CG2014_02_計算機圖形系統(tǒng)

1、計算機圖形學2 22.1 計算機圖形系統(tǒng)概述計算機圖形系統(tǒng)概述2.2 計算機圖形硬件設備計算機圖形硬件設備2.3 計算機圖形軟件計算機圖形軟件計算機圖形學3 3計算機圖形系統(tǒng)的功能計算機圖形系統(tǒng)的功能計算機圖形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)計算機圖形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)計算機圖形學4 4圖形系統(tǒng)圖形系統(tǒng)=硬件設備硬件設備+軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)現(xiàn)代計算機圖形系統(tǒng)與一般計算機系統(tǒng)最主現(xiàn)代計算機圖形系統(tǒng)與一般計算機系統(tǒng)最主要的差別是要的差別是具有圖形的輸入、輸出具有圖形的輸入、輸出設備以及設備以及必要的交互工具。必要的交互工具。一個非交互式計算機圖形系統(tǒng)只是通常的計算一個非交互式計算機圖形系統(tǒng)只是通常的計算機系統(tǒng)外加圖形設備；機系統(tǒng)

2、外加圖形設備；而一個交互式計算機圖形系統(tǒng)則是人與計算機而一個交互式計算機圖形系統(tǒng)則是人與計算機及圖形設備協(xié)調(diào)運行的系統(tǒng)。及圖形設備協(xié)調(diào)運行的系統(tǒng)。 計算機圖形學5 5交互式圖形系統(tǒng)交互式圖形系統(tǒng)=硬件設備硬件設備+軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)+人人 計算機圖形學6 6計算機圖形系統(tǒng)的功能計算機圖形系統(tǒng)的功能計算機圖形學7 7圖形系統(tǒng)的核心結(jié)構(gòu)圖形系統(tǒng)的核心結(jié)構(gòu)圖形系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。圖形系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。 計算機圖形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)計算機圖形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖形輸入設備（圖形輸入設備（2.2.1）圖形顯示設備（圖形顯示設備（2.2.2）2.2 計算機圖形硬件設備計算機圖形硬件設備計算機圖形學8 8計算機圖形學9 9鍵盤（鍵

3、盤（keyboard）鍵盤能用來進行屏幕坐標的輸入、菜單選擇、鍵盤能用來進行屏幕坐標的輸入、菜單選擇、圖形功能選擇，以及輸入那些如輔助圖形顯示圖形功能選擇，以及輸入那些如輔助圖形顯示的圖片標記等非圖形數(shù)據(jù)。的圖片標記等非圖形數(shù)據(jù)。鼠標（鼠標（mouse）當推動鼠標器在平面上移動時，鼠標將記錄移當推動鼠標器在平面上移動時，鼠標將記錄移動的方向和距離，這個方向和距離被傳送給計動的方向和距離，這個方向和距離被傳送給計算機，轉(zhuǎn)換成對應的光標的位移。算機，轉(zhuǎn)換成對應的光標的位移。計算機圖形學1010光筆光筆(light pen)光筆的外形象一支圓珠筆，由筆體、透鏡光筆的外形象一支圓珠筆，由筆體、透鏡組、

4、光導纖維、開關(guān)和導線等組成組、光導纖維、開關(guān)和導線等組成(圖圖1)。工作時工作時,光筆接受顯示屏幕上的光，并將其光筆接受顯示屏幕上的光，并將其變成電信號經(jīng)放大、整形，產(chǎn)生脈沖信號，變成電信號經(jīng)放大、整形，產(chǎn)生脈沖信號，輸入計算機，向計算機發(fā)出中斷請求。輸入計算機，向計算機發(fā)出中斷請求。 光筆的結(jié)構(gòu)光筆的結(jié)構(gòu)計算機圖形學1111觸摸屏觸摸屏(touch screen)當用手指或者小桿觸摸屏幕時，當用手指或者小桿觸摸屏幕時，觸點位置便以光學的（紅外線觸點位置便以光學的（紅外線式觸摸屏）、電子的（電阻式式觸摸屏）、電子的（電阻式觸摸屏和電容式觸摸屏）或聲觸摸屏和電容式觸摸屏）或聲音的（聲音探測式）方

5、式記錄音的（聲音探測式）方式記錄下來。下來。計算機圖形學1212操縱桿操縱桿(joystick)操縱桿是由一根小的垂直杠桿組成的可搖動裝操縱桿是由一根小的垂直杠桿組成的可搖動裝置，該杠桿裝配在一個其四周可移動的底座上置，該杠桿裝配在一個其四周可移動的底座上用來控制屏幕光標。用來控制屏幕光標。計算機圖形學1313跟蹤球（跟蹤球（Trackball）和空間球（）和空間球（Spaceball）跟蹤球跟蹤球空間球空間球計算機圖形學1414數(shù)據(jù)手套數(shù)據(jù)手套(Data Glove)是一種戴在手上的傳感器，可以用來抓住是一種戴在手上的傳感器，可以用來抓住“虛虛擬對象擬對象”，它由一系列檢測手和手指運動的傳，

6、它由一系列檢測手和手指運動的傳感器構(gòu)成，用來提供關(guān)于手的位置和方向的信感器構(gòu)成，用來提供關(guān)于手的位置和方向的信息。息。計算機圖形學1515數(shù)字化儀數(shù)字化儀(Digitizer)用于在二維或三維的圖形對象上掃描，以輸入用于在二維或三維的圖形對象上掃描，以輸入一系列二維或三維的坐標值。這些坐標值代表一系列二維或三維的坐標值。這些坐標值代表的坐標點，在系統(tǒng)中將以直線段或曲線段連接，的坐標點，在系統(tǒng)中將以直線段或曲線段連接，以逼近圖形對象的描繪曲線或表面形狀。以逼近圖形對象的描繪曲線或表面形狀。計算機圖形學1616圖像掃描儀圖像掃描儀(Scaner)圖像掃描儀可直接把圖紙、圖表、照片、廣告圖像掃描儀可

7、直接把圖紙、圖表、照片、廣告畫等輸入到計算機中，在將它們傳過一個光學畫等輸入到計算機中，在將它們傳過一個光學掃描機構(gòu)時，灰度或彩色等級被記錄下來，并掃描機構(gòu)時，灰度或彩色等級被記錄下來，并按圖像方式進行存儲。按圖像方式進行存儲。計算機圖形學1717音頻輸入系統(tǒng)音頻輸入系統(tǒng)視頻輸入系統(tǒng)視頻輸入系統(tǒng)計算機圖形學1818n鍵盤、鼠標鍵盤、鼠標n跟蹤球和空間球跟蹤球和空間球n操縱桿操縱桿n數(shù)據(jù)手套數(shù)據(jù)手套n數(shù)字化儀數(shù)字化儀n掃描儀掃描儀n觸摸屏觸摸屏n光筆光筆n聲頻輸入系統(tǒng)聲頻輸入系統(tǒng)圖形輸入設備的發(fā)展：圖形輸入設備的發(fā)展：第一階段：控制開關(guān)、穿孔紙等；第一階段：控制開關(guān)、穿孔紙等；第二階段：鍵盤；第

8、二階段：鍵盤；第三階段：二維定位設備，如鼠標、第三階段：二維定位設備，如鼠標、光筆、圖形輸入板、觸摸屏、掃描光筆、圖形輸入板、觸摸屏、掃描儀、數(shù)字化儀等；儀、數(shù)字化儀等；第四階段：三維輸入設備（如空間第四階段：三維輸入設備（如空間球數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣），用戶的手球數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣），用戶的手勢、表情等；勢、表情等；第五階段：用戶的思維；第五階段：用戶的思維；計算機圖形學1919名稱名稱 相應的典型設備相應的典型設備 基本功能基本功能定位定位 叉絲、拇指輪叉絲、拇指輪 輸入一個點的坐標輸入一個點的坐標筆畫筆畫 圖形輸入板圖形輸入板 輸入一系列點的坐標輸入一系列點的坐標數(shù)值數(shù)值 數(shù)字鍵盤數(shù)字鍵盤 輸

9、入一個整數(shù)或?qū)崝?shù)輸入一個整數(shù)或?qū)崝?shù)選擇選擇 功能鍵、叉絲等功能鍵、叉絲等 由一個整數(shù)得到某種選擇由一個整數(shù)得到某種選擇拾取拾取 光筆或叉絲觸摸光筆或叉絲觸摸 通過一種拾取狀態(tài)來判別通過一種拾取狀態(tài)來判別 屏幕上已顯示的圖形屏幕上已顯示的圖形 一個顯示著的圖形一個顯示著的圖形字符串字符串 字符鍵盤字符鍵盤 輸入一個字符串輸入一個字符串 圖形輸入設備（圖形輸入設備（2.2.1）圖形顯示設備（圖形顯示設備（2.2.2）2.2 計算機圖形硬件設備計算機圖形硬件設備計算機圖形學2020刷新式刷新式CRT光柵掃描光柵掃描 & 隨機掃描隨機掃描光柵掃描系統(tǒng)光柵掃描系統(tǒng)彩色彩色CRT平板顯示器平板顯示

10、器 計算機圖形學2121nCRT - Cathode-ray tubenCRT基本部件基本部件n電子槍（加熱陰極電子槍（加熱陰極+控制柵極）控制柵極）n聚焦系統(tǒng)聚焦系統(tǒng)n加速陽極加速陽極n偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)n熒光屏熒光屏圖形顯示設備圖形顯示設備 刷新式刷新式CRT計算機圖形學2222工作原理：高速的電子束由工作原理：高速的電子束由電子槍電子槍發(fā)出，經(jīng)過發(fā)出，經(jīng)過聚焦聚焦系統(tǒng)系統(tǒng)、加速系統(tǒng)加速系統(tǒng)和和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)就會到達就會到達熒光屏熒光屏的特定的特定位置。由于熒光物質(zhì)在高速電子的轟擊下會發(fā)生電位置。由于熒光物質(zhì)在高速電子的轟擊下會發(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)，子躍遷，即電

11、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，在很短的時間內(nèi)熒光物質(zhì)的由于高能態(tài)很不穩(wěn)定，在很短的時間內(nèi)熒光物質(zhì)的電子會從高能態(tài)重新回到低能態(tài)，這時將發(fā)出熒光，電子會從高能態(tài)重新回到低能態(tài)，這時將發(fā)出熒光，屏幕上產(chǎn)生亮點。要保持顯示一幅穩(wěn)定的畫面，必屏幕上產(chǎn)生亮點。要保持顯示一幅穩(wěn)定的畫面，必須不斷地發(fā)射電子束。須不斷地發(fā)射電子束。圖形顯示設備圖形顯示設備 刷新式刷新式CRT計算機圖形學2323圖形顯示設備圖形顯示設備 刷新式刷新式CRT電子槍電子槍聚焦系統(tǒng)聚焦系統(tǒng) 加速系統(tǒng)加速系統(tǒng)磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)加熱燈絲加熱燈絲金屬陰極金屬陰極 控制柵極控制柵極水平偏轉(zhuǎn)板水平偏轉(zhuǎn)板垂直偏轉(zhuǎn)板垂直偏

12、轉(zhuǎn)板電子束電子束熒光屏熒光屏計算機圖形學2424n 電子槍：電子槍：加熱陰極加熱陰極+控制柵極控制柵極n熒光屏亮度控制？熒光屏亮度控制？在控制柵極上施加電壓來控制電子束在控制柵極上施加電壓來控制電子束的強弱。當加上正電壓時，電子束就的強弱。當加上正電壓時，電子束就會大量通過，將會在屏幕上形成較亮會大量通過，將會在屏幕上形成較亮的點，當控制電平加上負電壓時，依的點，當控制電平加上負電壓時，依據(jù)所加電壓的大小，電子束被部分或據(jù)所加電壓的大小，電子束被部分或全部阻截，通過的電子很少，屏幕上全部阻截，通過的電子很少，屏幕上的點也就比較暗。的點也就比較暗。圖形顯示設備圖形顯示設備 刷新式刷新式CRT計算

13、機圖形學2525聚焦系統(tǒng)聚焦系統(tǒng) 作用是使眾多的電子到達熒光屏時聚集于一點，否作用是使眾多的電子到達熒光屏時聚集于一點，否則由于電子的相互排斥產(chǎn)生散焦現(xiàn)象。聚焦既可以用則由于電子的相互排斥產(chǎn)生散焦現(xiàn)象。聚焦既可以用電場實現(xiàn)，也可以用磁場實現(xiàn)。電場實現(xiàn)，也可以用磁場實現(xiàn)。偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 定位作用，決定電子束在熒光屏水平和垂直方向的定位作用，決定電子束在熒光屏水平和垂直方向的位移。分為磁偏轉(zhuǎn)位移。分為磁偏轉(zhuǎn)(30us)和靜電偏轉(zhuǎn)和靜電偏轉(zhuǎn)(3us)兩類。兩類。圖形顯示設備圖形顯示設備 刷新式刷新式CRT計算機圖形學2626熒光屏熒光屏熒光質(zhì)特性熒光質(zhì)特性: 顏色顏色 、余輝時間。、余輝時間。余輝

14、余輝時間時間: 定義為熒光質(zhì)從發(fā)光開始到亮度衰減到定義為熒光質(zhì)從發(fā)光開始到亮度衰減到最大亮度的最大亮度的10%的這段時間。通常為的這段時間。通常為1060us。長余輝熒光層適合顯示復雜的靜態(tài)圖形，而短余輝長余輝熒光層適合顯示復雜的靜態(tài)圖形，而短余輝熒光層適合動畫應用。熒光層適合動畫應用。刷新式刷新式CRT: 采用電子束周期性地回到同一點的方式來采用電子束周期性地回到同一點的方式來保持圖象的保持圖象的CRT。圖形顯示設備圖形顯示設備 刷新式刷新式CRT計算機圖形學2727圖形顯示設備圖形顯示設備 刷新式刷新式CRT顯示器相關(guān)術(shù)語顯示器相關(guān)術(shù)語光點光點屏幕分辨率屏幕分辨率顯示縱橫比顯示縱橫比點距點

15、距刷新頻率，行頻，場頻，帶寬刷新頻率，行頻，場頻，帶寬像素像素幀緩沖區(qū)幀緩沖區(qū)計算機圖形學2828CRT 屏幕上受激熒光點屏幕上受激熒光點的能量分布圖的能量分布圖光點（熒光層亮點）光點（熒光層亮點） 電子束打在顯示器的熒光屏，電子束打在顯示器的熒光屏，顯示器能夠顯示的最小發(fā)光點顯示器能夠顯示的最小發(fā)光點 - 硬件最小圖像點硬件最小圖像點 光點物理直徑光點物理直徑 光點亮度下降到最大亮度的光點亮度下降到最大亮度的60%處的直徑。例如處的直徑。例如0.28mm, 0.19mm點距點距熒光屏上兩個相鄰的相同顏色磷熒光屏上兩個相鄰的相同顏色磷光點之間的最短距離。光點之間的最短距離。單位：單位：mm兩個

16、熒光亮點的間隔大兩個熒光亮點的間隔大于光點物理直徑時，兩于光點物理直徑時，兩個亮點是可區(qū)分的個亮點是可區(qū)分的計算機圖形學2929Def. CRT上無重疊顯示的最大光點數(shù)上無重疊顯示的最大光點數(shù)表示方法表示方法：水平光點數(shù)水平光點數(shù)x垂直光點數(shù)垂直光點數(shù)光點物理直徑光點物理直徑DPI Dots per Inch4 相關(guān)因素相關(guān)因素熒光質(zhì)類型熒光質(zhì)類型 、亮度大小以及聚焦和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、亮度大小以及聚焦和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)計算機圖形學3030e.g. 已知屏幕分辨率為已知屏幕分辨率為1024x768，光點物理，光點物理尺寸尺寸0.28mm，需要購買多大的顯示器？，需要購買多大的顯示器？解：解：1 inch =

17、2.54cm屏幕長屏幕長 ：a=1024*0.28mm=286.72mm屏幕寬屏幕寬 ：b=768*0.28mm=215.04mm對角線長：對角線長：sqrt(a2+b2)=358.4mm Result: about 14inch.計算機圖形學3131圖形顯示設備圖形顯示設備 光柵掃描與隨機掃描光柵掃描與隨機掃描光柵掃描顯示器和隨機掃描顯示器是最常見光柵掃描顯示器和隨機掃描顯示器是最常見的兩種刷新式的兩種刷新式CRT電子束掃描方式電子束掃描方式圖形信息存儲圖形信息存儲適用范圍適用范圍計算機圖形學3232光柵掃描光柵掃描光柵掃描系統(tǒng)中電子束自頂向下全屏掃描光柵掃描系統(tǒng)中電子束自頂向下全屏掃描,

18、一次一行。電一次一行。電子束在每一行中移動時，根據(jù)圖形定義變換強度，由屏子束在每一行中移動時，根據(jù)圖形定義變換強度，由屏幕亮點構(gòu)成圖案。幕亮點構(gòu)成圖案。計算機圖形學3333計算機圖形學3434n圖形定義為一組屏幕點信息，圖形定義為一組屏幕點信息，熒光屏上所有點的熒光屏上所有點的強度值存儲在被稱作幀緩沖區(qū)強度值存儲在被稱作幀緩沖區(qū)(Frame Buffer)的的內(nèi)存區(qū)域中，一一對應。內(nèi)存區(qū)域中，一一對應。幀緩沖區(qū)幀緩沖區(qū)顯示控制器顯示控制器 顯示器顯示器 計算機圖形學3535適于逼真顯示包含細微陰影和色彩模適于逼真顯示包含細微陰影和色彩模式的場景式的場景計算機圖形學3636隨機掃描隨機掃描在隨機

19、掃描系統(tǒng)中電子束只掃向圖形所在的屏在隨機掃描系統(tǒng)中電子束只掃向圖形所在的屏幕位置。一次畫出圖形的一條線。幕位置。一次畫出圖形的一條線。計算機圖形學3737圖形定義為一組畫線命令，存儲在被稱為刷圖形定義為一組畫線命令，存儲在被稱為刷新顯示文件新顯示文件(Refresh Display File)的內(nèi)存區(qū)的內(nèi)存區(qū)域。域。刷新顯示刷新顯示文件文件顯示控制器顯示控制器 顯示器顯示器 計算機圖形學3838適于畫線應用適于畫線應用計算機圖形學3939隨機掃描顯示器隨機掃描顯示器 光柵掃描顯示器光柵掃描顯示器 電子束掃描電子束掃描方式方式 電子束只掃向圖形所在的電子束只掃向圖形所在的屏幕位置。一次一條線。屏

20、幕位置。一次一條線。隨機系統(tǒng)的刷新速率依賴隨機系統(tǒng)的刷新速率依賴于顯示的線數(shù)；于顯示的線數(shù)；3060HZ；100,000條條 。電子束自頂向下全屏掃描電子束自頂向下全屏掃描逐行掃描逐行掃描/隔行掃描隔行掃描刷新率、閃爍刷新率、閃爍圖形定義圖形定義 圖形定義為一組畫線命令，圖形定義為一組畫線命令，存儲在被稱為刷新顯示文存儲在被稱為刷新顯示文件的內(nèi)存區(qū)域。件的內(nèi)存區(qū)域。 圖形定義為一組屏幕點信息，圖形定義為一組屏幕點信息，存儲在被稱作幀緩沖區(qū)的內(nèi)存存儲在被稱作幀緩沖區(qū)的內(nèi)存區(qū)域。區(qū)域。Pixel (Picture element)Pixel (Picture element)像素像素點點 幀緩沖區(qū)

21、容量幀緩沖區(qū)容量=顯示分辨率顯示分辨率x x色色深深 適用范圍適用范圍 適于畫線應用適于畫線應用 適于逼真顯示包含細微陰影和適于逼真顯示包含細微陰影和色彩模式的場景色彩模式的場景計算機圖形學4040構(gòu)成構(gòu)成幀緩沖存儲器幀緩沖存儲器(Frame Buffer) (Frame Buffer) 視頻控制器視頻控制器(Video Controller)(Video Controller)顯示處理器顯示處理器(Display Processor / GPU)(Display Processor / GPU)計算機圖形學4141幀緩沖存儲器幀緩沖存儲器(frame buffer) (frame buffe

22、r) 圖形定義，保存一組對應屏幕所有點的強度值圖形定義，保存一組對應屏幕所有點的強度值像素像素點點Pixel Pixel ：每個屏幕點：每個屏幕點;the smallest addressable unit on a display screen or bitmapped image計算機圖形學4242視頻控制器視頻控制器基本刷新操作基本刷新操作有兩個寄存器用來存放屏幕像素的坐標有兩個寄存器用來存放屏幕像素的坐標存儲在幀緩沖器中該像素對應位置的值被存儲在幀緩沖器中該像素對應位置的值被取出，并用來設置取出，并用來設置CRTCRT電子束的強度值電子束的強度值計算機圖形學4343顯示處理器顯示處理器

23、將應用程序給出的圖形定義數(shù)字化為一組像將應用程序給出的圖形定義數(shù)字化為一組像素強度值，并存放在幀緩沖器中。素強度值，并存放在幀緩沖器中。掃描變換：掃描變換：將給定直線和其他幾何對像的圖將給定直線和其他幾何對像的圖形命令轉(zhuǎn)換為一組離散的強度值。形命令轉(zhuǎn)換為一組離散的強度值。計算機圖形學4444計算機圖形學4545簡單的光柵圖形顯示子系統(tǒng)簡單的光柵圖形顯示子系統(tǒng)計算機圖形學4646常用的光柵圖形顯示子系統(tǒng)常用的光柵圖形顯示子系統(tǒng)計算機圖形學4747發(fā)展的光柵圖形顯示子系統(tǒng)發(fā)展的光柵圖形顯示子系統(tǒng)利用能發(fā)射不同顏色光的熒光層的組利用能發(fā)射不同顏色光的熒光層的組合來顯示彩色圖形。合來顯示彩色圖形。CR

24、T產(chǎn)生彩色的基本技術(shù)產(chǎn)生彩色的基本技術(shù)電子電子穿穿透法透法 用于隨機掃描顯示器用于隨機掃描顯示器蔭罩法蔭罩法 用于光柵掃描系統(tǒng)用于光柵掃描系統(tǒng)計算機圖形學4848工作原理：兩層工作原理：兩層熒光質(zhì)，通常紅熒光質(zhì)，通常紅色或綠色熒光質(zhì)色或綠色熒光質(zhì)涂于涂于CRT屏幕的屏幕的內(nèi)層，顯示的色內(nèi)層，顯示的色彩取決于電子束彩取決于電子束穿入熒光層的深穿入熒光層的深度。度。v0綠色熒光粉紅色熒光粉低速電子束低速電子束較低速電子束較低速電子束較高速電子束較高速電子束高速電子束高速電子束計算機圖形學4949技術(shù)特點技術(shù)特點隨機掃描顯示器產(chǎn)生彩色的廉價方法隨機掃描顯示器產(chǎn)生彩色的廉價方法僅能獲得僅能獲得4種顏色

25、種顏色圖片質(zhì)量差圖片質(zhì)量差計算機圖形學5050蔭罩式蔭罩式CRT主要結(jié)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)三色熒光層三色熒光層三電子槍三電子槍蔭罩板蔭罩板計算機圖形學5151線排列模式線排列模式 三角排列模式三角排列模式計算機圖形學5252計算機圖形學5353顯示原理顯示原理 電子槍發(fā)出三束電子束，經(jīng)過聚焦、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)電子槍發(fā)出三束電子束，經(jīng)過聚焦、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的作用到達蔭罩板，通過蔭罩的選擇的作用到達蔭罩板，通過蔭罩的選擇(決定三束電子決定三束電子到達的位置到達的位置)，電子束分別到達三個熒光點的位置，電子束分別到達三個熒光點的位置，激發(fā)對應的熒光點并在屏幕上顯示一個彩色亮點激發(fā)對應的熒光點并在屏幕上顯示一個彩色亮點。通過

26、控制三個電子束的強弱就能控制屏幕上點的顏通過控制三個電子束的強弱就能控制屏幕上點的顏色。色。計算機圖形學5454000010101010110001001011D/AD/AD/A紅紅綠綠藍藍CRT光柵光柵彩色電子槍彩色電子槍幀緩沖存儲器幀緩沖存儲器88N寄存器寄存器計算機圖形學5555DAC計算機圖形學5656技術(shù)特點技術(shù)特點光柵顯示器產(chǎn)生彩色的方法光柵顯示器產(chǎn)生彩色的方法通過變換三個電子槍發(fā)出的電子束的強度獲通過變換三個電子槍發(fā)出的電子束的強度獲得色彩變化得色彩變化圖片質(zhì)量好圖片質(zhì)量好計算機圖形學5757定義定義平板顯示器代表一類比平板顯示器代表一類比CRT體積小、重量輕、體積小、重量輕、低

27、功耗的視頻設備。低功耗的視頻設備。分類分類發(fā)射型顯示器發(fā)射型顯示器 - 轉(zhuǎn)換電能為光轉(zhuǎn)換電能為光, 例如例如 LED, 等離子板等離子板(氣體放電顯示器氣體放電顯示器), 薄膜光電顯示器薄膜光電顯示器非發(fā)射型顯示器非發(fā)射型顯示器 -利用光學效應將太陽光或利用光學效應將太陽光或其他光源轉(zhuǎn)換為圖形模式其他光源轉(zhuǎn)換為圖形模式,例如例如 LCD計算機圖形學5858結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)兩塊帶有水平和垂直導電帶的兩塊帶有水平和垂直導電帶的玻璃板玻璃板氖氣充入兩塊玻璃板之間的區(qū)氖氣充入兩塊玻璃板之間的區(qū)域域顯示原理顯示原理 在成對的水平和垂直導電帶上施在成對的水平和垂直導電帶上施加點火電壓，使導電帶交叉點處加點火電壓，

28、使導電帶交叉點處的氖氣進入輝光放電的等離子區(qū)的氖氣進入輝光放電的等離子區(qū)計算機圖形學5959液晶的概念液晶的概念物質(zhì)的三種狀態(tài)：固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。固態(tài)物質(zhì)的三種狀態(tài)：固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。固態(tài)物質(zhì)的分子之間的方向和位置總是保持不變。而物質(zhì)的分子之間的方向和位置總是保持不變。而液態(tài)物質(zhì)的分子正好相反。方向和位置總是不停液態(tài)物質(zhì)的分子正好相反。方向和位置總是不停變換。但是液晶介于液態(tài)和固態(tài)之間：既可以象變換。但是液晶介于液態(tài)和固態(tài)之間：既可以象固體中的分子保持方向又可象液體中的分子自由固體中的分子保持方向又可象液體中的分子自由移動。移動。液晶是在液晶是在18881888年，由奧地利植物學家年，由奧地利

29、植物學家ReinitzerReinitzer發(fā)現(xiàn)的，是一種介于固體與液體之間，發(fā)現(xiàn)的，是一種介于固體與液體之間，具有規(guī)則性分子排列的有機化合物。具有規(guī)則性分子排列的有機化合物。 計算機圖形學6060n顯示原理顯示原理通過阻塞或傳遞通過阻塞或傳遞來自周圍的或內(nèi)來自周圍的或內(nèi)部光源的偏振光部光源的偏振光形成圖案形成圖案計算機圖形學6161觀察觀察方向方向垂直垂直極板極板垂直垂直網(wǎng)格網(wǎng)格液晶液晶層層水平水平網(wǎng)格網(wǎng)格水平水平極板極板反射反射層層計算機圖形學6262開態(tài)開態(tài) 計算機圖形學6363關(guān)態(tài)關(guān)態(tài) 計算機圖形學6464為觀察者的每只眼睛給出不同的視圖來提供三維為觀察者的每只眼睛給出不同的視圖來提供

30、三維效果，從而場景帶有深度。效果，從而場景帶有深度。計算機圖形學6565刷新式刷新式CRT光柵掃描光柵掃描 & 隨機掃描隨機掃描光柵掃描系統(tǒng)光柵掃描系統(tǒng)彩色彩色CRT平板顯示器平板顯示器 計算機圖形學6666采用圖形軟件標準后，圖形軟件的開發(fā)有3方面好處：1.與設備無關(guān)2.與應用無關(guān)3.性能較高計算機圖形學6767用戶接口用戶接口確定用戶與計算機如何進行信息交換。確定用戶與計算機如何進行信息交換。包括用戶通過什么途徑與圖形系統(tǒng)進行聯(lián)系，通包括用戶通過什么途徑與圖形系統(tǒng)進行聯(lián)系，通過什么手段來操作系統(tǒng)的功能實現(xiàn)等。過什么手段來操作系統(tǒng)的功能實現(xiàn)等。 最重要的就是高效率和對用戶的友好性最重

31、要的就是高效率和對用戶的友好性計算機圖形學6868用戶接口的設計包括如下手段：用戶接口的設計包括如下手段：1. 顯示顯示屏幕的有效利用屏幕的有效利用 （1）信息顯示的布局合理性）信息顯示的布局合理性。 （2）充分而又正確地使用）充分而又正確地使用圖符。圖符。 （3）恰當）恰當?shù)厥褂酶鞣N表示方法進行選擇性信息顯示。地使用各種表示方法進行選擇性信息顯示。計算機圖形學6969 一類圖標是一類圖標是應用圖符（應用圖符（application icons)。在圖形制作過程。在圖形制作過程中不可避免地要重復利用各種圖形元素，對于重復利用的圖形中不可避免地要重復利用各種圖形元素，對于重復利用的圖形元素應該把

32、們轉(zhuǎn)化為圖符，然后在庫中重復調(diào)用，元素應該把們轉(zhuǎn)化為圖符，然后在庫中重復調(diào)用， 以節(jié)約文件以節(jié)約文件空間?？臻g。25 %25 %50 %50 %25 %25 %-?（2）充分而又正確地使用圖符。）充分而又正確地使用圖符。計算機圖形學7070? ?STOPSTOPSkyscraperHospitalParkFire station一類圖標是一類圖標是控制圖符（控制圖符（control iconscontrol icons）?；顒訄D中可發(fā)送?；顒訄D中可發(fā)送和接收信號和接收信號, ,分別用發(fā)送和接收圖符表示分別用發(fā)送和接收圖符表示 。（2）充分而又正確地使用圖符。）充分而又正確地使用圖符。計算機圖形

33、學7171用戶接口的設計包括如下手段：用戶接口的設計包括如下手段：1. 顯示顯示屏幕的有效利用屏幕的有效利用 （1）信息顯示的布局合理性）信息顯示的布局合理性。 （2）充分而又正確地使用圖符。）充分而又正確地使用圖符。 （3）恰當?shù)厥褂酶鞣N表示方法進行選擇性信息顯示。）恰當?shù)厥褂酶鞣N表示方法進行選擇性信息顯示。計算機圖形學72722. 反饋：反饋：就是動態(tài)地顯示系統(tǒng)運行中所發(fā)生的一些變化，以就是動態(tài)地顯示系統(tǒng)運行中所發(fā)生的一些變化，以便更有效地進行交互作用。便更有效地進行交互作用。計算機圖形學73733. 一致性原則：一致性原則：是指在設計系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)時，應遵從統(tǒng)一是指在設計系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)時

34、，應遵從統(tǒng)一的、簡單的規(guī)則，保證不出現(xiàn)例外和特殊的情況。的、簡單的規(guī)則，保證不出現(xiàn)例外和特殊的情況。按用戶認按用戶認為最正常、最合乎邏輯的方式去做。為最正常、最合乎邏輯的方式去做。計算機圖形學74744. 減少記憶量：減少記憶量：重要的是重要的是喚醒用戶的識別而不是記憶喚醒用戶的識別而不是記憶。例如：工具欄菜單功能提示。例如：工具欄菜單功能提示。計算機圖形學75755. 回退回退和出錯處理和出錯處理回退（回退（undo）機制）機制取消機制取消機制確認機制確認機制設計好的診斷程序設計好的診斷程序提供出錯消息提供出錯消息對可能導致錯誤的一些動作進行預測對可能導致錯誤的一些動作進行預測約束機制：動作

35、與對象相一致約束機制：動作與對象相一致 計算機圖形學76766. 聯(lián)機幫助聯(lián)機幫助：為用戶提供聯(lián)機幫助為用戶提供聯(lián)機幫助(On-Line Help)措施，措施，能在用戶操作過程中的任何時刻提供請求幫助。能在用戶操作過程中的任何時刻提供請求幫助。計算機圖形學77777. 視覺視覺效果設計：效果設計：這里強調(diào)的是色彩的使用這里強調(diào)的是色彩的使用。 色彩的使用應作如下考慮：色彩的使用應作如下考慮： （1）選擇色彩對比時以色調(diào)對比為主）選擇色彩對比時以色調(diào)對比為主。 （2）就色調(diào)而言，最容易引起視覺疲勞的是蘭色和紫色，）就色調(diào)而言，最容易引起視覺疲勞的是蘭色和紫色，其次是紅色和橙色；而黃色、綠色、藍綠

36、色和淡青色等其次是紅色和橙色；而黃色、綠色、藍綠色和淡青色等色調(diào)不容易引起視覺疲勞。色調(diào)不容易引起視覺疲勞。 （3）為減輕視覺疲勞，應在視野范圍內(nèi)保持均勻的色彩的）為減輕視覺疲勞，應在視野范圍內(nèi)保持均勻的色彩的明亮度。明亮度。計算機圖形學78788. 適應不同的用戶：適應不同的用戶：提供多種方法使軟件能適應不同熟練提供多種方法使軟件能適應不同熟練程度的用戶。程度的用戶。計算機圖形學79792.3.3 基本基本交互交互繪圖技術(shù)繪圖技術(shù) 回顯回顯 選擇圖符的回顯計算機圖形學8080 約束：約束：在圖形繪制過程中對圖形的方向、對齊方在圖形繪制過程中對圖形的方向、對齊方式等進行規(guī)定和校準。式等進行規(guī)定和校準。 網(wǎng)格：網(wǎng)格：疊加在屏幕繪圖坐標區(qū)的矩形網(wǎng)格可以用疊加在屏幕繪圖坐標區(qū)的矩形網(wǎng)格可以用來定位和對準物體或文本