計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 2 圖形設(shè)備與系統(tǒng)ppt課件.ppt

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1、第二章計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)2.1圖形系統(tǒng)2.2圖形顯示設(shè)備2.3圖形輸入設(shè)備2.4圖形繪制設(shè)備2.5圖形系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)2.6OpenGL圖形軟件包1計(jì)算機(jī)圖形學(xué)2.1圖形系統(tǒng)2.1.1計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)2.1.2計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的功能2.1.3圖形系統(tǒng)的分分類(lèi)2計(jì)算機(jī)圖形學(xué)2.1.1圖形系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，使用系統(tǒng)的人也是這個(gè)系統(tǒng)的組成部分。3計(jì)算機(jī)圖形學(xué)圖形硬件圖形軟件圖形應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖形應(yīng)用軟件圖形支撐軟件圖形計(jì)算機(jī)平臺(tái)圖形設(shè)備圖形系統(tǒng)計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)4計(jì)算機(jī)圖形學(xué)硬件系統(tǒng)包括：輸入設(shè)備、顯示設(shè)備、繪制設(shè)備軟件系統(tǒng)包括：系統(tǒng)軟件、應(yīng)用

2、軟件、圖形軟件、高級(jí)語(yǔ)言平臺(tái)軟件5計(jì)算機(jī)圖形學(xué)圖形輸入設(shè)備：二維：鼠標(biāo)、圖形輸入板、跟蹤球、光筆、觸摸屏、操縱桿、掃描儀……三維：空間球、數(shù)據(jù)手套……6計(jì)算機(jī)圖形學(xué)圖形輸出圖形輸出包括圖形的顯示和圖形的繪制，圖形顯示指的是在屏幕上輸出圖形圖形繪制通常指把圖形畫(huà)在紙上，也稱(chēng)硬拷貝，打印機(jī)和繪圖儀是兩種最常用的硬拷貝設(shè)備7計(jì)算機(jī)圖形學(xué)圖形輸出(顯示、打?。┫到y(tǒng)：陰極射線(xiàn)管顯示器，液晶顯示器，等離子顯示器，……繪圖儀,打印機(jī)8計(jì)算機(jī)圖形學(xué)2.1.2圖形系統(tǒng)的功能1．計(jì)算功能2．存儲(chǔ)功能3．對(duì)話(huà)功能4．輸入功能5．輸出功能9計(jì)算機(jī)圖形學(xué)圖形系統(tǒng)基本功能框圖顯示器交互輸出計(jì)算輸入存貯數(shù)據(jù)庫(kù)圖形輸出

3、設(shè)備圖形輸入設(shè)備10計(jì)算機(jī)圖形學(xué)2.1.3圖形系統(tǒng)的分類(lèi)1．以大型機(jī)為基礎(chǔ)的圖形系統(tǒng)2．以中型或小型機(jī)為基礎(chǔ)的圖形系統(tǒng)3．以工作站為基礎(chǔ)的圖形系統(tǒng)4．以微機(jī)為基礎(chǔ)的圖形系統(tǒng)11計(jì)算機(jī)圖形學(xué)圖形工作站具有完整人機(jī)交互界面，集高性能的計(jì)算和圖形于一身，可配置大容量的內(nèi)存和硬盤(pán)，I/O和網(wǎng)絡(luò)功能完善，使用多任務(wù)多用戶(hù)操作系統(tǒng)的小型通用個(gè)人化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。1983年美國(guó)APOLLO公司推出第一臺(tái)適合計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的工作站。現(xiàn)在全球最有名的圖形工作站屬SGI圖形工作站。12計(jì)算機(jī)圖形學(xué)圖形處理器是圖形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重要元件，是連接計(jì)算機(jī)和顯示終端的紐帶早期的圖形處理器只包含簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)器和幀緩沖

4、區(qū)，它們實(shí)際上只起了一個(gè)圖形的存儲(chǔ)和傳遞作用，一切操作都必須有CPU來(lái)控制現(xiàn)在的圖形處理器不單單存儲(chǔ)圖形，而且能完成大部分圖形函數(shù)，專(zhuān)業(yè)的圖形卡已經(jīng)具有很強(qiáng)的3D處理能力，大大減輕了CPU的負(fù)擔(dān),提高了顯示質(zhì)量和顯示速度13計(jì)算機(jī)圖形學(xué)圖形處理器的組成顯示主芯片顯卡的核心，俗稱(chēng)GPU，它的主要任務(wù)是對(duì)系統(tǒng)輸入的視頻信息進(jìn)行構(gòu)建和渲染顯示緩存用來(lái)存儲(chǔ)將要顯示的圖形信息以及保存圖形運(yùn)算的中間數(shù)據(jù)顯存的大小和速度直接影響著主芯片性能的發(fā)揮數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（RAMDAC）它的作用就是把二進(jìn)制的數(shù)字轉(zhuǎn)換成為和顯示器相適應(yīng)的模擬信號(hào)14計(jì)算機(jī)圖形學(xué)顯卡工作原理簡(jiǎn)單示意圖15計(jì)算機(jī)圖形學(xué)2.2圖形顯示設(shè)

5、備2.2.1陰極射線(xiàn)管顯示器2.2.2平板顯示器液晶顯示器（LCD）發(fā)光二極管顯示器等離子顯示器2.2.3圖形顯示子系統(tǒng)16計(jì)算機(jī)圖形學(xué)2.2.1陰極射線(xiàn)管顯示器一、陰極射線(xiàn)管二、彩色陰極射線(xiàn)管三、CRT顯示器17計(jì)算機(jī)圖形學(xué)一、陰極射線(xiàn)管（CRT)陰極射線(xiàn)管CRT（CathodeRayTube）是一種真空器件，它利用電磁場(chǎng)產(chǎn)生高速的、經(jīng)過(guò)聚焦的電子束，偏轉(zhuǎn)到屏幕的不同位置轟擊屏幕表面的熒光材料而產(chǎn)生可見(jiàn)圖形。18計(jì)算機(jī)圖形學(xué)一、陰極射線(xiàn)管（CRT)組成：包括電子槍、加速結(jié)構(gòu)、聚焦系統(tǒng)、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光屏19計(jì)算機(jī)圖形學(xué)陰極射線(xiàn)管(CRT)工作原理高速的電子束由電子槍發(fā)出，經(jīng)過(guò)聚焦系統(tǒng)、加

6、速系統(tǒng)和磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)就會(huì)到達(dá)熒光屏的特定位置。由于熒光物質(zhì)在高速電子的轟擊下會(huì)發(fā)生電子躍遷，即電子吸收到能量從低能態(tài)變?yōu)楦吣軕B(tài)。由于高能態(tài)很不穩(wěn)定，在很短的時(shí)間內(nèi)熒光物質(zhì)的電子會(huì)從高能態(tài)重新回到低能態(tài)，這時(shí)將發(fā)出熒光，屏幕上的那一點(diǎn)就會(huì)亮了20計(jì)算機(jī)圖形學(xué)陰極射線(xiàn)管（CRT）-電子槍電子槍?zhuān)寒a(chǎn)生一個(gè)沿管軸（Z軸）方向前進(jìn)的高速的細(xì)電子束轟擊熒光屏。具有足夠的電流強(qiáng)度。電流的大小和有無(wú)必須是可控的。具有很高的速度。在熒光屏上應(yīng)能聚焦很小的光亮，以保證顯示器有足夠的分辨率。2121計(jì)算機(jī)圖形學(xué)陰極射線(xiàn)管（CRT）-電子槍22圖CRT電子槍的結(jié)構(gòu)22計(jì)算機(jī)圖形學(xué)電子槍電燈絲、陰極和控制柵組成。陰

7、極：由燈絲加熱發(fā)出電子束，控制柵：加上負(fù)電壓后，能夠控制通過(guò)其中小孔的帶負(fù)電的電子束的強(qiáng)弱。通過(guò)調(diào)節(jié)負(fù)電壓高低來(lái)控制電子數(shù)量，即控制熒光屏上相應(yīng)點(diǎn)的亮度。23計(jì)算機(jī)圖形學(xué)陰極射線(xiàn)管-聚焦系統(tǒng)保證電子束在轟擊屏幕時(shí)，匯聚成很細(xì)的點(diǎn)。加速電極加正的高壓電（幾萬(wàn)伏），使電子束高速運(yùn)動(dòng)。24計(jì)算機(jī)圖形學(xué)陰極射線(xiàn)管-偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制電子束，靜電場(chǎng)或磁場(chǎng)，產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。電子束要到達(dá)屏幕的邊緣時(shí)，偏轉(zhuǎn)角度就會(huì)增大。到達(dá)屏幕最邊緣的偏轉(zhuǎn)角度被稱(chēng)為最大偏轉(zhuǎn)角