2-计算机图形系统

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1、第二章计算机图形系统第一节计算机图形系统的组成结构一、计算机图形系统的组成计算机图形系统＝通用计算机系统＋图形输入、输出设备＋图形软件主机硬件图形外部设备计算机图形系统　　　　　　　　　　　　操作系统系统软件　　网络软件软件　　支撑软件应用软件二、计算机图形系统的组成结构二、计算机图形系统的组成结构扫描仪图形输入板显示器三、图形系统的基本功能：(P34)1.计算功能实现图形处理过程中的计算、变换和分析。能对所描述的图形坐标进行几何变换、曲线和曲面生成、图形的交切计算和集合运算。2.存储功能存储与图形有关的各类信息（几何、拓扑），并能对其进行检索、增删和插入等处理。3.输

2、入功能输入与图形生成和操作相关的各类参数和命令。能把有关对象的模型或其图形、指令和数据等信息输入到计算机中。4.输出功能在各类图形输出设备上输出图形。能把处理产生的各种信息以图形显示、图形硬拷贝及文字和数字的形式输出。5.对话功能通过各种人-机交互设备实现人与计算机的交互操作（人机通信）。四、图形系统的分类1、PC图形系统（P35）PC机键盘鼠标打印机绘图仪彩色图形显示器图形适配卡特点：1.价格低廉，易于使用。2.图形处理主要靠软件和CPU来完成，较难承受三维图形实时处理时的计算量。改进：配置高档图形卡，如3Dlabs(Wildcat4210---38000元)等。2、

3、工作站(Workstation)主要特点：（P38）1）.运算速度高采用64位的CPU采用RISC技术：程序执行时间=I（指令数）＊CPI（每条指令执行所用周期数）＊T（周期时间）采用多处理器结构实现并行处理2）.图形处理功能强配有专用的图形处理硬件子系统。例如几何处理器GE(GeometryEngines)、显示处理机（DPU）显示分辨率高，色彩丰富。3）.存储量大4）.操作方式多任务、多进程：配备UNIX和窗口管理系统(X-window、Motif、OpenLook)普遍采用了超标量、超流水线、超长指令字等先进技术。5）.价格较高。主要的厂商：SUN、SGI、IBM

4、、COMPAQ/DEC、HP等。3、虚拟现实系统----VR(VirtualReality)（P51）虚拟现实系统又称之为虚拟现实环境，是指由计算机生成的一个实时三维空间。虚拟现实技术主要研究交互式实时三维图形在计算机环境模拟方面的应用。虚拟现实系统除了具有常规的高性能计算机系统的硬件和软件外，还必须对下列关键技术提供强有力的支持：1．能以实时的速度生成具有高度逼真感的景物图形；2．能高精度地实时跟踪用户的头和手；3．头带显示器能产生高分辨率图像并有较大的视角；4．能对用户的动作产生力学反馈。还需配备有三维输入设备：例如控制球、指套、操纵盒、数据手套等。第二节计算机图形

5、系统的硬件一.图形输入设备按逻辑功能可分为六类：1.定位（locator）基本功能：输入一个点坐标。典型物理设备：数字化仪（digitizer）图形输入板(teblet）鼠标器（mouse）操纵杆（joystick）跟踪球（trackball）2.笔划（stroke）基本功能：输入一系列点坐标。典型物理设备：数字化仪（digitizer）图形输入板(tablet）鼠标器（mouse）3.数值（valuator）基本功能：输入一个数据（整数或实数）。典型物理设备：键盘（keyboard）。4.选择（choice）基本功能：给应用程序返回一个整数值，实现某种选择。典型物理设

6、备：功能键。5.拾取（pick）基本功能：拾取一个显示着的图元。典型物理设备：光笔（通常采用软件的方法来模拟）。6.字符串（string）基本功能：输入一串字符。典型物理设备：键盘二.图形输出设备1.硬拷贝设备笔式绘图仪（滚筒式、平板式）喷墨绘图仪激光打印机2.显示设备（光栅扫描显示器）1)光栅扫描显示处理的过程2)特点光栅扫描式显示器是一种画点设备，可看作是一个点阵单元发生器，并可控制每个点阵单元的亮度。每个可寻址的点阵单元称为一个像素（pixel）。显示器在水平和垂直方向上能够寻址的像素数称为分辨率。锯齿现象走样（aliasing）3)帧缓存(framebuffer

7、)屏幕上的像素点和帧缓存中的存储单元之间具有一一对应的关系，所以帧缓存的单元数至少等于当前分辨率下的屏幕象素总和。对于黑白图形只有黑白两级灰度，因此每个像素只需一个bit表示，通常将其称之为一个位面(plan)。对于彩色图形，则需要若干个bit来表示每个像素的颜色值，也就是需要若干个位面。若设位面数为n，那么所能表示的颜色总数为2的n次方。000010101010110001001011D/AD/AD/A红绿蓝CRT光栅彩色电子枪帧缓冲存储器888N寄存器问题：若光栅扫描式显示器的分辨率为1024×768要使屏幕上可显示的色彩总数达到22