第2讲-计算机图形学基础-基本图形生成ppt课件.pptx

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1、2.1．计算机图形学概述2.2．图形显示原理—CRT显示器工作原理—LCD显示器工作原理2.3．基本图形生成算法—直线生成算法—圆弧生成算法—其它基本图形生成2.4．图形裁减算法2.5．多边形填充算法（选学）2.6．图形反走样算法（选学）2.7．基于OpenGL图形库生成图形（选学）第2讲计算机图形学基础——基本图形生成本章目的：(1)介绍显示器显示图形的基本原理；(2)介绍基本图形元素的生成算法。思考问题：1）图形如何在屏幕上显示出来？？2）CAD图形如何生成？？2.1．计算机图形学概述计算机图形学主要研究用计算机进行图形信息的表达、输入、存储、显示、输出、检索及图形运算等

2、。具体地说，大致有以下内容：(1)图形的输入：研究如何把要处理的图形输入到计算机内，以便让计算机进行各种处理。(2)产生图形的算法：研究在显示器或其它输出设备上产生图形的算法；(3)图形的数据结构：研究图形在计算机内的表示方法；(4)图形的变换：研究图形的各种几何变换；(5)图形运算：包括图形的分解、组合等；(6)图形语言：各种图形处理功能的语言;(7)图形软件的标准化：图形软件与设备无关及接口兼容性。总的来说，计算机图形学应该解决和研究下列一些问题：(1)图形表示和处理的数学方法及其实现的计算机算法；(2)设计一个好的图形软件支撑系统；(3)设计与实际应用相结合的图形应用系

3、统。一类是线条，如工程图、地图、曲线图表等；另一类是明暗图，与照片相似。为了生成图形，首先要有原始数据或数学模型，如工程人员构思的机械零件模型，飞机的总体方案模型，科学数据的可视化等等。这些数字化的输入经过计算机处理后变成图形输出。本课程重点从CAD需求角度来介绍相关研究内容：工程产品设计中的二维工程图、三维实体模型的显示本章主要介绍：基本图形生成原理图形的具体应用范围很广，但是从基本的处理技术看主要有两类：2.2、图形显示原理–颜色2.2、图形显示原理显示器是计算机上最常用的输出设备，用于显示文本和图形图像。目前显示器多为平板显示器（LCD，LED、PDP，OLED），阴极

4、射线管（CRT）。CRT是通过电子枪发射电子束，经过聚焦系统、加速电极、偏转系统，按行列次序扫描点矩阵，轰击到荧光屏的不同点阵部位，被其内表面的荧光物质吸收，在该点发光产生可见的图形。——阴极射线管显示器（CRT）彩色CRT显示器包含数以百万计的磷光点，成阵列排列。每个阵列点（称为象素）有三个荧光点（红、绿、蓝三色），由三支电子枪控制各自电子束强度实现不同亮度颜色，分别为红色、绿色和蓝色（即红、绿、蓝三基色），当通过屏幕的电子束击中它们时，就会发光呈彩色图像。若红（R）、绿（G）、蓝（B）三色每支电子枪发出的电子束强度为256个等级，则显示器能同时显示256*256*256=

5、16M种颜色，称为真彩色系统。象素（Pixel）荧光屏上画面的每一光点称为一个象素。若屏幕尺寸一定，水平和竖直方向上能识别的最大像素个数用分辨率来描述，如800*600，1024*768，1280*1024等。分辨率（Resolution）每秒钟重绘屏幕的次数，CRT产生稳定图像所需要的最小刷新频率：=1秒/荧光物质的持续发光时间（Hz）刷新频率（仅CRT）与电视工作原理类似，CRT电子束从上到下、从左到右扫描进行，每扫描一遍称为一帧。注：液晶显示器原理不同于CRT，不受刷新频率影响。但液晶显示有拖尾现象，是因液晶偏转延迟所致，延时越长，拖尾越重。帧扫描每个象素都对应于Buf

6、fer中的一个存储单元，用来存储象素颜色（灰度）值的存储器，称为帧缓冲存储器。目前，显示器均采用32bit来表示颜色，其中Ｒ、Ｇ、Ｂ各８位，另８位可用于表示色彩透明度，此即颜色的ＲＧＢＡ表示。分辨率1024x1024的一帧图像，其显存所需容量：＝1024x1024x32bit/8＝４Ｍ（byte）帧缓冲存储器简称帧缓存俗称显存象素的亮度值控制电子束对荧光屏的轰击强度，象素在帧缓存寄存器中的位置编码控制电子束的偏转位置。图形系统为灵活控制图形颜色变化，往往不直接将帧缓冲器中的数值作为显示的亮度值，而是先经过颜色查找表（称调色板)产生变换值来控制光点亮度。其工作方式：显存中某位值

7、颜色表地址屏幕上的亮度LCD显示系统原理示意图——液晶显示器（LCD）液晶是一种介于液体和固体之间的特殊物质，它具有液体的流态性质和固体的光学性质。当液晶受到电压的影响时，就会改变它的物理性质而发生偏转形变，此时通过它的光的折射角度就会发生变化，而产生色彩。当视线与屏幕中心法向成一定角度时，就不能清晰看到屏幕图象，其最大角度称为可视角度。目前CRT显示器被淘汰，LCD显示器是主流。家用电视也以液晶及平板电视为主流。新一代LED显示器正以其超薄、节能和全高清等技术发展迅猛，3D电视是未来发展方向。我国在高