计算机图形学电子教案c

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1、第2章计算机图形系统2.1计算机图形系统概述2.2基于Windows的图形程序开发方法2.3OpenGL介绍2.1计算机图形系统概述计算机图形系统由硬件系统和软件系统组成。激光打印机喷墨打印机计算机台式绘图机滚筒绘图机幅面受限制，精度高幅面不受限制，精度低计算机图形系统的主要硬件：计算机、打印机、绘图机。2.1.1计算机图形外部设备目前应用最普及的是基于阴极射线管(CRT)的光栅扫描显示器。阴极射线管(CRT)的结构如图2-1所示，主要由电子枪、聚焦系统、加速电极、偏转系统和荧光屏五部分组成。显

2、示器电子枪发射电子束，经过聚焦在偏转系统控制下电子束轰击荧光屏，在荧光屏上产生足够小的光点，光点称为像素(pixel)。阴极射线管在水平和垂直方向单位长度上能识别的最大光点数称为分辨率，分辨率越高，显示的画面越清晰。彩色显示器的色彩是发出不同颜色的荧光物质进行组合而得到的，每个像素由三个荧光点组成，这三个荧光点分别为发红、绿和蓝色光的三种荧光物质，有三支电子枪分别与这三个荧光点相对应。因为荧光点非常小而且充分靠近，所以我们看到的是具有它们混合颜色的一个光点，即像素。通过调节电子枪发出的电子束中所

3、含电子的多少，可以控制击中的相应荧光点的亮度，因此以不同的强度击中荧光点，就能够在像素点上生成极其丰富的颜色。如图2-2是一个具有24位面的帧缓冲存储器，红、绿、蓝各8个位面，其值经数模转换控制红、绿、蓝电子枪的强度，每支电子枪的强度有256(8位)个等级，则能显示256*256*256=16兆种颜色，16兆种颜色也称作(24位)真彩色。新型显示器20世纪80年代中期产生了平板显示器，如液晶显示器和等离子显示器等。液晶显示器(LiquidCrystalDisplay，简称LCD)的原理是利用液晶

4、的物理特性，通电时导通，晶体在电场作用下，排列变得有秩序，通过它的光的折射角度会发生变化，使光线容易通过；不通电时，晶体排列变得混乱，光被遮挡，不能通过。等离子显示器(PlasmaDisplayPanel,简称PDP)是一种利用气体放电激发荧光粉发光的显示装置。等离子管作为等离子显示器的发光元件，大量的等离子管排列在一起构成屏幕。平板显示器具有超薄超轻、无辐射、低功耗等优良特性，近几年来正在逐步普及。计算机图形输入设备计算机图形输入设备是一种交互式输入设备，这些设备包括键盘、鼠标、轨迹球和触摸屏

5、等，其中键盘和鼠标是我们经常使用和熟悉的输入设备。键盘最早从打字机演变而来，在发展的过程中，键盘的按键构造也不断发展，由开始的机械式到改进为电容式和薄膜式。随着键盘技术的成熟，还出现了无线键盘，带手写板的键盘等等。鼠标是计算机的主要输入设备，它的发展经历了机械式鼠标、光学机械式鼠标、老式光电式鼠标和新型光电式鼠标阶段。新型光电式鼠标比起老式光电式鼠标最大的优点是不需要在特殊的鼠标光电板上操作。现在还出现了利用红外线和无线电技术进行通讯的无线鼠标，无线鼠标更灵活自由。空间球和数据手套是三维定位设备

6、。主要应用于虚拟现实等高级计算机图形学应用系统中。计算机图形输出设备图形显示器作为图形输出设备，只能够在屏幕上显示图形，图形要想长期保存，应将图形输出到打印机或绘图仪等图形输出设备上，形成图形的硬拷贝。能够形成图形硬拷贝的常用图形输出设备有笔式绘图机、喷墨打印机、静电绘图仪、激光打印机、照相排版设备等等。激光打印机喷墨打印机台式绘图机滚筒绘图机2.1.2计算机图形软件通用编程软件包：常常是图形库，提供了生成各种图形、实现图形的处理和输入输出操作、控制和处理各种图形设备以及交互过程中的各种事件，如

7、OpenGL。通用编程软件包：一般由程序员在开发时使用。专用应用图形软件包是具有图形处理能力的交互式图形软件系统，为非程序员提供的而且往往应用于某个或某些领域，如AutoCAD、3DSMAX等。专用应用图形软件包使用范围广，使用人员众多。在这里，我们对CAD/CAM软件和典型的专用应用图形软件包做一个简介。几何造型平台两种流行的几何造型平台：ACIS和Parasolid，现今大多数著名的CAD/CAM软件是基于ACIS或Parasolid开发的。几何造型平台ACIS和Parasolid最早都源于

8、英国剑桥大学。BraidIan于1973年以博士论文的形式发表了使用体素拼合和边界表示的第一个实体造型实验系统。此后吸收了BaumgartB.G.在研究机器人视觉景物造型系统GEOMED中的多面体建模技术(该技术用翼边结构描述多面体的面、边、点之间的拓扑关系以及用欧拉算子构造和修改多面体模型)，逐步建立起用边界表示法(B-rep)生成三维实体的理论体系。1974年BraidIan和他的导师CharlesLang以及同窗AlanGrayer等创办了ShapeData公司，开发了第一代实体造型软件R