计算机图形学2陈永强

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1、第二章计算机图形系统及图形硬件计算机图形系统图形输入设备图形显示设备显示子系统图形硬拷贝设备OpenGL图形软件包12.1计算机图形系统计算机图形系统的功能计算机图形系统的结构232.1.1计算机图形系统的功能图2.1计算机图形系统的功能42.1.2计算机图形系统的结构图2.2计算机图形系统的结构2.2图形输入设备键盘（keyboard）键盘能用来进行屏幕坐标的输入、菜单选择、图形功能选择，以及输入那些如辅助图形显示的图片标记等非图形数据。5图形输入设备鼠标器（mouse）当推动鼠标器在平面上移动时，鼠标将记录移动的方向和距离，这个方向和距离被

2、传送给计算机，转换成对应的光标的位移。6图形输入设备光笔(lightpen)7图2.3光笔的结构图形输入设备触摸屏(touchscreen)当用手指或者小杆触摸屏幕时，触点位置便以光学的（红外线式触摸屏）、电子的（电阻式触摸屏和电容式触摸屏）或声音的（声音探测式）方式记录下来。8图形输入设备操纵杆(joystick)操纵杆是由一根小的垂直杠杆组成的可摇动装置，该杠杆装配在一个其四周可移动的底座上用来控制屏幕光标。9图形输入设备跟踪球（Trackball）和空间球（Spaceball）10图2.4跟踪球图2.5空间球图形输入设备数据手套(Data

3、Glove)是一种戴在手上的传感器，可以用来抓住“虚拟对象”，它由一系列检测手和手指运动的传感器构成，用来提供关于手的位置和方向的信息。11图形输入设备数字化仪(Digitizer)用于在二维或三维的图形对象上扫描，以输入一系列二维或三维的坐标值。这些坐标值代表的坐标点，在系统中将以直线段或曲线段连接，以逼近图形对象的描绘曲线或表面形状。12图形输入设备图像扫描仪(Scaner)图像扫描仪可直接把图纸、图表、照片、广告画等输入到计算机中，在将它们传过一个光学扫描机构时，灰度或彩色等级被记录下来，并按图像方式进行存储。13图形输入设备声频输入系统

4、视频输入系统142.3图形显示设备阴极射线管彩色阴极射线管CRT图形显示器平板显示器三维观察设备152.3.1阴极射线管（CRT）CRT（CathodeRayTube）是一种真空器件，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而产生可见图形。CRT从结构上分为：电子枪、偏转系统、荧光屏。16阴极射线管（CRT）17电子枪偏转系统荧光屏图2.6CRT的结构阴极射线管（CRT）电子枪：产生一个沿管轴（Z轴）方向前进的高速的细电子束轰击荧光屏。具有足够的电流强度。电流的大小和有无必须是可控的。具有很高的速度。

5、在荧光屏上应能聚焦很小的光亮，以保证显示器有足够的分辨率。18阴极射线管（CRT）19图2.7CRT电子枪的结构阴极射线管（CRT）偏转系统为了在荧光屏上显示图形及字符，必须用电子束偏转扫描来实现。20图2.8磁偏转阴极射线管（CRT）枕形失真当偏转线圈的匝数一定时，偏转电流I与偏转角的正弦成正比。只有在偏转角很小时，偏转角与偏转电流之间才成直线性关系。由于荧光屏四角距中心最远，偏转角较大，同样的偏转电流增量所造成的偏转距离增量最大。21阴极射线管（CRT）22图2.9枕形失真与桶形失真枕形失真的校正将产生偏转磁场的锯齿形电流预先产生一些失真；

6、将偏转磁场做成略有不均匀性，接近管轴中央处略强，周围略弱。阴极射线管（CRT）23图2.10电偏转阴极射线管（CRT）荧光屏（PhosphorScreen）荧光屏是用荧光粉涂敷在玻璃底壁上制成的，常用沉积法涂敷荧光粉。玻璃底壁要求无气泡，表面光学抛光。荧光粉的性能要求是：发光颜色满足标准白色、发光效率高、余辉时间合适以及寿命长等。2425三基色原则主要结构：三色荧光屏、三支电子枪、荫罩板彩色阴极射线管——荫罩式图2.11三色荧光屏26彩色阴极射线管——荫罩式图2.12三支电子枪27彩色阴极射线管——荫罩式图2.13荫罩28为了避免混色，荧光点的

7、面积比电子束截面要大些。只有15%左右的电子到达屏幕。荫罩吸收大量电子，容易发热变形。管子的亮度低，要提高管子的亮度，则需提高第二阳极的高压。图2.14原理图29彩色阴极射线管——荫罩式图2.15黑底荫罩管302.3.2CRT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31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32随机扫

8、描的图形显示器图2.16随机扫描图形显示器的工作原理33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