計(jì)算機(jī)圖形學(xué)2-1(新).ppt

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1、第二章計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)綜述2.1計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)概述2.2圖形輸入設(shè)備2.3圖形繪制設(shè)備2.4圖形顯示系統(tǒng)2.5計(jì)算機(jī)圖形標(biāo)準(zhǔn)2.6VC的圖形程序開發(fā)方法計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成2.1計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)概述用戶輸入設(shè)備鼠標(biāo)、鍵盤數(shù)字化儀掃描儀計(jì)算機(jī)主機(jī)軟件系統(tǒng)輸出設(shè)備圖形顯示器繪圖儀打印機(jī)主導(dǎo)外存儲器2.1.1計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)圖形軟件系統(tǒng)圖形專業(yè)應(yīng)用軟件：AutoCAD，3DSMAX圖形支撐軟件：圖形庫，如OpenGL1.圖形軟件系統(tǒng)（1）圖形應(yīng)用軟件當(dāng)今流行的幾何造型平臺主要有兩種：ACIS和Para

2、solid，產(chǎn)品主要有：Autodesk公司的AutoCAD，Unigraphics（UG），Pro/Engineer，I-DEAS軟件（2）圖形支撐軟件程序員用來開發(fā)圖形應(yīng)用軟件的軟件圖形標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)通常是通用編程軟件包或圖形庫的形式，如OpenGL2.圖形硬件系統(tǒng)圖形硬件系統(tǒng)圖形設(shè)備圖形計(jì)算機(jī)平臺圖形輸入設(shè)備圖形輸出設(shè)備顯示設(shè)備繪制設(shè)備（1）圖形計(jì)算機(jī)平臺面向圖形應(yīng)用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要有微型計(jì)算機(jī)、中小型計(jì)算機(jī)、工作站以及基于網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。（2）圖形設(shè)備設(shè)備類型設(shè)備名稱典型設(shè)備圖形輸入設(shè)備定位設(shè)備數(shù)字化儀、鼠標(biāo)、操作

3、桿筆畫設(shè)備數(shù)字化儀選擇設(shè)備按鈕、功能鍵拾取設(shè)備光標(biāo)、鼠標(biāo)數(shù)值設(shè)備鍵盤字符串設(shè)備鍵盤圖形顯示設(shè)備CRT顯示器光柵掃描圖形顯示器隨機(jī)掃描圖形顯示器平板顯示器液晶顯示器、等離子顯示器圖形繪制設(shè)備硬拷貝設(shè)備繪圖儀平板繪圖儀、滾筒式繪圖儀打印機(jī)點(diǎn)陣式打印機(jī)、噴墨打印機(jī)激光打印機(jī)計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的基本功能包括：圖形輸入、圖形存儲、圖形計(jì)算、圖形交互、圖形輸出2.1.2計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的基本功能計(jì)算輸入交互存儲輸出顯示器圖形輸入設(shè)備圖形輸出設(shè)備數(shù)據(jù)庫（1）處理功能包含形體設(shè)計(jì)、分析，圖像描述，基本幾何元素的相關(guān)運(yùn)算、分類、幾何變換、光、

4、色模型的建立和計(jì)算等（2）存儲功能存儲圖形數(shù)據(jù)（3）交互功能實(shí)現(xiàn)用戶與圖形系統(tǒng)的人機(jī)對話（4）輸入功能把有關(guān)圖形數(shù)據(jù)和操作命令輸入到計(jì)算機(jī)中（5）輸出功能把所設(shè)計(jì)的圖形從計(jì)算機(jī)中輸出來，包括顯示輸出和繪制輸出圖形輸入設(shè)備的發(fā)展–第一階段：控制開關(guān)、穿孔紙等等–第二階段：鍵盤–第三階段：二維定位設(shè)備，如鼠標(biāo)、光筆、圖形輸入板、觸摸屏、語音等等–第四階段：三維輸入設(shè)備（如空間球、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣），用戶的手勢、表情等等–第五階段：用戶的思維2.2圖形輸入設(shè)備2.2.1一般應(yīng)用圖形輸入設(shè)備1.鍵盤–主要用來錄入文本、字符串的

5、設(shè)備–可以進(jìn)行屏幕坐標(biāo)輸入–菜單選擇–圖形功能選擇2.鼠標(biāo)–鼠標(biāo)是給屏幕光標(biāo)定位的小型手持屏幕圖形定位輸入設(shè)備。–早期的鼠標(biāo)主要用來繪制圖形–后來廣泛應(yīng)用于圖形用戶接口（Windows)的操作。3.光筆–通過檢測來自CRT屏幕上某一點(diǎn)的光來選定屏幕位置。*最早的交互式圖形定位輸入設(shè)備*有定位、拾取及筆畫跟蹤3個(gè)基本功能。4.游戲桿和跟蹤球*游戲桿：主要是通過桿的實(shí)際移動來控制屏幕上的光標(biāo)的移動。*跟蹤球：用來進(jìn)行二維定位的設(shè)備，可用手掌或掌心旋轉(zhuǎn)使屏幕光標(biāo)移動。由附加的電位計(jì)量器來測量球的旋轉(zhuǎn)量和方向。5.觸摸屏–用手

6、來觸摸顯示的物體或屏幕位置實(shí)現(xiàn)圖形的操作。*光學(xué)觸摸板*電子觸摸板*聲學(xué)觸摸板2.2.2特殊應(yīng)用圖形輸入設(shè)備1.數(shù)字化儀–數(shù)字化儀是在物體上進(jìn)行繪畫、著色或交互選擇坐標(biāo)位置的常用設(shè)備。–數(shù)字化儀是用來在所繪制對象上掃描并輸入一組隨機(jī)的坐標(biāo)位置，相互之間用直線段連接，以逼近曲線或表面形狀。2.圖像掃描儀–主要用來對圖形、圖表、彩色和黑白照片或文本進(jìn)行掃描，形成一個(gè)圖像文件，存儲到計(jì)算機(jī)中之后再進(jìn)行處理。兩個(gè)重要指標(biāo)*分辨率：如1200dpi*支持的顏色數(shù)或灰度等級：如32位真彩色4.數(shù)據(jù)手套–數(shù)據(jù)手套是用來抓住虛擬對象的

7、操作工具。–手套由一系列檢測手和手指運(yùn)動的傳感器構(gòu)成。–來自手套的輸入，可以用來定位或操作虛擬場景中的對象。–場景的二維投影可以在視頻監(jiān)視器上觀察，也可以使用頭套觀察三維投影。三維立體眼鏡頭盔顯示器2.3圖形繪制設(shè)備2.3.1繪圖儀*筆式繪圖儀滾筒式繪圖儀：結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格較低，精度和速度不高平板式繪圖儀：精度高、速度快、價(jià)格較高*噴墨式繪圖儀圖形繪制指把圖形畫在紙上，也稱硬拷貝2.3.2打印機(jī)*針式打印機(jī)機(jī)器本身和耗材便宜，精度太低，質(zhì)量很差*噴墨打印機(jī)價(jià)格居中，可打印彩色圖形，速度較慢且耗材昂貴*激光打印機(jī)價(jià)格高，高

8、速度、高精度、低噪聲、彩色化2.4圖形顯示系統(tǒng)顯示器和顯示卡共同構(gòu)成了顯示系統(tǒng)。2.4.1顯示器顯示器根據(jù)外形可分為陰極射線管(CRT）顯示器和平板顯示器（液晶顯示器、等離子顯示器、激光顯示器等）。陰極射線管（CRT）的結(jié)構(gòu)如圖所示，主要由電子槍、聚焦系統(tǒng)、加速電極、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏5部分組成。1、陰極射線管（CRT）電子槍電燈絲