工作原理。高速的电子束由电子枪发出,经过聚焦系统、加速系统和磁偏转系统就会 到达荧光屏的特定位置。荧光物质在高速电子的轰击下会发生电子跃迁,即电子吸收到能量从低能态变为高能 态。由于高能态很不稳定,在很短的时间内荧光物质的电子会从高能态重新回到低能态,这时将发出荧光,屏 幕上的那一点就会亮了。显然从这发光原理可以看出这样的光不会持续很久的,因为很快所有的电子都将回到 低能态,不会再有光发出。所以要保持显示一幅稳定的画面,必须不断地发射电子束。 电子枪聚焦系统加速系统磁偏转系统 电子束 加热灯丝 荧光屏 金属阴极电平控制器 水平偏转板垂直偏转板 图1.4.1CRT显示器简易结构图 那么电子束是如何发出的,又是如何控制它的强弱的呢?由图1.4.1,我们可以看出,电子枪是由一个加热 器,一个金属阴极和一个电平控制器组成。当加热器加到一定高温时,金属阴极上的电子就会摆脱能垒的束缚, 迸射出去。而电平控制器是用来控制电子束的强弱的,当加上正电压时,电子束就会大量通过,将会在屏幕上 形成较亮的点,当控制电平加上负电压时,依据所加电压的大小,电子束被部分或全部阻截,通过的电子很少 屏幕上的点也就比较暗。 显然,电子枪发射出来的电子是分散的,这样的电子束是不可能精确定位的,所以发射出来的电子束必须通 过聚焦。聚焦系统是一个电透镜,能使众多的电子聚集于一点。 聚集后的电子束通过一个加速阳极达到轰击激发荧光屏应有的速度。最后由磁偏转系统来达到指定位置。很 明显,如果电子束要到达屏幕的边缘时,偏转角度就会增大。到达屏幕最边缘的偏转角度被称为最大偏转角。 屏幕造得越大,要求的最大偏转角度就越大。但是磁偏转的最大角度是有限的,为了达到大屏幕的要求,只能 将管子加长。所以我们平时看到的CRT显示器屏幕越大整个显象管就越长。 我们刚才讲过,要保持荧光屏上有稳定的图象就必须不断地发射电子束。刷新一次指电子束从上到下将荧光 屏扫描一次,其扫描过程如下图所示。只有刷新频率高到一定值后,图象才能稳定显示。大约达到每秒60帧即 60肛z时,人眼才能感觉到屏幕不闪烁,要使人眼觉得舒服,一般必须有85Hz以上的刷新频率 计算机图形学第一章第11页共17页11计算机图形学 第一章 第 11 页 共 17 页 11 图形输出包括图形的显示和图形的绘制，图形显示指的是在屏幕上输出图形，图形绘制通常指把图形画在纸 上，也称硬拷贝，打印机和绘图仪是两种最常用的硬拷贝设备。我们将不介绍打印机和绘图仪，而将重点放在 图形显示设备上。 现在的图形显示设备绝大多数是基于阴极射线管（CRT Cathode－Ray Tube）的监视器。历史上 CRT 显示器 经历了多个发展阶段，出现过各种不同类型的 CRT 监视器，如：存储管式显示器，随机扫描显示器（又称矢量 显示器），但是这些显示器的缺点是很明显的，图形表现能力也很弱。70 年代开始出现的刷新式光栅扫描显示 器是图形显示技术走向成熟的一个标志，尤其是彩色光栅扫描显示器的出现更将人们带到一个多彩的世界。 1-1 彩色 CRT 监视器 图 1.4.1 给出了 CRT 的工作原理。高速的电子束由电子枪发出，经过聚焦系统、加速系统和磁偏转系统就会 到达荧光屏的特定位置。荧光物质在高速电子的轰击下会发生电子跃迁，即电子吸收到能量从低能态变为高能 态。由于高能态很不稳定，在很短的时间内荧光物质的电子会从高能态重新回到低能态，这时将发出荧光，屏 幕上的那一点就会亮了。显然从这发光原理可以看出这样的光不会持续很久的，因为很快所有的电子都将回到 低能态，不会再有光发出。所以要保持显示一幅稳定的画面，必须不断地发射电子束。 图 1.4.1 CRT 显示器简易结构图 那么电子束是如何发出的，又是如何控制它的强弱的呢？由图 1.4.1，我们可以看出，电子枪是由一个加热 器，一个金属阴极和一个电平控制器组成。当加热器加到一定高温时，金属阴极上的电子就会摆脱能垒的束缚， 迸射出去。 而电平控制器是用来控制电子束的强弱的，当加上正电压时，电子束就会大量通过，将会在屏幕上 形成较亮的点，当控制电平加上负电压时，依据所加电压的大小，电子束被部分或全部阻截，通过的电子很少， 屏幕上的点也就比较暗。 显然，电子枪发射出来的电子是分散的，这样的电子束是不可能精确定位的，所以发射出来的电子束必须通 过聚焦。聚焦系统是一个电透镜，能使众多的电子聚集于一点。 聚集后的电子束通过一个加速阳极达到轰击激发荧光屏应有的速度。最后由磁偏转系统来达到指定位置。很 明显，如果电子束要到达屏幕的边缘时，偏转角度就会增大。到达屏幕最边缘的偏转角度被称为最大偏转角。 屏幕造得越大，要求的最大偏转角度就越大。但是磁偏转的最大角度是有限的，为了达到大屏幕的要求，只能 将管子加长。所以我们平时看到的 CRT 显示器屏幕越大整个显象管就越长。 我们刚才讲过，要保持荧光屏上有稳定的图象就必须不断地发射电子束。刷新一次指电子束从上到下将荧光 屏扫描一次，其扫描过程如下图所示。只有刷新频率高到一定值后，图象才能稳定显示。大约达到每秒 60 帧即 60Hz 时，人眼才能感觉到屏幕不闪烁，要使人眼觉得舒服，一般必须有 85Hz 以上的刷新频率