七 计算机图像渲染原理

1.CPU与GPU的区分

CPU是中央处理器，计算机的计算和控制中心

GPU是图形处理器，进行绘制运算，是连接计算和显示设备的纽带

• 相似：

1. 都有总线和其他单元模块联系
2. 都有自己的存储和缓存体系
3. 都有自己的数学逻辑运算单元
4. 都可以有多线程（多核）

• 区别：

1. 结构和内部组成有差异：
   存储和缓存空间CPU较多
   GPU的多线程（多核）数目和寄存器可以远多于CPU的多核数

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@图转自CC老师

2. CPU擅长处理复杂的计算和逻辑控制，是串行分割时间片处理任务；GPU功能较单一，主要负责绘图运算，支持高并发运算。运算速度，GPU的取决于雇了多少小兵帮忙，CPU的运算速度取决于请了多么厉害的大牛。
3. 单独的GPU不能工作，需要由CPU去控制它

2. 计算机的扫码显示发展历程

随机扫描显示 ---> 简单光栅扫描显示 ---> 高级光栅扫描显示

• 随机扫描显示
  只有一个光束随机，扫描电子束只在屏幕上显示图形的部分移动，电子束逐条地追踪图形的组成线条，从而生成线条图，显示和图像的复杂度有关，只能画线，不能显示很逼真的图形

• 简单光栅扫描显示
  光栅扫描是电子束从屏幕的左上角横向Z子型扫描，电子束横向沿每一行移动时，电子束的强度不断变化，从而建立两点组成的一个图案，图形定义保存在称为刷新缓存（refresh buffer）或帧缓存（frame buffer）的存储器中，是一个像素阵列，每一帧显示与图像的复杂度无关。

  1.简单光栅扫描显示

  帧缓存器从主存中划分出来的，通过系统总线和显示控制器相关联，显示图像时显示控制器通过系统总线从帧缓存器中读取数据，经过一系列变化后显示在屏幕上，
  显示系统结构如下：

  
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  @图转自计《算机图形学》

  2. 高级光栅扫描显示

  帧缓存器独立于主存，位于GPU内部，显示图像时，不用经过系统总线，刷新的帧频率可以更高

  
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  @图转自《计算机图形学》

3. 视觉暂留

光对视网膜所产生的视觉，在光停止作用后，仍然保留一段时间的现象，人的肉眼对图像刷频率达到16fps就可以看到连贯的图

4.计算机图像显示流程

扫描图像--->帧缓存区--->视频控制器发出指令读取帧缓存区位图信息--->数模转换（数字信号转换为模拟信号）---> 显示