2图形标准化和窗口系统(精品)

Header text,Level One Text,Level Two Text,Level Three Text,Level Four Text,Level Five Text,*,*,/34,2004,Dept.of Computer Science and Engineer,第二章,计算机图形标准化和窗口系统,2024/10/3,图形系统标准,目的：,提高图形软件、应用软件、相关开发人员在计算机之间和图形设备间的,可移植性,。,发展历程：,1974,美国国家标准化局（,ANSI,）：,“,与机器无关的图形技术,”,图形标准化和有关标准的规则；,美国计算机协会（,ACM,）：成立图形标准化委员会,核心图形系统,（,CGS,，,1977,）；第二版（,1979,）；,二十年来：出现,GKS,GKS-3D,PHIGS,CGM,CGI,IGES,STEP.,概念,（两个层面）：,图形系统及相关应用系统中各界面间进行,数据传送和通信的接口标准,数据及文件格式标准；,供图形应用程序调用的,子程序功能及其格式标准,子程序界面标准,。,2024/10/3,2,图形系统标准,图形系统标准,分类,(3,类,),：,面向图形设备的,接口标准,：,计算机图形元文件,(CGM),：,CRT,Mouse,计算机图形接口,(CGI),：设备驱动程序；,面向,应用软件的标准,：,程序员层次交互式图形系统（,PHIGS,）,GL(,图形程序包,),（三维）图形核心系统（,3D-)GKS,面向图形应用系统中,工程和产品数据模型及其文件格式,：,基本图形转换规范（,IGES,）,产品数据转换规范（,STEP,）,2024/10/3,3,图形系统中各界面的标准,图形（工程）,数据库,应用程序,图形程序包,设备驱,动程序,设备驱,动程序,设备驱,动程序,磁盘,屏幕,键盘,鼠标,IGES,STEP,GKS,GKS-3D,PHIGS,GL,CGI,CGM,图形系统标准,2024/10/3,4,主要内容：,计算机图形接口,(,CGI,),计算机图形元文件（,CGM,）,图形核心系统（,GKS,）,程序员层次交互式图形系统（,PHIGS,）,基本图形转换规范（,IGES,）,产品模型数据转换标准（,STEP,）,窗口系统,2024/10/3,5,计算机图形接口,(,CGI,),（ISO DP 9636),目的：,提供控制图形硬件的一种与,设备无关,的方法：,使有经验的用户最大限度的直接控制图形设备；,也可看作,图形设备驱动程序,的一种标准。,在,用户程序和虚拟设备,间，以一种独立于设备的方式提供图形信息的描述和通信；,由一系列的功能集合组成：,控制功能集,：图形图像以及接口的图形与非图形部分的内部关系的管理；,虚拟设备管理：启动,/,终止用户与,CGI,虚拟设备的对话期，管理虚拟设备上的图形,坐标空间：两个坐标系：虚拟设备坐标系,VDC,，设备坐标系,DC,；裁剪功能；,出错控制：,9,类错误：出错检测、出错报告、出错处理；,系统控制：建立对受,CGI,数据流接口上精度影响的各种数据类型：颜色、整型,.,询问功能：提供各种描述表信息存取的手段：如设备表示、输出设备等描述表；,2024/10/3,6,计算机图形接口,(,CGI,),（ISO DP 9636),输出功能集,：涉及图元、属性、对象的构成以及相关的控制和询问；,图元功能：用以描述,CGI,中图形的构成；,属性功能：设置状态表中的值，确定图元的可视性等性质；,通用属性和输出控制：规定图元的操作方式、图形设备的属性设置、图形对象的定义；,检索功能：返回与正文对象定位有关的信息；,输出询问：返回输出及属性描述表和状态表有关的信息；,特点（,4,个）：,复合对象的概念：几个图元组成的复合体，与图元属同一级；,颜色处理：提供直接和索引方式两种颜色选择机制；,裁剪处理：提供三种裁剪形式：轨迹裁剪、形状裁剪、先轨迹后形状裁剪；,扩展图元：增加了不连接的直线段、圆弧、椭圆弧、区域正文；支持多字符集多边形、椭圆弧区域填充图案等；,2024/10/3,7,计算机图形接口,(,CGI,),（ISO DP 9636),图段功能集,：,定义图形对象如何组合到图段中，并用唯一的图段标志符标识；,提供产生、修改和操纵图段的功能；,包括：,图段操纵：图段的产生、关闭、删除、重命名、复制等；,图段属性：设置与修改；,图段询问：获取与图段描述表和状态表相关信息；,另：复制图段时，提供,“,继承过滤,”,、,“,剪裁继承,”,等功能,控制复制图段的属性和裁剪区域；,2024/10/3,8,计算机图形接口,(,CGI,),（ISO DP 9636),输入和应答功能集,：,将逻辑输入设备分为,8,类：,定位、笔画、取值、选择、拾取、字符串、光栅、其它输入设备（声音输入等）；,光栅功能集,：提供产生、检索、修改和显示象素数据功能；,光栅控制,：,可显示位图：,不可显示位图：,全深度位图：与显示器上每个象素用多少位来表示相匹配；,映象位图：位图的每个象素只有一位；,光栅操作,：象素阵列数据的检索和显示，各种位图运算、位图区域的移动、联合、复制等操作；,光栅属性,：设置源与目的位图之间进行象素操作的绘图方式和填充位图区域的功能；,2024/10/3,9,计算机图形接口,(,CGI,),计算机图形元文件（,CGM,）,图形核心系统（,GKS,）,程序员层次交互式图形系统（,PHIGS,）,基本图形转换规范（,IGES,）,产品模型数据转换标准（,STEP,）,窗口系统,主要内容：,2024/10/3,10,计算机图形元文件（,CGM,）,（ISO IS8632),定义：,与,设备无关,的语义、词法定义的,图形文件格式,。,组成,：,功能描述,：以抽象的词法描述相应的文件格式：元素标志符、语义的说明、以及参数描述；,描述词法三种形式的编码,：字符、二进制数、正文编码；,图形元文件：规定,生成、存储、传送图形信息,的格式；,两种图形生成元文件：,图形生成元文件（,CGM,）,、图段生成元文件（,GKS,元文件：,GKSM,）；,关键属性,:,通用性。,图形元文件的解释：,生成,CGM,元文件的两种方式：图,2.2.2,；,CGM,解释器的三种方式：图,2.2.3;,CGM,面向系统和系统开发者，和,CGI,配套提供。,2024/10/3,11,计算机图形接口,(,CGI,),计算机图形元文件（,CGM,）,图形核心系统（,GKS,）,程序员层次交互式图形系统（,PHIGS,）,基本图形转换规范（,IGES,）,产品模型数据转换标准（,STEP,）,窗口系统,主要内容：,2024/10/3,12,图形核心系统（,GKS,）,功能：提供应用程序和图形输入输出设备间的,功能接口,；,与语言无关的图形核心系统；,GKS,提供了一个称为,元文件的顺序文件接口,；,应用程序的所有图形资源由,GKS,控制（通过,GKS,元文件,-,GKSM,）；,GKSM,的作用,:,图形信息存档；系统传送图形信息；,在,GKS,应用程序间传送图形信息；,与图形信息相关的非图形信息的存储和复用。,2024/10/3,13,图形核心系统（,GKS,）,GKS,在应用中的地位,：每层可以调用下层功能；,GKS,的体系结构,：所有图形资源由,GKS,控制，应用程序（,DDPi,）不能绕过,GKS,直接使用图形资源；,2024/10/3,14,计算机图形接口,(,CGI,),计算机图形元文件（,CGM,）,图形核心系统（,GKS,）,程序员层次交互式图形系统（,PHIGS,）,基本图形转换规范（,IGES,）,产品模型数据转换标准（,STEP,）,窗口系统,主要内容：,2024/10/3,15,程序员层次交互式图形系统（,PHIGS,）,ISO,IS9592,ISO 1986,年公布的计算机图形系统标准；,三层含义,：,向应用程序员提供的控制图形设备的图形系统接口；,图形数据按层次结构组织；,提供动态修改和绘制显示图形数据的手段。,一个高度动态化和交互式图形系统。,特点：,在系统中高效地描述应用模型；,迅速修改图形模型的数据；,显示修改后的图形模型；,在应用程序和图形设备之间提供了一个功能接口；,图形数据组织上，建立独立于工作站的中心存储区与图形档案管理文件,图形操作上，建立适应网状的图形结构模式的各种操作；,象素设置上，既考虑二维与三维的结合，也满足矢量和光栅图形设备的特点；,2024/10/3,16,程序员层次交互式图形系统（,PHIGS,）,ISO,IS9592,模块化功能结构,328,个用户功能子程序，按内容由控制、输出图元等；,模块相对独立：模块调用通过公共数据结构与其它模块,间接连接,；,结构清晰：没有重复的程序功能；,2024/10/3,17,程序员层次交互式图形系统（,PHIGS,）,ISO,IS9592,动态的结构、元素管理,高变化度动态化和交互式的图形系统；,现实问题数据量变化大,系统状态变化难以预测,静态数据结构难以满足要求,利用,UNIX,操作系统动态存储管理功能,将变化大的数据、状态以动态链表的形式存储；,2024/10/3,18,程序员层次交互式图形系统（,PHIGS,）,ISO,IS9592,与,GKS-3D,比较：,1,）数据结构：拓扑结构不同,GKS-3D:,单层、平面的图形数据结构；,PHIGS:,在造型空间中定义数据，如图,2.4.5,2,）可修改性：,GKS-3D:,内容不可修改，但影响图段整体特征的某些属性：可见性、可检测性等；,PHIGS,：任何结构、结构中的任何一部分元素在任何时候都可以修改；,3,）属性的存储：,GKS-3D:,图素属性和图素一起存入图形数据结构中，入修改某个图素的属性，必须生成新属性；,PHIGS,：修改容易；,4,）输出流水线：,GKS-3D:,采用三种坐标；,PHIGS:5,种坐标系；,2024/10/3,19,GL,工作站上，工业标准图形程序库，,UNIX,下运行，具有,C,Fortran,Pascal,三种语言联编形式。,OpenGL,微机，,按功能分类：,基本图素：直线、多边形、三角形、曲线、曲面等以及读写象素操作,坐标变换：旋转、平移、比例变换、投影变换、剪裁等；,设置属性和显示方式：线型选择、图案填充、字体等；,I/O,处理：启动,I/O,设备，并对相应的事件队列进行处理；,真实图形显示：消除隐藏线、面、光照处理和深度排队等；,2024/10/3,20,计算机图形接口,(,CGI,),计算机图形元文件（,CGM,）,图形核心系统（,GKS,）,程序员层次交互式图形系统（,PHIGS,）,基本图形转换规范（,IGES,）,产品模型数据转换标准（,STEP,）,窗口系统,主要内容：,2024/10/3,21,基本图形转换规范（,IGES,）,ISO,IS9592,Initial Graphics Exchange Specification,作用,：不同的,CAD/CAM,系统之间交换数据。,文件格式,是,ASCII,码：可改变复杂结构及其关系；便于各种,CAD/CAM,系统的处理；,基本单元,：实体，分有三类：,几何实体：点，直线段等；,描述实体：尺寸标注、绘图说明；,结构实体：组合项、图组、特性等；,文件结构分五节,：如图：,开始节；,目录入口,(DE),；,参数,(DP),节；,整体节；,结束节；,2024/10/3,22,计算机图形接口,(,CGI,),计算机图形元文件（,CGM,）,图形核心系统（,GKS,）,程序员层次交互式图形系统（,PHIGS,）,基本图形转换规范（,IGES,）,产品模型数据转换标准（,STEP,）,窗口系统,主要内容：,2024/10/3,23,产品模型数据转换标准（,STEP,）,Standard for the Exchange of Product model Data.,覆盖产品整个生命周期,强调建立能存入数据库中的一个产品模型的完整表示。,克服,IGES,中的问