计算机图形学cg02

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1、第2章计算机图形系统概述1本章目标掌握计算机图形处理的硬件系统组成掌握显示器显示图形的原理了解目前的绘图函数库掌握绘图函数库OpenGL的简单使用2主要内容2.1计算机图形系统2.2图形显示设备2.3图形显示系统2.4图形基本软件系统2.5OpenGL简介32.1计算机图形系统组成硬件与软件示意图硬件输入设备输出设备存储设备图形处理设备软件软件包应用程序应用模型42.1计算机图形系统基本功能计算：图形处理（如图形变换、光照等）存储：远程和本机输入：人机交互及数据文件等输出：显示器、打印机等对话图形：人机交互52.

2、2显示设备显示设备多数采用显示器作为图形显示设备分类：（器件发光性质）（1）阴极射线管CRT(CathodeRayTube)特点：亮度高、对比度好、色彩鲜艳缺点：体积大，笨重（2）平板型显示器：液晶、等离子特点：器件薄，适合便携缺点：亮度和对比度相对较低、色彩不够鲜艳，价格偏高62.2.1CRT基本原理一种真空器件，它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，从而产生可见图形组成电子枪、聚焦系统、加速电极、偏转系统、荧光屏72.2.1CRT电子枪电灯丝，阴极和控制栅组成

3、灯丝：产生热量阴极：由灯丝加热发出电子束控制栅：加上负电压后，能够控制通过其中小孔的带负电的电子束的强弱。通过调节负电压高低来控制电子数量，即控制荧光屏上相应点的亮度82.2.1CRT聚焦系统通过电场和磁场控制电子束，“变细”，保证亮点足够小，提高分辩率加速电极加正的高压电（几万伏）使电子束高速运动92.2.1CRT偏转系统控制电子束，静电场或磁场，产生偏转最大偏转角是衡量系统性能的最重要的指标，显示器长短与此有关102.2.1CRT荧光屏荧光物质：吸收电子束而发光持续发光时间：电子束离开某点后，该点的亮度值衰减

4、到初始值1/10所需的时间刷新(Refresh)：为了让荧光物质保持一个稳定的亮度值刷新频率：每秒钟重绘屏幕的次数CRT产生稳定图像所需要的最小刷新频率=1秒/荧光物质的持续发光时间（例如）荧光物质的持续发光时间40毫秒刷新频率就是1000/40=25Hz112.2.1CRT性能指标像素(Pixel:PictureCell)：构成屏幕（图像）的最小元素分辨率(Resolution)CRT在水平或竖直方向单位长度上能识别的最大像素个数，单位通常为dpi（dotsperinch)在假定屏幕尺寸一定的情况下，也可用整个

5、屏幕所能容纳的像素个数描述，如640*480，800*600，1024*768，1280*1024等等分辨率越高显示的图形就越精细决定分辨率的因素：荧光物质类型、聚焦系统和偏转系统122.2.2彩色CRT常用方法射线穿透法和影孔板法射线穿透法原理：两层荧光涂层，红色光和绿色光两种发光物质，电子束轰击穿透荧光层的深浅，决定所产生的颜色应用：主要用于画线显示器优点：成本低缺点：只能产生有限几种颜色荧光涂层产生颜色低速电子束较低速电子束较高速电子束高速电子束132.2.2彩色CRT影孔板法应用：主要用于光栅扫描显示器结

6、构外层玻璃、荧光涂层和影孔板影孔板被安装在荧光屏的内表面，用于精确定位像素的位置外层玻璃荧光涂层影孔板142.2.2彩色CRT点状影孔板工作原理每个像素处有3个荧光点，呈三角形排列三支电子枪对应红、绿、蓝三基色电子枪、影孔板中的一个小孔和荧光点呈一直线；每个小孔与一个像素（即三个荧光点）对应152.2.2彩色CRT亮度调节各电子枪发生的电子数目，可控制各色光点亮度如果每支电子枪发出的电子束的强度有256个等级，则显示器能同时显示256*256*256=16M种颜色，称为真彩系统162.2.3液晶显示器LCTLCD

7、：LiquidCrystalDisplay液晶的电光效应当液晶分子的某种排列状态在电场作用下变为另一种排列状态时，液晶的光学性质随之改变。液晶显示的机理通过能阻塞或传递光的液晶材料，传递来自周围的或内部光源的偏振光172.2.3液晶显示器LCT结构：六层薄板组成液晶是一种介于液体和固体之间的特殊物质，它具有液体的流态性质和固体的光学性质。当液晶受到电压的影响时，就会改变它的物理性质而发生形变，此时通过它的光的折射角度就会发生变化，而产生色彩反射层水平极板水平网格线液晶层垂直网格线垂直极板观察方向182.3显示系统

8、主要组成显示设备：显示器视频控制器：控制显示设备（有的含图形加速处理器），通过访问帧缓冲来刷新屏幕显示缓冲器：包含帧缓冲、深度缓冲等。可以在内存或显示控制器中CPU系统存储器视频控制器系统总线输入输出设备192.3显示系统两种显示系统随机扫描（random－scan）电子束可以任意移动。画线设备光栅扫描（raster－scan）电子束按固定扫描线和次序进行。画点设备随机扫