计算机图形系统.pptx
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1、第第2章章计算机图形系统计算机图形系统本章简要介绍本章简要介绍计算机图形系计算机图形系统的输入和输统的输入和输出设备出设备北京邮电大学自动学院22023/4/142.1 系统的构成v硬件系统包括:计算机主机、图形显示器、鼠标器、图形输入板、图形扫描仪、绘图仪、打印机等。v计算机图形系统分为四类:大型机、中小型机、工作站和微机为基础的图形系统。北京邮电大学自动学院32023/4/14计算机图形系统计算机图形系统北京邮电大学自动学院42023/4/142.2常用输入设备常用输入设备v常用输入设备:键盘、鼠标器、光笔、图形输入板(数字化仪)、图形扫描仪等。北京邮电大学自动学院52023/4/142.
2、2.1鼠标器鼠标器鼠标器是一个控制显示屏幕上光标移动的小型手控设备。鼠标器目前已和键盘一样重要。鼠标器有机械式和光电式(二维和三维)两种。鼠标器的按钮有两个(或三个),最左边的为“拾取”按钮,其余的可由用户定义。北京邮电大学自动学院62023/4/142.2.2图形输入板(数字化仪)图形输入板(数字化仪)v数字化仪是专门用于读取图形信息的计算机输入设备。小型的也称图形输入板。v数字化仪一般由两部分组成:感应板和点设备。北京邮电大学自动学院72023/4/14早期的图形输入板早期的图形输入板北京邮电大学自动学院82023/4/14大型数字化仪大型数字化仪北京邮电大学自动学院92023/4/14数
3、字化仪数字化仪北京邮电大学自动学院102023/4/14三维数字化仪三维数字化仪MicroScribe-3D北京邮电大学自动学院112023/4/142.2.3图形扫描仪图形扫描仪图形扫描仪是直接把图形或图象扫描输入图形扫描仪是直接把图形或图象扫描输入到计算机中,以象素信息进行存储表示的到计算机中,以象素信息进行存储表示的输入设备。输入设备。按颜色分类:分为单色和彩色扫描仪。按颜色分类:分为单色和彩色扫描仪。按扫描宽度和操作方式分类:可分为大型按扫描宽度和操作方式分类:可分为大型扫描仪、台式扫描仪和手动式扫描仪。扫描仪、台式扫描仪和手动式扫描仪。扫扫描描仪仪的的驱驱动动软软件件一一般般生生成成
4、JPGJPG或或PCXPCX或或TIFFTIFF等标准格式的图象文件。等标准格式的图象文件。北京邮电大学自动学院122023/4/14台式扫描仪台式扫描仪北京邮电大学自动学院132023/4/14北京邮电大学自动学院142023/4/141)专业X-Y轴扫描连接技术(2)12*17超大扫描面积(3)4.0Dmax 的高浓度设计(4)自动对焦系统(5)抗牛顿环玻璃(6)2000dpi6000dpi高光学分辨率最新促销价格:180000.00RMB Artixscan6000XY-专业影像扫描仪专业影像扫描仪北京邮电大学自动学院152023/4/141)A3 大幅面扫描范围(2)三种联机接口:US
5、B,FireWire&SCSI-II(3)高效的扫描模板及透射适配器(可选)(4)为医疗人士提供的可选 12”16”X光片扫描功能(5)全面提升图像品质的多重取样技术(6)可实现网络共享(for Windows)的专业扫描软件ScanWizard ProTM(支持PC/Mac)(7)内置柯达色彩管理软件并含柯达专业校准色卡(8)附赠丰富的OCR文字识别软件及影像编辑应用软件(9)真 48 位色彩深度,3200 x 1600 dpi 高光学分辨率和3.7 D最大密度范围 最新促销价格:19800.00RMB 特殊用途扫描仪特殊用途扫描仪北京邮电大学自动学院162023/4/14大A3尺寸扫描面积
6、(2)SCSI介面附赠原厂介面卡(3)浮动式上盖设计(4)影象零反射技术(5)支援 Windows98/NT40与Mac(6)使用长寿型冷阴极灯管 最新促销价格:12000.00RMB 扫描类型:CCD平台式光学分辨率:600 dpi1200 dpi最大分辨率:9600dpi色彩位数:36 位元彩色彩模式特殊用途扫描仪特殊用途扫描仪北京邮电大学自动学院172023/4/14大型扫描仪北京邮电大学自动学院182023/4/14三维扫描仪三维扫描仪北京邮电大学自动学院192023/4/14三维扫描仪三维扫描仪北京邮电大学自动学院202023/4/14大型三维扫描仪大型三维扫描仪北京邮电大学自动学院
7、212023/4/14大型三维扫描仪大型三维扫描仪北京邮电大学自动学院222023/4/14北京邮电大学自动学院232023/4/14北京邮电大学自动学院242023/4/14利用天远利用天远Digimetric三维摄影测三维摄影测量系统对汽车油泥模型的测量量系统对汽车油泥模型的测量三维扫描三维扫描北京邮电大学自动学院252023/4/14牙模扫描牙模扫描北京邮电大学自动学院262023/4/14文物扫描文物扫描北京邮电大学自动学院272023/4/14脸部数据北京邮电大学自动学院282023/4/14北京邮电大学自动学院292023/4/14北京邮电大学自动学院302023/4/14逆向工程
8、北京邮电大学自动学院312023/4/142.3常用输出设备常用输出设备v图形输出设备有:图形显示器,绘图仪和打图形输出设备有:图形显示器,绘图仪和打印机等。印机等。北京邮电大学自动学院322023/4/141.结构及基本原理结构及基本原理v光光栅栅扫扫描描线线显显示示器器由由五五部部分分组组成成:图图象象生生成成器器、显显示示存存贮贮器器、CRT控控制制器器、彩彩色色表表和和监监视视器器。其其中中显显示示存存贮贮器器(简简称称显显存存)又又称称帧帧缓缓冲冲器器(FrameBuffer)是是整整个个显显示示器器的的核心。核心。北京邮电大学自动学院332023/4/142.3.1图形显示器图形显
9、示器vCRT(阴极射线管阴极射线管)显示器按工作方式分为三显示器按工作方式分为三种种:随机扫描存储管式、随机扫描刷新式和随机扫描存储管式、随机扫描刷新式和光栅扫描式。光栅扫描式。北京邮电大学自动学院342023/4/14光栅扫描显示器的组成光栅扫描显示器的组成北京邮电大学自动学院352023/4/14光栅扫描线显示器的工作过程光栅扫描线显示器的工作过程2.形成光栅,读出显存中的位图数据;形成光栅,读出显存中的位图数据;3.查彩色表,转换成红、绿、蓝三原色的亮度查彩色表,转换成红、绿、蓝三原色的亮度值;值;4.4.在屏幕上形成一帧与显存中所存映象相对应在屏幕上形成一帧与显存中所存映象相对应的图形
10、画面。的图形画面。上述上述2424是反复进行的。是反复进行的。1.把图画在显存中,即生成位图;把图画在显存中,即生成位图;北京邮电大学自动学院362023/4/14光栅扫描显示器帧缓冲存储器光栅扫描显示器帧缓冲存储器帧帧缓缓冲冲存存储储器器是是一一大大块块连连续续的的存存储储空空间间。光光栅栅中中的的每每个个像像素素在在帧帧缓缓冲冲器器中中至至少少有有1位位(bit),每每个个像像素素一一位位的的存存储储容容量量称称为为位位平平面面(bitplane)。10241024正正方方形形光光栅栅的的一一个个位位平平面面需需要要220(210=1024;2020=10241024)即即1048576位
11、位。画画面面就就是是帧帧缓缓冲冲器器中中的的这这些些位位信信息息组组成成的的。由由于于一一个个二二进进制制只只有有两两个个状状态态,所所以以单单独独一一个个位位平面只能产生黑白(单色)显示。平面只能产生黑白(单色)显示。北京邮电大学自动学院372023/4/14而而光光栅栅扫扫描描显显示示器器是是模模拟拟设设备备,所所以以将将帧帧缓缓冲冲器器中中的的信信息息读读出出并并在在CRT显显示示器器上上显显示示时时需需要要将将数数字字量量转转换换成成模模拟拟量量。这这个个工工作作由由数数模模转转换换器器(DAC)完完成成。帧帧缓缓冲冲器器的的中中每每一一个个像像素素,只只有有在在读读出出并并转转换换为
12、为模模拟量以后才能显示在荧光屏上。拟量以后才能显示在荧光屏上。北京邮电大学自动学院382023/4/14如果增加帧缓冲器中的位平面数,光栅显如果增加帧缓冲器中的位平面数,光栅显示器就可以表示彩色或不同的灰度等级。示器就可以表示彩色或不同的灰度等级。由由N个位平面组成的灰度帧缓冲器个位平面组成的灰度帧缓冲器北京邮电大学自动学院392023/4/14CRT上的像素亮度是由它在各个位平面上的上的像素亮度是由它在各个位平面上的值共同决定的。把各个位平面上与当前像素值共同决定的。把各个位平面上与当前像素对应的对应的0、1读入寄存器相应的位,最终得到读入寄存器相应的位,最终得到的二进制数就是像素在的二进制
13、数就是像素在0(黑)到(黑)到2N-1(最大(最大强度)之间的光强等级。最后这个值由强度)之间的光强等级。最后这个值由DAC转换为电子枪的模拟电压。上图所示为一个转换为电子枪的模拟电压。上图所示为一个有三个位平面、八个光强等级的系统。对于有三个位平面、八个光强等级的系统。对于给定的光栅分辨率,每个位平面的存储容量给定的光栅分辨率,每个位平面的存储容量都必须得到满足。例如有三个位平面组成的都必须得到满足。例如有三个位平面组成的10241024光栅缓冲存储器就需要光栅缓冲存储器就需要3145728(310241024)个存储位。)个存储位。北京邮电大学自动学院402023/4/14其其实实,每每个
14、个彩彩色色电电子子枪枪完完全全可可以以使使用用更更多多的的位位平平面面,下下图图是是一一个个多多位位平平面面的的彩彩色色帧帧缓缓冲冲存存储储器器,每每种种颜颜色色又又有有八八个个位位平平面面,帧帧缓缓冲冲存存储储器器共共有有24个个位位平平面面。每每组组位位平平面面驱驱动动一一个个8位位的的DAC,能能生生成成256(28)种种不不同同深深浅浅的的红红色色、绿绿色色、蓝蓝色色。这这些些颜颜色色组组合合在在一一起起就就可可以以产产生生16777216(282828=224),这就是所谓的),这就是所谓的24位真彩色。位真彩色。北京邮电大学自动学院412023/4/1424个位平面的彩色帧缓冲存储
15、器个位平面的彩色帧缓冲存储器北京邮电大学自动学院422023/4/14彩色表使使用用彩彩色色表表,只只需需增增加加少少量量的的存存储储容容量量就就可可以以获获得得更更多多的的光光强强等等级级,如如图图所所示示,这这时时,帧帧缓缓冲冲器器位位平平面面中中读读出出的的数数是是查查色色表表的的索索引引。查查色色表表必必须须有有2N项项,每每一一项项的的宽宽度度为为M位位,M一一般般比比N大大。这这样样光光强强等等级级共共有有2M个个,但但一一次次只只能能使使用用其其中中的的2N项项。如如果果要要使使用用其其他他的的光光强强等等级级,就必须改变查色表的内容(重装)。就必须改变查色表的内容(重装)。一个
16、一个N个位平面的灰度帧缓冲存储器,查个位平面的灰度帧缓冲存储器,查色表宽度为色表宽度为M对于对于24个位平面的彩色帧缓冲存储器,如个位平面的彩色帧缓冲存储器,如果各位平面存放的不是直接的颜色值而是果各位平面存放的不是直接的颜色值而是查色表的地址索引,那么查色表的地址索引,那么24位真彩的颜色位真彩的颜色还可以进一步丰富。如果对每种颜色使用还可以进一步丰富。如果对每种颜色使用N个位平面,查色表的宽度为个位平面,查色表的宽度为M位,那么位,那么每次就可以从每次就可以从(23)M种颜色的调色板中选择种颜色的调色板中选择(23)N种颜色显示。种颜色显示。例例如如:一一个个24个个位位平平面面的的帧帧缓
17、缓冲冲存存储储器器(N=8),查查色色表表宽宽度度为为10,则则每每次次可可以以使使用用10亿亿色色彩彩的的调调色色板板中中选选择择1700万万种种颜颜色。色。北京邮电大学自动学院452023/4/142.光栅显示器的主要性能参数光栅显示器的主要性能参数分辨率颜色或亮度等级显存(显卡)容量画图速度其他参数:屏幕尺寸,刷新频率、余辉长短、点距和点大小等。北京邮电大学自动学院462023/4/14影像管影像管:17英寸英寸栅距栅距:0.24mm最高分辨最高分辨率率:12801024显示色彩显示色彩:无限无限扫描频率扫描频率:水平:水平:30-72KHz垂直:垂直:50-130Hz显示区域显示区域:
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