观众老爷好，今天继续讲计算机是如何显示图像的？观众老爷请拿出您喜欢的饮料水果尽情享用，随小编一起走进数码世界！
观众老爷应该都看过《黑客帝国》电影吧，其中有一部名《黑客帝国：矩阵革命》，这个矩阵是什么？这个矩阵为何那么神奇？这个矩阵在计算机中又是如何表述的呢？计算机又是如何通过矩阵来显示图形的呢？在讲述图形显示之前我们先讲述一下显示控制器件的发展史。参考的是《从VGA到GPU！细数二十年显卡发展历程》一文。
早期显示接口是VGA,Video Graphic Array（视频图形阵列），表示一组点阵图形，长640像素宽480像素，最初能够输出640X480分辨率的接口，也叫做D-Sub，它是一个15针的梯形插头，分3排每排5个，传输模拟信号。VGA的工作原理是将显存内以数字格式存储的图像（帧）信号在RAMDAC里经过模拟调制成模拟高频信号，然后再输出到显示设备成像。VGA最初只支持在640X480的较高分辨率下同时显示16种色彩，也可以在320X240分辨率下可以同时显示256种色阶。
现如今用到大多是DVI接口，DVI（Digital Visual Interface）是数字信号视频接口，DVI基于TMDS技术来传输数字信号。TMDS运用编码算法把8bit数据(R、G、B中的每路基色信号)通过最小转换编码为10bit数据，经过DC平衡后，采用差分信号传输数据，可以用低成本的专用电缆实现长距离、高质量的数字信号传输。
HDMI（High Definition Multimedia Interface，高清多媒体接口）是新一代显示接口，是一种全数字化视频和声音发送接口，可以发送未压缩的音频及视频信号，从本质上来说HDMI是DVI的扩展，HDMI的出现取代模拟信号视频。
早期显卡称为VGA Card，在DOS年代，显示的要求是极低的。它的功能极为简单，一般集成16KB显存，是不为人关注的电脑硬件。最早的显示类型是MDA（Monochrome Display Adapter），只能区分黑白两色。8080一直到80286都是使用这种显示适配器。VGA Card的唯一功能就是输出图像，真正的图形运算全部依赖CPU。
然而随着各种软件应用的普及，人们对于PC图形界面的需求越来越强烈，为此才出现了彩色显示。到了286时，PC上出现了一些和图形相关的软件，开始有人在PC上设计一些图形，最早的就是CAD。那时的程序员们为了自己闲暇的消遣也开始编写一些小游戏，或是移植一些游戏机上的游戏到PC上来。因此出现了一种四色适配器，能认别三原色和黑白。当时这种适配器的效果是很差的，只有三原色和黑白的图像效果是什么样？不过在当时这已经是一个大的进步了。由于这是第一种彩色的显示适配器，所以称为CGA（Color Graphics Adaptor，彩色图形适配器）。CGA时代对显卡的要求已经大幅度提高，但是当时的制作工艺远远高于显卡芯片的需求，因此CGA显示适配器依旧整合在主板上，以一块单芯片的方式来实现。
当桌面操作系统出现后，计算机CPU处理图形图像的性能不堪重负，可能很多人难以理解图形界面为什么会如此消耗资源，但您一定有过这样的经历：如果不装显卡驱动的话，比如在系统安全模式下用鼠标拖动窗口，您会发现这个操作非常困难，无论CPU多么强大都无济于事！
第一款优化图形界面的显卡产品是通过一颗专用的芯片来处理图形运算，从而将CPU解放了出来，让桌面系统运行起来非常流畅，从此图形化操作系统资源消耗大降、实用性大增。
为了与单纯具备显示功能的VGA Card相区别，具备图形处理能的显卡被称为Graphics Card，也就是图形加速卡，它加速了桌面系统的普及，让PC走进了图形化界面时代。
接下来个人电脑开始进入多媒体时代，2D图形处理已经难不倒Graphics Card了，但越来越多的视频图形解码让CPU（486时代）不堪重负，关键时刻显卡伸出了援助之手，集成了一些简单的视频解码器，让CPU长出一口气。
Mach64是第一款为广为人知的多媒体芯片，Mach64硬件支持YUV-to-RGB颜色转换和硬件缩放。这样个人电脑能应付基本的AVI和MPEG-1播放，而不需要昂贵的专用硬件解码器，使得多媒体电脑的成本大幅下降。
之后，Mach64-VT从CPU接过了逐行扫描的工作，ImpacTV进一步支持800x600 VGA-to-TV编码，所有的这些产品并不是太昂贵。
同样的，为了与单纯具备图形加速能力的Graphics Card相区别，具备视频辅助解码的显卡被称为Video Card，也就是视频加速卡，VCD和DVD时代很多显卡都具备视频辅助解码能力。
现在已经是超清时代了，视频编码是非常复杂的H.264和VC-1，各大显示芯片厂商也与时俱进，无论集成显卡还是独立显卡，对于HDTV硬件加速的支持都相当重视！
经过单色、彩色、2D、视频之后，3D图形时代终于来临了，3D Accelerator Card异军突起，成为3D时代的王者，拥有一块3D加速卡成为那个时代的荣耀。
3D加速卡的功能很单一，它不具备显示功能，需要搭配一块2D显卡来使用，因此成本很高而且使用起来不够方便，因此集2D显示和3D加速于一身的真正3D显示卡出现了。
第一款3D芯片被称为3D Rage，它在3D、2D和视频方面的功能最全，可惜兼容性很差；NV1也拥有3D加速功能，还集成了声卡，可惜不支持D3D和OPENGL这两种主流的图形API，也不支持MPEG-1加速，因此没有实用价值。
随后的GeForce 256彻底终结无序混乱的3D图形加速卡的历史，GeForce 256是一款划时代的产品，官方将其称为第一款GPU（Graphic Processing Unit，图形处理器），显示芯片上升到了与CPU（Center Processing Unit，中央处理器）同样的高度，虽然当时显卡的作用还没受到足够多的重视，但随着时间的推移GPU这个词被赋予了更多的含义。
GeForce 256是被作为一个图形处理单元(GPU)来设计的，GPU是一个单芯片处理器。它有完整的转换、光照、三角形设置和渲染引擎(分别 为:Transform、Lighting、Setup、Rendering)等四种3D处理引擎，一些以前必须由CPU来完成的图形运算工作现在可以由GeForce256 GPU芯片独立完成，大多数情况下具有完整的传输和光照引擎的GPU运算速度比CPU快2-4倍，同时也有效地减轻了CPU的浮点运算负担，减少了对CPU的依赖性。
随着显卡的功能越来越强大，GPU现在的位置有超越CPU的势头，GPU的运算性能已经超过CPU，更多的科学计算任务被安排给GPU计算，因为GPU强大的浮点运算能力比CPU的执行效率更高。现在人工智能领域也得利于GPU高速发展。
观众老爷接下来是显示器的介绍，资料同样也是网上找到的不过经过小编整合了一下，感谢网上的热心网友！如果有侵权嫌疑请作者联系小编，小编会删除！
观众老爷有没看过黑白电视的！早期电视机显示屏是阴极射线显示屏也称显像管，由荧光屏、电子枪、玻璃外壳组成。后来出现了彩色显示屏是三色显像管，它能把红、绿、蓝三幅单色影象同时显示在一个管屏上，彩色显像管可分为三枪三束管、单枪三束管和自会聚显像管。为了显示彩色影象，在彩色显像管的荧光屏上涂有上百万个能发红、绿、蓝光的荧光小点。这些小点交措地排列，布满整个荧光屏。在三枪三束彩色显像管中，管颈部装有三支独立的电子枪，分别发射红、绿、蓝电子束。显像管中有电产生的磁场，运动的电子在磁场中受到磁力，使运动发生偏转。
不同的电子偏转是不同的，这样打在荧光屏不同的位置荧光点上。这些电子束对准并击中相应的荧光点，利用相加混色法在电视屏幕上组成彩色图像。显像管显示画面并不是一次成像，单位时间内需要多次对画面进行扫描，也就是刷新率，人眼观察画面最低刷新率为60HZ,低于60HZ画面会出现抖动，刷新率越高越好，图象就越稳定，图像显示就越自然清晰，对眼睛的影响也越小。刷新频率越低，图像闪烁和抖动的就越厉害，眼睛疲劳得就越快。所以刷新率越高，人眼的疲劳度就会越低，画面的撕裂感也不会那么强烈。
计算机早期的显示屏也是显像管显示屏！不过随着科技的发展，新的显示技术出现后，显像管显示屏逐渐被替代，现在的手机、计算机采用的显示屏大多是LCD显示屏，也就是液晶显示屏。
LCD显示屏的结构是两片导电玻璃，中间灌有液晶的薄型盒。位于最后面的一层是由荧光物质组成的可以发射光线的背光层。背光层发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层。液晶层中的水晶液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。
LCD液晶屏显示方式不同于显像管，显像管是扫描显示图像，液晶屏是矩阵显示图像。在液晶屏幕上每一个矩阵点代表一个像素，每个像素有RGB三原色颜色信息构成。
前几期都有提到计算机所有的数据都是以0和1保存的，文字图片视频的文件同样也是二进制的，在图形设备进行不同的数据操作，可以得到不同的结果。对于显示英文，由于英文字母种类很少，只需要8位（一字节）即可。而中文，常用字有6000以上，于是我们的前辈想了一个办法，将ASCII表的高128个很少用到的数值以两个为一组来表示汉字，即汉字的内码。而剩下的低128位则留给英文字符使用，即英文的内码。
得到了汉字的内码后，还仅是一组数字，那又如何在屏幕上去显示呢？这就涉及到文字的字模，字模虽然也是一组数字，但它的意义却与数字的意义有了根本的变化，它是用数字的各位信息来记载英文或汉字的形状。在我们平常保存文本文件时，一般存储的是字符的内码，在我们打开文本文件时，文字解码程序（其实就是字体读取程序）会将内码翻译成字模信息并将数据传递给显卡（或者显示解码芯片）输出到显示器。其实现在很多字体软件可以自己设计字体将图片文件对应的内码进行内存地址映射，这样字体安装后，字体图片就可以被我们显示在屏幕上，观众老爷可以自己设计个字体库哦！具体细节观众老爷可以网上去搜索一下资料！
下图是小编对整个计算机的图形图像显示原理的总结，同时计算机的图形处理和图像识别过程也在下图的某一阶段，大多计算任务现在基本交给GPU处理，GPU的运算现在远远超过CPU，现在的CPU更多的是进行对设备的控制操作，比如内存管理，显卡交互，输入输出管理。现在的人工智能芯片其实原理也就是将显卡的显示功能和视频解码模块去除，只留下流处理运算单元。
观众老爷这期就到这里，在这里给观众老爷道声歉，显示器件的发展史占得篇幅有点大了，不过也将计算机如何显示图像的概念讲了部分。观众老爷记得关注点赞收藏！您的支持是我成长的动力，下期再会！
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