计算机图形学结课作业

计算机图形学大作业071221 班07122038李晓艳 一．简述液晶显示器的原理，并结合个人的使用体会谈谈其主要技术指标。 答： 薄膜晶体管液晶显示器 (TFT-LCD)是液晶显示器中最重要的一种 ,其产值和 影响力在液晶显示器家族中有着举足轻重的地位，下面通过讲述 TFT-LCD 来阐 述 LCD 的原理。在 TFT-LCD中，TFT 的功能就是一个开关管。常用的 TFT 是 三端器件。在玻璃基板上制作半导体层，在两端有与之相连接的源极和漏极。并 通过栅极绝缘膜，与半导体相对置，利用施加于栅极的电压来控制源、漏电极间 的电流。 对于显示屏来说， 每个像素从结构上可以看作为像素电极和共同电极之间夹 一层液晶。更重要的是从电的角度可以把它看作电容。其等效电路为图 1 所示。 要对 j 行 i 列的像素 P（i,j）充电，就要把开关T（i,j）导通，对信号线D（i）施 加目标电压。当像素电极被充分充电后，即使开关断开，电容中的电荷也得到保 存，电极间的液晶分子继续有电场作用。数据（列）驱动器的作用是对信号线施 加目标电压，而栅极（行）驱动器的作用是起开关的导通和断开。由于加在液晶 层上的电压可存储使液晶层能稳定地工作。这个显示电压通过 TFT 也可在短时 间内重新写入，因此，即使对高清晰度LCD，也能满足图像品质要求。 显示图像的关键还在于液晶在电场作用下的分子取向。 一般通过对基板内侧的取 向处理， 使液晶分子的排列产生希望的形变来实现不同的显示模式。在电场作用 下，液晶分子产生取向变化，并通过与偏振片的配合，使入射光在通过液晶层后 强度发生变化。从而实现图像显示。 TFT-LCD与无源 TN-LCD、STN-LCD 的简单矩阵不同，它在液晶显示屏的 每一个象素上都有一个薄膜晶体管（TFT） ，可有效地克服非选通时的串扰，使 之显示液晶屏的静态特性与扫描线数无关，因此大大提高了图像质量。而开关单 元 （即 TFT） 的特性， 则要满足通态电阻低， 闭态电阻非常大这一要求。 TFT-LCD 彩色化则一般是通过加一层彩色滤光片，在显示器的前面板上实现。它要求在每 个像素上制作红、绿、蓝三色和遮光用黑矩阵。 其主要技术指标： 1、尺寸和显示屏 一般 LCD 显示器(即 LCD 屏)的对角线尺寸有以下几种：14“、15“、15.1“、 17“、17 .1“。 本机为 15“(304.1×228 .1mm)。现在的 LCD 显示屏均采用薄膜 晶体管有源矩阵显示 屏(TFT Active Matrix Panel) 、所有 R、G、B 像素中的每 一个颜色的像素均由 1 个 TFT(薄膜晶体管)来控制，数百万个TFT 构 成一个有 源矩阵，成为 LCD 屏。 2、点距 水平点矩指每个完整像素(含 R、G、B)的水平尺寸，垂直点距指每个完整像 素的垂直 尺寸。 例如本机采用 1024×768 个像素的 LCD 屏， 尺寸为 15“(304.1mm ×228.1mm)，则水平点距=304.1mm÷1024=0.297mm，垂直点距=228.1÷ 768=0.297mm。 3、分辨率、刷新率(场频)、行频、信号模式 LCD 屏的分辨率是指液晶屏制造所固有的像素的列数和行数，如1024× 768(多为 15“， 能 满足 XGA 信号模式要求)， 800×600(多为 14“， 能满足 SVGA 信号模式要求。)分辨率越高， 清晰度越好。刷新率即显示器的场频。刷新率越 高，显示图像的闪动就越小。LCD 显示器的最高场频和最高行频，主要由液 1 计算机图形学大作业071221 班07122038李晓艳 晶屏的技术参数所决定。本机的 LCD 屏 允许的最高行频为 80KHz，最高场频 为 75Hz。在 LCD 显示的分辨率、行频和刷新率确定后，其接收的最高信号模 式就明确了，现 LCD 显示器一般有以下 2 种产品，本产品属第一种。 15“ XGA 1024×76875Hz60KHz(行频 60KHz、场频 75Hz) 17“ SXGA1280× 102475Hz80KHz(行频 80KHz、场频 75Hz) 4、对比度 对比度是表现图象灰度层次的色彩表现力的重要指标，一般在200∶ 1~400∶1 之间，越 大越好。 5、亮度 亮度是表现 LCD 显示器屏幕发光程度的重要指标，亮度越高，对周围环境 的适应能力 就越强。一般在 150~350cd/m2 之间，越大越好。 6、显示色彩 LCD 显示器的色彩显示数目越高，对色彩的分辨力和表现力就越强，这是 由 LCD 显示 器内部的彩色数字信号的位数(bit)所决定的。本显示器内采用的是 R(8bit) 、 G(8bit) 、B(8bit) 的 数 字 信 号 ， 则 显 示 色 彩 数 目 为 28 × 28 × 28=224=16.7M。 7、响应时间 由于液晶材料具有粘滞性， 对显示有延迟， 响应时间就反映了液晶显示器各 像素点的 发光对输入信号的反应速度。它由两个部份构成，一个是像素点由亮 转暗时对信号的延迟 时间 tr(又称为上升时间)， 二个是像素点由暗转亮时对信号 的延迟时间 tf(又称为下降时 间)，而响应时间为两者之和，一般要求小于 50ms。 8、可视角度 可视角度是指站在距 LCD 屏表面垂线的一定角度内仍可清晰看见图象的最 大角度，越 大越好。 9、整机功耗 一般要求工作时≤30W，省电时≤3W。 10、其它：安规认证 CCC、UL、 二．简述种子填充算法的基本原理，并举例分析它的特点。 答： 种子填充算法又称为边界填充算法。 种子填充算法首先假定封闭轮廓线内某 个已知点， 然后开始搜索与种子点相邻且位于轮廓线内的点。如果相邻点在轮廓 线内，则它们成为新的种子点；否则相邻点达到了区域的边界。 其基本思想是： 从多边形区域的一个内点开始，由内向外用给定的颜色画点 直到边界为止。 如果边界是以一种颜色指定的，则种子填充算法可逐个像素地处 理直到遇到边界颜色为止。 特点： 种子填充算法常用四连通域和八连通域技术进行填充操作。从区域内 任意一点出发，通过上、下、左、右四个方向到达区域内的任意像素。用这种方 法填充的区域就称为四连通域；这种填充方法称为四向连通算法。从区域内任意 一点出发，通过上、下、左、右、左上、左下、右上和右下八个方向到达区域内 的任意像素。 用这种方法填充的区域就称为八连通域；这种填充方法称为八向连 通算法。 一般来说， 八向连通算法可以填充四向连通区域，而四向连通算法有时不能 填充八向连通区域。 2 计算机图形学大作业071221 班07122038李晓艳 三．什么是走样？结合自己的体会谈一谈怎样实现反走样？ 答： 光栅图形显示器是目前使用最广泛的图形显示器， 因为它具有以下优点：光 栅扫描显示器具有固定的刷新顺序，扫描从屏幕的左上角开始，从左到右，从上 到下的顺序进行刷新，从而刷新控制部件得以简化，节约了成本。在光栅显示系 统中， 构成图形的最小图形元素是像素，这样只要计算屏幕上位于给定区域以内 的所有像素，并且赋予一定的颜色，就完成了图形的绘制。光栅显示器中的图形 由像素构成，而每一个像素又可呈现出多级灰度或不同的颜色值，