电脑图形教程——图形系统概述

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1、第二章图形系统概述电脑图形教程图形处理系统Computer+人=交互式PersonelComputer图形处理系统workstation图形处理系统要求主机性能更高（强大的浮点运算能力），速度更快，存储容量更大，外设种类更齐全图形加速卡，大屏幕显示器硬件发展图形输入设备的发展第一阶段：控制开关、穿孔纸等第二阶段：键盘、光笔第三阶段：二维定位设备，如鼠标、坐标数字化仪、跟踪球、触摸屏、操纵杆、扫描仪等第四阶段：三维输入设备（如三维鼠标、空间球、数据手套、数据衣）智能人机接口：用户的手势、表情、语音等三维鼠标空间球根据球在不同方向受到的推或拉的压力来实现定位和选择图形输入设备（1

2、/13）图形输入设备（2/13）数据手套(Dataglove)可测量出手的位置和形状，从而实现环境中的虚拟手及其对虚拟物体的操纵。数据手套通过手指上的弯曲、扭曲传感器和手掌上的弯度、弧度传感器，确定手及关节的位置和方向。图形输入设备（3/13）用于虚拟现实环境的显示器类型头盔式显示器(HeadMountedDisplay，HMD)空间沉浸式显示器(SID,如洞穴式和园顶式)显示硬件头盔式显示器将观察者的头部位置及运动方向告诉计算机，计算机就可以调整观察者所看到的图景，使得呈现图像更趋于真实感绝大多数头盔式显示器使用两个显示器利用特殊光学设备对图像进行处理，使图像看上去立体感更

3、强把用户的视觉、听觉和其他感觉封装起来，产生一种身在虚拟环境中的错觉。图形输入设备（4/13）图形输入设备（5/13）数据衣也是虚拟现实系统中用的人机交互设备一件虚拟现实的数据紧身服可使你有在水中或泥沼中游泳的感觉图形输入设备（6/13）扫描仪常用类型滚筒式由电子分色机发展而来，用光电倍增管作为颜色感受器，将光信号转换为电信号扫描图像质量相对较高，可扫描幅面更大平板式采用电荷耦合器件CCD（ChargeCoupledDevice）图形输入设备（7/13）扫描仪工作原理用光源照射原稿投射光线经过一组光学镜头射到CCD器件上，得到元件的颜色信息再经过模/数转换器，图象数据暂存器等

4、最终输入到计算机图形输入设备（8/13）指标分辨率光学分辨率：单位长度上能采样信息点数插值分辨率：驱动软件插值计算得到的分辨率扫描分辨率：扫描时的实际输入分辨率能放置原稿的原稿尺寸原稿放大倍数如光学分辨率为6000dpi，所需图像分辨率为300dpi，则可放大20倍位深度、色深度决定可以获取图像的最大灰度级数、最多颜色数最高密度范围决定图像的暗调层次，越大越好色调灵敏度制造商不公开图形输入设备（9/13）数码相机采用的摄像感应器有两种CCDCMOS：便宜，但质量相对较差图形输入设备（10/13）图形输入的一个特殊领域真实物体的三维信息的输入零件进行大规模生产必须在计算机中生成

5、三维实体模型这个模型有时要通过已有的实物零件得到采集实物表面各个点的位置信息扫描保存古代名贵的雕塑和其它艺术品的三维信息在计算机中产生这些艺术品的三维模型美国斯坦福大学计算机系的著名图形学专家MarcLevoy曾经带领他的30人工作小组（包括美国斯坦福大学及美国华盛顿大学的教师和学生）于1998～1999学年在意大利，专门对文艺复兴时代的雕刻大师米开朗基罗的众多艺术品进行扫描，保存其形状和面片信息专门设计了一套硬件和软件系统数据量惊人，光大卫像就有20亿个多边形和7000张彩色图象，总共需要72G的磁盘容量实体图形输入的一个颠峰之作图形输入设备（11/13）图形输入设备（12

6、/13）三维数字化仪工作原理电磁感应技术由一块数据板和一根触笔组成数据板中布满了金属栅格，当触笔在数据板上移动时，其正下方的金属栅格上就会产生相应的感应电流根据已产生电流的金属栅格的位置，就可以判断出触笔当前的几何位置许多数字化仪提供了多种压感电流，用不同的压力就会有不同的信息传向计算机美术家数字化仪（带压力传感器，无绳触笔）通过控制笔的压力绘制不同风格的画现在非常流行的汉字手写系统就是一种数字化仪图形输入设备（13/13）图形输出(显示、打印）设备：阴极射线管显示器（CRT），液晶显示器（LCD）等绘图仪，打印机，双监视器图形工作站MediaWall多屏幕系统——监视器阵列

7、交易展示、大型会议、博物馆、旅客候机厅等CRT显示器分类阴极射线管（CRT）CathodeRayTube单色CRT彩色CRT阴极射线管(CRT)组成包括电子枪、聚焦系统、加速电极、偏转系统、荧光屏工作原理电子枪发射电子束经过聚焦系统、加速电极、偏转系统轰击到荧光屏的不同部位被其内表面的荧光物质吸收发光产生可见的图形结构电子枪电灯丝的组成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聚焦系统通过电场和磁场控制