【音视频基础】(一)：显示器是如何显示图形数据的一

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1. 最早的显示器

在十八世纪，人类对电的研究渐渐成熟，而电在图形学方面的应用却还是一个空白，除了在世纪初的时候，电弧光灯率先被发明，它打开了人类对光的探索。人类开始猜想，我们是不是可以把一个活动的景象，通过电来传送并且复现。

开始的时候，行扫描概念被提出，也就是可以把一幅图像，分成一行一行进行扫描，传真装置因此诞生。之后，有一个人提出，我们是不是可以把图像分为栅格的形式，也就一个一个小格子，每个格子显示一个颜色，拼接起来，就是完整的一幅图像，这个学说被沿用至今。而光有行扫描和栅格图像还不够，因为虽然学说有了，但是还是没有把图片数字化。而在同一时间，光电管被发明，这种装备可以实现光和电的互相转换。另外一个哥们在这些基础上，结合电磁波载波，发明了电视，而那时候的显示，只能达到每秒5帧，每帧（关于帧，下面会进行说明）30行。

2. CRT显示器

在十八世纪末的时候，有一个更牛逼的哥们发明了一件装备，它能把电信号转化为光信号。听着像上面提到的光电管，然而并不是，它被称为阴极射线管，英文名CRT（Cathode Ray Tubes）。此后诞生了一系列电子显示器（CRT显示器），在开始详细介绍它之前，先来看一组图片。

示例图0

示例图1

示例图2

别看这些大块头，现在觉得很Low又笨重。事实上，在高中的时候我们机房用的都是这种显示器。它奠定和引导了显示器的突飞猛进，它同时也证明了一个定理，一个新事物只有起步的时候是最难的，你若坚持，此后一帆风顺。

好了，现在来看一下CRT的原理图，它是了解和处理视频数据的基础。

CRT的原理图

这个就是CRT，看着像手电筒，其实并不是。手电筒产生的是散光或不均匀光，而CRT产生的是均匀光。它的原理是通过电子枪发射“一束”电子，通过聚焦、偏转等手段，打到涂有荧光层的屏幕上进行发光。在前面的栅格图像学说的理论之下，由一束电子点亮的屏幕一点，称为一个像素。而CRT无重叠的打到屏幕上的最多点数称为分辨率，如我们熟知的1280X1024，它表示屏幕上最多有1280X1024个点可以被点亮。

好的显示器，在同样的物理尺寸的情况下，像素点更小，能够显示的点数更多，分辨率更大，因而画质更细腻。

CRT显示器的扫描原理

这张图是CRT显示器的扫描原理，也是著名的光栅扫描显示器（光栅一词来源于光学，它的本意是，由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件。而CRT显示器一行行扫描，形成的图案，类似光栅）。典型的CRT采取逐行扫描的方式，当然也有隔行扫描和随机扫描的方式，不过在本文中不做研究。

在电子束沿每一行扫描的时候，它的强度要不断变化，从而生成一幅图像。这个图像的图形定义，也就是每一个像素的亮度、颜色等信息，保存在帧缓存（刷新缓存/颜色缓存）里面，帧是指整个屏幕。电子束从首行开始，到扫完尾行完成一幅图案的显示，这称为一帧。CRT每完成一帧，自动返回到左上角，开始扫描下一帧。

而人眼在每秒25帧的情况下，能自动把图片视为连续的动画，30帧以上，会觉得不卡。现在普遍的显示器，每秒都能打到60帧以上，大多数能达到100多帧。例如随便搜个显示器，如下图

某显示器参数

它的响应时间（点亮一像素所需要的时间）为5ms，每秒最多能显示1000ms/5ms=200帧。