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1、第2章计算机图形系统及硬件基础2.1概述2.1.1计算机系统中的图形设备计算机图形系统用来生成、处理和显示图形，通常由以下三部分构成：中央处理器：图形计算及有效的存储；图形输入设备：键盘和鼠标、跟踪球、空间球、光笔、数字化仪、触摸板、扫描仪、手写输入板、语音输入、数据手套等；图形输出设备：包括图形显示设备（显示器）和图形绘制设备（打印机、绘图仪）。22.1.2图形系统的基本功能一个计算机图形系统至少应具有计算、存储、输入、输出、交互等基本功能。计算功能：1）图形的描述、分析和设计；2）点、线、面的表示及其
2、求交、分类；3）图形的平移、旋转、投影、透视等几何变换；4）曲线、曲面的生成；5）图形的交点、交线和交面的计算；6）光、色模型的建立和计算；7）图形之间相互关系的检测等。3存储功能：图形数据库可以存放各种图形的几何数据及图形之间的相互关系以及各种属性信息，并能快速方便地实现对图形的删除、增加、修改等操作。输入功能：通过图形输入设备将基本的图形数据（如点、线等），必要的参数和各种绘图命令输入到计算机中，从而构造更复杂的几何图形。4输出功能：图形数据经过计算后可在显示器上显示当前的状态以及经过图形编辑后的结果
3、，同时还能通过绘图仪、打印机等设备实现硬拷贝输出，以便长期保存。交互功能：设计人员可通过显示器或其他人机交互设备直接进行人机通信，对计算结果和图形利用定位、拾取等手段进行修改，同时对设计者或操作员输入的错误给以必要的提示和帮助。5图形的基本处理流程图形输入设备输入计算输出图形输出设备存储交互显示器数据库62.2图形显示设备图形显示设备主要有以下三种：阴极射线管显示器（CathodeRayTubeCRT）液晶显示器（LiquidCrystalDisplayLCD）等离子体平板显示器（PalsmaDispla
4、yPanelPDP）72.2.1CRT显示器1.CRT显示器显示原理CRT显示器主要由阴极、电平控制器（即控制极）、聚焦系统、加速系统、偏转系统和阳极荧光粉涂层组成，这六部分都在真空管内。8CRT显示器原理图水平偏转板垂直偏转板灯丝阴极聚焦系统加速系统电平控制器石墨层吸收轰击磷粉涂层后逃逸在荧光屏内的杂撒电子送至第二阳极,形成电流回路。荧光粉（磷粉涂层）电子枪偏转系统荧光屏第一阳极第二阳极偏转线圈高压入口经石墨层接第二阳极用于磁偏转系统用于静电偏转系统荧光屏偏转的电子束9刷新刷新：刷新一次指电子束从上到下
5、将荧光屏扫描一次。扫描转换：将图形的几何信息转换成存储在帧缓存中的光栅（点阵）图像并以一定格式的视频图像显示的过程叫扫描转换。只有刷新频率高到一定值后，图像才能稳定显示。大约达到每秒60帧，即60Hz时，人眼才能感觉到屏幕不闪烁，要使人眼觉得舒服，一般必须有85Hz以上的刷新频率。10隔行扫描技术每一帧分为两个场显示，每个场只包含一半画面。两个场是交错的，一个场包含所有的奇数扫描行，另一个场包含所有的偶数扫描行，两个场以1/60秒的时间间隔交替显示。扫描从奇数场左上角开始，每一行都是自左向右。电子束在横向
6、扫描的同时以一个较低的速率向下移动，当扫描线到达屏幕右端时，就将其隐去并迅速返回屏幕左端。这个过程称为水平回扫。接着下一奇数行重复这一过程。11当整场扫描完毕时，扫描线正好停在底部的中央。接着扫描线迅速回到屏幕顶部中央，这就是奇数场垂直回扫。接着进行偶数场扫描，偶数场扫描结束于屏幕右下角，垂直回归后电子束返回屏幕左上角。奇数场从第一行开始，水平回扫用虚线表示1234567有7条扫描线的隔行扫描122.彩色CRT显示器的显示原理颜色模型：所谓颜色模型就是指某个三维颜色空间中的一个可见光子集，它包含某个颜色域
7、的所有颜色。采用颜色模型的目的是在某个颜色域中方便地制定颜色。13RGB模型R绿(0,1,0)黄(1,1,0)白(1,1,1)品红(1,0,1)青(0,1,1)黑(0,0,0)蓝(0,0,1)红(1,0,0)GBRGB颜色立方体由红、绿、蓝三种颜色组成的原色系统称为RGB模型。它是定义于某个红绿蓝颜色坐标系统中的单位立方体。坐标原点代表黑色，坐标点(1,1,1)代表白色。坐标轴上的顶点代表三个基色，余下的顶点则代表每一个基色的补色。RGB颜色模型所覆盖的颜色域取决于显示设备荧光点的颜色特性，是与硬件相关的
8、14电子枪和对应的荧光点必须在一条直线上。为保证每个电子枪都能击中对应颜色的荧光点，在电子枪和荧光屏之间放置一个有孔的金属网格（即荫罩）。调整彩色电子枪的排布方式可让三个电子束都汇聚于荫罩上。这样，某颜色的电子束通过荫罩后，就可避免和另外两种颜色的荧光点相交，而只能与自己对应颜色的荧光点相交。彩色CRT电子枪和荫罩的排布绿枪电子束蓝枪电子束红枪电子束荫罩屏幕红绿蓝荧光点如果每一个电子枪都有256级（8位）的强度控制，那么这个显
