Transcript คอมพิวเตอร์กราฟิกส์ใช้ OpenGL

คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL
(Computer Graphics using OpenGL)
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
1
บทที่ 2
อุปกรณ์ ในระบบกราฟิ กส์
(Devices in Graphics System)
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
2
อุปกรณ์ ในระบบกราฟิ กส์
อุปกรณ์ รับข้ อมูล (Input devices) เป็ นอุปกรณ์ที่นำข้ อมูลเข้ ำระบบ
คอมพิวเตอร์ เพื่อนำข้ อมูลไปให้ โปรเซสเซอร์ ประมวลผล แต่เดิมมีเพียง
คีย์บอร์ ดเท่ำนัน้ แต่ในปั จจุบนั มีทงเมำส์
ั้
, แทร็กบอลลฒ ปำกกำ, จอ
สัมผัส หรื อจอยสติ๊ก เป็ นต้ น
อุปกรณ์ แสดงผล (Output devices) เป็ นอุปกรณ์ที่นำภำพกรำฟิ ก
แสดงให้ เห็น ปั จจุบนั มีทงจอภำพ
ั้
(ทังจอ
้ CRT และจอแบน), อุปกรณ์
แสดงผล 3 มิติ และเครื่ องพิมพ์ประเภทต่ำง ๆ
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
3
คีย์บอร์ ด (Keyboard)
คีย์บอร์ ด (Keyboard) : อุปกรณ์อินพุตพื ้นฐานที่ต้องมีในคอมพิวเตอร์
ทุกเครื่ องจะรับข้ อมูลจากการกดคีย์ แล้ วทาการเปลี่ยนเป็ นรหัสเพื่อส่ง
ต่อไปให้ กบั คอมพิวเตอร์
เลย์เอำต์ของคีย์บอร์ ดตำมมำตรฐำน ECMA-23
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
4
คีย์บอร์ ด (Keyboard)
คีย์บอร์ ด Dvorak
คีย์บอร์ ด Elite ของไมโคซอฟต์
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
5
เมาส์ และแทร็กบอลล์ (Mouse & Trackball)
เมาส์ และแทร็กบอลล์ (Mouse & Trackball) : อุปกรณ์อินพุตเลือก
รำยกำรหรื อคำสัง่ ด้ วยภำพ หรื อไอคอน (icon) แบ่งได้ เป็ นสองแบบคือ
แบบทำงกล (Mechanical)
 แบบใช้ แสง (Optical)

คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
6
ปากกาและจอสัมผัส (LightPens & Touchscreens)
ปากกาและจอสัมผัส (LightPens & Touchscreens) อุปกรณ์อินพุต
ที่มีแสงอิเล็กตรอนจะกระตุ้นสำรเรื องแสง (phosphor) ที่เคลือบอยู่
ด้ ำนหลังผิวจอภำพ สำรเรื องแสงนี ้จะสว่ำงและดับกลับไปสภำวะปกติ
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
7
ปากกาและจอสัมผัส (LightPens & Touchscreens)
จอสัมผัสมี 2 รูปแบบคือ แสง (Photonic) และไฟฟ้ำ (Electrical)
จอสัมผัสแบบแสง
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
8
Bit Pad หรื อ Digitizing Tablet
Bit Pad หรือ Digitizing Tablet : เป็ นอินพุตดีไวซ์ที่ประกอบด้ วย
พื ้นผิวเรี ยบ และ stylus หรื อ puck แผ่นเรี ยบจะมีสำยที่เป็ นตำข่ำย 2
มิติที่สำมำรถตรวจจับสัญญำณที่สร้ ำงจำก puck ที่เคลื่อนที่บนแผ่น
เรี ยบนัน้ แผ่นเรี ยบจะส่งตำแหน่ง X-Y และสถำนะของปุ่ มบน puck
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
9
จอยสติก๊ (Joystick)
จอยสติก๊ (Joystick) : บอกตำแหน่งแนวตังและแนวนอนด้
้
วยระยะ
ก้ ำนที่ยื่นออกมำจำกฐำนของจอยสติ๊ก ส่วนมำกนิยมนำมำใช้ งำนกับ
วิดีโอเกมส์ และเพื่อกำหนดตำแหน่งในระบบกรำฟิ ก
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
10
สแกนเนอร์ (Scanner)
สแกนเนอร์ (Scanner) : อุปกรณ์ซงึ่ จับภาพและเปลี่ยนแปลง
ภาพจากรูปแบบของแอนาลอกเป็ นดิจิตอล
สแกนเนอร์ แบบเลื่อนกระดำษ, แบบแท่นนอน และแบบมือถือ
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
11
การแสดงผลกราฟิ ก
API (Application Programming Interface) ทำหน้ ำที่เชื่อมต่อ
ระหว่ำงแอปพลิเคชันกับฮำร์ ดแวร์ โดยโปรแกรมเมอร์ ไม่จำเป็ นต้ อง
ทรำบกำรทำงำนของฮำร์ ดแวร์ และไม่จำเป็ นต้ องส่งคำสัง่ ไปให้
ฮำร์ ดแวร์ ทำงำนโดยตรง
เช่นเดียวกับโปรแกรมกรำฟิ ก ที่สำมำรถติดต่อและส่งคำสัง่ ให้
ฮำร์ ดแวร์ นนท
ั ้ ำงำนได้ ทนั ทีและมีประสิทธิภำพ
โดยปกติแล้ วระบบปฏิบตั ิกำร (Operating Systems) จะจัด API ที่
เหมำะสมให้ สำหรับกำรทำงำนที่เป็ นพื ้นฐำนอยูแ่ ล้ ว
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
12
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
13
การแสดงผลกราฟิ ก
ควำมสัมพันธ์ระหว่ำงแอปพลิเคชันกับอุปกรณ์ตำ่ ง ๆ มี 2 รูปแบบ
ขึน้ อยู่กับอุปกรณ์ (Device Dependent) เป็ นแอปพลิเคชันที่มีคำสัง่
เฉพำะในกำรเข้ ำถึงอุปกรณ์แสดงผลโดยตรง
ไม่ ขนึ ้ กับอุปกรณ์ (Device Independent) หรื ออำจกล่ำวได้ วำ่ เป็ น
อิสระต่ออุปกรณ์แอปพลิเคชัน พวกนี ้จะเลือกเฉพำะคำสัง่ ที่จำเป็ นเพื่อ
ติดต่ออุปกรณ์แสดงผลให้ น้อยที่สดุ และกำหนดคำสัง่ อื่น ๆ อ้ ำงถึงคำสัง่
นี ้
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
14
จอภาพ
จอภำพเป็ นอุปกรณ์หลักที่ใช้ ในกำรแสดงผล (Output Device) ซึง่
จอภำพที่ใช้ กนั ส่วนมำกจะเป็ นจอภำพชนิดเดียวกันกับจอภำพของ
โทรทัศน์ซงึ่ เรี ยกกันว่ำ CRT (Cathode Ray Tube)
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
15
สถาปั ตยกรรมของแรสเตอร์ สแกน
สถำปั ตยกรรมของแรสเตอร์ สแกน (Raster-Scan Architecture)
มีโปรเชสเซอร์ ที่มีควำมพิเศษในกำรแสดงผลที่เรี ยกว่ำ “วิดีโอคอนโทรลเลอร์ ”
(Video Controller) เป็ นตัวควบคุมในกำรแสดงผล (Display Controller)
เฟรมบัพเฟอร์ จะอยูส่ ว่ นใดก็ได้ ในหน่วยควำมจำ และวิดีโอคอนโทรลเลอร์ จะ
ใช้ เฟรมบัพเฟอร์ ในกำรรี เฟรชจอภำพ
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
16
วิดีโอคอนโทรลเลอร์ (Video Controller)
มีกำรสงวนพื ้นที่หน่วยควำมจำไว้ สว่ นหนึง่ สำหรับใช้ เป็ นเฟรม
บัพเฟอร์ เพื่อให้ วิดีโอคอนโทรลเลอร์ สำมำรถเรี ยกใช้ หน่วยควำมจำที่
เป็ นเฟรมบัพเฟอร์ ได้ โดยตรง
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
17
วิดีโอคอนโทรลเลอร์ (Video Controller)
ตำแหน่งของเฟรมบัพเฟอร์ และตำแหน่งของจอภำพที่สมั พันธ์ กนั จะ
อ้ ำงอิงไปยังคำร์ ทีเซียนโคออร์ ดิเนตในแอปพลิเคชันทัว่ ไป
บ่อยครัง้ ที่จดุ กำเนิดโคออร์ ดิเนตถูกอ้ ำงอิงอยูท่ ี่มมุ ล่ำงซ้ ำยของ
จอภำพโดยใช้ คำสัง่ ของซอฟต์แวร์ (เช่นเดียวกับ OpenGL)
ค่ำ x เพิ่มขึ ้นจำกซ้ ำยไปขวำของจอภำพ
ค่ำ y เพิ่มขึ ้นจำกล่ำงขึ ้นบนของจอภำพ
ตำแหน่งพิกเซลเป็ นเลขจำนวนเต็มระหว่ำง
0 ถึง xmax ตำมแนวขวำงจำกซ้ ำยไปขวำ
และจำก 0 ถึง ymax จำกล่ำงขึ ้นบน
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
18
วิดีโอคอนโทรลเลอร์ (Video Controller)
กำรทำงำนพื ้นฐำนในกำรรี เฟรชของวิดีโอคอนโทรลเลอร์ ซงึ่ จะใช้ รีจิสเตอร์ 2 ตัว
ในกำรเก็บค่ำโคออร์ ดิเนตพิกเซลของจอภำพ
เมื่อเริ่มทำงำนรี จิสเตอร์ x จะกำหนดเป็ น 0 ส่วนรี จิสเตอร์ y จะกำหนดเป็ น
ค่ำสูงสุดของเส้ นสแกน
ข้ อมูลของเฟรมบัพเฟอร์ ของตำแหน่งพิกเซลนี ้ถูกดึงออกไปใช้ ในกำรกำหนด
ควำมเข้ มของลำแสง CRT หลังจำกนันจะมี
้ กำรเพิ่มค่ำอีก 1 ให้ รีจิสเตอร์ x
กระทำเช่นนี ้เรื่ อยไปกับแต่ละพิกเซลบนเส้ นสูงสุด
หลังจำกกระทำกับพิกเซลสุดท้ ำยของเส้ นสูงสุดเรี ยบร้ อยแล้ ว รี จิสเตอร์ x จะ
กำหนดเป็ น 0 ส่วนค่ำรี จิสเตอร์ y จะกำหนดเป็ นค่ำเส้ นสแกนลดลงมำจำกบนสุด
ของจอภำพ พิกเซลบนเส้ นสแกนนี ้จะถูกดำเนินกำรเรื่ อยไป และทำเช่นนี ้เรื่ อยไป
ทุกเส้ นสแกนจนถึงเส้ นล่ำงสุด
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
19
การทางานพื ้นฐานในการรี เฟรชของวิดีโอคอนโทรลเลอร์
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
20
โปรเซสเซอร์ แสดงผลของแรสเตอร์ สแกน
องค์ประกอบของระบบแรสเตอร์ ที่ประกอบด้ วยโปรเซสเซอร์ ในกำร
แสดงผล (Display Processor) แยกต่ำงหำก
โปรเซสเซอร์ ในกำรแสดงผลบำงครัง้ หมำยถึงกรำฟิ กคอนโทรลเลอร์
(Graphic Controller) หรื อโคโปรเซสเซอร์ ในกำรแสดงผล (Display
Coprocessor)
เป้ำหมำยของโปรเซสเซอร์ ในกำรแสดงผลก็คือให้ ซีพียเู ป็ นอิสระจำก
งำนกรำฟิ ก
ในหน่วยควำมจำก็ยงั มีพื ้นที่สำหรับโปรเซสเซอร์ ในกำรแสดงผลอยู่
แล้ ว
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
21
สถาปั ตยกรรมระบบแรสเตอร์ ที่มีโปรเซสเซอร์ ในการแสดงผล
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
22
โปรเซสเซอร์ แสดงผลของแรสเตอร์ สแกน
งำนหลักของโปรเซสเซอร์ ในกำรแสดงผลก็คือกำรแปลงรูปภำพในแอปพลิเค
ชันให้ เป็ นชุดของค่ำพิกเซล เพื่อกำรจัดเก็บลงในเฟรมบัพเฟอร์
ขันตอนกำรแปลงนี
้
้เรี ยกว่ำ scan conversion
คำสัง่ กรำฟิ กจะแปลงเส้ นตรง และรูปทรงทำงเรขำคณิตอื่น ๆ ให้ เป็ นชุดของ
จุดต่ำง ๆ อ้ ำงอิงกับตำแหน่งพิกเซลบนจอภำพ
สำหรับตัวอักษรสำมำรถกำหนดได้ ด้วยตำรำงกริ ดของพิกเซลรูป
สี่เหลี่ยมผืนผ้ ำหรื อกำหนดเป็ นรูปทรงแบบเอำต์ไลน์
สำมำรถสร้ ำงสไตล์ของเส้ น เช่น เส้ นประ เส้ นขีด หรื อเส้ นทึบ
มีกำรแสดงพื ้นที่ของสี และกำรแปลงทำงเรขำคณิตของออปเจ็กต์บนจอภำพ
กำรแสดงผลแบบอินเทอร์ เฟซกับอุปกรณ์อินเทอร์ แอ็กทีฟเช่นเมำส์ ได้ ด้วย
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
23
ตัวอักษรที่ออกแบบด้ วยตารางกริดของพิกเซลรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้ า
และตัวอักษรที่ออกแบบเป็ นรูปทรงเอาต์ไลน์
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
24
การแสดงผลของแรสเตอร์ สแกน (Raster Scan)
จอภำพแบบ CRT ที่นิยมใช้ กนั มำกก็คือจอภำพที่แสดงผลแบบแร
สเตอร์ สแกนซึง่ ใช้ เทคโนโลยีพื ้นฐำนเช่นเดียวกับโทรทัศน์
ลำแสงอิเล็กตรอนจะกวำดไปบนจอภำพที่เคลือบด้ วยสำรฟอสเฟอร์ ครัง้
ละ 1 แถวจำกบนลงล่ำง
แต่ละแถวจะเรี ยกว่ำ “เส้ นสแกน” (scan line)
ในขณะที่ลำแสงอิเล็กตรอนกวำดไปตำมเส้ นสแกนนันจะมี
้ กำรปิ ด-เปิ ด
ควำมเข้ มของแสง เพื่อสร้ ำงแพทเทิร์นควำมเข้ มของจุด
ค่ำที่กำหนดเป็ นรูปภำพจะเก็บไว้ ในพื ้นที่ของหน่วยควำมจำส่วนที่
เรี ยกว่ำ “รี เฟรชบัพเฟอร์ ” (refresh buffer) หรื อ “เฟรมบัพเฟอร์ ” (frame
buffer)
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
25
การแสดงผลของแรสเตอร์ สแกน (Raster Scan)
ค่ำที่เก็บไว้ นี ้จะถูกนำออกจำกรี เฟรชบัพเฟอร์ เพื่อใช้ ในกำรควบคุมควำม
เข้ มของลำแสงอิเล็กตรอนเมื่อเคลื่อนจำกจุดหนึง่ ไปจุดหนึ่งบนจอภำพ
ทำให้ มีเกิดสีบนจอภำพครัง้ ละหนึง่ เส้ นสแกน
ด้ วยเหตุที่รีเฟรชบัพเฟอร์ ใช้ ในกำรเก็บค่ำของชุดสี บำงครัง้ จึงเรี ยกว่ำ
“คัลเลอร์ บพั เฟอร์ ” (color buffer)
นอกจำกข้ อมูลของพิกเซลที่เก็บค่ำสีแล้ วยังเก็บตำแหน่งของบัพเฟอร์
ทำให้ ทกุ พื ้นที่ของบัพเฟอร์ ที่ตำ่ งกันนี ้อ้ ำงอิงถึงเฟรมบัพเฟอร์ ด้วย
กำรเก็บข้ อมูลของสีในแต่ละจุดบนจอภำพของระบบแรสเตอร์ สแกนนี ้
เอง ทำให้ เหมำะสำหรับกำรแสดงควำมจริงของภำพที่ประกอบด้ วยเงำ
และ แพทเทิร์นของสี
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
26
การทางานของจอภาพระบบแรสเตอร์ สแกน
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
27
การแสดงผลแบบแรนดอมสแกน (Random Scan)
กำรแสดงผลแบบแรนดอมสแกน (Random Scan) หรื อแบบสุม่
จอภำพ CRT จะยิงลำแสงอิเล็กตรอนตรงไปยังจุดบนจอภำพเพื่อแสดง
รูปภำพที่ต้องกำร
รูปภำพถูกสร้ ำงเป็ นเส้ นด้ วยลำแสงอิเล็กตรอนทีละเส้ น
จอภำพที่เป็ นแบบแรนดอมสแกนอำจจะหมำยถึงจอภำพแบบเวกเตอร์
(vector) หรื อ stroke-writing หรื อ calligraphic
เส้ นที่ประกอบเป็ นรูปภำพถูกวำดและรี เฟรชด้ วยระบบแรนดอมสแกน
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
28
การทางานของจอภาพระบบแรนดอมสแกน
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
29
จอภาพสี CRT
ใช้ สว่ นผสมของสำรฟอสเฟอร์ ที่เปล่งแสงสีที่ตำ่ งกัน
แสงที่เปล่งออกมำจำกฟอสเฟอร์ ที่ตำ่ งกันจะรวมกันเป็ นชุดของสีที่
ขึ ้นอยูก่ บั ชุดของฟอสเฟอร์ เฉพำะที่ถกู กระตุ้น
กำรแสดงภำพสีเกิดจำกสำรเคลือบจอภำพที่มีเลย์เอำต์ของฟอสเฟอร์ สี
ที่แตกต่ำงกัน
กำรเปล่งของสีขึ ้นอยูก่ บั ระยะยิงของลำแสงอิเล็กตรอนกับชันเลเยอร์
้
ของฟอสเฟอร์
เรำเรี ยกวิธีนี ้ว่ำ “กำรทะลุของลำแสง” (beam-penetration) โดยปกติจะ
ใช้ เลเยอร์ ของฟอสเฟอร์ เพียง 2 ชันคื
้ อสีแดง (R : Red) และสีเขียว (G :
Green)
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
30
จอภาพสี CRT
ลำแสงที่มีควำมเร็วของอิเล็กตรอนต่ำจะกระตุ้นเฉพำะขอบเขตของ
เลเยอร์ สีแดง
ส่วนลำแสงที่มีควำมเร็วของอิเล็กตรอนสูงจะยิงตรงไปยังเลเยอร์ สีแดง
และกระตุ้นด้ ำนในของเลเยอร์ สีเขียว
ในขณะที่ลำแสงที่มีควำมเร็วปำนกลำงจะกระตุ้นให้ สีแดงและสีเขียว
เปล่งแสงรวมกันออกมำเป็ นสีผสมที่เป็ นสีส้มและสีเหลือง
ควำมเร็วของอิเล็กตรอนและสีของจอภำพที่ตำแหน่งต่ำง ๆ ถูกควบคุม
โดยค่ำควำมต่ำงศักย์ของอัตรำแร่งลำแสง (beam acceleration
voltage)
กำรทะลุของลำแสงเป็ นวิธีสร้ ำงสีที่คำ่ ใช้ จ่ำยไม่แพง แต่จะถูกจำกัดด้ วย
จำนวนสี
และคุ
ณภำพของรู
ปภำพก็
ด้อยกว่ำGraphics
กำรใช้ วิธusing
ีอื่น OpenGL) 31
คอมพิวเตอร์
กราฟิ
กส์ ใช้ OpenGL
(Computer
จอภาพสี CRT
วิธี Shadow-mask เป็ นวิธีที่ใช้ ทวั่ ไปในระบบแรสเตอร์ สแกน
วิธี Shadow-mask นี ้จะสร้ ำงสีได้ ขอบเขตที่กว้ ำงกว่ำแบบกำรทะลุของ
ลำแสง วิธีนี ้อยูบ่ นพื ้นฐำนของสีที่เห็นเกิดจำกกำรผสมของสีทงสำมคื
ั้
อ
สีแดง (R ) สีเขียว (G) และสีน ้ำเงิน (B) ซึง่ เรำเรี ยกโมเดลสีนี ้ว่ำ “RGB”
ใช้ จดุ ของฟอสเฟอร์ สำมสีในแต่ละตำแหน่งของพิกเซล โดยจุดของ
ฟอสเฟอร์ หนึง่ เปล่งสีแดง อีกจุดเปล่งสีเขียว และอีกจุดเปล่งสีน ้ำเงิน
จอภำพแบบนี ้จะใช้ ปืนยิงอิเล็กตรอน 3 กระบอก แต่ละกระบอกแทนแต่
ละจุดสี และมีกริดของ Shadow-mask วำงอยูด่ ้ ำนหลังของจอภำพที่
เคลือบสำรฟอสเฟอร์ แสงที่เปล่งออกมำจำกฟอสเฟอร์ ทงสำมสี
ั้
ทำให้
เกิดสีเป็ นจุดเล็ก ๆ ในแต่ละตำแหน่งของพิกเซล
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
32
จอภาพสี CRT
Shadow-mask แบบเดลต้ ำ-เดลต้ ำนิยมใช้ ทวั่ ไปในจอภำพสี CRT
Shadow-mask ประกอบด้ วยชุดของรูที่วำงตำมแพทเทิร์นของจุดฟอสเฟอร์
เมื่อลำแสงทังสำมทะลุ
้
ผ่ำนรูใน Shadow-mask นี ้จะกระตุ้นจุดเป็ น
สำมเหลี่ยมที่ปรำกฏเป็ นจุดเล็ก ๆ บนจอภำพ
จุดฟอสเฟอร์ ในสำมเหลี่ยมนี ้จะจัดเรี ยงเพื่อให้ แต่ละลำแสงอิเล็กตรอน
กระตุ้นเฉพำะจุดสีที่สมั พันธ์กนั เมื่ผ่ำน Shadow-mask นี ้ไป
รูปแบบหนึง่ ของกำรเรี ยงปื นยิงอิเล็กตรอนทังสำมคื
้
อกำรเรี ยงเป็ นเส้ นตรง
(in-line) ตำมควำมสัมพันธ์จดุ สี แดง-เขียว-น ้ำเงินบนจอภำพ ซึง่ เป็ นกำร
เรี ยงตำมเส้ นสแกนแทนที่จะเรี ยงรูปสำมเหลี่ยม กำรเรี ยงแบบเส้ นตรงนี ้ทำ
ให้ ง่ำยในกำรวำงแนวให้ ตรงและใช้ ทวั่ ไปในจอภำพสี CRT ที่มีควำม
ละเอียดสูง
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
33
กำรทำงำนของ Shadow-mask แบบเดลต้ ำ-เดลต้ ำในจอภำพสี CRT
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
34
จอแบน (Flat-Panel Display)
จอแบน (Flat-panel Display) เป็ นกลุม่ อุปกรณ์แสดงผลที่ลดปริมำตร,
น ้ำหนัก และกำรใช้ พลังงำนเมื่อเปรี ยบเทียบกับจอ CRT
ฟี เจอร์ สำคัญของจอแบนก็คือบำงกว่ำจอ CRT และเรำสำมำรถแขวน
ติดกับฝำผนังหรื อสวมติดข้ อมือ
เรำอำจจะใช้ จอแบนเป็ นเหมือนโทรทัศน์ขนำดเล็ก เครื่ องคิดเลข, วิดีโอ
เกมขนำดกระเป๋ ำ, คอมพิวเตอร์ โน๊ ตบุ๊ค, จอภำพยนตร์ บนข้ อมือ และ
แผ่นป้ำยโฆษณำในลิฟต์
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
35
จอแบน (Flat-Panel Display)
เรำสำมำรถแบ่งกลุม่ จอแบนออกเป็ น 2 กลุม่ คือจอภำพแบบ emissive
และจอภำพแบบ nonemissive
จอภำพแบบ emissive (หรื อ emitter) เป็ นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนพลังงำน
ไฟฟ้ำให้ เป็ นแสง ได้ แก่ จอพลำสมำ (plasma), จอ thin-film
electroluminescent และ light-emitting diodes
จอภำพแบบ nonemissive (หรื อ nonemitter) จะใช้ แสงที่ได้ จำกกำร
เปลี่ยนแสงอำทิตย์หรื อแสงจำกแหล่งอื่นให้ ออกมำในแพทเทิร์นของ
กรำฟิ ก ตัวอย่ำงที่สำคัญของจอภำพแบบ nonemissive คือจอ LCD
(Liquid Crystal Display)
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
36
จอพลาสมา (Plasma Panel)
จอพลำสมำ (Plasma Panel) หรื อบำงครัง้ เรี ยกจอแบบนี ้ว่ำ จอ gasdischarge เป็ นจอที่สร้ ำงโดยกำรใส่สว่ นผสมของแก็สกับนีออนเข้ ำไปใน
ส่วนที่เป็ นช่องว่ำงระหว่ำงแผ่นแก้ ว 2 แผ่น
จะมีกำรวำงชุดของริ บบอนที่เป็ นตัวนำในแนวตังลงบนแผ่
้
นแก้ วแผ่นหนึง่
และวำงชุดของริ บบอนที่เป็ นตัวนำแนวตังและแนวนอนลงบนแผ่
้
นแก้ วอีก
แผ่นหนึง่
มีกำรใช้ ควำมต่ำงศักย์สงู ในจุดที่เชื่อมต่อระหว่ำงแผ่นตัวนำแนวตังและ
้
แนวนอนเพื่อให้ แก๊ สตรงจุดเชื่อมต่อระหว่ำงแผ่นตัวนำทังสองนั
้
นเกิ
้ ดเป็ น
พลำสมำเรื องแสงที่เป็ นอิเล็กตรอนและอิออน
ค่ำที่กำหนดรูปภำพถูกเก็บอยูใ่ นรี เฟรชบัพเฟอร์ และมีกำรใช้ ควำมต่ำงศักย์
สูงเพื่อรี เฟรชตำแหน่งของพิกเซล (ที่จดุ เชื่อมต่อของแผ่นตัวนำ) 60 ครัง้ ต่อ
วินำที
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
37
โครงสร้ างของจอพลาสมา
ตัวอย่างจอพลาสมาที่นามาใช้ งาน
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
38
จอแบบ Thin-film electroluminescent
จอแบบ Thin-film electroluminescent จะมีรูปแบบกำรสร้ ำงเหมือนกับจอ
พลำสมำ
ต่ำงจำกจอพลำสมำที่ช่วงระหว่ำงแผ่นแก้ วจะเป็ นฟอสเฟอร์ เช่น ส่วนผสม
ของซิงค์ซลั ไฟด์กบั แมงกำนีส แทนที่จะเป็ นแก๊ สดังที่ใช้ ในจอพลำสมำ
เมื่อให้ คำ่ ควำมต่ำงศักย์กบั คูข่ องอิเล็กโทรด (electrode) ที่อยูต่ รงข้ ำมกัน
อย่ำงเพียงพอ จะทำให้ ฟอสเฟอร์ กลำยเป็ นตัวนำในรอยต่อของอิเล็กโทรด
พลังงำนไฟฟ้ำจะถูกดูดซับโดยอะตอมของแมงกำนีสจะมีกำรปลดปล่อย
พลังงำนออกมำเป็ นจุดของแสงเหมือนกับควำมสว่ำงของพลำสมำ
จอแบบ Thin-film electroluminescent จะใช้ พลังงำนมำกกว่ำจอพลำสมำ
แต่จะให้ คณ
ุ ภำพของกำรแสดงผลที่ดีกว่ำจอพลำสมำอีกด้ วย
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
39
โครงสร้ างการออกแบบของจอ Thin-film electroluminescent
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
40
จอ LED (Light-Emitting Diodes)
จอ LED (Light-Emitting Diodes) เป็ นจอแบบ emissive
จอแบบนี ้จะใช้ ไดโอดวำงตำมตำแหน่งของพิกเซลในจอแสดงผล
ข้ อมูลรูปภำพจะเป็ นอยูใ่ นรี เฟรชบัพเฟอร์ เช่นเดียวกับเส้ นสแกนที่ใช้
ในกำรรี เฟรชในจอ CRT
ข้ อมูลจะอ่ำนจำกรี เฟรชบัพเฟอร์ มำแปลงเป็ นระดับของควำมต่ำงศักย์
เพื่อส่งค่ำเข้ ำไดโอดแล้ วสร้ ำงเป็ นแพทเทิร์นของแสงเพื่อใช้ ในกำร
แสดงผล
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
41
โครงสร้ างการทางานของ LED และอุปกรณ์ที่เป็ น LED
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
42
จอภาพ LCD
LCD (Liquid Crystal Display) เป็ นจอภำพที่สร้ ำงด้ วยผลึกเหลว ซึง่
เป็ นสสำรที่แทบจะเรี ยกได้ วำ่ โปร่งใส
มีคณ
ุ สมบัติก ้ำกึ่งระหว่ำงของแข็ง และของเหลว ที่อณ
ุ หภูมิห้องผลึก
เหลวจะอยูใ่ นสถำนะของเหลว แต่เมื่อมีแสงผ่ำนมำ จะเกิดกำรจัดเรี ยง
โมเลกุลใหม่ที่มีคณ
ุ สมบัติเป็ นของแข็งแทน เมื่อแสงผ่ำนไปเรี ยบร้ อย
แล้ ว จะกลับมำ มีคณ
ุ สมบัติเป็ นของเหลวเหมือนเดิม
ปั จจุบนั LCD ใช้ กนั อย่ำงแพร่หลำยในฐำนะที่เป็ นมอนิเตอร์ ของเครื่ อง
คอมพิวเตอร์ แบบพกพำแบบต่ำง ๆ และเป็ นมอนิเตอร์ แบบ CRT ของ
เครื่ องพีซีแล้ ว
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
43
จอภาพ LCD
ปั จจุบนั LCD แบ่งออกเป็ นสองแบบใหญ่ ๆ คือ
แบบ active-matrix LCD (AMLCD) หรื ออำจจะเรี ยกว่ำ TFT (Thin Film
Transistor)
 แบบ passive-matrix LCD หรื อเรี ยกว่ำ STN (Super Twisted Nematic)
หรื อ DSTN (Dual-Scan Twisted Nematic)

จอภำพทังสองแบบมี
้
หลักกำรทำงำนเหมือนกัน แต่มีโครงสร้ ำงต่ำงกัน
เล็กน้ อย
ภำพที่ได้ จำก LCD แบบ TFT ที่เรี ยกสัน้ ๆ ว่ำจอ active นันจะมี
้ สีสนั
สดใส มีควำมคมขัดและมีควำมเร็วในกำรแสดงผลสูงกว่ำ แต่รำคำก็
สูงมำกเช่นกัน
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
44
โครงสร้ างของจอ LCD และการนาไปใช้ งาน
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
45
อุปกรณ์ แสดงภาพ 3 มิติ
มอนิเตอร์ ที่ใช้ ในกำรแสดงภำพ 3 มิติใช้ เทคนิคที่เบี่ยงเบนภำพ CRT
จำกกระจกที่สนั่ และมีควำมยืดหยุน่
กำรสัน่ ของกระจกจะทำให้ เกิดกำรเปลี่ยนแปลงระยะรวมแสง
กำรสัน่ เหล่ำนี ้ทำให้ เกิดในจังหวะเดียวกับกำรแสดงออปเจ็กต์บนจอ
CRT ทำให้ แต่ละจุดบนออปเจ็กต์เกิดกำรเบี่ยงเบนจำกกระจกไปยัง
ระยะของตำแหน่งที่สมั พันธ์กบั ระยะทำงของจุดจำกตำแหน่งที่
กำหนดกำรมองเห็น
ทำให้ เรำสำมำรถเดินไปรอบ ๆ ออปเจ็กต์หรื อจอภำพแล้ วมองจำก
มุมมองที่ตำ่ งกันได้
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
46
กำรทำงำนของระบบกำรแสดงภำพ 3 มิติ
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
47
อุปกรณ์ แสดงภาพ 3 มิติ
Genisco SpaceGraph ที่ใช้ กระจกที่สนั่ ในกำรแสดงออปเจ็กต์ขนำด
25x25x25 ซ.ม. ระบบนี ้ยังมีควำมสำมำรถในกำรแสดงภำคตัดขวำง
ของภำพ 2 มิติออกเป็ นชิ ้นเล็ก ๆ ของออปเจ็กต์เมื่อเลือกที่มีควำมลึก
ต่ำงกัน
ระบบทำนองนี ้ใช้ ในแอปพลิเคชันทำงวงกำรแพทย์ เพื่อวิเครำะห์ข้อมูล
จำกเครื่ องอัลตรำโซโนกรำฟี (ultrasonography)
เครื่ องสแกน CRT สำหรับในแอปพลิเคชันด้ ำนธรณีวิทยำจะใช้ ในกำร
วิเครำะห์ข้อมูลกำรเกิดแผ่นดินไหว
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
48
กล้ องมองภาพ 3 มิติ และระบบเสมือนจริง
กำรมองออปเจ็กต์ด้วยกล้ อง
มองภำพ 3 มิติ
(Stereoscopic) ถึงแม้ วำ่
วิธีกำรนี ้จะไม่สำมำรถสร้ ำง
ภำพ 3 มิติได้ จริงก็ตำม แต่กำร
แสดงเอ็ฟเฟ็ กต์ของภำพ 3 มิติ
ด้ วยวิธีนี ้ทำให้ สำมำรถแสดง
มุมมองวัตถุที่ตำ่ งออกไปใน
ลักษณะที่เห็นควำมลึกของ
ภำพนันได้
้
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
49
กล้ องมองภาพ 3 มิติ และระบบเสมือนจริง
เรำจะต้ องใช้ ทงสองมุ
ั้
มมองของภำพที่สร้ ำงขึ ้นด้ วยกำรมองไปตำม
ทิศทำงจำกตำแหน่งของแต่ละตำ (ซ้ ำยและขวำ) ไปยังภำพ
เรำสำมำรถสร้ ำงทังสองมุ
้
มมองให้ เป็ นภำพที่สร้ ำงจำกคอมพิวเตอร์ ด้วย
ตำแหน่งมุมมองที่ตำ่ งกัน
เรำสำมำรถใช้ กล้ องถ่ำยภำพ 3 มิติเพื่อถ่ำยภำพออปเจ็กต์ หรื อรูปภำพ
ได้
เมื่อเรำมองอย่ำงต่อเนื่องด้ วยกำรมองมุมซ้ ำยด้ วยตำซ้ ำยและมองมุม
ขวำด้ วยตำขวำ ทังสองมุ
้
มมองจะรวมกันเป็ นภำพเดียวกันและภำพนัน้
จะมีควำมลึกอีกด้ วย
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
50
กล้ องมองภาพ 3 มิติ และระบบเสมือนจริง
วิธีกำรเดียวที่สร้ ำงเอ็ฟเฟ็ กต์จำกกล้ องมองภำพ 3 มิติในระบบแร
สเตอร์ ก็คือกำรแสดงแต่ละมุมมองของทังสองมุ
้
มมองด้ วยวงรอบรี เพรช
ที่สลับกัน
ภำพที่เกิดจำกกำรมองผ่ำนแว่นที่แต่ละเลนส์ถกู ออกแบบให้ นนเป็
ั้ น
เหมือนกำรกดชัตเตอร์ อย่ำงรวดเร็วที่มีกำรเข้ ำจังหวะกับมุมมองจะถูก
แสดงออกทำงจอภำพ
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
51
แว่นสำหรับมองภำพ 3 มิติ และเครื่ องแผ่รังสีอินฟรำเรด
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
52
กล้ องมองภาพ 3 มิติ และระบบเสมือนจริง
ในระบบเสมือนจริง ผู้ใช้ สำมำรถก้ ำวเข้ ำสูจ่ อภำพและโต้ ตอบกับ
สภำพแวดล้ อม ชุดครอบศีรษะ หรื อเฮดเซ็ต (Headset) ประกอบด้ วย
ระบบแสง (optical system) สำหรับสร้ ำงมุมมอง 3 มิติที่เชื่อมต่อกับ
อุปกรณ์อินพุตเพื่อกำหนดตำแหน่งและจัดกำรออปเจ็กต์บนจอภำพ
ระบบตรวจจับแสง (sensing system) ในเฮดเซ็ตจะติดตำมตำแหน่ง
ออปเจ็กต์ ทังส่
้ วนหน้ ำและหลังออปเจ็กต์สำมำรถมองเหมือนกับเดิน
ทะลุเข้ ำไปในออปเจ็กต์นนั ้ ยังมีกำรโต้ ตอบกับส่วนแสดงผลด้ วย
วิธีอื่นก็คือกำรใช้ โปรเจ็กต์เตอร์ เพื่อสร้ ำงจอบนผนัง ซึ่งผู้ที่มองเห็น
สำมำรถโต้ ตอบสิ่งที่แสดงบนจอภำพได้ โดยใช้ แว่นมองภำพ 3 มิติ และ
ถุงมือข้ อมูล (data glove)
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
53
เฮดเซ็ตในระบบเสมือนจริง
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
54
ถุงมือข้ อมูล (Data grove)
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
55
กล้ องมองภาพ 3 มิติ และระบบเสมือนจริง
ระบบที่ใช้ โต้ ตอบกับสภำพแวดล้ อมเสมือนจริงอีกแบบหนึง่ คือกำรใช้
จอมอนิเตอร์ กรำฟิ ก แว่นมองภำพ 3 มิติ และอุปกรณ์จบั กำรเคลือ่ นที่
ของศีรษะ (head-tracking device)
ในรูป แสดงถึงอุปกรณ์จบั กำรเคลื่อนไหวแบบอัลตรำซำวนด์
(ultrasound tracking device) ที่มีควำมเป็ นอิสระถึง 6 ระดับ
อุปกรณ์จบั กำรเคลื่อนไหวนี ้วำงอยูบ่ นจอมอนิเตอร์ และใช้ สำหรับกำร
บันทึกกำรเคลื่อนไหวของศีรษะ ดังนันต
้ ำแหน่งที่มองเห็นบนจอภำพ
สำมำรถเปลี่ยนได้ ตำมกำรเคลื่อนไหวของศีรษะ
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
56
อุปกรณ์จบั กำรเคลื่อนไหวแบบอัลตรำซำวนด์ 3 มิติเพื่อบันทึกกำรเคลื่อนไหวของศีรษะ
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
57
เครื่องพิมพ์ (Printer)
เครื่องพิมพ์ (Printer) : อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อเข้ ำกับคอมพิวเตอร์ เพื่อทำ
หน้ ำที่ในกำรแปลผลลัพธ์ที่ได้ จำกกำรประมวลผลของเครื่ อง
คอมพิวเตอร์ ให้ อยูใ่ นรูปของอักขระหรื อรูปภำพที่จะไปปรำกฏอยูบ่ น
กระดำษ
เครื่ องพิมพ์ดอตแมทริกซ์, เลเซอร์ และอิงค์เจ็ต
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
58
พล็อตเตอร์ (Plotter)
พล็อตเตอร์ (Plotter) : เครื่ องพิมพ์ชนิดที่ใช้ ปำกกำในกำรเขียนข้ อมูล
ต่ำงๆ ลงบนกระดำษขนำดใหญ่ (A0 หรื อ A1) เหมำะสำหรับงำน
เกี่ยวกับกำรเขียนแบบทำงวิศวกรรม และงำนตกแต่งภำยในของ
สถำปนิก
คอมพิวเตอร์ กราฟิ กส์ ใช้ OpenGL (Computer Graphics using OpenGL)
59