在顯示器(一)中,展示了單個電子槍,發射電子到熒光屏幕,會點亮一個像素。而且不難猜到,這個像素的顏色,只能是黑或白,或者它們的混合色,也就是灰色,就像我們小時候看的黑白電視。
3. 彩色CRT
而如果要點亮一個彩色像素點,就需要彩色CRT,如下圖所示。
彩色CRT
彩色CRT的原理,就是分別點亮R(紅)、G(綠)、B(藍)三基色的熒光點,每個熒光點發出對應強度值的光,因爲三個熒光點距離非常小,從而在人眼看來,看到的是三個熒光點組合之後的彩色亮光。
在CRT之後,又出現了一大批顯示器,如等離子顯示器、LED顯示器、LCD顯示器,雖然成像方式變了,但是成像原理並沒有變。所以對於做音視頻開發的從業人員,它們之間的區別可以忽視。
4. 光柵掃描系統
雖然成像方式之間的區別可以忽視,但對於開發者來說,圖像的顯示流程是絕不可以忽視的。
伴隨着CRT的產生,人們根據顯示器的顯示原理,定義出了一系列的計算機圖形學名詞,例如幀緩存(在今天,可以簡單的理解爲顯存)、幀率(每秒顯示幀數)、分辨率,以方便描述顯示器是如何工作的。
而且我們知道,一幅圖像可以通過行掃描、和光柵圖像,被數字化並保存到幀緩存裏。然後電子槍根據幀緩存裏,保存的每一像素的強度、顏色等信息,調節自身電壓、並在熒光屏幕上打出對應的像素點。
如果把這一流程進行模塊化,其實只有簡單的兩個模塊,那就是 幀緩存和CRT(顯示器)
。
在後來研發的圖形用戶界面的計算機系統中,這兩個模塊,被集成到了計算機中,他們通過視頻控制器來支配。下圖爲最簡單的圖形用戶界面計算機的顯示流程,因爲這一流程,是在顯示器顯示原理之下發展出來的,所以通常稱爲光柵掃描系統。
較早的光柵掃描系統
右側的監視器就是我們的顯示器,而幀緩存和其他數據一樣,被放在了系統存儲器中。視頻控制器連接總線,提取像素信息,進行圖形數據的顯示。後來,人們又在這一基礎上進行優化。於是變成了這樣子
改進的光柵掃描系統
系統存儲器被開闢出一個固定區域,用來存儲幀緩存,由視頻控制器直接訪問。
這樣一來,它的顯示流程一步步清晰和模塊化。
在顯示圖像的時候,視頻控制器將兩個寄存器(存放變量的地方)x和y分別置爲0和y_max,搞兩個寄存器是因爲顯示器是一個二維笛卡爾座標系,因此屏幕上任一點都可以根據x和y值來鎖定。它的原點在左下角,向右和向上分別爲x和y正方向。
而光柵掃描是從左上角開始,所以開始時的座標爲(0,y_max)。
然後CPU根據座標位置,到存儲器取出幀緩存中,對應的像素值,顯示器根據像素值進行顯示。
後來由於計算機圖形學的迅猛發展,需要處理的圖形信息越來越複雜,單靠CPU處理圖形數據,已經不能滿足需求。於是誕生了顯示處理器(GPU),俗稱顯卡。而幀緩存,也從系統存儲器中,挪到了顯示處理器存儲器(顯存)中來存儲。
最新的光柵掃描系統
至此,關於顯示器這方面,圖形數據的顯示先告一段落。接下來會從圖像(也就是我們平常拍的照片)入手,來討論圖像的數字化過程,期間也會進一步加深對光柵掃描系統的理解~
關於學習資源
1.如果想更詳細的瞭解這一部分內容,可以查閱《計算機圖形學》,以下爲PDF版:
https://pan.baidu.com/s/1c1WPxVq
2.如果想了解音視頻編碼,卻又不知道如何着手,可以先看看這篇博客:[總結]視音頻編解碼技術零基礎學習方法
http://blog.csdn.net/leixiaohua1020/article/details/18893769