1序论OpenGL 简单的有关学习文件Word格式文档下载.docx

1、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1nm10nm，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（twisted nematic）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（Thin FilmT ransistor）是指薄膜晶体管，意即每个液晶像素点都是由集成在

2、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VACPA夏普A-MVA奇美、友达S-PVA三星与索尼合资生产IPSS-IPSLG与飞利浦合资生产TN面板：Twisted Nematic（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；

3、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，IPS，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

4、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

5、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（VERTICAL alignMENT，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-DOMAIN VERTICAL alignMENT，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

6、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

7、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

8、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

9、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 （Continuous Pinwheel Alignment，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

10、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

11、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

12、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

13、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（Video Graphics Array）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（Digital Visual Interface），即数字视频接口RAMDAC （R

14、andom Access Memory Digital-to-Analog Converter 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

15、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、GeForce4

16、MX系列、GeForce4 Ti系列、GeForce FX5200系列、GeForce FX5600系列和GeForce FX5800系列等。目前市场流行的有GeForce FX5200系列、GeForce FX5600系列和GeForce FX5800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

17、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，

18、IBM又推出了MGA（Monochrome Graphic Adapter）, 又称Hercules Card （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（Enhanced Graphics Adapter），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-Color Graphics Array）的出现，才揭开了采用模拟方式的显卡的序幕

19、。MCGA是整合在 PS/2 Model 25和30上的影像系统。它采用了Analog RGA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（Video Graphic Array）即显示绘图阵列，它IBM是在其 PS/2 的Model 50, 60和80内建的影像系统。它

20、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1024x 768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Trident 8900/9000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

21、芯片。而后其推出的Trident 9685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GLINT 300SX，虽然其3D功能极其简单，但却具有里程碑的意义。 4. 3D AGP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。

22、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640480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S3 765+Voodoo这个为人津津乐道的黄金组合。讲到S3 765，就不得不提到昔日王者

23、S3显卡了。 S3 765显卡是当时兼容机的标准配置，最高支持2MB EDO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1024768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，S3 765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S3 Virge，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、Doubling buffering、Shading、Atmospheric effect、Lighting，实际成为3D显卡的开路先锋，成

24、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Trident 9750/9850，以及提供提供了Mpeg-II硬件解码技术的SIS6

25、326，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/12Mb EDO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

26、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。Matrox MGA G200在继承了自己超一流的2D水准以外，3D方面有了

27、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AGP 2X技术，标配8Mb显存，可惜I740的性能并不好，2D性能只能和S3 Virge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。 Riva TNT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

28、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Rage Pro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125M Pixels/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8MB SGRAM或SDRAM，支持AGP 4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-linear Filtering（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AGP 4X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AGP 1，AG