overview of graphics systems - @@ home - kku …4 asst.pof.urachart kokaew จอภาพ crt น...

1

Overview of Graphics Systems

ByAsst.Prof. Urachart Kokaew

Department of Computer ScienceKhon Kaen University

Asst.Pof.Urachart Kokaew

Graphics System2 แบบคือ1. “passive” or “static graphics”

2. “interactive” or “dynamic computer graphics”หมายถึงระบบของภาพที่ตอบสนองอยางทันทีทันใดและภาพมีการ เปลี่ยนแปลงไดรวดเร็ว เชน การเลนวิดีโอเกมส

2

Asst.Pof.Urachart Kokaew

ระบบกราฟกสแบบอินเตอรแอกตีฟประกอบดวย 4 ประเภทคือ1. Computer2. Video display screen generation 3. User input devices4. Hard-copy output devices

Asst.Pof.Urachart Kokaew

อุปกรณสําหรับ interactive computer graphics

1.Computer

ถือเปนศูนยกลางที่เชื่อมโยงและควบคุมการงานของ อุปกรณ ซึ่งปจจัยสําคัญตัวหนึ่งที่ทําใหระบบ

มีประสิทธิภาพ

3

Asst.Pof.Urachart Kokaew

จอภาพที่นิยมใชเกือบทั้งหมดเปนจอ CRTs(Cathode-Ray Tubes)

ซ่ึงระบบประกอบดวยอุปกรณตางๆดังตอไปนี้Electron Gun:กําเนดิอิเล็กตรอนเพื่อยิงออกไปกระทบกับจอภาพ

Focusing System:รวมอิเล็กตรอนจากปนอิเล็กตรอนเพื่อเปน ลําอิเล็กตรอนกอนไปยังระบบหักเหDeflection System:เปนระบบหักเหเพื่อเปลี่ยนทิศทางของลําอิเล็กตรอนใหกระทบตําแหนงตางๆของจอภาพScreen:จอภาพฉาบดวยสารเรืองแสง(ฟอสเฟอร)เพื่อกําเนิดจดุแสง

อุปกรณสําหรับ interactive computer graphics 2.Video display screen generation

Asst.Pof.Urachart Kokaew

Refresh Cathode-Ray Tubes

4

Asst.Pof.Urachart Kokaew

จอภาพ CRT นี้ยังแบงเปน 2 แบบ คือ1. raster scan 2. random vector

1. raster scanคือจอภาพที่ประกอบดวย pixel หรือ picture elements

เรียงกันตามแนวนอน (Scan line)และแนวดิ่งคุณภาพของ Raster Scan Display อธิบายไดในรูปของ “Resolution“

อุปกรณสําหรับ interactive computer graphics 2.Video display screen generation

Asst.Pof.Urachart Kokaew

Raster-Scan Displays

5

Asst.Pof.Urachart Kokaew

Scan line

Asst.Pof.Urachart Kokaew

Resolution(ความคมชัด) คือคาที่ใชวัดจํานวน pixels ตามแนวตั้งและแนวนอน ตอหนวยพื้นที่ (หรือตอขนาดของจอภาพ เชน 14”) จอภาพที่มีคา resolution สูงกวาจะให ภาพที่ละเอียดมากกวา เชน

- 320 x 200 : หมายถึง - 640 x 350 : หมายถึง

Dot Pitch คือระยะหางระหวางจุด จอภาพทั่วๆไปมี

อุปกรณสําหรับ interactive computer graphics 2.Video display screen generation

6

Asst.Pof.Urachart Kokaew

1.คุณสมบัติของ raster scan

• ขอมูลที่จะแสดงตองเก็บใน Frame Buffer•• Refresh Rate เปนแบบคงที่ไมผันแปรตามความซับซอนของภาพ•• สามารถแสดงสีไดหลากหลาย

Asst.Pof.Urachart Kokaew

raster scan

7

Asst.Pof.Urachart Kokaew

เนื่องจากแสงที่เกิดขึ้นที่จอภาพจะอยูไดเพียงระยะเวลาหนึ่งเทานั้นและเพื่อใหเราสามารถเห็นภาพไดอยางตอเนื่องจึงตองยิงลําอิเล็กตรอนซ้ําที่เดิม

หลายครั้ง บางครั้งจึงเรียกจอภาพพวกนี้วา Refresh CRT ซ่ึงมีขั้นตอนคือ1.ยิงอิเล็กตรอนเริ่มจากมุมบนซายของจอภาพ (scan line แรก) ไปทางขวา2. หยุดปลอยอิเล็กตรอน แลวมาเริ่ม scan line ถัดไป3. เมื่อยิงถึง pixel สุดทาย จะกลับไปเริ่มใหมที่ขั้นตอนที่ 1Refresh rate คือFrame time คือ

อุปกรณสําหรับ interactive computer graphics 2.Video display screen generation

Asst.Pof.Urachart Kokaew

ปญหาของ Raster-scan คือ จอภาพมีอาการกระพริบ เนื่องจาก ความเร็วในการ scan ไมเร็วพอ ทําให scan line แรกๆจางลง

วิธีแกปญหาคือ แบง การ scan ออกเปน 2 รอบ- รอบที่ 1 scan เฉพาะ scan line ที่เปนเลขคี่ - รอบที่ 2 scan เฉพาะ scan line ที่เปนเลขคู

TV Workstation interlaced : สอดประสาน,เสนผานกัน

อุปกรณสําหรับ interactive computer graphics 2.Video display screen generation

8

Asst.Pof.Urachart Kokaew

Interlacing Vs Non Interlacing

1 TV Frame = 2 FieldInterlacing Mode

1 Computer Frame

Asst.Pof.Urachart Kokaew

กรณี interlaced (แบงการ scan ออกเปน 2 รอบ)Refresh Rate = 60 frame/sec.กรณี non interlaced Refresh Rate = 120 frame/sec.

TV (interlaced) Workstation (non-interlaced)ดังนั้นจอภาพประเภท non interlaced จะไดภาพที่นิ่งกวา

อุปกรณสําหรับ interactive computer graphics 2.Video display screen generation

9

Asst.Pof.Urachart Kokaew

ปญหาที่เกิดขึ้นเมื่อตองทํา Refresh rate ใหมคือ จะรูไดอยางไรวา pixel ใด ON หรือ OFF ซ่ึงจะทราบไดจะตองมีสวนประกอบ 3 สวนคือ

1. Frame Buffer2. Display Controller3. Scan Conversion Algorithms

Memory

ScanConversion

FrameBuffer

DisplayImage

Display Processor Display Controller

อุปกรณสําหรับ interactive computer graphics 2.Video display screen generation

Asst.Pof.Urachart Kokaew

1. Frame Bufferคือหนวยความจําที่ใชเกบ็ขอมูล pixels ซ่ึงอยูในรูป array 2 มิติ

คอลัมน x แถว (จํานวนจดุ x จํานวนscan line) รูป 1.7 P.19

ตามตําแหนงพิกดัของจอภาพ รูป 1.8 P.19 ซ่ึงจะระบุจํานวน Frame Buffer เพื่อบอกวาสามารถแสดงคาสีไดแตกตางกันเทาใด เชน

1-bit plan มีเพียง 21 สี คือ 3-bit plan มีเพียง 23 สี คือ n-bit plan มีเพียง 2n สี

อุปกรณสําหรับ interactive computer graphics 2.Video display screen generation

10

Asst.Pof.Urachart Kokaew

Dept of Color

Asst.Pof.Urachart Kokaew

2. Display Controllerคือตัวควบคุมการแสดงภาพที่ทําหนาที่อานขอมูลจาก frame buffer ไวใน

Video Buffer (video RAM) แลวเปลี่ยนคาตัวเลขใหเปนคา กระแสไฟเพื่อสงไปยังจอภาพทําใหเกดิจดุสวางแลวมันจะกลับมาอานคาใน Fame Buffer เพื่อ Refresh Screen ไปเรื่อยๆ

3. Scan Conversion Algorithmsเปนกระบวนวิธีการแปลงคําสั่งที่มีใน CPU หรือ Display Processor ใหเปนคาที่เก็บไวใน Frame Buffer

อุปกรณสําหรับ interactive computer graphics 2.Video display screen generation

11

Asst.Pof.Urachart Kokaew

2. random vectorระบบสรางภาพในรูปแบบเสน ซ่ึงระบบการลากเสนนี้เรียกวา “Random-vector” หรือ “calligraphic systems : ระบบการประดิษฐตัวอักษร”ระบบนี้ประกอบดวย Display File ที่ใชเกบ็คําสั่งการลากเสนภาพวิธีนี้ไมจําเปนตองมีการทํา Refresh ทัง้จอภาพ เพียงแค Refresh เฉพาะสวนที่ประกอบดวยเสนตรงเทานั้น

อุปกรณสําหรับ interactive computer graphics 2.Video display screen generation

Asst.Pof.Urachart Kokaew

2. คุณสมบัติของ random vector

• ขอมูลที่จะแสดงตองเก็บใน Refresh Buffer• ขอมูลเปนแบบเวกเตอร หรือคําสั่งในการเขียน• ระบบสรางภาพจะตองสรางภาพใหไดมากกวา 60 รอบตอวินาที• หากขอมูลมีความซับซอนมากจะทําใหเกิดปญหา Flicker• Refresh Rate เปนแบบผันแปรตามความซับซอนของภาพ• ไมสามารถแสดงสีไดหลายสีในเวลาเดียวกัน

12

Asst.Pof.Urachart Kokaew

Random Scan Display

Asst.Pof.Urachart Kokaew

Random Scan Display

13

Asst.Pof.Urachart Kokaew

Random Scan Display

Asst.Pof.Urachart Kokaew

การเปรียบเทียบ raster scan และ random vector- Random Vector ไดดีกวา Raster scan- Raster scan ไดดีกวา Random Vector- Refresh cycle ของ Random Vector

- สําหรับภาพที่ไมซับซอนหรือภาพของเสนทั่วไป Raster scan

อุปกรณสําหรับ interactive computer graphics 2.Video display screen generation

14

Asst.Pof.Urachart Kokaew

PaddleJoystickMouse, TrackballDigitizer(Graphics Tablet)Light PenTouch ScreenTouch PadScanner

อุปกรณสําหรับ interactive computer graphics3.User input devices