计算机通信与网络

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1、第3章计算机图形学基础教学提示：本章主要介绍计算机绘图软件的类型和功能、绘图程序的基本设计方法、图形软件标准和图形变换(二维图形和三维图形的几何变换)。介绍计算机辅助设计的基本参数设置方法、常用绘图命令与编辑命令及相关的辅助指令的基本操作方法与技巧。教学要求：了解计算机绘图系统的类型及组成；掌握图形变换（比例、对称、错切、平移、旋转、复合变换等）的原理和方法；了解常用自由曲线的生成方法及优缺点；了解常用的图形数据交换标准（IGES和STEP）及其意义。在已了解AutoCAD的基础上，进一步掌握AutoCAD的操作方法和提升运用能力。3.1计算机绘图概述计算

2、机绘图是CAD/CAM的重要组成部分。它的发展有力地推动了CAD/CAM的研究和应用，为CAD/CAM提供了高效的工具和手段；而CAD/CAM的发展又不断提出新的要求和设想，其中包括对计算机绘图的要求，因此，CAD/CAM的发展与计算机绘图的发展有着密不可分的关系。计算机绘图技术起源于上个世纪50年代，以后随着计算机软、硬件技术的不断进步以及图形处理技术的出现，计算机绘图技术得到迅速发展。时至今日，计算机绘图技术不仅在工程设计领域得到广泛应用，而且已延伸到艺术、电影、动画、广告和娱乐等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，在国民经济和科技进步中起到了不可替

3、代的作用。1950年，世界上第一台图形显示器“旋风一号”在美国问世，解决了图形处理的问题。1958年美国CALCOMP公司制成滚筒式绘图仪，GERBER公司制成平板式绘图仪，解决了图形输出问题。同期研制成功的光笔，为计算机绘图提供了输入设备。1963年MIT的I.E．Sutherland提出并实现了一个人机交互图形系统(SKETCHPAD系统)，首次使用了ComputerGraphics(计算机图形学)这个专用名词，全面揭开了计算机绘图研究的序幕。1966年美国Lockheed公司与IBM公司联合开发并推出了著名的CAD/CAM系统“计算机图形增强设计与制

4、造软件包”(CADAM)。20世纪70年代之后，大规模集成电路技术的应用使计算机的性能得到飞跃提高，为计算机绘图过程中大量数据的检索、存储、处理提供了保证。图形处理技术的进一步发展和完善，使人机交互图形的生成趋于完善。20世纪80年代是计算机绘图、CAD/CAM技术进一步发展与推广使用的阶段，其硬件、软件都由最初的研制、开发转向成熟和使用。以超级微机工作站为基础的计算机绘图系统得到迅速发展。进入20世纪90年代，计算机绘图技术进入开放式、标准化、集成化和智能化的发展时期。3.2计算机绘图系统3.2.1图形输入设备1．键盘键盘是计算机最常用、最基本的输入设备

5、，用于完成用户设计所需参数、命令以及字符串的输入以及菜单的选区等操作。从结构上分，键盘有机械式、电容式、薄膜式三类。2．鼠标鼠标是一种手动输入的屏幕指示装置，它用于控制光标在屏幕上的位置，以便在该位置上输入图形、字符或激活屏幕菜单。鼠标器操作简单、使用方便、价格便宜，是CAD/CAM系统普遍采用的输入设备之一。鼠标器有机械式、光电式、感应式和空间球四种。3．数字化仪数字化仪是由一块图形输入平板和一个游标定位器组成。目前常用的数字化仪大多属于电磁感应式数字化仪，这种数字化仪在其平板的内部沿水平和垂直方向用印刷电路的工艺方法制成很细密的金属丝网格，游标定位器内

6、设置有一个检测线圈，通电后检测线圈将产生一定的磁通量，当游标定位器移动到数字化仪台面上某一位置时，平板内代表确定的X、Y坐标位置的纵横两根金属丝便产生感应电动势，将此感应信息送入计算机系统，经检测处理，便可确定游标所在的准确位置。利用数字化仪输入图形很费时，也较难保证精度，目前已逐步由图形扫描仪所取代。4．图形扫描仪扫描仪是通过光电阅读装置，可将整张图样信息转化为数字信息输入到计算机的一种输入设备。用扫描仪得到的图形信息是点阵图像文件，占用的存储空间较大。且不能直接被一般CAD/CAM系统所读取，需要进行矢量化处理。经过矢量化处理的图形信息，可应用交互式图

7、形系统软件在屏幕上进行编辑和修改。这种图形扫描和矢量化处理相结合的方法大大提高了图形输入速度，减轻了图形输入工作量。5．数码相机数码相机是一种新出现的计算机真实图像录入设备，它采用光电装置将光学图像转换成数字图像，然后存储在磁性存储介质中，并且可以直接与计算机连接，对录入的图像进行显示和编辑修改。6．其它输入设备除上述各种输入设备之外，触摸屏也是一种很有特点的输入设备，它能对物体触摸位置产生反应，当人的手指或其它物体触到屏幕不同位置时，计算机便能接收到触摸信号并按照软件要求进行响应。声音交互输入是另一种很有发展前景的多媒体输入手段。近年来，语音输入识别技术

8、的研究已取得一些突破性进展，并已出现商品化软件。另外，光笔、操纵杆