计算机图形学(2)

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,计算机图形学,杨海秀,第二章 计算机图形设备,2.1 图形输入设备,2.2 图形显示设备,2.3,图形系统及其标准,2.1,图形输入设备,键盘（,keyboard,）,2.1,图形输入设备,鼠标（,mouse,）,按测量位移可分为,：,-,用鼠标底部的转轮或滚轮来记录移动的总量和方向。,-,采用光学感应器来检测鼠标运动。,2.1,图形输入设备,光笔（,light pen,）,光笔是一种检测装置，它靠检测荧光屏上的发光点来选择屏幕的位置坐标。,2.1,图形输入设备,触摸屏(,touch screen),这种装置以手指触摸的方式选择屏幕位置,红外线式触摸屏(,光学式),电阻式触摸屏(,电子式),电容式触摸屏(,电子式),声波触摸屏(,声学式),常见的几种触摸屏：,2.1,图形输入设备,数字化仪,扫描仪,真实物体的三维信息的输入,第二章 计算机图形设备,2.1 图形输入设备,2.2 图形显示设备,2.3,图形系统及其标准,-,阴极射线管,-,彩色阴极射线管,-,随机扫描的图形显示器,-,光栅扫描式图形显示器,2.2,图形显示设备,1.,阴极射线管(,CRT-Cathode Ray Tube),组成：包括电子枪、加速结构、聚焦系统、偏转系统、荧光屏,2.2,图形显示设备,电子枪：由灯丝、阴极和控制栅组成。,聚焦系统：保证电子束在轰击屏幕时，汇聚成很细的点。,加速电极：加正的高电压，使电子束高速运动。,偏转系统：控制电子束，采用静电场或磁场，产生偏转。,阴极射线管(,CRT-Cathode Ray Tube),水平偏转板,垂直偏转板,灯丝,阴极,聚焦系统,加速系统,电平控制器,石墨层吸收轰击磷粉涂层后逃逸在荧光屏内的杂撒电子送至第二阳极,形成电流回路。,荧光纷（磷粉涂层）,电子枪 偏转系统 荧光屏,第一阳极 第二阳极,偏转线圈,高压入口经石墨层接第二阳极,用于磁偏转系统,用于静电偏转系统,荧光屏,偏转的电子束,阴极射线管(,CRT-Cathode Ray Tube),工作原理,高速的电子束由,电子枪,发出，经过,聚焦系统、加速系统,和,磁偏转系统,就会到达荧光屏的特定位置。由于荧光物质在高速电子的轰击下会发生电子跃迁，即电子吸收到能量从低能态变为高能态。由于高能态很不稳定，在很短的时间内荧光物质的电子会从高能态重新回到低能态，这时将发出荧光，屏幕上的那一点就会亮了。,2.,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,2.2,图形显示设备,射线穿透法,通常应用于画线显示器。,只能产生几种颜色，图形质量差。,彩色阴极射线管,影孔板法,用于光栅扫描显示器中，颜色范围广，每个像素有三个荧光点（红、绿、蓝三基色）。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。,彩色阴极射线管,点状影孔板,荫栅式影孔板,沟槽式影孔板,点状影孔板工作原理,电子枪、影孔板中的一个小孔和荧光点成一直线；每个小孔与一个像素（即三个荧光点）对应,彩色阴极射线管,调节各电子枪发出的电子束中所含电子的数目，即可控制各色光点亮度。,3,.,随机扫描显示器,特点：电子束可随意移动，只扫描荧屏上要显示的部分。,逻辑部件：刷新存储器,(Refreshing Buffer),、视频处理器,(DPU:Display Processing Unit),和,CRT,2.2,图形显示设备,随机扫描显示器,优点：扫描速度快，分辨率高，线条质量好，易修改，交互性好，动态性能好,缺点：价格贵，只能显示线画图形，应用于军事、,CAD,领域,4.,光栅扫描显示器,2.2,图形显示设备,行频、帧频,水平扫描频率为行频,垂直扫描频率为帧频,(,一秒钟重复画屏幕的次数,),逐行扫描、隔行扫描,隔行扫描方式是先扫奇数行扫描线，再扫偶数行扫描线。,像素(Pixel:Picture Cell),构成屏幕（图像）的最小元素，整个屏幕被扫描线分成,n,行，每行有,m,个点，每个点为一个象素。整个屏幕有,m n,个象素。,光栅扫描显示器,分辨率,是指,CRT,在水平或垂直方向的单位长度上能分辨出的最大光点（象素）数，分为水平分辨率和垂直分辨率。通常用屏幕上象素的数目来表示。比如上述的,n,行，每行,m,点的屏幕分辨率为,m,n,。分辨率越高，相邻象素点之间的距离越小，显示的字符或图像也就越清晰。,光栅扫描显示器,显示速度,指显示字符、图形特别是动态图像的速度，与显示器的分辨率及扫描频率有关。可用最大带宽（水平象素数,垂直象素数,最大帧频）来表示。,色彩与亮度等级,亮度等级又称灰度，主要指单色显示器的亮度变化。色彩包括可选择显示器颜色的数目以及一帧画面可同时显示的颜色数。,光栅扫描显示器,图像刷新,刷新是指以每秒30帧以上的频率反复扫描不断地显示每一帧图像,刷新频率等于帧扫描的频率,(,帧频,),用每秒刷新的帧数表示。目前刷新频率标准为每秒50120帧。,光栅扫描显示器,光栅扫描显示器,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,彩色光栅显示器逻辑图,2.2,图形显示设备,液晶显示器,LCD,(Liquid Crystal Display),2.2,图形显示设备,LCD,优点,外观小巧精致，厚度只有,6.5,8cm,左右,无闪烁、失真，可视面积大，又薄又轻,工作电压低，功耗小，节约能源,没有电磁辐射，对人体健康没有任何影响,缺点,视角太小、亮度和对比度不够大,寿命短、怕震动、温度敏感,分辨率相对较低，色彩不够鲜艳，且价格偏高。,第二章 计算机图形设备,2.1 图形输入设备,2.2 图形显示设备,2.3,图形系统及其标准,2.3,图形系统及其标准,图形系统,硬件，图形,I/O,设备，系统软件，图形软件。,图形软件：通用编程软件包，专用应用软件包。,三种类型的计算机图形软件系统：,用某种语言写成的子程序包,扩充计算机语言，使其具有图形生成和处理的功能,专用图形系统,2.3,图形系统及其标准,图形系统,通用类：提供一个可用于高级程序语言的图形功能扩展集。,基本功能：图元生成，属性设置，选择观察及实施变换等。,专用类：不关心图形操作过程。,2.3,图形系统及其标准,图形标准：图形系统及其相关应用系统中各界面之间进行数据传送和通信的接口标准，以及供图形应用程序调用的子程序功能及其格式标准，前者称为,数据及文件格式标准,，后者称为,子程序界面标准,。,2.3,图形系统及其标准,图形系统标准,GKS(Graphics Kernel System),PHIGS,程序员层次交互式图形系统,CGI,计算机图形接口,(,三维,),图形核心系统,(3D-)GKS,GL(,图形程序包,),Thank You!,