計(jì)算機(jī)圖形學(xué)簡(jiǎn)介課件

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)授課教師：王云霄

Email：QQ：第一章計(jì)算機(jī)圖形學(xué)簡(jiǎn)介第一節(jié)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)第二節(jié)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的起源第三節(jié)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用及發(fā)展動(dòng)向第四節(jié)圖形系統(tǒng)的硬件第五節(jié)計(jì)算機(jī)圖形標(biāo)準(zhǔn)1.與圖形信息相關(guān)的計(jì)算機(jī)科學(xué)的分支

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)(ComputerGraphics)

圖像處理(ImageProcessing)

模式識(shí)別(PatternRecognition)2.計(jì)算機(jī)圖形學(xué)指用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生對(duì)象圖形的輸出的技術(shù)(簡(jiǎn)單)。

對(duì)象:具體或者抽象

圖形分為兩大類(lèi):⑴線(xiàn)圖(工程圖,地圖,曲線(xiàn)圖等)⑵明暗圖(照片類(lèi)似)

第一節(jié)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)3.圖象處理是指用計(jì)算機(jī)來(lái)改善圖象質(zhì)量的數(shù)字技術(shù).

⑴

如何消除噪聲(去噪)

⑵

壓縮圖像數(shù)據(jù)以便于傳輸和存貯

⑶用對(duì)比增強(qiáng)技術(shù)突出圖像中的某些特征

⑷用復(fù)原技術(shù)使模糊的圖像清晰

⑸從CT信息重建二維三維圖像

4.模式識(shí)別是指用計(jì)算機(jī)對(duì)輸入圖形進(jìn)行識(shí)別的技術(shù)。

特征提取

統(tǒng)計(jì)判定法或者語(yǔ)法分析法

(人像,指紋,味覺(jué),聲音,虹膜,血管識(shí)別)

5.三者之間的關(guān)系6.與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)關(guān)系密切的學(xué)科

⑴計(jì)算幾何學(xué)是研究幾何模型和數(shù)據(jù)處理的學(xué)科。曲線(xiàn)曲面的構(gòu)造,三維立體造型,拼接

(2)交互式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是指用計(jì)算機(jī)交互式地產(chǎn)生圖形的技術(shù)。

交互設(shè)備是實(shí)現(xiàn)交互技術(shù)，完成交互任務(wù)的基礎(chǔ)。

交互設(shè)備有定位、鍵盤(pán)、選擇、取值和拾取。

交互任務(wù)是用戶(hù)輸入到計(jì)算機(jī)的一個(gè)單元信息，基本任務(wù)有四種：定位、字串、選擇、取數(shù)。3.1962年MITIvanESutherland發(fā)表了博士論文

“sketchpad人-機(jī)圖形通信系統(tǒng)首次使用”ComputerGraphics”術(shù)語(yǔ),為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)奠定了基礎(chǔ)證明交互式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)有前途的研究領(lǐng)域4.60年代中期國(guó)際大公司(通用,貝爾等)研究計(jì)算機(jī)圖形顯示計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的黃金時(shí)代5.70年代計(jì)算機(jī)圖形學(xué)廣泛應(yīng)用(CAD,教育等)6.80年代應(yīng)用領(lǐng)域(工業(yè),管理,藝術(shù)),進(jìn)入家庭7.90年代科學(xué)計(jì)算可視化,虛擬現(xiàn)實(shí)VR的應(yīng)用第三節(jié)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用及發(fā)展動(dòng)向1.計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的主要應(yīng)用領(lǐng)域⑴用戶(hù)接口(軟件人性化設(shè)計(jì))⑵CAD/CAM.(精確易修改)⑶計(jì)算機(jī)仿真與動(dòng)畫(huà)(電影特技和飛行員的太空模擬駕駛艙)⑷制圖學(xué)方面(人口分布圖,氣象圖,股票走勢(shì)圖等)⑸過(guò)程控制(鐵路,機(jī)場(chǎng)調(diào)度)⑹辦公自動(dòng)化(多媒體技術(shù),可視電話(huà),視頻會(huì)議)⑺藝術(shù)模擬(藝術(shù)創(chuàng)作,傳統(tǒng)油畫(huà),中國(guó)國(guó)畫(huà),書(shū)法等)⑻科學(xué)計(jì)算可視化(科學(xué)計(jì)算結(jié)果圖形化)⑼虛擬現(xiàn)實(shí)(虛擬校園模擬)⑽教育領(lǐng)域2.圖形學(xué)主要研究?jī)?nèi)容⑴圖形的生成和表示技術(shù)⑵圖形的操作與處理方法⑶圖形輸出設(shè)備與輸出技術(shù)的研究⑷圖形輸入設(shè)備、交互技術(shù)及用戶(hù)接口技術(shù)的研究⑸圖形信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及存儲(chǔ)、檢索方法

⑹幾何模型構(gòu)造技術(shù)(造型,顱骨”克隆”技術(shù))⑺動(dòng)畫(huà)技術(shù)3DMAX,FLASH⑻圖形軟硬件的系列化、模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化的研究⑼科學(xué)計(jì)算的可視化CRT顯示器工作原理示意圖電子槍(Electrongun)、偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈(Deflectioncoils)、蔭罩(Shadowmask)、熒光粉層(phosphor)和玻璃外殼（熒光屏）五部分組成①陰極:被加熱時(shí)發(fā)射電子②控制極:控制電子束的偏轉(zhuǎn)方向和運(yùn)動(dòng)速度③聚焦極:保證電子束在轟擊屏幕時(shí)匯聚成很細(xì)的點(diǎn)④加速極:產(chǎn)生高速電子束⑤偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈:控制電子束在屏幕上的運(yùn)動(dòng)軌跡⑥熒光粉層:被電子束轟擊時(shí)發(fā)光熒光屏上涂滿(mǎn)了按一定方式緊密排列的紅,綠,藍(lán)三種顏色的熒光粉點(diǎn)或粉條,稱(chēng)為熒光粉單元,相鄰的紅綠藍(lán)熒光粉單元各一個(gè)為一組,稱(chēng)之為象素,每個(gè)象素都擁有紅綠藍(lán)三原色。三個(gè)電子束分別受電腦顯卡R、G、B三個(gè)基色視頻信號(hào)電壓的控制，去轟擊各自的熒光粉單元受到高速電子束的激發(fā)，這些熒光粉單元分別發(fā)出強(qiáng)弱不同的紅、綠、藍(lán)三種光。根據(jù)空間混色法(將三個(gè)基色光同時(shí)照射同一表面相鄰很近的三個(gè)點(diǎn)上進(jìn)行混色的方法)產(chǎn)生豐富的色彩，這種方法利用人們眼睛在超過(guò)一定距離后分辨力不高的特性，產(chǎn)生與直接混色法相同的效果。用這種方法可以產(chǎn)生不同色彩的像素，大量的不同色彩的像素可以組成一張漂亮的畫(huà)面，而不斷變換的畫(huà)面就成為可動(dòng)的圖像。很顯然，像素越多，圖像越清晰、細(xì)膩，也就更逼真。視覺(jué)殘留特性和熒光粉的余輝

①基本概念（性能指標(biāo)）

a.象素(pixel):屏幕上可以點(diǎn)亮或熄滅的最小單位

b.分辨率(resolution):顯示屏上象素的總數(shù)，常用每行的象素?cái)?shù)與行數(shù)的乘積表示

c.顏色或者亮度等級(jí)②幀存儲(chǔ)器:二維矩陣，幀存大?。椒直媛省羻卧止?jié)存儲(chǔ)屏幕上每個(gè)象素對(duì)應(yīng)的顏色或亮度值

光柵掃描顯示結(jié)構(gòu)圖③工作過(guò)程（從左到右，自上而下的掃描過(guò)程）xyⅰ：開(kāi)始x←0,y←ymax

幀存儲(chǔ)器（x,y)位置的值被取出，設(shè)置CRT強(qiáng)度值，同時(shí)(x,y)控制電子束偏轉(zhuǎn)ⅱ：x←x+1,處理下一個(gè)象素，直到處理完該行最后一個(gè)象素（x=xmax)ⅲ:x←0,y←y-1,處理下一行，重復(fù)執(zhí)行直到最下面一條掃描線(xiàn)處理完ⅳ：回到開(kāi)始處，刷新過(guò)程重復(fù)開(kāi)始o(jì)4.等離子顯示器PDP(PlasmaDisplayPanel)

等離子顯示屏：利用氣體放電的顯示裝置，由三層玻璃板組成，在第一層的里面涂有導(dǎo)電材料的垂直條，中間層是燈泡陣列，第三層表面涂有導(dǎo)電材料的水平條。

優(yōu)點(diǎn)：（1）高亮度、高對(duì)比度

(2)純平面圖像無(wú)扭曲（CRT邊緣的掃描速度不均勻，很難控制到不失真的水平

）

(3)超薄設(shè)計(jì)、超寬視角

(4)具有良好的防電磁干擾功能。（顯示原理不需要借助于電磁場(chǎng)

）（5）環(huán)保無(wú)輻射缺點(diǎn)：耗電量大畫(huà)質(zhì)隨時(shí)間遞減散熱環(huán)境需良好使用壽命較短5.液晶顯示器LCD(LiquidCrystalDisplay)LCD是靠后方一組日光燈管發(fā)光，然后經(jīng)由一組菱鏡片與背光模塊，將光源均勻地傳送到前方，依照所接收的影像訊號(hào)，液晶畫(huà)素玻璃層內(nèi)的液晶分子會(huì)作相對(duì)應(yīng)的排列，決定哪些光線(xiàn)是需偏折或阻隔的2.圖形系統(tǒng)中各界面的標(biāo)準(zhǔn)圖形（工程）數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序圖形程序包設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

鼠標(biāo)