图形系统及图形硬件讲稿.ppt

关于图形系统及图形关于图形系统及图形硬件硬件第一页，讲稿共九十二页哦22.1 计算机图形系统计算机图形系统p计算机算机图形系形系统的功能的功能p计算机算机图形系形系统的的结构构第二页，讲稿共九十二页哦3计算机图形系统的功能计算机图形系统的功能图2.1 计算机算机图形系形系统的功能的功能第三页，讲稿共九十二页哦4计算机图形系统的结构计算机图形系统的结构图2.2 计算机算机图形系形系统的的结构构第四页，讲稿共九十二页哦52.2 图形输入设备图形输入设备o键盘（keyboard）键键盘盘能能用用来来进进行行屏屏幕幕坐坐标标的的输输入入、菜菜单单选选择择、图图形形功功能能选选择择，以以及及输输入入那那些些如如辅辅助助图图形形显显示示的的图图片标记等非图形数据。片标记等非图形数据。第五页，讲稿共九十二页哦6图形输入设备图形输入设备o鼠鼠标器（器（mouse）当当推推动动鼠鼠标标器器在在平平面面上上移移动动时时，鼠鼠标标将将记记录录移移动动的的方方向向和和距距离离，这这个个方方向向和和距距离离被被传传送送给给计计算算机机，转转换成对应的光标的位移。换成对应的光标的位移。第六页，讲稿共九十二页哦7图形输入设备图形输入设备o光笔光笔(light pen)图2.3 光笔的光笔的结构构第七页，讲稿共九十二页哦8图形输入设备图形输入设备o触摸屏触摸屏(touch screen)当当用用手手指指或或者者小小杆杆触触摸摸屏屏幕幕时时，触触点点位位置置便便以以光光学学的的（红红外外线线式式触触摸摸屏屏）、电电子子的的（电电阻阻式式触触摸摸屏屏和和电电容容式式触触摸摸屏屏）或或声声音音的的（声声音音探探测测式式）方方式式记记录录下下来。来。第八页，讲稿共九十二页哦9图形输入设备图形输入设备o操操纵杆杆(joystick)操操纵纵杆杆是是由由一一根根小小的的垂垂直直杠杠杆杆组组成成的的可可摇摇动动装装置置，该该杠杠杆杆装装配配在在一一个个其其四四周周可可移移动动的的底底座座上上用用来来控控制制屏屏幕光标。幕光标。第九页，讲稿共九十二页哦10图形输入设备图形输入设备o跟踪球跟踪球（Trackball）和空）和空间球（球（Spaceball）图2.4 跟踪球跟踪球图2.5 空空间球球第十页，讲稿共九十二页哦11图形输入设备图形输入设备o数据手套数据手套(Data Glove)是是一一种种戴戴在在手手上上的的传传感感器器，可可以以用用来来抓抓住住“虚虚拟拟对对象象”，它它由由一一系系列列检检测测手手和和手手指指运运动动的的传传感感器器构成，用来提供关于手的位置和方向的信息。构成，用来提供关于手的位置和方向的信息。第十一页，讲稿共九十二页哦12图形输入设备图形输入设备o数字化仪数字化仪(Digitizer)用用于于在在二二维维或或三三维维的的图图形形对对象象上上扫扫描描，以以输输入入一一系系列列二二维维或或三三维维的的坐坐标标值值。这这些些坐坐标标值值代代表表的的坐坐标标点点，在在系系统统中中将将以以直直线线段段或或曲曲线线段段连连接接，以逼近图形对象的描绘曲线或表面形状。以逼近图形对象的描绘曲线或表面形状。第十二页，讲稿共九十二页哦13图形输入设备图形输入设备o图像扫描仪图像扫描仪(Scaner)图图像像扫扫描描仪仪可可直直接接把把图图纸纸、图图表表、照照片片、广广告告画画等等输输入入到到计计算算机机中中，在在将将它它们们传传过过一一个个光光学学扫扫描描机机构构时时，灰度或彩色等级被记录下来，并按图像方式进行存储。灰度或彩色等级被记录下来，并按图像方式进行存储。第十三页，讲稿共九十二页哦14图形输入设备图形输入设备o声声频输入系入系统o视频输入系入系统第十四页，讲稿共九十二页哦152.3 图形显示设备图形显示设备o阴极射阴极射线管管o彩色阴极射彩色阴极射线管管oCRT图形形显示器示器o平板平板显示器示器o三三维观察察设备第十五页，讲稿共九十二页哦16阴极射线管（阴极射线管（CRT）oCRT（Cathode Ray Tube）是是一一种种真真空空器器件件，它它利利用用电磁磁场产生生高高速速的的、经过聚聚焦焦的的电子子束束，偏偏转到到屏屏幕幕的的不不同同位位置置轰击屏屏幕幕表表面面的的荧光光材材料料而而产生生可可见图形。形。oCRT从从结构上分构上分为：电子子枪、偏、偏转系系统、荧光屏。光屏。第十六页，讲稿共九十二页哦17阴极射线管（阴极射线管（CRT）电子枪电子枪偏转系统偏转系统荧光屏荧光屏图2.6 CRT的的结构构第十七页，讲稿共九十二页哦18阴极射线管（阴极射线管（CRT）o电子子枪：产产生生一一个个沿沿管管轴轴（Z轴）方方向向前前进进的的高高速速的的细电子束轰击荧光屏。细电子束轰击荧光屏。n具有足够的电流强度。具有足够的电流强度。n电流的大小和有无必须是可控的。电流的大小和有无必须是可控的。n具有很高的速度。具有很高的速度。n在荧光屏上应能聚焦很小的光亮，以保证显示器有在荧光屏上应能聚焦很小的光亮，以保证显示器有足够的分辨率。足够的分辨率。第十八页，讲稿共九十二页哦19阴极射线管（阴极射线管（CRT）图2.7 CRT电子子枪的的结构构第十九页，讲稿共九十二页哦20阴极射线管（阴极射线管（CRT）o偏转系统偏转系统 为为了了在在荧荧光光屏屏上上显显示示图图形形及及字字符符，必必须须用用电电子子束束偏偏转转扫描来实现。扫描来实现。图2.8 磁偏磁偏转第二十页，讲稿共九十二页哦21阴极射线管（阴极射线管（CRT）o枕形失真枕形失真n当当偏偏转转线线圈圈的的匝匝数数一一定定时时，偏偏转转电电流流I与与偏偏转转角角的的正正弦弦成成正正比比。只只有有在在偏偏转转角角很很小小时时，偏偏转转角与偏转电流之间才成直线性关系。角与偏转电流之间才成直线性关系。n由由于于荧荧光光屏屏四四角角距距中中心心最最远远，偏偏转转角角较较大大，同同样的偏转电流增量所造成的偏转距离增量最大。样的偏转电流增量所造成的偏转距离增量最大。第二十一页，讲稿共九十二页哦22阴极射线管（阴极射线管（CRT）图2.9 枕形失真与桶形失真枕形失真与桶形失真o枕形失真的校正枕形失真的校正n将将产产生生偏偏转转磁磁场场的的锯锯齿齿形形电电流流预先产生一些失真；预先产生一些失真；n将将偏偏转转磁磁场场做做成成略略有有不不均均匀匀性性，接接近近管管轴轴中中央央处处略略强强，周围略弱。周围略弱。第二十二页，讲稿共九十二页哦23阴极射线管（阴极射线管（CRT）图2.10 电偏偏转第二十三页，讲稿共九十二页哦24阴极射线管（阴极射线管（CRT）o荧光屏荧光屏（Phosphor Screen）n荧荧光光屏屏是是用用荧荧光光粉粉涂涂敷敷在在玻玻璃璃底底壁壁上上制制成成的的，常常用用沉沉积积法法涂涂敷敷荧荧光光粉粉。玻玻璃璃底底壁壁要要求求无无气气泡，表面光学抛光。泡，表面光学抛光。n荧荧光光粉粉的的性性能能要要求求是是：发发光光颜颜色色满满足足标标准准白白色色、发光效率高、余辉时间合适以及寿命长等。发光效率高、余辉时间合适以及寿命长等。第二十四页，讲稿共九十二页哦25o三基色原则三基色原则o主要结构：三色荧光屏、三支电子枪、荫罩板主要结构：三色荧光屏、三支电子枪、荫罩板彩色阴极射线管彩色阴极射线管荫罩式荫罩式图2.11 三色三色荧光屏光屏第二十五页，讲稿共九十二页哦26彩色阴极射线管彩色阴极射线管荫罩式荫罩式图2.12 三支三支电子子枪第二十六页，讲稿共九十二页哦27彩色阴极射线管彩色阴极射线管荫罩式荫罩式图2.13 荫罩罩第二十七页，讲稿共九十二页哦28o为了避免混色，荧光点的面积比电子束截面要大些。为了避免混色，荧光点的面积比电子束截面要大些。o只有只有15%左右的电子到达屏幕。左右的电子到达屏幕。o荫罩吸收大量电子，容易发热变形。荫罩吸收大量电子，容易发热变形。o管子的亮度低，要提高管子的亮度，则需提高第二阳极的高压。管子的亮度低，要提高管子的亮度，则需提高第二阳极的高压。图2.14 原理原理图第二十八页，讲稿共九十二页哦29彩色阴极射线管彩色阴极射线管荫罩式荫罩式图2.15 黑底黑底荫罩管罩管第二十九页，讲稿共九十二页哦30CRT图形显示器图形显示器o随机扫描的图形显示器随机扫描的图形显示器o直视存储管图形显示器直视存储管图形显示器o光栅扫描的图形显示器光栅扫描的图形显示器第三十页，讲稿共九十二页哦31o向向 量量（vector）显 示示 器器、笔笔 划划（Stroke writing）显示器。示器。o随机随机扫描（描（random-scan）的的图形形显示器中示器中电子束的定位和偏子束的定位和偏转具有随机性，即具有随机性，即电子束的子束的扫描描轨迹随迹随显示内容而示内容而变化，只在需要的地方化，只在需要的地方扫描，而不必全屏描，而不必全屏扫描。描。随机扫描的图形显示器随机扫描的图形显示器第三十一页，讲稿共九十二页哦32随机扫描的图形显示器随机扫描的图形显示器图2.16 随机随机扫描描图形形显示器的工作原理示器的工作原理第三十二页，讲稿共九十二页哦33o无无冗冗余余扫描描、速速度度快快、图像像清清晰晰、比比光光栅系系统更更高高的分辨率、生成光滑的分辨率、生成光滑线条；条；o不不能能显示示逼逼真真场景景、和和电视标准准不不一一致致、驱动系系统也也较复复杂。随机扫描的图形显示器随机扫描的图形显示器第三十三页，讲稿共九十二页哦34o直直 视 存存 储 管管 DVST（direct-view storage tube）从从表表面面上上看看直直视存存储管管的的特特性性极极象象一一个个有有长余余辉的的荧光光屏屏，一一条条线一一旦旦画画在在屏屏幕幕上上，在一小在一小时之内都将是可之内都将是可见的。的。直视存储管图形显示器直视存储管图形显示器第三十四页，讲稿共九十二页哦35直视存储管图形显示器直视存储管图形显示器图2.17 直直视存存储管管图形形显示器的工作原理示器的工作原理工作原理工作原理第三十五页，讲稿共九十二页哦36o无需刷新；无需刷新；o很很复复杂杂的的图图形形都都可可以以在在极极高高的的分分辨辨率率下下无无闪闪烁烁地显示；地显示；o成本较低；成本较低；o不能显示彩色；不能显示彩色；o不能局部修改；不能局部修改；o擦除和重画过程可能持续较长时间。擦除和重画过程可能持续较长时间。直视存储管图形显示器直视存储管图形显示器第三十六页，讲稿共九十二页哦37光栅扫描图形显示器光栅扫描图形显示器图2.18 光光栅扫描原理描原理水平水平扫描（描（显示）示）水平回水平回扫（消（消隐）垂直回垂直回扫（消（消隐）第三十七页，讲稿共九十二页哦工工作作原原理理：光光栅扫描描是是控控制制电子子束束按按某某种种光光栅形形状状进行行的的顺序序扫描描，而而字字符符、图像像是是靠靠Z轴信信号号控控制制辉亮亮来形成的。来形成的。图2.19 光光栅扫描描图形形显示器的工作原理示器的工作原理第三十八页，讲稿共九十二页哦39o刷刷新新缓冲冲存存储器器（refresh buffer）或或称称帧缓冲冲存存储器（器（frame buffer）。o像素像素（pixel或或pel，是是picture element的的简写）。写）。o像像素素信信息息从从应用用程程序序转换并并放放入入帧缓冲冲区区的的过程称之程称之为扫描描转换过程程。光栅扫描图形显示器光栅扫描图形显示器第三十九页，讲稿共九十二页哦40低低电压、轻小型、数字化小型、数字化显示器件。示器件。平板平板显示器（示器（flat-panel display）的分的分类：o非非发射射显示器（示器（none-emissive display）o发射射显示器（示器（emissive display）平板显示器平板显示器（flat-panel display）第四十页，讲稿共九十二页哦41o液晶液晶显示器示器o等离子体等离子体显示板（示板（Plasma Panel）o薄薄片片光光电显示示器器（Thin-Film Electroluminescent Display）o发光二极管（光二极管（Liquid-Emitting Diode,LED）平板显示器平板显示器（flat-panel display）第四十一页，讲稿共九十二页哦42o液液晶晶分分子子的的排排列列在在微微弱弱的的外外部部电电场场、磁磁场场或或者者应应力力、温温度度变变化化等等作作用用下下非非常常容容易易改改变变。当当液液晶晶分分子子的的某某种种排排列列状状态态在在电电场场作作用用下下变变为为另另一一种种状状态态时时，液液晶晶的的光光学学性性质质随随之之改改变变，这这种种产产生光被电场调制的现象称为液晶的生光被电场调制的现象称为液晶的电光效应电光效应。液晶显示器液晶显示器原理原理第四十二页，讲稿共九十二页哦43图2.20 液晶液晶显示原理示原理液晶显示器液晶显示器原理原理o液液晶晶显显示示的的机机理理是是通通过过能能阻阻塞塞或或传传递递光光的的液液晶晶材材料料，传递来自周围的或内部光源的偏振光。传递来自周围的或内部光源的偏振光。第四十三页，讲稿共九十二页哦44oNW（Normal White）型的）型的LCD：在液晶面板：在液晶面板不施加不施加电压时，我，我们所看到的面板是透光的画所看到的面板是透光的画面，也就是亮的画面。面，也就是亮的画面。oNB（Normal Black）型的）型的LCD：当：当对液晶面液晶面板不施加板不施加电压时，面板无法透光。，面板无法透光。液晶显示器液晶显示器类型类型第四十四页，讲稿共九十二页哦45液晶显示器液晶显示器彩色彩色o液晶液晶显示器利用在一示器利用在一侧的玻璃基板上加上一个彩的玻璃基板上加上一个彩色色滤光片（光片（CF，Color Filter）实现彩色。彩色。o彩色彩色滤光片上均匀分布着光片上均匀分布着红、绿、蓝色小点，每个小色小点，每个小点有各自不同的灰度，相点有各自不同的灰度，相邻的一的一组RGB小点构成一小点构成一个基本的彩色个基本的彩色显示示单元，即一个像素。元，即一个像素。第四十五页，讲稿共九十二页哦46液晶显示器液晶显示器彩色彩色图2.21 彩色滤光片排列方式彩色滤光片排列方式第四十六页，讲稿共九十二页哦47液晶显示器液晶显示器分类分类o扭曲向列型（扭曲向列型（TN，Twisted Nematic）o超扭曲向列型（超扭曲向列型（STN，Super TN）o双双层超扭曲向列型（超扭曲向列型（DSTN，Dual Scan TN）o薄膜晶体管型（薄膜晶体管型（TFT，Thin Film Transistor）第四十七页，讲稿共九十二页哦48等离子体显示板等离子体显示板图2.22 等离子体显示板的基本结构等离子体显示板的基本结构第四十八页，讲稿共九十二页哦49薄片光电显示器薄片光电显示器图2.23 薄片光电显示器的基本结构薄片光电显示器的基本结构第四十九页，讲稿共九十二页哦50发光二极管（发光二极管（LED）o发光二极管采用二极管激光二极管采用二极管激发发光来光来显示示图像。二极管像。二极管以矩以矩阵排列形成排列形成显示器的像素位置。示器的像素位置。图形的定形的定义存存储在刷新在刷新缓冲器中。冲器中。信息从刷新缓冲器读出，并转换为信息从刷新缓冲器读出，并转换为电压施于二极管，在显示器上产生发光图案。电压施于二极管，在显示器上产生发光图案。第五十页，讲稿共九十二页哦51p从变焦距的柔性震动镜面反从变焦距的柔性震动镜面反射射CRT图像图像三维观察设备三维观察设备图2.24 采用震动镜面的三维显示系统采用震动镜面的三维显示系统第五十一页，讲稿共九十二页哦52p显示具立体感的视图显示具立体感的视图n利用不同的刷新周期交替地显示两视图；利用不同的刷新周期交替地显示两视图；n将屏幕分半；将屏幕分半；n使用头盔式结构。使用头盔式结构。三维观察设备三维观察设备第五十二页，讲稿共九十二页哦532.4 显示子系统显示子系统o光栅扫描图形显示子系统的结构光栅扫描图形显示子系统的结构o绘制流水制流水线o相关概念相关概念第五十三页，讲稿共九十二页哦54光栅扫描图形显示子系统的结构光栅扫描图形显示子系统的结构图2.25 简单的光的光栅图形形显示子系示子系统第五十四页，讲稿共九十二页哦55图2.26 常用的光常用的光栅图形形显示子系示子系统光栅扫描图形显示子系统的结构光栅扫描图形显示子系统的结构第五十五页，讲稿共九十二页哦56图2.27 发展的光展的光栅图形形显示子系示子系统光栅扫描图形显示子系统的结构光栅扫描图形显示子系统的结构第五十六页，讲稿共九十二页哦57o帧缓冲存储器帧缓冲存储器：用来存储像素颜色（灰度）值的：用来存储像素颜色（灰度）值的存储器。存储器。o双缓存：一个缓存用来刷新的同时，另一个写入双缓存：一个缓存用来刷新的同时，另一个写入数据信息，尔后这两个缓存可互换角色。这种方数据信息，尔后这两个缓存可互换角色。这种方式称为双缓存，它可以使得显示的动画流畅而没式称为双缓存，它可以使得显示的动画流畅而没有滑动感。有滑动感。光栅扫描图形显示子系统的结构光栅扫描图形显示子系统的结构第五十七页，讲稿共九十二页哦58o显示控制器（示控制器（Display Controller），又称，又称视频控制控制器（器（Video Controller），主要功能是依据），主要功能是依据设定的定的显示工作方式，自主地、反复不断地示工作方式，自主地、反复不断地读取取帧缓存存中的中的图像点像点阵（包括（包括图形、字符文本）数据，将形、字符文本）数据，将它它们转换成成R、G、B三色信号并配以同步信号送至三色信号并配以同步信号送至显示器，即可刷新屏幕。示器，即可刷新屏幕。光栅扫描图形显示子系统的结构光栅扫描图形显示子系统的结构第五十八页，讲稿共九十二页哦59o显示示处理器（理器（Display Processor），又称，又称图形控制形控制器（器（Graphics Controller）或）或显示示协处理器理器（Display Coprocessor），它把），它把CPU从从图形形显示示处理的事理的事务中解脱出来，其主要任中解脱出来，其主要任务是是扫描描转换待待显示示的的图形以及形以及某些附加的操作等某些附加的操作等。光栅扫描图形显示子系统的结构光栅扫描图形显示子系统的结构第五十九页，讲稿共九十二页哦60o图形形子子系系统的的图形形绘制制功功能能常常常常采采用用流流水水线（Pipeline）结构构绘制，或者称制，或者称为管管线绘制。制。o绘制流水线的基本结构从概念上包括三个阶段绘制流水线的基本结构从概念上包括三个阶段n应用程序阶段应用程序阶段n几何阶段几何阶段n光栅阶段光栅阶段绘制流水线绘制流水线第六十页，讲稿共九十二页哦61绘制流水线绘制流水线图2.28 绘制流水制流水线的的结构构第六十一页，讲稿共九十二页哦62o分辨率分辨率o像素与像素与帧缓存存o颜色色查找表找表o显示示长宽比比o屏幕坐屏幕坐标系系相关概念相关概念第六十二页，讲稿共九十二页哦63o光光点点一一般般是是指指电电子子束束打打在在显显示示器器的的荧荧光光屏屏上上，显示器能够显示的最小的发光点。显示器能够显示的最小的发光点。o像像素素点点是是指指图图形形显显示示在在屏屏幕幕上上时时候候，按按当当前前的的图形显示分辨率所能提供的最小元素点。图形显示分辨率所能提供的最小元素点。相关概念相关概念分辨率分辨率第六十三页，讲稿共九十二页哦64o屏屏幕幕分分辨辨率率，也也称称为光光栅分分辨辨率率，它它决决定定了了显示示系系统最最大大可可能能的的分分辨辨率率，任任何何显示示控控制制器器所所提供的分辨率也不能超提供的分辨率也不能超过这个物理分辨率。个物理分辨率。o通通常常用用水水平平方方向向上上的的光光点点数数与与垂垂直直方方向向上上的的光光点数的乘点数的乘积来表示。来表示。相关概念相关概念分辨率分辨率第六十四页，讲稿共九十二页哦65o显显示示分分辨辨率率是是计计算算机机显显示示控控制制器器所所能能够够提提供供的的显显示示模模式式分分辨辨率，实际应用中简称为率，实际应用中简称为显示模式显示模式。o对对于于文文本本显显示示方方式式，显显示示分分辨辨率率用用水水平平和和垂垂直直方方向向上上所所能能显显示的字符总数的乘积表示。示的字符总数的乘积表示。o对对于于图图形形显显示示方方式式，则则用用水水平平和和垂垂直直方方向向上上所所能能显显示示的的象素点总数的乘积表示。象素点总数的乘积表示。o显示分辨率不同，它所对应的象素点大小也不同显示分辨率不同，它所对应的象素点大小也不同。相关概念相关概念分辨率分辨率第六十五页，讲稿共九十二页哦66o图形形的的存存储分分辨辨率率是是指指帧缓冲冲区区的的大大小小，一一般般用用缓冲区的字冲区的字节数表示。数表示。o存存储分分辨辨率率不不仅与与显示示分分辨辨率率有有关关，还与与像像素素点的色彩有关。点的色彩有关。o帧缓存大小的存大小的计算：算：x方向的像素点数方向的像素点数y方向的像素点数方向的像素点数log2n/8（BYTE）其中：其中：n为颜色数或灰度等色数或灰度等级数数相关概念相关概念分辨率分辨率第六十六页，讲稿共九十二页哦67o屏幕分辨率决定了所能屏幕分辨率决定了所能显示的最高分辨率。示的最高分辨率。o显示分辨率和存示分辨率和存储分辨率分辨率对所能所能显示的示的图形分辨率有控制作形分辨率有控制作用。用。o显示器中的分辨率示器中的分辨率 带宽=A*水平像素点数水平像素点数*垂直像素点数垂直像素点数*刷新刷新频率率 A常取常取1.344相关概念相关概念分辨率分辨率第六十七页，讲稿共九十二页哦68屏幕上一个象素点就屏幕上一个象素点就对应帧缓存中的一存中的一组信息。信息。o组合像素法（合像素法（Packed Pixel Method）o颜色位面法（色位面法（Color Plane Method）相关概念相关概念像像素与帧缓存素与帧缓存第六十八页，讲稿共九十二页哦69o在在组组合合像像素素法法中中，一一个个图图形形象象素素点点的的全全部部信信息息被被编编码码成成一一个个数数据据字字节节，按按照照一一定定方方式式存存储储到到帧帧缓缓存存中中，编编码码字字节节的的长长度度与与点点的的属属性性（如如颜颜色色、灰灰度等）有关。度等）有关。相关概念相关概念像素与帧缓存像素与帧缓存图2.29 组合象素法合象素法第六十九页，讲稿共九十二页哦70o在在颜色色位位面面法法中中，帧缓存存被被分分成成若若干干独独立立的的存存储区区域域，每每一一个个区区域域称称为一一个个位位面面（Bit Bit PlanePlane），每每个个位位面面控控制制一一种种颜色色或或者者灰灰度度，每每一一个个图形形象象素素点点在在每每个个位位面面中中占占一一位位，通通过几几个个位位面面中中的的同同一一位位组合成一个象素。合成一个象素。相关概念相关概念像素与帧缓存像素与帧缓存图2.30 颜色位面法色位面法第七十页，讲稿共九十二页哦图2.31 具有具有24位面彩色位面彩色帧缓存的存的显示器示器第七十一页，讲稿共九十二页哦72o颜颜色色查查找找表表也也称称调调色色板板，是是由由高高速速的的随随机机存存储储器器组组成成，用用来来储储存存表表达达象象素素色色彩彩的的代代码码。此此时时帧帧缓缓冲冲存存储储器器中中每每一一象象素素对对应应单单元元的的代代码码不不再再代代表表该该象象素素的的色色彩彩值值，而而是是作作为为查查色色表表的的地地址址索引。索引。相关概念相关概念颜色查找表颜色查找表第七十二页，讲稿共九十二页哦图2.32 具有具有24位面彩色位面彩色帧缓存和存和10位位颜色色查找表的找表的显示器示器第七十三页，讲稿共九十二页哦74o显显示示长长宽宽比比，即即水水平平点点数数与与垂垂直直点点数数之之比比。要要求求在在屏屏幕幕两两个个方方向向上上相相同同像像素素点点数数产产生生同同样样长长度的线段，以使图形不至发生畸变。度的线段，以使图形不至发生畸变。相关概念相关概念显示长宽比显示长宽比第七十四页，讲稿共九十二页哦75相关概念相关概念屏幕坐标系屏幕坐标系图2.33 不同不同显示器的坐示器的坐标第七十五页，讲稿共九十二页哦762.5 图形硬拷贝设备图形硬拷贝设备o打印机打印机o绘图仪第七十六页，讲稿共九十二页哦77打印机打印机o打印机是画点设备。打印机是画点设备。o击击式式打打印印机机主主要要指指针针式式打打印印机机，它它隔隔着着色色带带将将某某种种点点阵图案压在纸上。阵图案压在纸上。o非非撞撞击击式式打打印印机机包包括括激激光光打打印印机机、喷喷墨墨打打印印机机、热热转转印打印机、染料热升华打印机和静电打印机等。印打印机、染料热升华打印机和静电打印机等。第七十七页，讲稿共九十二页哦78绘图仪绘图仪o笔式笔式绘图仪（Pen Plotter）是画）是画线设备。o笔笔式式绘图仪可可分分为平平板板式式绘图仪（Flatbed Plotter）和和滚筒式筒式绘图仪（Drum Plotter）第七十八页，讲稿共九十二页哦792.6 OpenGL图形软件包图形软件包oOpenGL的主要功能的主要功能oOpenGL的的绘制流程制流程oOpenGL的基本的基本语法法oOpenGL的程序的程序实例例第七十九页，讲稿共九十二页哦80OpenGL图形软件包图形软件包pOpenGL是是SGI（Silicon Graphics Inc.）公司公司对IRIS GL进行改行改进，扩展可移植性，形成的一个跨展可移植性，形成的一个跨平台开放式平台开放式图形形编程接口程接口。p目前，目前，OpenGL标准由准由1992年成立的独立年成立的独立财团OpenGL Architecture Review Board（ARB）以投票方式）以投票方式产生，生，并制成并制成规范文档公布。范文档公布。第八十页，讲稿共九十二页哦81OpenGL的主要功能的主要功能o模型绘制模型绘制o模型观察模型观察o颜色模式颜色模式o光照应用光照应用o图像效果增强图像效果增强o位图和图像处理位图和图像处理第八十一页，讲稿共九十二页哦82OpenGL的主要功能的主要功能o纹理映射纹理映射o实时动画实时动画o交互技术交互技术第八十二页，讲稿共九十二页哦83OpenGL的绘制流程的绘制流程工作方式工作方式图2.34 OpenGL图形处理系统图形处理系统在计算机系统中的层次结构在计算机系统中的层次结构o一个完整的窗口系一个完整的窗口系统的的OpenGL图形形处理系理系统的的结构构为：最底：最底层为图形硬件，形硬件，第二第二层为操作系操作系统，第三，第三层为窗口系窗口系统，第四，第四层为OpenGL，最上面的，最上面的层为应用用软件。件。第八十三页，讲稿共九十二页哦84OpenGL的绘制流程的绘制流程流水线流水线图2.35 一条简化的一条简化的OpenGL绘制流水线绘制流水线oOpenGL命令将被放在一个命令命令将被放在一个命令缓冲区中，冲区中，这样命命令令缓冲区中包含了大量的命令、冲区中包含了大量的命令、顶点数据和点数据和纹理数理数据。当据。当缓冲区被清空冲区被清空时，缓冲区中的命令和数据都冲区中的命令和数据都将将传递给流水流水线的下一个的下一个阶段。段。第八十四页，讲稿共九十二页哦85OpenGL的基本语法的基本语法相关库相关库oOpenGL核心核心库：gloOpenGL实用程序用程序库：gluoOpenGL编程程辅助助库：auxoOpenGL实用程序工具包（用程序工具包（OpenGL utility toolkit，GLUT）：）：glutoWindows专用用库：wgl第八十五页，讲稿共九十二页哦86OpenGL的基本语法的基本语法命名规则命名规则oOpenGL函数都遵循一个命名约定，即采用以下格函数都遵循一个命名约定，即采用以下格式：式：例如函数例如函数glColor3f()，gl表示这个函数来表示这个函数来自库自库gl.h，color表示该函数用于颜色设定，表示该函数用于颜色设定，3f表示表示这个函数采用了三个浮点数参数。这个函数采用了三个浮点数参数。第八十六页，讲稿共九十二页哦87OpenGL的基本语法的基本语法数据类型数据类型OpenGL数据类型内部表示法定义为C类型C字面值后缀GLbyte8位整数signed charBGLshort16位整数shortSGLint，GLsizei32位整数longLGLfloat，GLclampf32位浮点数floatFGLdouble，GLclampd64位浮点数doubleDGLubyte，GLboolean8位无符号整数unsigned charUbGLshort16位无符号整数unsigned shortUsGLuint，GLenum，GLbitfield32位无符号整数unsigned longUi表表2.1 OpenGL的数据结构的数据结构第八十七页，讲稿共九十二页哦88OpenGL程序实例程序实例头文件包含头文件包含o利用利用OpenGL实现图形形绘制，首先要引入制，首先要引入OpenGL核心核心库以及其他需要使用的以及其他需要使用的库的的头文件。文件。oGLUT保保证了了gl.h和和glu.h被正确包含。被正确包含。#include#include 第八十八页，讲稿共九十二页哦89OpenGL程序实例程序实例窗口管理窗口管理o初始化（初始化（glutInit）o创建窗口（建窗口（glutCreateWindow）o设定窗口的定窗口的显示模式（示模式（glutInitDisplayMode）o指定窗口的位置和大小（指定窗口的位置和大小（glutInitWindowPosition和和glutInitWindowSize）o指定窗口的指定窗口的显示内容函数（示内容函数（glutDisplayFunc）o运行框架（运行框架（glutMainLoop）第八十九页，讲稿共九十二页哦90OpenGL程序实例程序实例绘制图形绘制图形o指定窗口背景色（指定窗口背景色（glClearColor）o颜色管理，使用色管理，使用RGB颜色模型。一种色模型。一种颜色用色用红、绿、蓝三种三种颜色成分混合而成，每种色成分混合而成，每种颜色成分使用色成分使用0.0到到1.0之之间的任意有效浮点数来表示的任意有效浮点数来表示颜色色值。第九十页，讲稿共九十二页哦91OpenGL程序实例程序实例绘制图形绘制图形混合色红色成分（R）绿色成分（G）蓝色成分（B）黑0.00.00.0红1.00.00.0绿0.01.00.0黄1.01.00.0蓝0.00.01.0紫1.00.01.0青0.01.01.0深灰0.250.250.25浅灰0.750.750.75棕0.600.400.12南瓜橙0.980.6250.12粉红0.980.040.70紫红0.600.400.70白1.01.01.0表表2.2 OpenGL的一些常用混合色的一些常用混合色第九十一页，讲稿共九十二页哦2022/10/1感谢大家观看第九十二页，讲稿共九十二页哦