緒論與圖形設(shè)備使用技術(shù)

1、第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 第第1章章 緒論與圖形設(shè)備緒論與圖形設(shè)備 1.1 計算機繪圖的發(fā)展和研究內(nèi)容計算機繪圖的發(fā)展和研究內(nèi)容 1.2 計算機繪圖系統(tǒng)的組成計算機繪圖系統(tǒng)的組成 1.3 計算機繪圖的應(yīng)用計算機繪圖的應(yīng)用 1.4計算機繪圖系統(tǒng)中的圖形設(shè)備計算機繪圖系統(tǒng)中的圖形設(shè)備第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 1.1 計算機繪圖的發(fā)展和研究內(nèi)容計算機繪圖的發(fā)展和研究內(nèi)容 1.1.1 計算機繪圖的發(fā)展概況顯示器數(shù)控銑床 平臺式繪圖機滾筒式繪圖機Computer Graphics硬件設(shè)備（光柵掃描顯示器、數(shù)字化儀、繪圖機)理論和軟件系統(tǒng)(曲線、曲面、真實感生成等） 1

2、950年 1952年 1959年 1962年19708080年代后AutoCAD、PD、I-DEAS Pro/E第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 20世紀(jì)90年代計算機繪圖的研究和發(fā)展有以下幾個主要特點: 圖形、 圖像的研究日益結(jié)合， 許多商品化的圖形處理系統(tǒng)同時具有圖形、 圖像處理功能， 這樣的系統(tǒng)適應(yīng)性、 實用性更強。( AutoCAD、SolidEdge 、 Richno） 動畫技術(shù)和自然景物模擬技術(shù)的研究更深入， 動畫軟件走俏。(3DS MAX、 Flash ) 為提高CAD/CAM系統(tǒng)的集成化程度， 特征造型理論和技術(shù)得到較快的發(fā)展。（PRO/E、 I-DEAS 、UG、C

3、ATIA) 第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 可視化技術(shù)、 虛擬現(xiàn)實技術(shù)（環(huán)境模擬）的研究與應(yīng)用更加廣泛。 多媒體計算機的發(fā)展帶動語音輸入設(shè)備的發(fā)展， 語音輸入設(shè)備作為計算機通用輸入設(shè)備逐漸走向市場。 為適應(yīng)多媒體計算機功能的要求， 圖像壓縮、 圖形圖像特技處理作為關(guān)鍵技術(shù)需要進(jìn)一步去研究。 第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 圖形、圖像的輸入 1.1.2 計算機繪圖的研究內(nèi)容 如何用計算機來處理圖形、 圖像？ 其研究內(nèi)容：硬件、 軟件、 圖形理論與算法 計算機繪圖過程圖形、圖像的處理圖形、圖像的顯示圖形、圖像的輸出具體內(nèi)容有: 第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 （

4、1） 計算機繪圖系統(tǒng)的硬件配置， 圖形輸入、 輸出設(shè)備的結(jié)構(gòu)、 原理及性能（光柵掃描顯示器、繪圖機） （2） 繪圖軟件的設(shè)計與使用， 各種繪圖軟件的開發(fā)研究， 繪圖軟件的標(biāo)準(zhǔn)化。（AutoCAD應(yīng)用及其二次開發(fā)方法） （3） 圖形理論和算法， 主要內(nèi)容有: 基于圖形設(shè)備的基本圖形元素的生成算法， 如直線、字符、圓弧二次曲線、 圖案填充等。 第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 圖形變換， 即對圖形進(jìn)行比例、 平移、 旋轉(zhuǎn)、 錯切、 反射變換和對物體進(jìn)行投影變換。 圖形裁剪與填充， 包括二維開窗裁剪填充、 三維裁剪。 自由曲線和曲面的插值、 逼近、 拼接、 分解、 過渡、 光順、 整體和局

5、部修改等。（Bizer、B-spline曲線與曲面） 三維圖形中隱藏線、 隱藏面的消除。 二維面素拼合構(gòu)圖（解決二維圖形的并、 交、 差運算）、 三維實體造型（研究體素的形成， 體素間的并、 交、 差運算， 局部造型等）、 特征造型。 第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 真實感圖形（即逼真圖像）的生成。 自然景物（如山、 花、 草、 樹、 水、 火、 煙、 云、 霧等）的模擬生成和虛擬現(xiàn)實環(huán)境的生成算法研究。 科學(xué)計算可視化的研究（如溫度、 壓力、 電荷等標(biāo)量場的可視表示和應(yīng)力場、 電場、磁場等矢量場的可視表示）。 (10) 圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及圖形數(shù)據(jù)庫。 第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)

6、備圖形設(shè)備 1.2 計算機繪圖系統(tǒng)的組成計算機繪圖系統(tǒng)的組成 1.2.1 計算機繪圖系統(tǒng)的功能計算機繪圖系統(tǒng)的功能 . 輸入功能、 計算功能、 存儲功能、 交互功能、 輸出功能 1、 計算功能： 除了數(shù)值計算外， 還應(yīng)包括圖形設(shè)計的程序庫、 圖形分析的程序庫以及描述圖形的圖形數(shù)據(jù)庫。 在圖形數(shù)據(jù)庫中應(yīng)有坐標(biāo)的幾何變換、 曲線曲面的形成、 圖形的交點計算等功能。 第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 2. 存儲功能 在計算機的內(nèi)、 外存儲器中能存放圖形數(shù)據(jù)及其相互關(guān)系， 便于有關(guān)信息的檢索以及圖形的變更、 增加、 刪除等處理。 3. 輸入功能 通過鍵盤、 圖形輸入板等輸入設(shè)備能將圖形的形狀

7、、 尺寸以及必要的參數(shù)等送給計算機進(jìn)行處理。 4. 對話功能 設(shè)計人員能通過顯示器觀看設(shè)計的結(jié)果和圖形， 對不滿意的地方， 能用圖形輸入設(shè)備以人機對話方式進(jìn)行修改。 第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 5. 輸出功能 用于記錄和保存設(shè)計結(jié)果， 包括源程序、 計算結(jié)果、 設(shè)計圖形等。 根據(jù)需要， 可以通過打印機、 繪圖機等輸出結(jié)果， 便于永久性保存； 也可以通過磁盤、 磁帶、 光盤等以文件形式輸出， 這種輸出靈活性大， 使用較廣。 第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 計算機繪圖系統(tǒng) 硬件配置軟件配置 1.2.2 計算機繪圖系統(tǒng)的配置計算機繪圖系統(tǒng)的配置第第1 1章章 緒論緒論 圖

8、形設(shè)備圖形設(shè)備 圖1.2.1 計算機繪圖系統(tǒng)硬件配置 外存儲器主機圖形輸入設(shè)備繪圖機等顯示器第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 1. 主機 主機主要由CPU（中央處理器）和內(nèi)存儲器（RAM, 簡稱內(nèi)存）組成。 繪圖系統(tǒng)中的主機有大型機、 中型機、 小型機以及微型機。 2. 外存儲器 外存儲器包括磁帶存儲器、 硬磁盤存儲器（簡稱硬盤）、 軟磁盤存儲器、 光盤存儲器、 磁光盤器存儲器、 U盤等。 第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 3. 圖形輸入、 輸出設(shè)備 圖形輸入設(shè)備包括鍵盤、 鼠標(biāo)器、 數(shù)字化儀、 圖形輸入板等。 圖形輸出設(shè)備包括顯示器、 打印機、 繪圖機等。 關(guān)于圖形設(shè)備的

9、結(jié)構(gòu)原理、 性能等請參閱1.3節(jié)。 返回配置第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 系統(tǒng)軟件支撐軟件各類應(yīng)用軟件1.2.3 計算機繪圖系統(tǒng)的軟件配置第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 1. 系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件也稱為一級軟件， 它包括各種操作系統(tǒng)（如DOS、 UNIX、 Windows 98、 Windows 2000系列、 Windows XP、 Windows NT等）， 各種高級語言系統(tǒng)（如BASIC、 FORTRAN、 PASCAL、 C等）， 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（如FoxBASE、 PARADOX、 FoxPro、 Oracle等）， 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（如Novell、 Windows

10、 NT Server等）。 第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 2. 支撐軟件 支撐軟件也稱為二級軟件， 它是軟件公司、 高級軟件技術(shù)人員利用一級軟件開發(fā)出來的，如繪圖軟件、 動畫軟件、 幾何造型系統(tǒng)、 有限元分析軟件、 熱分析軟件、 各種軟件平臺等。 第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 3. 應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件也稱為三級軟件， 它是專業(yè)技術(shù)人員或軟件公司利用一級、 二級軟件開發(fā)出來的各類應(yīng)用軟件， 如汽車CAD軟件、 各類模具CAD軟件、 建筑CAD軟件、 服裝CAD軟件及課程CAI軟件等。 第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 1.3 計算機繪圖的主要應(yīng)用計算機繪圖的

11、主要應(yīng)用 繪制工程圖樣繪制工程圖樣 CAD/CAM（ Computer Aided Design / Manufacturing) CAI（Computer Aided Instruction） 過程監(jiān)控過程監(jiān)控 動畫與模擬動畫與模擬(Animature and simulation) 圖形和圖像處理圖形和圖像處理第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 1.4 計算機繪圖系統(tǒng)中的圖形設(shè)備計算機繪圖系統(tǒng)中的圖形設(shè)備 輸入設(shè)備顯示設(shè)備輸出設(shè)備 本節(jié)介紹主要圖形設(shè)備的組成、工作原理、性能指標(biāo)。第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 1.4.1 圖形輸入設(shè)備圖形輸入設(shè)備 圖形輸入設(shè)備：負(fù)責(zé)圖形

12、的形狀、尺寸、繪圖命令、菜單項、必要的參數(shù)及圖形輸入的設(shè)備。 功能：定位定位 選擇選擇 拾取拾取 筆劃、數(shù)值、字符串筆劃、數(shù)值、字符串 返回圖形設(shè)備第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 1.4.1 圖形輸入設(shè)備圖形輸入設(shè)備 圖形輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)器、掃描儀、 圖形輸入板、數(shù)字化儀、 觸摸屏、 數(shù)字?jǐn)z像頭、 操縱桿、 跟蹤球、 光筆等。 鍵盤是計算機通用的輸入設(shè)備。 通過按鍵操作， 配合各種事先編排好的程序， 可以輸入字符、 圖表數(shù)據(jù)及圖形命令等。返回圖形設(shè)備第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 1. 鼠標(biāo)器 種類：種類：鼠標(biāo)器（mouse）有光電式、 機電式和光機式幾種類型。 工

13、作原理工作原理：下圖為光電式鼠標(biāo)器。光電式鼠標(biāo)器帶有特制的反射式襯墊（印有間隔相同的網(wǎng)格），其傳感系統(tǒng)是發(fā)光二極管(LED)、 反射式襯墊和光敏元件。 工作時， 鼠標(biāo)在襯墊上移動，通過反射光的強弱變化， 系統(tǒng)便能檢測出鼠標(biāo)的移動。 按鈕反射式襯墊第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 機電式鼠標(biāo)傳感系統(tǒng)是小球、譯碼輪（由小球帶動旋轉(zhuǎn)）、電刷（電位器）。光機式鼠標(biāo)傳感系統(tǒng)是小球、發(fā)光二極管、透光譯碼輪、光敏元件。 功能功能：所有鼠標(biāo)均有拾取、定位和選擇功能。返回輸入設(shè)備第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 2. 圖形掃描儀 圖形掃描儀起步于20世紀(jì)70年代中期， 到20世紀(jì)90年代掃描

14、儀才得到迅猛發(fā)展， 應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓廣。 功能：功能： 圖形掃描儀是一種輸入設(shè)備， 它能對已有的圖形、 圖像（或?qū)嵨铮?文字進(jìn)行掃描并以點陣形式將其輸入計算機內(nèi)供計算機處理。主要用在圖形圖像處理、 排版印刷、 人事檔案管理、 圖紙存檔管理、 文字識別、 機器翻譯等領(lǐng)域。第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 工作原理工作原理：掃描儀的主要部件為燈管和光電耦合器件（Charge Coupled Device， CCD）。 工作時， 燈管點亮， 光電耦合器件接收從被掃描物（圖片、 實物等）上反射或透射（透明膠片掃描儀）的光線， 并根據(jù)光線的強弱不同將其轉(zhuǎn)換成不同的電平值。 種類種類：按顏色等級

15、劃分， 掃描儀有黑白式、 灰度式和彩色式三種。 返回輸入設(shè)備第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 3. 圖形輸入板與數(shù)字化儀 結(jié)構(gòu)與工作原理結(jié)構(gòu)與工作原理：下圖是某電磁感應(yīng)式圖形輸入板的外形圖， 它由臺板和游標(biāo)（或觸筆）組成。 臺板內(nèi)在X、 Y方向有許多平行的印制線， 每隔一定距離一條。 游標(biāo)的前端是一檢測線圈， 當(dāng)線圈中通有交流信號時， 在十字叉線的中心產(chǎn)生一個電磁場。當(dāng)游標(biāo)移動時，繼而產(chǎn)生感應(yīng)電流。游標(biāo)按鈕臺板第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 種類種類：按結(jié)構(gòu)與工作原理分， 有電位梯度式、 電容耦合式、 超聲波式及電磁感應(yīng)式等， 其中電磁感應(yīng)式應(yīng)用較多。 功能功能：具有定位

16、、 拾取、 選擇三個基本功能。 主要性能指標(biāo)有主要性能指標(biāo)有: (1) 分辨率: 指每英寸或每毫米長度上印制線的條數(shù)。 (2) 數(shù)據(jù)精度: 指圖形輸入板輸出點坐標(biāo)時的精度。 (3) 幅面: 指可數(shù)字化的區(qū)域。 返回輸入設(shè)備第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 圖1.3.3 數(shù)字化儀 支架游標(biāo)返回輸入設(shè)備第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 4. 觸摸屏 觸摸屏最早應(yīng)用在機場管制方面， 后來作為計算機輸入設(shè)備應(yīng)用得越來越廣泛。 觸摸屏是一種能對物體觸摸產(chǎn)生反應(yīng)的屏幕， 當(dāng)人的手指或其他物體觸到屏幕不同位置時， 計算機能接收到觸摸信號并按照軟件要求進(jìn)行相應(yīng)的處理。 按工作原理劃分， 觸

17、摸屏有電阻式、 電容式、 紅外線式、 聲表面波式幾種。 返回輸入設(shè)備第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 5. 數(shù)字?jǐn)z像頭 數(shù)字?jǐn)z像頭是一種連機圖像實時輸入設(shè)備， 在多媒體課堂教學(xué)、 視頻電話通信、 網(wǎng)絡(luò)會議、 電腦攝影等方面有著廣泛的應(yīng)用。 數(shù)字?jǐn)z像頭的尺寸比鼠標(biāo)還小， 通常安放在顯示器或支架上， 鏡頭對著要拍攝的目標(biāo)。 數(shù)字?jǐn)z像頭的核心部件是CCD器件。 CCD器件很小， 面積只有3 mm5 mm， 在此面積上分布著250350萬個與光學(xué)像素點相對應(yīng)的單元， 每一單元又包含紅、 綠、 藍(lán)三列色彩基元， 以實現(xiàn)彩色圖像輸入。 CCD將光信號轉(zhuǎn)換為電信號， 攝像頭內(nèi)部的電路將電信號再轉(zhuǎn)換

18、為數(shù)字信號并直接輸入計算機。 返回輸入設(shè)備第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 1.4.2 圖形顯示設(shè)備圖形顯示設(shè)備 常用的有光柵掃描圖形顯示器、液晶顯示器（LCD）、 等離子體顯示器（PDP）等，它們都屬于點陣顯示設(shè)備， 其圖形顯示及顯示控制的基本原理是相同的，不同的是監(jiān)視器的物理結(jié)構(gòu)和“點亮”像素的方式。 本節(jié)學(xué)習(xí)本節(jié)學(xué)習(xí) （1）基本概念）基本概念 （2）光柵掃描顯示器的結(jié)構(gòu)、工作原理）光柵掃描顯示器的結(jié)構(gòu)、工作原理 （3）各種基本的坐標(biāo)系）各種基本的坐標(biāo)系 （3）字符和圖線的生成原理。）字符和圖線的生成原理。 返回圖形設(shè)備第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 液晶顯示器液晶顯

19、示器LED 等離子顯示器等離子顯示器氣體放電顯示器 通常情況下，液晶分子呈“開態(tài)”排列，光線經(jīng)過偏振器成為偏振光，偏振光在通過液晶材料時發(fā)生扭曲，可以順利通過對面的偏振器，這是像素是亮的；當(dāng)在水平和垂直導(dǎo)體的交叉位置加上電壓，液晶分子會因為電場的作用對齊排列，此時通過液晶材料的偏振光不會發(fā)生扭曲，無法通過對面的偏振器，此時像素是暗的。第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 光柵掃描顯示器概念光柵掃描顯示器概念象素點（Pixel) :屏幕分辨率(Screen Resolution)點陣縱橫比(Aspect Ratio)前景(Foreground )背景(Background)返回顯示器第第1

20、 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 X地址寄存器地址Y地址寄存器地址光柵掃描發(fā)生器顏色值寄存器數(shù)據(jù)幀緩沖存儲器亮度信號偏轉(zhuǎn)信號顯示控制器CRT一、顯示器的結(jié)構(gòu)組成一、顯示器的結(jié)構(gòu)組成123第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 1. 圖形監(jiān)視器 圖形監(jiān)視器是一個單獨的部件， 它類似于家用電視機， 但無調(diào)諧系統(tǒng)。 大多數(shù)圖形監(jiān)視器采用了電視掃描（光柵掃描）技術(shù)來不斷刷新屏幕上的圖像。 圖形監(jiān)視器的核心部件是陰極射線管（Cathode Ray Tube， CRT）， 與電視機顯像管類似。下圖為CRT結(jié)構(gòu)示意圖。 第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 熒光層加速電極陰極燈絲控制柵聚焦系統(tǒng)

21、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 陰極 當(dāng)燈絲加熱它時發(fā)射出電子； 控制柵它既控制發(fā)射的電子方向又控制電子的發(fā)射率；CRT結(jié)構(gòu) 燈 絲 、 陰極、 控制柵、 加速電極以及聚焦系統(tǒng)組成電子槍。第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 加速結(jié)構(gòu)它將提高電子的速度以使電子束轟擊熒光屏?xí)r能產(chǎn)生一個可見的亮點； 聚焦系統(tǒng) 使電子束變細(xì)以使它轟擊熒光屏?xí)r成為一個細(xì)小的點； 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 控制電子束在希望的位置轟擊熒光屏而產(chǎn)生亮點； 熒光粉層 當(dāng)電子束轟擊它時發(fā)出輝光。 第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 黑白CRT中僅有一支電子槍， 而在彩色CRT中有三支電子槍， 其發(fā)射的電子束分別轟擊熒光粉層上的紅、 綠、 藍(lán)熒光點。

22、彩色CRT的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1.3.5所示， 這是一種帶有蔭罩板的彩色CRT， 可用于光柵掃描圖形顯示器。 熒光屏陰罩板藍(lán)電子槍綠電子槍紅電子槍藍(lán)綠紅第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 在蔭罩式彩色CRT中， 三支電子槍分別對應(yīng)紅、 綠、 藍(lán)（即RGB）三原色。 通常， 三支電子槍安置成三角形， 和CRT表面上的紅、 綠、 藍(lán)熒光點的類似三角形圖案相對應(yīng)， 如圖所示。 BRRGGRBGGBBRRGBGGRGBRGBRGBBRGBRGBRGGRGRBGBRGBBR第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 2. 幀緩沖存儲器 這里的一幀即一屏。 幀緩沖存儲器（也叫視頻存儲器）， 簡稱幀緩存

23、， 用來存放圖形信息。 幀緩存的地址和屏幕地址是一一對應(yīng)的（參見圖1.3.7）， 其中所存的信息就是屏幕上對應(yīng)位置的圖形信息， 這些信息在存儲器內(nèi)的分布和大小完全和屏幕上所顯示圖形的形狀及顏色、 明暗程度一致。 第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 帶有調(diào)色板的幀緩存器結(jié)構(gòu)使用較多， 圖1.3.7就是這種結(jié)構(gòu)的原理圖。 從位平面中取出像素的顏色索引（或叫顏色地址、 像素值、 顏色屬性）， 用此索引查找出紅、 綠、 藍(lán)三原色的亮度值， 經(jīng)過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器后得到模擬信號， 用此模擬信號控制電子槍發(fā)出電子束， 在屏幕上經(jīng)過顏色合成后就得到該像素的顯示顏色。 顏色索引與紅、 綠、 藍(lán)三原色亮度值之

24、間的查找表稱為調(diào)色板(palette)。 它是顏色索引和實際顯示色之間的映射。 第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 圖1.3.7 具有調(diào)色板的幀緩存系統(tǒng) 01011紅亮度DAC顏色索引綠亮度DAC藍(lán)亮度DAC顏色索引(地址)寄存器W 位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器藍(lán)電子槍綠電子槍紅電子槍熒光屏010N0 0 1 1 1 1 1 1000000010010001101000101111011110 0 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 0WWW第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 幀緩沖器的一個重要指標(biāo)是其存儲容量。 存儲容量可簡單地由屏幕分辨率和顯示顏色（或灰度等級）估算， 計算

25、方法為存儲容量屏幕分辨率 8lb(顏色數(shù)) (字節(jié)) 例如， 屏幕分辨率為640480, 顯示色為16色， 則估算的幀緩存器容量為 1536008lb16480640字節(jié) 第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 X地址寄存器地址Y地址寄存器地址光柵掃描發(fā)生器顏色值寄存器數(shù)據(jù)幀緩沖存儲器亮度信號偏轉(zhuǎn)信號顯示控制器CRT3. 顯示控制器第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 顯示控制器的作用是反復(fù)掃描幀緩存器， 取出像素的顏色值（即實際顏色）， 并經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換后把模擬信號送給監(jiān)視器的亮度與色彩控制部件。 同時， 控制器按像素的X、 Y地址控制監(jiān)視器將電子束偏轉(zhuǎn)到相應(yīng)的位置， 轟擊熒光點，

26、產(chǎn)生不同亮度（或色彩）的圖像。 返回顯示器第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 世界坐標(biāo)系WC局部坐標(biāo)系LC或用戶坐標(biāo)系UCS設(shè)備坐標(biāo)系DC規(guī)范化設(shè)備坐標(biāo)系NDC返回顯示器圖形坐標(biāo)系圖形坐標(biāo)系第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 光柵掃描顯示器的字符與圖線生成原理光柵掃描顯示器的字符與圖線生成原理 1、字符的生成 生成方式有點陣式和矢量式。（矢量式后面學(xué)習(xí)） 點陣式即用象素點陣拼成字符。 它可以通過硬件和軟件來實現(xiàn)，在顯示卡內(nèi)字符發(fā)生器里存放256個ASCII字符的編碼。第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 DBACAE直線的像素化2、直線的生成 直線是用一系列靠近直線的象素

27、點逼近的。第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 直線的生成直線的生成生成的要求: 1. 直線要直即(逼近度要好) 2. 起點與終點位置要準(zhǔn)確 3. 線上個點的亮度要均勻 (點的密度要均勻) 4. 畫線速度要快(直線生成算法效率要高)走樣第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 直線的生成方式有：對稱DDA法、簡單DDA法、Bresenham算法。DDA( Digital Differential Analyzer)法即為數(shù)字微分分析法，基本原理如下：直線微分方程象素化得到坐標(biāo)點的遞推公式對稱DDA法簡單DDA法第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 直線微分方程為:ababxxyy

28、xydxdy (x=xb-xa, y=yb-ya) 這里(xa, ya)、 (xb yb)為直線起點和終點坐標(biāo)。 將上式數(shù)字化（即像素化）， 便可得到下面的遞推公式: yyyxxxiiii11當(dāng)取值不同時， 便形成對稱DDA法和簡單DDA法。 第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 1. 對稱DDA法 取=2-n, n由下面關(guān)系式?jīng)Q定: 2n-1Max(|x|, |y|)2n, n為正整數(shù) 計算點的公式為 x1=xa+0.5, y1=ya+0.5 xi+1=xi+x, yi+1=yi+y xis=xi, yis= yi i=1, 2, , 2n第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 【

29、例2.1】用對稱DDA法在起點A（1， 1）和終點B（16，8）之間生成一段直線。 第一步計算初值x、 y、 n。 這里x=15, y=7, n=4。 第二步按遞推公式循環(huán)計算點的坐標(biāo)， 并取整顯示。第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 2. 簡單DDA法 取=1/l, l=Max(|x|, |y|)。 計算點的公式為 iisiisiiiiaayyxxlyyylxxxyyxx,5 . 0, 5 . 01111i=1, 2, , l返回顯示器第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 1.4.3 圖形輸出設(shè)備圖形輸出設(shè)備 圖形繪制設(shè)備又稱為硬拷貝機， 它是在介質(zhì)（如紙、 膠片等）上繪出圖形

30、的設(shè)備。圖形繪制設(shè)備分為: 1、 筆式繪圖機：使用繪圖筆繪圖， 屬于矢量繪制設(shè)備。 2、 無筆繪圖機（如噴墨繪圖機、 靜電繪圖機、 激光繪圖機、 熱敏繪圖機等）：采用諸如噴頭、 潛像頭等這樣一些裝置來印制圖形， 它采用某種物理或化學(xué)原理來實現(xiàn)圖形的繪制， 屬于點陣?yán)L制設(shè)備。 3、圖形打印機（如激光打印機、 噴墨打印機、 點陣針式打印機等）。 第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 1. 筆式繪圖機 筆式繪圖機結(jié)構(gòu)及原理簡單， 繪制線條較光滑， 價格較便宜， 但噪音相對大， 且繪圖時間與圖形的復(fù)雜程度有關(guān)。 筆式繪圖機發(fā)展歷史較長， 技術(shù)成熟， 其結(jié)構(gòu)原理和控制原理已用在其他設(shè)備中， 如數(shù)控銑床、 線切割機床、 刻字刻圖機、 電腦刺繡機等。 按繪圖機的結(jié)構(gòu)原理劃分， 筆式繪圖機分為滾筒式和平臺（板）式兩大類。 第第1 1章章 緒論緒論 圖形設(shè)備圖形設(shè)備 滾筒式繪圖機