计算机图形学教案第2章图形设备.ppt

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1、第第2 2章章 图形设备图形设备 提出问题提出问题 计算机图形系统包含哪些外部设备？计算机图形系统包含哪些外部设备？图形输入设备图形输入设备：概念、特点概念、特点 图形显示设备图形显示设备：概念、结构原理、工作方概念、结构原理、工作方式、特点式、特点图形绘制设备图形绘制设备：概念、特点概念、特点2.1 图形输入设备图形输入设备 键盘键盘（keyboard）直接输入数据直接输入数据 鼠标器鼠标器(mouse)通过鼠标的移动通过鼠标的移动 获得相对位置获得相对位置 光笔光笔(light pen)检测荧光屏的发光点选择屏幕位置检测荧光屏的发光点选择屏幕位置 触摸屏触摸屏(touch screen)以

2、手指触摸方式以手指触摸方式 选择屏幕位置选择屏幕位置触钮开关导线光孔透镜组笔体光导纤维图2-2 光笔的结构 操纵杆操纵杆(joystick)以杆的移动选择位置以杆的移动选择位置 跟踪球跟踪球（trackball）通过球的旋转移动光标通过球的旋转移动光标 空间球空间球（spacegall）由由受压方向获得方向数据受压方向获得方向数据 数据手套数据手套(data glove)是一种戴在手上的传感器，它能给出用户所有手指关节的角度变化，来自手套的输入，可用来给虚拟场景中的对象定位或操纵该场景。数字化仪数字化仪(digitizer)用于跟踪输入图形的坐标值 模-数转换 图象扫描仪图象扫描仪(scane

3、r)可直接把图形图象输入到计算机中。通过光学扫描机构将灰度或彩色等级记录下来，并按图象方式进行存储。声频输入系统声频输入系统 也称为声音输入系统，在某些图形工作站也称为声音输入系统，在某些图形工作站中，采用话音识别器作为输入设备，以接收操中，采用话音识别器作为输入设备，以接收操作者的命令。作者的命令。视频输入系统视频输入系统 视视频频信信号号采采集集板板（卡卡）、视视频频信信号号输输入入卡卡、视频信号处理装置视频信号处理装置 视霸卡（视霸卡（video blunstervideo blunster）2.2 图形显示设备图形显示设备常见图形显示设备：常见图形显示设备：阴极射线管阴极射线管CRTC

4、RT阴极射线管阴极射线管彩色阴极射线管彩色阴极射线管CRTCRT图形显示器图形显示器随机扫描图形显示器随机扫描图形显示器直视存储管图形显示器直视存储管图形显示器光栅扫描图形显示器光栅扫描图形显示器平板显示器平板显示器 阴极射线管阴极射线管利用电磁场产生高速的、经过聚焦的电子束，偏转到屏幕的不同位置轰击屏幕表面的荧光材料而产生可见图形。电子枪电子枪：产生高速的电子束轰击荧光屏偏转系统偏转系统：利用磁场使电子束产生偏转荧光屏荧光屏：表面涂荧光粉，受电子束轰击时发光 彩色阴极射线管彩色阴极射线管 通过将红、绿、蓝三种彩色影象同时显示在管一个管屏上，合成一幅彩色图形。三基色原则荫罩式彩色显象管荫罩式彩

5、色显象管 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 三色荧光屏荫罩板 穿透式彩色显示原理穿透式彩色显示原理 结构结构通过控制电子束的速度来获得不同的颜色 随机扫描的图形显示器随机扫描的图形显示器 （向量显示器、笔划显示器）电子束的定位和偏转具有随机性，即电子束的扫描轨迹随显示内容而变化，只在需要的地方扫描，而不必全屏扫描。特点特点：无冗余扫描、速度快、图象清晰、比光栅系统更高的分辨率、生成光滑线条不能显示逼真场景、和电视标准不一致、驱动系统也较复杂 直视存储管图形显示器直视存储管图形显示器 象一个有长余辉的荧光屏，一条线一旦画在屏幕上，在一小时之内都将是

6、可见的。特点：特点：无需刷新、无无需刷新、无闪烁、成本较闪烁、成本较低、不能显示低、不能显示彩色、不能局彩色、不能局部修改、刷新部修改、刷新慢慢 光栅扫描图形显示器光栅扫描图形显示器 电子束横向扫描屏幕，一次一行，从顶到底顺次进行。当电子束横向沿每一行移动时，电子束的强度不断变化来建立亮点的图案。分逐行扫描和隔行扫描分逐行扫描和隔行扫描 平板显示器平板显示器 低电压、轻小型、数字化显示器件低电压、轻小型、数字化显示器件 适用于小型设备上的显示装置适用于小型设备上的显示装置 有五种：有五种：液晶显示器液晶显示器 施加电压改变液晶的光学效应施加电压改变液晶的光学效应 等离子体显示板等离子体显示板

7、薄片光电显示器薄片光电显示器 发光二极管显示器发光二极管显示器 激光显示器激光显示器2.3 图形显示子系统图形显示子系统简单的光栅图形显示子系统简单的光栅图形显示子系统 常用的光栅图形显示子系统常用的光栅图形显示子系统 发展的光栅图形显示子系统发展的光栅图形显示子系统相关概念相关概念 分辨率分辨率 屏幕分辨率屏幕分辨率屏幕分辨率屏幕分辨率 也称为光栅分辨率，屏幕所能显示的最也称为光栅分辨率，屏幕所能显示的最大分辨率。大分辨率。如：如：640480 800 600 1024 768 显显显显示示示示分分分分辨辨辨辨率率率率 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。

8、率。显示模式显示模式 文本方式：文本方式：用字符数的乘积表示 40 25 80 25 图形方式：图形方式：用象素点的乘积表示 存储分辨率存储分辨率存储分辨率存储分辨率 帧缓冲区的大小，一般用缓冲区的字节帧缓冲区的大小，一般用缓冲区的字节数表示。数表示。（与显示分辨率和像素点的色彩都有关）象素与帧缓存象素与帧缓存 屏幕上一个象素点对应帧缓存中的一组信息。屏幕上一个象素点对应帧缓存中的一组信息。两种对应方法：两种对应方法：组合象素法组合象素法（Packed Pixel Method）颜色位面法颜色位面法（Color Plane Method）组合象素法组合象素法 一一个个图图形形象象素素点点的的全

9、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度与点的属性（如颜色、灰度等）有关。长度与点的属性（如颜色、灰度等）有关。颜色位面法颜色位面法 帧帧缓缓存存被被分分成成若若干干独独立立的的存存储储区区域域，每每一一个个区区域域称称为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颜色色或或者者灰灰度度，每每一一个个图图形形象象素素点点在在每每个个位位面面中中占一位，占一位，通过几个位面中的同一位组合成一个象素。24位面位面帧缓存的使用方法帧缓存的使用方法例：例：00

10、0RGB25500255255255黑色象素点红色象素点白色象素点 颜色查找表颜色查找表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址索引。地址索引。使用颜色查找表的特点：使用颜色查找表的特点：（1 1）节省空间）节省空间 （2 2）同屏可显示的颜色数受限制）同屏可显示的颜色数受限制 颜色索引颜色索引 调色板调色板 0 0 0 0 0

11、0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 2 0 1 0 2 0 1 0 255 255 255 255 255 255 255 255 显示长宽比显示长宽比 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象象素素点点数数产产生生同同样样长度的线段，以使图形不至发生畸变。长度的线段，以使图形不至发生畸变。屏幕坐标系屏幕坐标系2.4 图形绘制设备图形绘制设备 打印机打印机 撞击式撞击式（impact）打印机打印机 非撞击式非撞击式（Nonimpact）打印机打印机 绘图仪绘图仪笔式绘图仪笔式绘图仪喷墨绘图仪喷墨绘图仪静电绘图仪静电绘图仪平板式绘图仪平板式绘图仪滚筒式绘图仪滚筒式绘图仪