计算机图形学_2

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1、计算机图形学武汉科技大学第2章计算机图形系统第2章计算机图形系统图形系统的组成和功能图形输入设备图形输出设备图形处理设备图形系统标准图形系统的组成和功能计算机图形系统包括硬件系统和软件系统两部分：硬件系统：包括中央处理器、存储器、显示器、鼠标、键盘，还包括触摸屏、扫描仪、打印机等图形输入输出设备。软件系统：包括系统软件、应用软件、图形API、高级语言平台软件。常用的图形应用软件有美国Autodesk公司的AutoCAD、3DStudio等。图形系统功能：1）计算功能。应包括形体设计、分析的方法程序库和有关描述形体的图形数据库。在图形数据库中应有坐

2、标的几何变换、曲线和曲面的生成、图形的交点和接点的计算以及检验等功能。图形系统功能2）存储功能。即指在计算机内、外存上存放图形数据，尤其是存放图形数据之间的相互关系，并且可以根据需要实现信息的检索、增加、删除和修改等功能。图形系统功能3）对话功能。通过硬件设备进行人机之间的通信。设计人员通过显示屏幕观察设计的图形结果，用光笔或键盘对不满意的地方进行修改，还可以跟踪检查出错的地方，对设计中的错误进行提示与跟踪。图形系统功能4）输入功能。将设计过程中图形的形状尺寸等参数通过输入设备输入到计算机中。5）输出功能。针对设计中的图形结果进行输出显示和保

3、存，由于输出结果在精度、形式以及时间上有一定要求，可以根据不同的输出设备来满足。硬件软件应用软件图形API高级语言系统软件主机输出设备输入设备用户计算机图形系统结构示意图第2章计算机图形系统图形系统的组成和功能图形输入设备图形输出设备图形处理设备图形系统标准1逻辑输入设备定位(locator)、定值(valuator)、选择(choice)笔划（stroke）、拾取（pick）、字符串（String）2物理输入设备(p12-16)包括输入板、光笔、游戏杆、鼠标、功能开关和按钮、数据套、触摸屏以及最常用的字母数字键盘等图形输入设备数字化仪是一种把图

4、形转变成计算机能接收的数字形式专用设备基本工作原理是采用电磁感应技术由一块数据板和一根触笔组成。数据板中布满了金属栅格，当触笔在数据板上移动时，其正下方的金属栅格上就会产生相应的感应电流。根据已产生电流的金属栅格的位置，就可以判断出触笔当前的几何位置数字化仪真实物体的三维信息的输入在实际的产生过程中许多零件和样板要进行大规模的生产就必须在计算机中生成三维实体模型，有时这个模型要通过已有的实物零件得到，这时候就需要一种设备来采集实物表面各个点的位置信息一般的方法是通过激光扫描来实现，现在国外已经有许多这样的商业仪器这项技术的一个应用就是扫描保存古代

5、名贵的雕塑和其它艺术品的三维信息美国斯坦福大学计算机系的著名图形学专家MarcLevoy曾经带领他的30人的工作小组（包括美国斯坦福大学及美国华盛顿大学的教师和学生）于1998～1999学年专门在意大利对文艺复兴时代的雕刻大师米开朗基罗的众多艺术品进行扫描，保存其形状和面片信息。当然工作难度是相当大的，他们为此专门设计了一套硬件和软件系统。数据量也是惊人的，光大卫像（theDavid）就有20亿个多边形和7000张彩色图象，总共需要72G的磁盘容量。这次工作可以说是实体图形输入的一个颠峰之作。MarcLevoy小组的工作现场（Siggraph’2

6、000）第2章计算机图形系统图形系统的组成和功能图形输入设备图形输出设备图形处理设备图形系统标准图形输出设备：图形输出包括图形的显示和图形的绘制图形显示指的是在屏幕上输出图形图形绘制通常指把图形画在纸上，也称硬拷贝，打印机和绘图仪是两种最常用的硬拷贝设备图形输出设备CRT(cathoderaytube):1．随机扫描显示器2．光栅扫描显示器（最普遍使用的CRT）平板显示器1.发射：等离子显示器(plasmapanel)，发光二级管（LEDlightemittingdiode）2.非发射:液晶显示器LCD（liquidcrystaldisplay）

7、图形显示设备组成：电子枪、聚焦系统、加速电极、偏转系统、荧光屏工作原理：电子枪发射电子束，经过聚焦系统、加速电极、偏转系统，轰击到荧光屏的不同部位，被其内表面的荧光物质吸收，发光产生可见的图形。结构阴极射线管(CRT)电子枪由电灯丝，阴极和控制栅组成。阴极：由灯丝加热发出电子束，控制栅：加上负电压后，能够控制通过其中小孔的带负电的电子束的强弱。通过调节负电压高低来控制电子数量，即控制荧光屏上相应点的亮度。聚焦系统通过电场和磁场控制电子束，“变细”，保证亮点足够小，提高分辩率加速电极加正的高压电（几万伏），使电子束高速运动。偏转系统控制电子束，产生

8、偏转，最大偏转角是衡量系统性能的最重要的指标，显示器长短与此有关。荧光屏荧光物质的持续发光时间/余辉(persistence)：电子束离