chapter12(交互式图形处理).ppt

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1、哈尔滨工业大学计算机学院唐好选2021年9月9日交互式计算机图形处理系统交互式计算机图形系统的组成通用外部设备图形显示终端图形输入设备图形输出设备计算机交互式计算机图形处理系统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

2、标、空间球、数据手套等）智能人机接口：用户的手势、表情、语音等三维鼠标空间球三维鼠标和空间球：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）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（2）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视景，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

3、上去立体感更强把用户的视觉、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（3）图像扫描仪（ImageScanner）滚筒式扫描仪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扫描仪采用电荷耦合器件CCD（ChargeCoupledDevice）通过由透镜和反射镜组成的光学系统，将图像数据传送到光敏CCD芯片上，采用半导体芯片捕获图像数据图形输入设备（4）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

4、象数据暂存器等最终输入到计算机扫描仪的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：可获取图像的最大灰度级数、最多颜色数色调灵敏度美国斯坦福大学计算机系的著名图形学专家MarcLevoy曾经带领30人工作小组于1998～1999年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，为此专门设计了一套硬件和软件系统扫描数据量惊人，光大卫像就

5、有20亿个多边形和7000张彩色图像，总共需要72G的磁盘容量这是实体图形输入的一个颠峰之作数码相机图形输入的一个特殊领域：真实物体三维信息输入零件进行大规模生产必须在计算机中生成三维实体模型，这个模型有时要通过已有的实物零件得到，需要采集实物表面各个点的位置信息保存古代名贵的雕塑和其它艺术品的三维信息，并在计算机中产生这些艺术品的三维模型图形输入设备（5）三维数字化仪电磁感应原理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

6、许多数字化仪提供了多种压感电流，用不同压力就会有不同的信息传向计算机图形输入设备（6）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图形输入设备（7）阴极射线管显示器（CRT：CathodeRayTube）单色CRT彩色CRT液晶显示器（LCD）绘图仪，打印机双监视器图形工作站MediaWall多屏幕系统——监视器阵列图形输出设备阴极射线管(CRT)组成：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

7、形图形输出设备（1）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电子束变细，保证亮点足够小，提高分辨率控制静电场或磁场，使电子束产生偏转，最大偏转角是衡量系统性能的最重要的指标加速电极偏转系统加正的高压电（几万伏）使电子束高速运动余辉时间：持续发光时间，从电子束离开某点后，该点的亮度值衰减到初始值所需要的时间刷新(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像素(

8、Pixel)：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，也可用整个