Bước thiết kế trong máy tính doc

Bằng cách hội tụ chùm điện tử, thay đổi mật độ và điều khiển điểm tiếp xúc trên màng phosphor nhờ hệ thống phản xạ deflector, chùm điện tử có thể dùng để tạo ra hình ảnh...  Màn hình đầ

Computer Aided Design and Computer Aided Manufacturing

Chapter 3 CAD Systems

CAD Systems

A CAD system consists of three major parts:

 Hardware : computer and input/output devices.

 Operating system software

 Application software : CAD package.

1 Giao tiếp với CPU

2 Tạo hình ảnh đồ họa rõ ràng trên màn hình cho người dùng.

3 Đảm bảo mô tả hình ảnh ở dạng số

4 Truyền lệnh cho máy tính hoạt động

5 Cho phép giao tiếp dễ dàng giữa người và hệ thống

CÁC NHIỆM VỤ CỦA CAD

SYSTEM

Application software

Graphics utility

Devices drivers

Input-output devices

Userinterface

Database (CAD model)

Basic structure of a CAD system

The application software is at the top level and is used to manipulate the CAD model database.

The graphics utility system performs the coordinate transformation, windowing, and display control.

Devices drivers are used to translate the data into and out of the specific format used by each device , they also control the devices.

The operating system is run in background to coordinate the entire operations.

User interface links the human and the system.

Computer output microfilm

CRT display with light pen

Computer

I/O devices of a CAD system

2.2 MÀN HÌNH ĐỒ HOẠ (GRAPHIC DISPLAY)

 Là màn hình sử dụng rộng rãi nhất

 Là một chai thuỷ tinh chân không

 Có phần tử nung nóng

 Các điện tử bị lôi cuốn vào xi lanh hội tụ

Sơ đồ ống phóng tia Cathode (CRT) 2.2 1 CRT

Sơ đồ ống phóng tia Cathode (CRT) 2.2 1 CRT

Một cathode đã được nung nóng phóng ra một

chùm electron với tốc độ cao lên màn hình thủy tinh được tráng một lớp phosphor Các điện tử nạp năng lượng cho lớp phosphor, làm cho nó phát sáng

tại điểm bị kích thích Bằng cách hội tụ chùm điện tử, thay đổi mật độ và điều khiển điểm tiếp xúc trên màng phosphor nhờ hệ thống phản xạ (deflector), chùm điện tử có thể dùng để tạo ra hình ảnh.

2.2 1 CRT

Có hai kỹ thuật tạo hình ảnh: Vector (vạch nét) & Raster (quét mành)

The graphics display can be divided into two

types based on the scan technology used to control the electron beam when generating graphics on the screen:

1 Random scan : the screen is not scanned in

particular order.

2 Raster scan : the screen is scanned from left to

right, top to bottom, all the times to generate graphics.

 Màn hình đầu tiên thuộc loại này là Osciloscope

 Dùng trong cả máy tính số và tương tự

 Kết quả tính toán dùng để dẫn trục hoành và

trục tung (X-Y)

 Cường độ có thể được kiểm soát

 Phần lớn dùng vẽ đường thẳng

 Được gọi là vector, callgraphic hay stroker

display

 Hình ảnh được tái tạo liên tục, trừ loại ống lưu

ảnh trực tiếp DVST

Kỹ thuật vector: dùng dòng điện tử hoạt động như một bút chì (pencil)

để tạo ra hình ảnh đường thẳng trên màn hình CRT Hình ảnh được xây dựng từ những đoạn thẳng nối tiếp nhau Một đoạn thẳng được vẽ trên màn hình bằng cách hướng cho chùm điện tử di chuyển từ một

điểm này tới một điểm kia Mỗi điểm được xác định bởi tọa độ X,Y

2.2 1 CRT

Kỹ thuật quét mành (raster scan):

Trong kỹ thuật quét mành,

 Màn hình được chia ra thành những

phần tử nhỏ gọi là ma trận điểm

 Khi hoạt động, chùm điện tử tạo hình

ảnh bằng cách quét ngang từ trái qua

phải trên màn hình và nạp năng lượng

cho các pixel trên đường quét Khi quét

xong, chùm điện tử chuyển xuống dòng tiếp theo và tạo ra những dòng có khoảng cách cố định

2.2 1 CRT

Hai phương pháp dựng ảnh trên được dùng trong phần lớn các màn hình của CAD ngày nay Các màn hình khác nhau bởi:

- lớp phosphor phủ màn hình

- mật độ pixel

- bộ nhớ hình ảnh

Chúng ta sẽ xem xét ba loại màn hình có lẽ quan trọng nhất trong các hệ thống CAD thương mại Ba loại này là:

1 Loại nạp lại chùm tia trực tiếp (directed-beam refresh) hay còn gọi là Vector Scan Display

2 Loại ống lưu ảnh trực tiếp (direct-view storage tube)

3 Loại quét mành (Raster scan hay Digital TV)

2.2 1 CRT

một thời gian ngắn Để ảnh tiếp tục tồn tại trên màn hình, ống ảnh phải nạp lại bằng cách tạo ra

chùm tia trực tiếp để vẽ lại ảnh.

2.2 1 CRT

Refresh Display

Những màn hình có độ phân giải cao khó tránh được ảnh bị rung

động Tuy nhiên, hệ thống nạp lại chùm tia trực tiếp có một số ưu

điểm Do ảnh liên tục được nạp lại nên:

• việc xóa và thay đổi ảnh trên màn hình rất dễ dàng,

• có thể tạo hình ảnh chuyển động trên màn hình

Hệ thống directed - beam refresh là cũ nhất trong công nghệ đồ họa hiện đại Những tên khác đôi khi cũng được dùng để phân biệt

hệ thống này là vector refresh và stroke writing refresh Trước kia

giá những ống loại này rất đắt, nhưng nay thì tương đối rẻ do sự không ngừng sụt gía của mạch solid – state trong bộ nhớ và có thể cạnh tranh được với những loại khác

Màn hình kiểu ống lưu ảnh trực tiếp DVST (Direct-view

storage tube)

Màn hình DVST cũng dùng kỹ thuật vạch nét (Stroke writing)

để tạo ảnh trên màn hình CRT Thuật ngữ “Storage Tube” liên

quan đến khả năng của màn hình lưu ảnh chiếu lên đó, tránh

được sự cần thiết phải vẽ lại (Rewrite) hình ảnh liên tục Sở dĩ

được như vậy là nhờ sử dụng dòng điện tử bắn trực tiếp lên

màng phosphor, giữ cho các phần tử phosphor phát sáng một khi được nạp năng lượng Hình ảnh thu được trên màn hình

không bị rung Các đường thẳng có thể sẵn sàng được thêm vào ảnh mà không cần phải quan tâm đến độ nhặt pixel hay

tốc độ nạp lại (refresh) Tuy nhiên, nhược điểm của màn hình DVST là các đường riêng rẽ không thể chọn để xóa khỏi ảnh.

2.2 1 CRT

DVST display

Các điện tử tự do bị thu hút, đi qua lưới và đạp lên màng phốt pho

2.2 1 CRT

Direct View Storage Tube

Trước kia màn hình DVST là rẻ nhất và có thể cho hiện nhiều dữ liệu dạng đồ họa hoặc dạng text Nhờ vậy, các màn hình loại này được sản xuất nhiều hơn cả so với bất kỳ một loại màn hình nào

Nhược điểm cơ bản của màn hình CRT lưu ảnh là không thể chọn các phần tử của hình ảnh để xóa Nếu người dùng muốn thay đổi

hình ảnh, thì những thay đổi này chỉ thực sự xảy ra sau khi tái tạo

lại toàn bộ ảnh (regenerated) Một nhược điểm khác nữa là không có khả năng tạo mầu, không thể dùng bút quang (light pen) để

nhập dữ liệu và không thể tạo hoạt ảnh

2.2 1 CRT

Màn hình kiểu quét mành 2.2 1 CRT

Màn hình kiểu quét mành hoạt động nhờ tạo ra chùm điện tử quét trên màn hình theo đường zigzag, như ta đã trình bầy trong phần trước Hoạt động của nó cũng giống như một TV thương mại Cái khác là ở chỗ TV thì dùng tín hiệu tương tự sinh ra bởi đầu quay video để tạo nên hình ảnh trên màn hình CRT, còn màn hình kiểu quét mành thì lại dùng tín hiệu số của máy tính Do vậy mà màn hình kiểu quét mành còn được được gọi là TV digital.

2.2 1 CRT

2.3 MÀN HÌNH ĐỒ HOẠ

Raster Display

Modern monitor displays are raster scan display monitors Each display dot is called a pixel A pixel is the smallest addressable area on a screen.

An N * M resolution defines a screen with N rows and M columns Each row defines a scan line

Màn hình kiểu quét mành được dùng hạn chế vì giá thành cao của bộ nhớ máy

tính Vì màn hình được chia ra thành những pixel, mỗi pixel có 2 trạng thái 1

và 0, nếu ta có 256 dòng và mỗi dòng có 256 địa chỉ pixel, ta sẽ cần có 65.000 bit bộ nhớ Mỗi bit nhớ có 2 trạng thái on/off ứng với pixel trên màn hình Bộ nhớ này được gọi là bộ nhớ đệm chính (Frame buffer hoặc refresh buffer) Chất lượng ảnh có thể được tạo ra bằng 2 cách: tăng mật độ pixel hoặc tăng độ xám (hoặc màu) Việc tăng mật độ pixel có nghiã là tăng số dòng phân giải và tăng số điểm trên mỗi dòng Một màn hình có độ phân giải 1024X1024 cần hơn một triệu bit lưu trữ trong bộ nhớ đệm chính Việc tăng độ xám được thực hiện bằng cách tăng mức độ sáng tối của mỗi pixel Việc này đòi hỏi phải tăng số bits cho mỗi pixel để lưu mức xám màu 2 bit cần cho 4 mức xám, 3 bit cần cho 8 mức xám, 4 bit cần cho 16 mức xám, v.v Để đạt được mức xám màu liên tục, cần 5 hoặc 6 bit cho mỗi pixel Đối với màn hình màu, phải cần gấp 3 lần số pixel để biểu diễn cường độ khác nhau của ba màu cơ bản: đỏ, xanh da trời, xanh cây

2.2 1 CRT

Màn hình đồ họa có độ phân giải cao, cần một bộ nhớ rất lớn Trước đây, giá thành của một bộ nhớ loại này rất đắt, đến mức người ít tiền khó có thể mua được màn hình có chất lượng ảnh tốt Loại màn hình có độ phân giải thấp không có khả năng cho màu sắc mịn màng và không thể thực hiện động ảnh Nhưng bây giờ thì việc sản xuất TV digital cho gía thành có thể cạnh tranh

được với các loại màn hình khác Ưu điểm của màn hình kiểu quét mành là dễ

sử dụng, gía thành thấp, có màu sắc, có khả năng tạo động ảnh (hoạt cảnh).

Những đặc điểm trên cộng với sự cải thiện liên tục trong công nghệ sản xuất màn hình kiểu quét mành đã làm cho nó trở thành một lĩnh vực phát triển nhanh trên thị trường màn hình đồ họa.

2.2 1 CRT

So sánh các loại màn hình 2.2 1 CRT