计算机图形处理技术基础ppt课件.ppt

《计算机图形处理技术基础ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第5章计算机图形处理技术基础计算机图形处理技术指利用计算机通过算法和程序在显示设备上构造出图形的一种技术。图形处理技术在CAD技术中发挥着重要的作用，因此，了解和掌握计算机图形处理技术的一些基础知识和相关的基本概念与术语，对掌握CAD技术和熟练使用CAD应用软件是非常有益的。5.1图形处理的数学基础计算机图形处理技术的核心是数学算法问题的解决。本节简要介绍一些与图形处理相关的数学基础知识。1.点和向量点与向量的概念之间有着本质的区别。点是在某个坐标系下用坐标值指定的位置，其距原点的距离取决于所在的坐标系。向量则为几何空间中两点之间的一个有向线段，

2、由大小和方向两个特征定义。向量的方向是一个几何性质，它反映从一点（起点）到另一点（终点）的顺序关系，向量的大小为其起点到终点的距离。向量通常用黑体字符表示。5.1.1向量运算5.1.2矩阵运算5.1.3齐次坐标5.2图形程序库图形处理是CAD系统所具有的基本功能。通用图形处理软件一般由设备驱动程序和图形程序库两部分组成。采用各种高级语言开发的CAD应用程序，通过直接使用设备驱动程序或使用构建在设备驱动程序之上的图形程序库来控制图形的显示处理。5.2.1设备驱动程序设备驱动程序是一系列与设备相关的代码，它直接控制图形设备的显示处理单元(图形适配卡或

3、显卡)。设备驱动程序是与设备相关的，由各个图形设备厂家用低级语言(或专用语言)编写并固化于显示处理单元中。因此，一台图形设备的显示处理单元由一个特定的设备驱动程序驱动。直接用设备驱动程序代码编写图形程序的缺点是：图形设备不同，图形处理程序所使用的设备驱动程序命令也不同，从而造成图形程序的可移植性差。另外，由于图形处理程序是用低级语言编写的，程序编写工作量大，且程序的可读性差。目前，编程人员通常采用高级语言编写程序，图形处理程序的编制也不例外。因此，考虑到使用低级的设备驱动程序命令编写图形程序所带来的麻烦，为图形设备加装一个通用的、与设备无关的图形

4、程序库已成为一种共识。应用程序设备驱动程序输入/输出设备图5-2直接用设备驱动程序命令编写图形处理程序的结构框图5.2.2图形程序库图形程序库(GraphicLibrary)可以认为是“一种到图形硬件的软件接口”，是一种过程性的图形API(ApplicationProgrammingInterface，应用程序接口)。图形程序库实际上是一系列图形处理子程序，且每个子程序都具有特定的用途，如某个子程序可以绘直线，另一个子程序可以绘圆等。图形程序库构建在设备驱动程序之上，如图5-2所示。图形程序库中的每个子程序都采用支持它的设备驱动程序命令创建。例如

5、，一个绘圆子程序可以由一系列绘短直线的设备驱动命令组成。目前，流行的图形设备厂家的设备驱动程序一般都支持标准及流行的图形程序库。应用程序图形程序库设备驱动程序输入/输出设备图5.3利用图形程序库进行图形处理的结构框图图形程序库中子程序的使用与传统编程中数学函数库的使用方式相类似，即由主程序调用所需子程序，就像使用数学函数库中的SIN、COS函数一样。因此，构造一个统一、标准、能驱动所有图形设备(或被各图形设备厂家的设备驱动程序所支持)的图形程序库，可大大加强图形程序的与设备无关性和可移植性。目前，通用的图形程序库主要包括CORE图形系统、GKS和

6、GKS-3D、PHIGS、OpenGL、ACIS、ParaSolid等。5.3坐标系、窗口与视区计算机在处理图形信息时，几何图形的定义和图形的输入/输出都是在一定的坐标系下进行的。图形在输入/输出的不同阶段需要采用不同的坐标系，以方便设计人员的理解和操作，提高图形处理效率。“窗口”和“视区”是计算机图形处理中常用的图形处理技术，通过窗口操作可将窗口中选定的图形输出到视区中，供用户观察和进行各种操作。5.3.1坐标系1.设备坐标系设备坐标系(DeviceCoordinateSystem，DCS)用于在图形显示设备上定义图形或窗口的位置。设备坐标系通

7、常由沿水平方向的x轴和沿垂直方向的y轴组成，其坐标原点可以任意选择。由于图形显示是将真实图形投影于显示屏幕上，故设备坐标系的z轴垂直于坐标系的xoy平面，但通常不予定义。设备坐标系也是定义像素和位图的坐标系。对于相同的图形信息，当采用设备坐标系编写图形程序时，由于坐标系的原点位置、和坐标轴方向以及图形窗口的显示范围不同，在不同显示设备上显示出的图形是不同的。图5.4设备坐标系2.虚拟设备坐标系（规格化的设备坐标系）为了避免由于设备坐标系与设备的相关性影响应用程序的可移植性，在编写图形程序时，应采用虚拟设备坐标系(VirtualDeviceCoor

8、dinateSystem，VDCS)。虚拟设备坐标系的原点通常位于显示器的左下角，其、轴的正方向分别指向右方和上方，且取值范围均为0～1