【音视频基础】(二)：显示器是如何显示图形数据的二

2018-02-23 本文已影响0人金架构

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在显示器（一）中，展示了单个电子枪，发射电子到荧光屏幕，会点亮一个像素。而且不难猜到，这个像素的颜色，只能是黑或白，或者它们的混合色，也就是灰色，就像我们小时候看的黑白电视。

而如果要点亮一个彩色像素点，就需要彩色CRT，如下图所示。

彩色CRT

彩色CRT的原理，就是分别点亮R（红）、G（绿）、B（蓝）三基色的荧光点，每个荧光点发出对应强度值的光，因为三个荧光点距离非常小，从而在人眼看来，看到的是三个荧光点组合之后的彩色亮光。

在CRT之后，又出现了一大批显示器，如等离子显示器、LED显示器、LCD显示器，虽然成像方式变了，但是成像原理并没有变。所以对于做音视频开发的从业人员，它们之间的区别可以忽视。

虽然成像方式之间的区别可以忽视，但对于开发者来说，图像的显示流程是绝不可以忽视的。

伴随着CRT的产生，人们根据显示器的显示原理，定义出了一系列的计算机图形学名词，例如帧缓存（在今天，可以简单的理解为显存）、帧率（每秒显示帧数）、分辨率，以方便描述显示器是如何工作的。

而且我们知道，一幅图像可以通过行扫描、和光栅图像，被数字化并保存到帧缓存里。然后电子枪根据帧缓存里，保存的每一像素的强度、颜色等信息，调节自身电压、并在荧光屏幕上打出对应的像素点。

如果把这一流程进行模块化，其实只有简单的两个模块，那就是帧缓存和CRT（显示器）。

在后来研发的图形用户界面的计算机系统中，这两个模块，被集成到了计算机中，他们通过视频控制器来支配。下图为最简单的图形用户界面计算机的显示流程，因为这一流程，是在显示器显示原理之下发展出来的，所以通常称为光栅扫描系统。

较早的光栅扫描系统

右侧的监视器就是我们的显示器，而帧缓存和其他数据一样，被放在了系统存储器中。视频控制器连接总线，提取像素信息，进行图形数据的显示。后来，人们又在这一基础上进行优化。于是变成了这样子

改进的光栅扫描系统

系统存储器被开辟出一个固定区域，用来存储帧缓存，由视频控制器直接访问。

这样一来，它的显示流程一步步清晰和模块化。

在显示图像的时候，视频控制器将两个寄存器（存放变量的地方）x和y分别置为0和y_max，搞两个寄存器是因为显示器是一个二维笛卡尔坐标系，因此屏幕上任一点都可以根据x和y值来锁定。它的原点在左下角，向右和向上分别为x和y正方向。

而光栅扫描是从左上角开始，所以开始时的坐标为（0，y_max）。

然后CPU根据坐标位置，到存储器取出帧缓存中，对应的像素值，显示器根据像素值进行显示。

后来由于计算机图形学的迅猛发展，需要处理的图形信息越来越复杂，单靠CPU处理图形数据，已经不能满足需求。于是诞生了显示处理器（GPU），俗称显卡。而帧缓存，也从系统存储器中，挪到了显示处理器存储器（显存）中来存储。

最新的光栅扫描系统

至此，关于显示器这方面，图形数据的显示先告一段落。接下来会从图像（也就是我们平常拍的照片）入手，来讨论图像的数字化过程，期间也会进一步加深对光栅扫描系统的理解~

如果想更详细的了解这一部分内容，可以查阅《计算机图形学》，以下为PDF版：
https://pan.baidu.com/s/1c1WPxVq