1序论OpenGL 简单的有关学习文件Word格式文档下载.docx

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分子方向没有规律性的液体我们直接称为液体，而分子具有方向性的液体则称之为“液态晶体”，又简称“液晶”。

一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排列的有机化合物。

一般最常用的液晶型态为向列型液晶，分子形状为细长棒形，长宽约1nm～10nm，在不同电流电场作用下，液晶分子会做规则旋转90度排列，产生透光度的差别，如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。

　TN（twistednematic）模式是使用液晶分子扭曲角为90度的向列液晶的液晶模式。

为液晶面板的基本液晶模式。

TFT（ThinFilmTransistor）是指薄膜晶体管，意即每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来驱动，从而可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息

LCD显示器的技术指标有分辨率、亮度、对比度、响应时间、可视角度和坏点数。

背光技术：

其光源可能是白炽灯泡、电光面板（ELP）、发光二极管（LED）、冷阴极管（CCFL）

测入式，直下式

可视角度

技术类型

屏幕技术

主导生产商

VA

CPA

夏普

A-MVA

奇美、友达

S-PVA

三星与索尼合资生产

IPS

S-IPS

LG与飞利浦合资生产

TN面板：

TwistedNematic（扭曲向列型）面板

主要生产厂商：

三星，LG-Display，奇美，友达广电，瀚宇彩晶

优点：

价格便宜（最重要的优势），面板液晶分子响应时间快，开机速度快，功耗较低；

　　缺点：

可视角度窄，色域偏低（NTSC色域在70%左右）。

IPS面板（IN-PLANE-SWITCHING，板内切换）技术

日立，LG-Display，NEC，IPSα，智基

PS改变了液晶分子的排列和电极的分布，工作时的情况也有了改变。

当不施加电压的时，液晶完全不会旋转，两个取向层成90度垂直，就会显示出比较纯的黑色，这也是IPS比TN+FILM的强项。

施加电压后，液晶分子旋转到垂直的为止，光线便可以通过。

所以大家看到，IPS与TN-LCD在施加和不施加电压的显示效果是正好相反的。

不过值得一提的是，不管加不加电压，IPS的液晶分子都是平躺着转的，由于它天生的这项特性，所以它在大视角下的对比与色偏表现是三种液晶技术中最好的，

PS面板现在有数个分支结构，包括常见的鱼鳞状液晶分子的S-IPS，竖直条纹状的H-IPS。

它的全黑状态漏光控制得很好，色彩均匀，而且大多数此类面板都会搭配10bit甚至更强得驱动IC，色彩更为鲜艳。

当然，它的缺点就是液晶分子响应速度比较慢。

目前最快的H-IPS面板响应时间也仅为灰阶5ms，而大部分S-IPS都还在灰阶8ms徘徊。

。

另外它的面板是属于“常闭”类型，即不通电状态下，面板是完全关闭呈黑色的，而TN属于“常开”型，非通电状态液晶分子完全打开，光线可以自由通过。

经过多年发展，目前显示器用IPS面板主要由韩国的LGD研发和生产。

挤压过后

　　如上图，大家可以看到，压力施加到IPS面板时，由于属于硬屏设计，所以需要施加的力更大，出现的梅花印比较淡，松开后能迅速消失。

下面我们一起简单总结一下IPS屏的优缺点：

　　优点：

178度的宽可视角度，S-IPS、H-IPS色域广，硬屏（一定的防刮伤）；

功耗较高，良品率较低，价格偏高

VA面板（VERTICALalignMENT，垂直排列）

三星，友达光电，奇美电子，Fuijtsu，爱普生

目前VA型面板主要分为两种，一种为MVA型，另外一种为PVA型。

　　MVA（MULTI-DOMAINVERTICALalignMENT，多区域垂直排列）技术，原理是增加突出物来形成多个可视区域。

液晶分子在静态的时候并不是完全垂直排列，在施加电压后液晶分子成水平排列，这样光便可以通过各层。

MVA技术将可视角度提高到160度以上，并且提供比IPS和TN+FILM更短的响应时间。

这项技术是富士通公司开发的，目前我国台湾的奇美、友达光电等面板厂都有获得授权使用。

　　PVA则是三星推出的一种面板类型，它在富士通MVA面板的基础上有了进一步的发展和提高，是一种图像垂直调整技术，该技术直接改变液晶单元结构，让显示效能大幅提升可以获得优于MVA的亮度输出和对比度。

此外在这两种类型基础上又延出改进型S-PVA和P-MVA两种面板类型，主要是在色彩、响应时间和可视角度等方面，继续作出有效改善。

TFT成像原理

影像是如何产生的？

其实原理很简单：

让面板上的每一个独立像素都能产生你想要的色彩。

为了达成这个目的，多个冷阴极灯管必须被使用来当作显示器的背光源。

为了要让光通过每一个像素，面板必须被分割且制造成一个个的小门或开关来让光通过。

这项技术的实现是相当复杂的。

液晶显示器（LCD）也就是使用液晶元件来调变光的屏幕。

液晶可以改变它的分子结构，因此可以让不同程度的光量通过它本身（也可完全阻断光线）。

液晶显示器理含有两片偏极片、彩色滤光片阵列及取向膜，它们可决定光通量的最大值与颜色的产生。

液晶层位于两片玻璃片之间，当施以一个电压给取向层，则产生一个电场，使取向层界面的液晶朝某一个方向排列。

每一个像素都由红、绿、蓝三个子像素（Subpixel）所组成，就如同显像管一样。

　　PVA型则是三星推出的一种面板类型，是一种图像垂直调整技术，该技术直接改变液晶单元结构，让显示效能大幅提升可以获得优于MVA的亮度输出和对比度。

此外在这两种类型基础上又延出改进型S-PVA和P-MVA两种面板类型，在技术发展上更趋向上，可视角度可达178度，响应时间被控制在20毫秒以内（目前多数采用Overdrive加速达到6ms以内），而对比度可轻易超过1000:

1较高的水准。

PVA广视角技术原理分析

　　PVA广视角技术同样属于VA技术的范畴，实际上它跟MVA极其相似，可以说是MVA的一种变形。

PVA采用透明的ITO层代替MVA中的凸起物，制造工艺与TN模式相容性较好。

透明电极可以获得更好的开口率，最大限度减少背光源的浪费。

PVA和MVA毕竟一脉相承，在实际性能表现上两者都是相当的。

PVA也属于NB（常暗）模式液晶，在TFT受损坏而未能受电时，该像素呈现暗态。

这种模式大大降低了液晶面板出现“亮点”的可能性。

　　不用屋脊形的凸起物如何生成倾斜的电场呢？

PVA很巧妙的解决了这一问题。

如图，PVA上的ITO不再是一个完整的薄膜，而是被光刻了一道道的缝，上下两层的缝并不对应，从剖面上看，上下两端的电极正好依次错开，平行的电极之间也恰好形成一个倾斜的电场来调制光线。

　　CPA（ContinuousPinwheelAlignment，连续焰火状排列）模式广视角技术

　　CPA模式广视角技术严格来说也属于VA阵营的一员。

在未加电状态下，液晶分子跟VA模式一惯特性一样都是分子长轴垂直于面板方向互相平行排列。

如图，CPA模式的每个像素都具有多个方形圆角的次像素电极，当电压加到液晶层次像素电极和另一面的电极上时，形成一个对角的电场驱使液晶向中心电极方向倾斜。

各液晶分子朝着中心电极呈放射的焰火状排列。

由于像素电极上的电场是连续变化的，所以这种广视角模式被称作“连续焰火状排列（CPA）”模式。

　　在性能上，CPA模式与MVA基本相当，而且CPA也属于NB（常黑）模式液晶，在未受电情况下屏幕为黑色，在生产导致TFT损坏时也同样不易产生“亮点”。

因为CPA模式在各个方向均有相应的液晶分子作补偿，所以在视角表现上除了水平和垂直两方向外在其他倾斜角也有不错的表现。

　　除了IPS规格面板外，常见广视角液晶还有VA面板。

它的特点是采用垂直多畴液晶分子，所以总能看到相交的液晶晶格。

具有代表性的是三星的S-PVA和友达光电/奇美电的MVA。

注意下凸中三星S-PVA面板中的三角形晶格是有两个垂直相交的小三角形组成，并且不可单独工作，上下连续两排晶格凸起方向交错，如果全开就会组成类似长条形颗粒晶格。

　　VA屏同样拥有广角特色，在围观之下色彩

正在挤压　 

　　更重要的一点就是，但压力点消失的时候，在面板上会留下著名的“梅花烙印”，VA屏属于软屏，梅花印的色彩会偏深，不过消失速度也较快。

下面我们一起简单总结一下VA屏的优缺点：

广角设计（高达178度/178度），色域广，亮点率较低；

功耗较高，价格偏高。

二、显卡发展

显示卡是CPU与显示器之间的接口电路，因此也叫显示适配器。

显卡的作用是在CPU的控制下将显示数据转换为视频和同步信号传输到显示器。

在微型计算机发展的前期，并没有显卡概念，而所要显示的信息是经过CPU计算后，输出到主板上由若干个集成电路块组成的显示单元，再经过转换后成为显示器所能辨认的信号，进行输出显示，而这种显示设备只能完成一些最基本的显示功能。

按接口类型分为：

ISA显卡、PCI显卡、AGP显卡、PCI-E显卡等类型，ISA显卡、PCI显卡已淘汰，AGP显卡也面临淘汰，PCI-E显卡是最新型的显卡。

按结构形式分为：

独立显卡和集成显卡

金手指：

是显卡用来连接到主板的通道。

显卡BIOS：

在显卡的BIOS芯片内存储了显卡的一些相关信息，如显卡采用的显示芯片参数、显存的默认工作频率等。

显卡BIOS和主板BIOS具有类似的作用。

显示器因为设计制造上的原因，只能接受模拟信号输入，这就需要显卡能输入模拟信号。

VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口，VGA（VideoGraphicsArray）接口，也叫D-Sub接口。

虽然液晶显示器可以直接接收数字信号，但很多低端产品为了与VGA接口显卡相匹配，因而采用VGA接口。

DVI（DigitalVisualInterface），即数字视频接口

RAMDAC（RandomAccessMemoryDigital-to-AnalogConverter随机数模转换记忆体）。

RAMDAC的作用是把数字图像数据转换成计算机显示需要的模拟数据。

显示器收到的是RAMDAC处理过后的模拟型号。

由于RAMDAC是一块单项不可逆电路，故经过RAMDAC处理过后的模拟信号不可能再被转换成数字信号。

显卡的工作原理是：

由CPU向GPU（图形处理器）发出指令，当GPU处理完成后，将数据传输至显存，显存进行数据读取并将数据传送到RAMDAC，由RAMDAC将数字信号转换成模拟信号传送至显示器显示出来。

显示芯片是显卡的CPU，是显卡上最核心的部件，在显卡的发展过程中，出现了许多专业从事显示芯片开发和生产的厂商，但到目前为止，最主要的有两家厂商，一家是将其显示芯片称为GPU（图形处理器）的nVIDIA，另一家是将其显示芯片称为VPU（视觉处理器）的ATI。

两家都是专门从事显示芯片开发及生产的厂商，它们推出的产品在市场中占有绝对的优势和市场份额。

1999年推出的TNT2系列显卡一举击败了当时在图形加速卡市场占居主导地位的3dfx的Voodoo3和老牌显卡厂商S3的Savege4，成为市场主流，并一直占居市场主导地位至今。

nVIDIA系列显示芯片从诞生到现在共有TNT、TNT2系列、GeForce256、GeForce2系列、GeForce3系列、GeForce4MX系列、GeForce4Ti系列、GeForceFX5200系列、GeForceFX5600系列和GeForceFX5800系列等。

目前市场流行的有GeForceFX5200系列、GeForceFX5600系列和GeForceFX5800系列等。

•ATI的显示芯片也是当前市场主流产品，nVIDIA的显示芯片以速度取胜，ATI显示芯片是以画质出名。

自从ATI推出Radeon（镭）系列显示芯片后，即在显示芯片领域形成了两家竞争的局面，这种竞争促进了显示芯片的快速发展。

了解显示卡的技术指标

分辩率

刷新频率越高，

显存

1.CGA显卡

民用显卡的起源可以追溯到上个世纪的八十年代了。

在1981年,IBM推出了个人电脑时，它提供了两种显卡，一种是"

单色显卡（简称MDA）,一种是"

彩色绘图卡"

（简称CGA）,从名字上就可以看出，MDA是与单色显示器配合使用的,它可以显示80行x25列的文数字,CGA则可以用在RGB的显示屏上,它可以绘制的图形和文数字资料。

在当时来讲，计算机的用途主要是文字数据处理，虽然MDA分辨率为宽752点,高504点，不足以满足多大的显示要求，不过对于文字数据处理还是绰绰有馀的了。

而CGA就具有彩色和图形能力，能胜任一般的显示图形数据的需要了，不过其分辨率只有640x350，自然不能与现在的彩色显示同日而语。

2.MGA/MCGA显卡

1982年，IBM又推出了MGA（MonochromeGraphicAdapter）,又称HerculesCard（大力士卡）,除了能显示图形外，还保留了原来MDA的功能。

当年不少游戏都需要这款卡才能显示动画效果。

而当时风行市场的还有Genoa公司做的EGA（EnhancedGraphicsAdapter），即加强型绘图卡,可以模拟MDA和CGA，而且可以在单色屏幕上一点一点画成的图形。

EGA分辨率为640x350，可以产生16色的图形和文字。

不过这些显卡都是采用数字方式的，直到MCGA（Multi-ColorGraphicsArray）的出现，才揭开了采用模拟方式的显卡的序幕。

MCGA是整合在PS/2Model25和30上的影像系统。

它采用了AnalogRGA影像信号,分辨率可高达640x480,数位RGB和类比RGB不同的地方就像是ON-OFF式切换和微调式切换之间的差别。

用类比RGB讯号的显示屏,会将每一个讯号的电压值转换成符合色彩明暗的范围。

只有类比显示屏可以和MCGA一起使用，才可以提供最多的256种颜色,另外IBM尚提供了一个类比单色显示屏,在此显示屏上可以显示出64种明暗度。

3.VGA接口显卡

VGA（VideoGraphicArray）即显示绘图阵列，它IBM是在其PS/2的Model50,60和80内建的影像系统。

它的数字模式可以达到720x400色,绘图模式则可以达到640x480x16色,以及320x200x256色,这是显卡首次可以同时最高显示256种色彩。

而这些模式更成为其后所有显卡的共同标准。

VGA显卡的盛行把电脑带进了2D显卡显示的辉煌时代。

在以后一段时期里，许多VGA显卡设计的公司不断推陈出新,追求更高的分辨率和位色。

与此同时，IBM推出了8514/A的Monitor显示屏规格,主要用来支持1024x768的分辨率。

在2D时代向3D时代推进的过程中，有一款不能忽略的显卡就是Trident8900/9000显卡，它第一次使显卡成为一个独立的配件出现在电脑里，而不再是集成的一块芯片。

而后其推出的Trident9685更是第一代3D显卡的代表。

不过真正称得上开启3D显卡大门的却应该是GLINT300SX，虽然其3D功能极其简单，但却具有里程碑的意义。

4.3DAGP接口显卡时代

3DFX的光荣

时间推移到1995年，对于显卡来说，绝对是里程碑的一年，3D图形加速卡正式走入玩家的视野。

那个时候游戏刚刚步入3D时代，大量的3D游戏的出现，也迫使显卡发展到真正的3D加速卡。

而这一年也成就了一家公司，不用说大家也知道，没错，就是3Dfx。

1995年，3Dfx还是一家小公司，不过作为一家老资格的3D技术公司，他推出了业界的第一块真正意义的3D图形加速卡：

Voodoo。

在当时最为流行的游戏摩托英豪里，Voodoo在速度以及色彩方面的表现都让喜欢游戏的用户为之疯狂，不少游戏狂热份子都有过拿一千多块大洋到电脑城买上一块杂牌的Voodoo显卡的经历。

3Dfx的专利技术Glide引擎接口一度称霸了整个3D世界，直至D3D和OpenGL的出现才改变了这种局面。

Voodoo标配为4Mb显存，能够提供在640×

480分辨率下3D显示速度和最华丽的画面，当然，Voodoo也有硬伤，它只是一块具有3D加速功能的子卡，使用时需搭配一块具有2D功能的显卡，相信不少老EDO资格的玩家都还记得S3765+Voodoo这个为人津津乐道的黄金组合。

讲到S3765，就不得不提到昔日王者S3显卡了。

S3765显卡是当时兼容机的标准配置，最高支持2MBEDO显存，能够实现高分辨率显示，这在当时属于高端显卡的功效，这一芯片真正将SVGA发扬光大。

能够支持1024×

768的分辨率，并且在低分辨率下支持最高32Bit真彩色，而且性价比也较强。

因此，S3765实际上为S3显卡带来了第一次的辉煌。

而后在96年又推出了S3Virge，它是一块融合了3D加速的显卡，支援DirectX，并包含的许多先进的3D加速功能，如Z-buffering、Doublingbuffering、Shading、Atmosphericeffect、Lighting，实际成为3D显卡的开路先锋，成就了S3显卡的第二次辉煌，可惜后来在3Dfx的追赶下，S3的Virge系列没有再继辉煌，被市场最终抛弃。

此后，为了修复Voodoo没有2D显示这个硬伤，3Dfx继而推出了VoodooRush，在其中加入了Z-Buffer技术，可惜相对于Voodoo，VoodooRush的3D性能却没有任何提升，更可怕的是带来不少兼容性的问题，而且价格居高不下的因素也制约了VoodooRush显卡的推广。

当然，当时的3D图形加速卡市场也不是3Dfx一手遮天，高高在上的价格给其他厂商留下了不少生存空间，像勘称当时性价比之王的Trident9750/9850，以及提供提供了Mpeg-II硬件解码技术的SIS6326，还有在显卡发展史上第一次出场的nVidia推出的Riva128/128zx，都得到不少玩家的宠爱，这也促进了显卡技术的发展和市场的成熟。

1997年是3D显卡初露头脚的一年，而1998年则是3D显卡如雨后春笋激烈竞争的一年。

九八年的3D游戏市场风起去涌，大量更加精美的3D游戏集体上市，从而让用户和厂商都期待出现更快更强的显卡。

在Voodoo带来的巨大荣誉和耀眼的光环下，3Dfx以高屋建瓶之势推出了又一划时代的产品：

Voodoo2。

Voodoo2自带8Mb/12MbEDO显存，PCI接口，卡上有双芯片，可以做到单周期多纹理运算。

当然Voodoo2也有缺点，它的卡身很长，并且芯片发热量非常大，也成为一个烦恼，而且Voodoo2依然作为一块3D加速子卡，需要一块2D显卡的支持。

但是不可否认，Voodoo2的推出已经使得3D加速又到达了一个新的里程碑，凭借Voodoo2的效果、画面和速度，征服了不少当时盛行一时的3D游戏，比如Fifa98，NBA98，Quake2等等。

也许不少用户还不知道，今年最为流行的SLI技术也是当时Voodoo2的一个新技术，Voodoo2第一次支持双显卡技术，让两块Voodoo2并联协同工作获得双倍的性能。

98年虽然是Voodoo2大放异彩的一年，但其他厂商也有一些经典之作。

MatroxMGAG200在继承了自己超一流的2D水准以外，3D方面有了革命性的提高，不但可以提供和Voodoo2差不多的处理速度和特技效果，另外还支持DVD硬解码和视频输出，并且独一无二的首创了128位独立双重总线技术，大大提高了性能，配合当时相当走红的AGP总线技术，G200也赢得了不少用户的喜爱。

Intel的I740是搭配Intel当时的440BX芯片组推出的，它支持的AGP2X技术，标配8Mb显存，可惜I740的性能并不好，2D性能只能和S3Virge看齐，而3D方面也只有Riva128的水平，不过价格方面就有明显优势，让它在低端市场站住了脚。

RivaTNT是nVidia推出的意在阻击Voodoo2的产品，它标配16Mb的大显存，完全支持AGP技术，首次支持的32位色彩渲染、还有快于Voodoo2的D3D性能和低于Voodoo2的价格，让其成为不少玩家的新宠。

而一直在苹果世界闯荡的ATI也出品了一款名为RagePro的显卡，速度比Voodoo稍快。

而98年的一个悲剧英雄是来自王者S3的野人系列Savage系列显卡，Savage3D采用128位总线结构及单周期三线性多重贴图技术，最大像素填充率达到了125MPixels/s，三角形生成速率也达到了每秒500万个。

通过S3新设计的AGP引擎和S3TC纹理压缩技术，支持Direct3D与OpenGL，最大显存容量可达8MBSGRAM或SDRAM，支持AGP4×

规范。

同时也支持当时流行的如反射和散射、Alpha混合、多重纹理、衬底纹理、边缘抗锯齿、16/24位Z-buffering、Tri-linearFiltering（三线性过滤技术）、S3TC纹理压缩技术等技术。

可惜就是受到驱动程序不兼容的严重影响，最终在99年时惨淡收场。

2000年8月，Intel推出AGP3.0规范，工作电压降到0.8V,并增加了8X模式，这样它的数据传输带宽达到了2133MB/sec，数据传输能力相对于AGP4X成倍增长，能较好的满足当前显示设备的带宽需求。

其发展已经经历了AGP1×

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