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1、第七讲 汉字输出技术,延边大学计算机科学与技术,内容,汉字的输出技术综述汉字显示输出原理和基本结构汉字显示技术实例 打印输出原理和基本结构汉字输出应用,一、汉字的输出技术综述,内容,汉字输出技术概述汉字输出技术的发展,汉字输出技术概述,汉字信息的输出汉字在显示器上的显示汉字在打印机上的打印 汉字的输出技术还包括利用通信技术，汉字信息以交换码的形式在计算机与计算机或其它电子设备之间的传送。,汉字输出技术的发展,1968年首先在“717计算机”上研制出了能显示256个汉字的显示器 1983年开发了我国第一个汉字DOS操作系统CCDOS(软件方式)1985年开发了我国的第一块汉卡(硬件方式)从九十年
2、代开始，汉字输出又进入了一个以软件为主的阶段,二、汉字显示输出原理和基本结构,内容,显示设备汉字显示的原理内码缓冲区和字形缓冲区汉字显示输出过程汉字终端,1.阴极射线管显示器（CRT）,荧光屏荧光物质：吸收电子束而发光持续发光时间：电子束离开某点后，该点的亮度值衰减到初始值1/10所需的时间刷新(Refresh)：为了让荧光物质保持一个稳定的亮度值刷新频率：每秒钟重绘屏幕的次数像素(Pixel:Picture Cell)：构成屏幕（图像）的最小元素分辨率(Resolution)：CRT在水平或竖直方向单位长度上能识别的最大像素个数，单位通常为dpi（dots per inch)。如640*48
3、0，800*600，1024*768，1280*1024等等,某种CRT产生稳定图像所需要的最小刷新频率=1秒/荧光物质的持续发光时间（例如）=1000ms/40ms=25Hz,彩色阴极射线管产生彩色的常用方法：射线穿透法、影孔板法射线穿透法原理应用：画线显示器优点：成本低缺点：只等产生有限几种颜色,影孔板法原理：影孔板被安装在荧光屏的内表面，用于精确定位像素的位置,点状影孔板的工作原理红、绿、兰三基色三色荧光点三个电子枪,图形显示设备(5/21),影孔板的类型点状影孔板代表：大多数球面与柱面显像管栅格式影孔板代表：Sony的Trinitron与Mitsubishi的Diamondtron 显
4、像管沟槽式影孔板代表：LG的Flatron显像管,显示器能同时显示的颜色个数,如果每个电子枪有256个等级，则显示器能同时显示256*256*256=16M种颜色，称为真彩系统,图形显示设备(8/21),点距,图形显示设备(12/21),显示文件(Display File)由刷新存储器中所有绘图命令组成的文件工作原理:应用程序发出绘制命令，这些命令被解释成显示处理器可接受的命令格式后，存放在刷新存储器中。刷新存储器中所有绘制命令组成一个显示文件，它由显示处理器负责解释执行，驱动电子枪在屏幕上绘制。,图形显示设备(13/21),光栅扫描显示系统特点：光栅扫描扫描线帧水平回扫期垂直回扫期,图形显示
5、设备(13-1/21),图形显示设备(14/21),绘图过程,分辨率=1行的像素数扫描线数N带宽：带宽是显示器视频放大器通频带宽度的简称，指电子枪每秒钟在屏幕上扫过的最大总像素数，以MHz(兆赫兹)为单位。（带宽越高，惯性越小，响应速度越快，允许通过的信号频率越高，信号失真越小，它反映了显示器的解像能力。）,图形显示设备(15/21),逻辑部件：帧缓冲存储器（Frame Buffer)，视频控制器（Video Controller)，显示处理器（Display Processor），CRT帧缓冲存储器-简称帧缓冲器，俗称显存作用：存储屏幕上像素的颜色值工作原理,图形显示设备(16/21),分辨
6、率M*N、颜色个数K与显存大小V的关系 可以同时显示16兆种颜色-真彩显示系统带宽T与分辨率、帧频F的关系两个问题：显存问题和带宽问题显存问题高分辨率和真彩要求有大的显存；曾经是个问题！解决方法：采用查色表(Lookup Table）或称 彩色表(Color Table),1024*768真彩模式需要3M字节显存,bit,图形显示设备(17/21),查色表工作原理隔行扫描的工作原理：把一帧分两场，即奇数场与偶数场,液晶显示器（LCD）,前三种基本的显示原理都相同，只是分子排列顺序不同而已；而TFTLCD采用的是与TN系列LCD截然不同的工作原理。目前电脑上采用的都是这种液晶显示器。液晶的物理特
7、性：当通电时导通，排列变的有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。TFTLCD工作原理：采用两夹层，中间填充液晶分子，夹层上部为FET晶体管。夹层下部为共同电板，在光源设计上要用“背透式”照射方式，在液晶的背部设置类似日光灯的光管。光源照射时由下而上透出借助液晶分子传导光线，透过FET晶体管层，晶体分子会扭转排列方向产生透光现象，影像透过光线显示的屏幕上，到下一次产生通电之后分子的排列顺序又会改变，再显示出不同影像。,在彩色LCD面板中，每一个像素都是由三个液晶单元格构成，其中每一个单元格前面都分别有红色，绿色，或蓝色的过滤器。这样，通过不同单元格的光线就可以在屏幕上显示出不同
8、的颜色。,CRT显示可选择一系列分辨率，而且能按屏幕要求加以调整，但LCD屏只含有固定数量的液晶单元，只能在全屏幕使用一种分辨率显示(每个单元就是一个像素)。CRT通常有三个电子枪，射出的电子流必须精确聚集，否则就得不到清晰的图像显示。但LCD不存在聚焦问题，因为每个液晶单元都是单独开关的。这正是同样一幅图在LCD屏幕上为什么如此清晰的原因。LCD也不必关心刷新频率和闪烁，液晶单元要么开，要么关，所以在4060Hz这样的低刷新频率下显示的图像不会比75Hz下显示的图像更闪烁。不过，LCD屏的液晶单元会很容易出现瑕疵。对1024768的屏幕来说，每个像素都由三个单元构成，分别负责红、绿和蓝色的显
9、示一所以总共约需240万个单元(102476832359296)。很难保证所有这些单元都完好无损。最有可能的是，其中一部分已经短路(出现“亮点”)，或者断路(出现“黑点”)。所以说，并不是如此高昂的显示产品并不会出现瑕疵。,2.显示适配卡（Video adapter cards）,显示适配卡上面带着内存和专门的处理器。该处理器是被设计为专门处理需要显示图像的计算。这些图形处理器的芯片里面有特别的用于计算图象的命令集。它通过总线连接CPU与显示器，是CPU与显示器之间的接口设备，即视频控制电路。它可以将显示存储器送出的信息转换成视频控制信号，送显示器显示。显卡一般由显示芯片、显示存储器（简称显存
10、）、计算机接口和视频接口四个部分组成。,显示芯片,显示存储器,计算机接口,视频接口,3.分辨率、颜色数和显存,分辨率（Resolution）就是屏幕图像的精密度，是指显示器所能显示点数的多少。分辨率为1024768的屏幕来说，即每一条水平线上包含有1024个像素点，共有768条线，即扫描列数为1024列，行数为768行。决定分辨率的两个因素：显示器显存的大小和每个点的颜色数,640480单色分辨率，需要的显存为：(640480)/8=38400个字节 1024768256色的分辨率，需要的显存为：1024768=768K个字节 1280102432位色的分辨率，需要的显存为：(12801024
11、)4=5M字节。,夏普成功研发4基色3D液晶电视显示器,该电视在全球率先将红、绿、蓝、黄“4原色技术”应用于3D电视，可令人欣赏到色彩更加鲜明的图像 2010年04月13日,4.汉字和分辨率,汉字的点阵大小和屏幕的分辨率决定了在屏幕上可以显示多少行和多少列汉字 假设汉字的点阵大小为DX和DY，而屏幕的分辨率为SX和SY，另外，行与行之间要有行间距，假设为K个像素点，则每行可以显示SX/DX个汉字，每列可以显示SY/(DY+K)个汉字，总共可以显示SX/DXSY/(DY+K)个汉字。,4.汉字和分辨率(续),分辨率为640480，假设汉字大小为1616点阵，行间距为2，则每行可以显示的汉字数为：
12、640/1640个汉字可显示的列数为：480/(16+2)26列 总共可以显示的汉字数为：26401040个汉字分辨率为12801024，汉字大小为2424点阵，行间距为4，则每行可以显示的汉字数为：1280/2453个汉字可显示的列数为：1024/(24+4)36列总共可以显示的汉字数为：53361908个汉字,5.显示驱动程序,驱动程序就是用来向操作系统提供一个访问、使用硬件设备的接口，实现操作系统和系统中所有的硬件设备的之间的通信程序，它能告诉系统硬件设备所包含的功能，并且在软件系统要实现某个功能时，调动硬件并使硬件用最有效的方式来完成它。汉字的显示本质就是把显示驱动程序汉化，使它支持汉
13、字显示。,内容,显示设备汉字显示的原理内码缓冲区和字形缓冲区汉字显示输出过程汉字终端,字符模式显示原理,西文字符的ASCII码,显示存储器,显卡的字符映射器,屏幕,ASCII码的点阵字形库,ASCII,ASCII,图形信息,ASCII,图形信息,硬件显卡和显示器工作,字符显示模式下西文字符的显示流程,用户需要显示某个字符，则把该字符的ASCII码通过系统调用，并根据用户提供的位置信息写到显存的相应位置；显卡定时把显存中的信息刷新到屏幕，处理到这个字符时，从显存中获得ASCII码，然后通过字符映射器到显卡ROM中的ASCII码字形库中找到这个ASCII码的点阵信息；显卡把这些点阵信息和当前字符的
14、位置、颜色等属性转换为视频信号送显示器；显示器显示这个字符。,字符模式下显存结构,图形模式显示原理,汉字机内码,机内码到字形码转换模块,显示存储器,屏幕,机内码,汉字点阵,汉字显示系统,显卡和显示器,内容,显示设备汉字显示的原理内码缓冲区和字形缓冲区汉字显示输出过程汉字终端,汉字机内码,内码缓冲区,字形缓冲区（显存）,屏幕,显示处理程序,内容,显示设备汉字显示的原理内码缓冲区和字形缓冲区汉字显示输出过程汉字终端,汉字显示输出过程,流程,应用程序需要显示汉字，那么它会调用系统提供的显示汉字函数或中断，调用的过程实际上仅是把汉字的内码和属性写到内码缓冲区；汉字显示处理程序从内码缓冲区中取出汉字的内
15、码和属性，调用地址映射模块处理；地址映射模块根据汉字内码和它属性中的字体等信息，计算此汉字对应的汉字字形码在字形库中的位置，即地址码。然后把地址码返回汉字显示处理程序；,流程（续）,汉字显示处理程序根据返回的地址码和字体，从相应的字形库中得到此汉字的字形码，然后把字形码和属性作为参数调用字形变换模块；字形变换模块根据汉字的字形码以及需要显示的字形属性（如字号、是否加粗、是否是斜体、是否有下划线等），把汉字的基本字形信息变换为字形属性要求的形状，返回给汉字显示处理程序；汉字显示处理程序把变换后的字形码和它在屏幕上的位置（一般为X和Y坐标）送给汉字显示驱动程序；,流程（续）,汉字显示驱动程序调用位
16、置转换模块，把屏幕位置转换为在显存中对应的地址；汉字显示驱动程序根据该点阵在显存中的位置和显存的组织形式，把汉字点阵写到显存；显卡定时把显存中的信息刷新到屏幕，此汉字就显示在屏幕上了。,内容,显示设备汉字显示的原理内码缓冲区和字形缓冲区汉字显示输出过程汉字终端,汉字终端,汉字终端是一个能处理汉字的固化计算机系统。它一般由主控板、显示器、键盘三大部分组成,工作原理,主机系统,汉字显示模块,汉字字形库,屏幕,汉字终端,三、汉字显示技术实例,内容,DOS下的汉字显示技术Windows的汉字显示技术,1.显示输出模块,在DOS中，I/O设备是由BIOS中断处理程序驱动的，那么显示的驱动程序就是BIOS
17、的中断处理程序，应用软件通过对BIOS的中断处理程序的调用来使用外部设备。DOS下显示是通过10H号中断处理程序来实现的。,10号中断处理程序功能模块说明,DOS下的汉字字形库,字符集：GB2312定义的6763个汉字和682个符号，包括全角的字母和数字，标点符号、序号和罗马字母等。汉字字形库一般有两种模式：1616的显示用点阵字形库（横向）2424打印用点阵字形库（纵向）图形模式下实现显示，常用的图形适配器一般为VGA，汉字一般显示在64048016色的分辨率 每行40个汉字，共26行第26行通常作为输入系统的提示行,DOS下汉字显示的实现原理,在DOS下汉字显示在图形模式下，通过画点的方式
18、来显示汉字点阵。实现的基本思想是修改10H号中断处理程序，使得这个显示中断能够支持汉字的显示。优点：应用程序不需要作任何的修改，就可以显示汉字了。,新中断处理程序执行过程,中断装置,ROM中的原来的10H中断处理程序,RAM中的新的10H中断处理程序,和汉字显示无关的功能调用能，沿用原来的10H中断处理程序,中断处理程序入口地址,0,4,40,在16个子功能中，其中0号、2号、3号、6到10号和14号需要重新编写，其它的7个子功能可以沿用原来的。,内容,DOS下的汉字显示技术Windows的汉字显示技术,Windows汉字字符集,在Windows中，汉字的字符集有两种形式：Unicode和AN
19、SI CodeWindows NT/2000/XP/2003的内核使用Unicode作为文字信息的编码，而应用程序则可以同时使用Unicode和ANSI Code来表达文字。所以有关字符串的API有两个不同字符集的版本：Unicode 版和ANSI Code版。而Windows 95/98/ME一直使用单(双)字节结合的内码。单字节内码主要是ASCII，双字节内码则是ANSI Code，如GB2312、GBK、BIG-5等。Windows CE则是一个统一使用Unicode的操作系统。不管是内核还是应用程序，字符的内码就是Unicode。,Windows汉字显示分析,Windows系统的核心部
20、分管理分为核心(Kernel)、用户管理(User)和图形设备接口(GDI)。Kernel完成内存管理、程序的装入与执行和任务调度等功能，它需要调用原MSDOS中的文件管理、磁盘输入输出和程序执行等功能 User是一个程序库，它用来对声音、时钟、鼠标器及键盘输入等操作进行管理GDI是一功能十分丰富的子程序库，它提供了图形与文字输出、图像操作和窗口管理等各种与显示和打印有关的功能，GDI是实现汉字等字符输出的核心模块。,Windows汉字显示分析（续）,当使用GDI的字符显示函数(如Textout)在窗口的用户区上显示汉字时，实际上是设备驱动程序根据GDI传递的物理字体的信息，从TTF字形库得到
21、相应字符的字形后，向显存输出该字符的位图，然后GDI可以根据应用程序的要求，将该字符的字形作为一个位图进行各种处理。,汉字显示数据结构和原理,每个TTF字库都有一个字体信息结构FONTINFO结构，FONTINFO包含了字符输出所需的所有物理字体信息，包括字体的名称、字体点的大小和字符集等信息。在FONTINFO结构后，一般紧跟以下的一个或多个结构,windows汉字显示输出,Windows中将中文字符和西文字符均作为一个位图来处理和显示。虽然不同的字形库设计技术，使得存放在字形库中的汉字字形信息是不一样的，如矢量字体和光栅字体的表示就不同，但最终它们都能转换为由点阵构成的位图，从而显示在屏幕
22、上。Windows中所有字符输出的功能均是通过GDI库函数来完成，再由GDI调用相应设备驱动程序实现字符输出。字符的输出最常用的系统调用是ExTextOut()和TextOut()。,四、打印输出原理和基本结构,内容,打印设备汉字打印概述汉字打印原理汉字打印过程汉字打印机,打印设备,汉字的打印设备主要是打印机，一般分为三种：喷墨打印机、激光打印机和针式打印机。打印机和计算机的接口一般分为并口、串口和USB接口。针式打印机喷墨打印机激光打印机,激光打印机原理,打印机的分辨率,分辨率的单位是DPI（dot per inch），是指在每一个平方英寸可以由多少个点构成，它直接关系到产品输出的文字和图像
23、的质量好坏。如一台产品的分辨率表示为360dpi，就是表示在一平方英寸的区域的表现力最高可以达到水平360个点，垂直360个点，总共129600个点。分辨率越高，数值越大，就意味着产品输出的质量越高。,内容,打印设备汉字打印概述汉字打印原理汉字打印过程汉字打印机,打印技术的发展,CC-DOS中提供了汉字的打印功能，它采用软字库的解决方案，利用2424的打印用点阵字库来输出汉字的字形，再进行必要的处理后送打印机打印汉字 硬字库方案，典型的是汉字打印机和激光照排技术 软字库方案也在不断优化中，它利用计算机软件技术加快了打印速度，引入了曲线和矢量字库，从而大大提高打印质量 Windows采用True
24、 Type字形技术来实现汉字打印，以及新的喷墨、激光打印技术的出现，使得汉字的打印质量进一步提高，完全可以满足用户对打印质量的要求。,内容,打印设备汉字打印概述汉字打印原理汉字打印过程汉字打印机,汉字打印原理,汉字的打印过程：汉字机内码转换为汉字的字形码进行汉字字形码的变换和输出的格式控制汉字字形送打印机 汉字打印一般可以分为两个部分：打印驱动：汉字机内码转换为字形码，然后把汉字字形送打印机 打印控制：根据打印的各种参数设置（如字体、字号、行间距等）对打印输出进行控制，使得打印结果符合用户的要求,汉字打印原理（续）,软字库方案操作系统提供各种软字形库，每个软字形库以文件形式存在，打印驱动程序通
25、过访问字形库获得汉字的字形，从而实现汉字打印的驱动和控制，这是目前最常用的方法 硬字库方案 打印驱动程序直接把汉字机内码传递给打印机，由打印机完成从汉字机内码到字形码的转换并进行打印控制，最后打印出汉字。,内容,打印设备汉字打印概述汉字打印原理汉字打印过程汉字打印机,汉字打印过程,打印流程（1）,应用程序或系统把需要打印的汉字信息，包括机内码、格式信息等送打印驱动程序；打印驱动程序首先根据接受到的汉字机内码从汉字字形库中获得汉字的字形码；打印驱动程序然后把汉字的字形码和控制信息（如字号、字体等）送汉字打印控制模块；,打印流程（2）,汉字打印控制模块根据汉字的控制信息，对汉字的字形进行变换，然后
26、把变换后的点阵信息送回打印驱动程序；打印驱动程序把需要打印的信息汇总后送打印缓冲区，然后就完成了汉字的打印；下面的工作是由后台打印进程控制，它负责把汉字打印缓冲区中的点阵信息按照一定的方法和策略分批通过电缆送给打印机；,打印流程（3）,打印机首先将接收到的数据暂存在缓存中；当接收到一段完整的数据后，再发送给打印机的处理器；处理器将这些数据组织成可以驱动打印引擎动作的类似数据表的信号组，对于激光打印机而言，这个信号组就是驱动激光头工作的一组脉冲信号。然后把这些信号送到打印的机械部分；打印的机械装置把汉字信息打印在纸上，从而完成打印工作。,内容,打印设备汉字打印概述汉字打印原理汉字打印过程汉字打印机,
