图形系统与图形格式介绍

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1、计算机辅助设计及图形学第二讲CAD软硬件系统华中科技大学机械学院CAD中心吴义忠13545009970cad.wyz@hust.edu.cn本讲内容2.1CAD系统的构成与分类2.2CAD系统的硬件2.3CAD系统的软件2.4图形接口与数据交换标准2.5主要商用CAD系统介绍2.6CAD系统的设计与选择原则2.1CAD系统的结构与分类CAD系统的层次结构CAD系统的分类大型机系统（Mainframe-basedsystem）小型机系统（Minicomputer-basedsystem）图形工作站系统(Workstation-basedsystem)微型机系统

2、(Microcomputer-basedsystem)计算机系统：主机外围设备：存储设备、网络设备图形输入：键盘、鼠标、光笔、数字化仪、扫描仪、虚拟现实输入设备输出设备：显示器、绘图机、打印机、投影仪、三维立体显示设备虚拟现实输出设备2.2CAD系统的硬件CAD系统硬件组成其他图形输入设备逆向工程中常使用三坐标测量仪激光扫描仪图形显示设备阴极射线管(CRT：CathodeRayTube)占统治地位的显示器件液晶显示等离子体显示其他显示器激光显示光二极管显示CRT显示器工作原理CRT的结构，由装在一个玻璃壳内的电子枪、偏转系统及荧光屏组成彩色阴极射线管RGB三

3、支电子枪CRT图形显示器随机扫描的图形显示器直视存储管图形显示器光栅扫描的图形显示器向量（vector）显示器、笔划（Strokewriting）显示器。随机扫描（random-scan）的图形显示器中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。随机扫描的图形显示器随机扫描的图形显示器随机扫描图形显示器的工作原理无冗余扫描、速度快、图像清晰、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。随机扫描的图形显示器直视存储管DVST（direct-viewstor

4、agetube）从表面上看直视存储管的特性极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可见的。直视存储管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的工作原理工作原理无需刷新；很复杂的图形都可以在极高的分辨率下无闪烁地显示；成本较低；不能显示彩色；不能局部修改；擦除和重画过程可能持续较长时间。直视存储管图形显示器光栅扫描图形显示器图2.18光栅扫描原理水平扫描（显示）水平回扫（消隐）垂直回扫（消隐）工作原理：光栅扫描是控制电子束按某种光栅形状进行的顺序扫描，而字符、图像是靠Z轴信号控制辉亮来形成的。光栅扫描图形显示器的工作原理像素

5、（pixel或pel，是pictureelement的简写）:像素信息从应用程序转换并放入帧缓冲区的过程称之为扫描转换过程。刷新缓冲存储器（refreshbuffer）或称帧缓冲存储器（framebuffer）。光栅扫描图形显示器光点一般是指电子束打在显示器的荧光屏上，显示器能够显示的最小的发光点。像素点是指图形显示在屏幕上时候，按当前的图形显示分辨率所能提供的最小元素点。相关概念——分辨率屏幕分辨率，也称为光栅分辨率，它决定了显示系统最大可能的分辨率，任何显示控制器所提供的分辨率也不能超过这个物理分辨率。通常用水平方向上的光点数与垂直方向上的光点数的乘积来

6、表示。相关概念——分辨率显示分辨率是计算机显示控制器所能够提供的显示模式分辨率，实际应用中简称为显示模式。对于文本显示方式，显示分辨率用水平和垂直方向上所能显示的字符总数的乘积表示。对于图形显示方式，则用水平和垂直方向上所能显示的象素点总数的乘积表示。显示分辨率不同，它所对应的象素点大小也不同。相关概念——分辨率分辨率电子束产生的光点直径通常为0.25-0.5mm,若取屏幕的有效面积为30×30cm2，则可在屏幕上构成了1024×1024个网格,也称为栅格，其单位约等于0.3mm。同样大小的屏幕，如光点直径小，则网格数就可增多，称分辨率高（分辨率是指两个光点

7、之间的最小距离，是指分辨能力大小的物理量）。分辨率越高图形线条越平滑，图形越清晰。目前微机显示器的光点有约0.26及0.32mm等，分辨率可达1024×768象素的灰度和颜色光栅化后的象素值存放在帧缓存中，每个单元地址与屏幕上的象素地址是一一对应的，但单元的位数可不同当只存一位时，则代表该象素亮或不亮，图形只有黑白效果，如有8位(如图中所示，也称位面1到位面8)，则每个象素值的变化有256种，就可用来表示不同灰度或颜色，图形就有灰度和彩色常用的是4位或8位,16位，24位,32位，可以表示十分丰富的色彩等级在颜色位面法中，帧缓存被分成若干独立的存储区域，每一

8、个区域称为一个位面（BitPlane），每个位面控制