計算機圖形學孫家廣第三版第1章課件

清華大學計算機系列教材孫廣家等編著計算機圖形學（第三版）清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

第1章 緒論什么是計算機圖形學？計算機圖形學是利用計算機研究圖形的表示、生成、處理、顯示的學科。計算機圖形學計算機科學中，最為活躍、得到廣泛應用的分支之一清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

1.1 計算機圖形學的研究內容

如何在計算機中表示圖形、以及利用計算機進行圖形的計算、處理和顯示的相關原理與算法，構成了計算機圖形學的主要研究內容。

圖形硬件、圖形標準、圖形交互技術、光柵圖形生成算法、曲線曲面造型、實體造型、真實感圖形計算與顯示算法，以及科學計算可視化、計算機動畫、自然景物仿真、虛擬現(xiàn)實等。清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

1.2計算機圖形學的發(fā)展歷史20世紀50年代1950年，第一臺圖形顯示器作為美國麻省理工學院（MIT）旋風I號（WhirlwindI）計算機的附件誕生了1958年，美國Calcomp公司由聯(lián)機的數(shù)字記錄儀發(fā)展成滾筒式繪圖儀，GerBer公司把數(shù)控機床發(fā)展成為平板式繪圖儀20世紀50年代末期，MIT的林肯實驗室在“旋風”計算機上開發(fā)SAGE空中防御體系清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

20世紀60年代1962年，MIT林肯實驗室的I.E.Sutherland發(fā)表了一篇題為“Sketchpad：一個人機交互通信的圖形系統(tǒng)”的博士論文1962年，雷諾汽車公司的工程師PierreBézier提出Bézier曲線、曲面的理論1964年MIT的教授StevenA.Coons提出了超限插值的新思想，通過插值四條任意的邊界曲線來構造曲面。清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

20世紀70年代光柵圖形學迅速發(fā)展區(qū)域填充、裁剪、消隱等基本圖形概念、及其相應算法紛紛誕生圖形軟件標準化1974年，ACMSIGGRAPH的與“與機器無關的圖形技術”的工作會議ACM成立圖形標準化委員會，制定“核心圖形系統(tǒng)”（CoreGraphicsSystem）ISO發(fā)布CGI、CGM、GKS、PHIGS清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

20世紀80年代1980年Whitted提出了一個光透視模型-Whitted模型，并第一次給出光線跟蹤算法的范例，實現(xiàn)Whitted模型1984年，美國Cornell大學和日本廣島大學的學者分別將熱輻射工程中的輻射度方法引入到計算機圖形學中圖形硬件和各個分支均在這個時期飛速發(fā)展清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

ACMSIGGRAPH會議小知識全稱“theSpecialInterestGrouponComputerGraphicsandInteractiveTechniques”20世紀60年代中期，由Brown大學的教授AndriesvanDam(Andy)和IBM公司的SamMatsa發(fā)起1974年，在Colorado大學召開了第一屆SIGGRAPH年會，并取得了巨大的成功每年只錄取大約50篇論文清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

1.3計算機圖形學的應用及研究前沿計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）CAD/CAM是計算機圖形學在工業(yè)界最廣泛、最活躍的應用領域飛機、汽車、船舶的外形的設計發(fā)電廠、化工廠等的布局土木工程、建筑物的設計電子線路、電子器件的設計設計結果直接送至后續(xù)工藝進行加工處理，如波音777飛機的設計和加工過程清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

基于工程圖紙的三維形體重建定義：從二維信息中提取三維信息，通過對這些信息進行分類、綜合等一系列處理，在三維空間中重新構造出二維信息所對應的三維形體，恢復形體的點、線、面及其拓撲關系，從而實現(xiàn)形體的重建優(yōu)勢：可以做裝配件的干涉檢查、以及有限元分析、仿真、加工等后續(xù)操作，代表CAD技術的發(fā)展方向清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

工程圖及其三維重建結果1清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

工程圖及其三維重建結果2清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

在醫(yī)學領域，可視化有著廣闊的發(fā)展前途是機械手術和遠程手術的基礎將醫(yī)用CT掃描的數(shù)據(jù)轉化為三維圖象，幫助醫(yī)生判別病人體內的患處由CT數(shù)據(jù)產生在人體內漫游的圖象可視化的前沿與難點可視化硬件的研究實時的三維體繪制體內組織的識別分割——Segmentation清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

真實感圖形實時繪制與自然景物仿真計算機中重現(xiàn)真實世界的場景叫做真實感繪制真實感繪制的主要任務是模擬真實物體的物理屬性，簡單的說就是物體的形狀，光學性質，表面的紋理和粗糙程度，以及物體間的相對位置，遮擋關系等等清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

光照模型簡單光照模型局部光照模型整體光照模型繪制方法光線跟蹤輻射度加速算法包圍體樹、自適應八叉樹等等清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

野外自然景物的模擬野外場景遠遠復雜于室內場景，繪制難度更大，方法更趨多樣化主要繪制山、水、云、樹、草、火等等繪制火的粒子系統(tǒng)（ParticleSystem），基于生理模型的繪制植物的方法，繪制云的細胞自動機方法等清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

由清華大學自然景物平臺生成的野外場景清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

日本YoshinoriDobashi等人繪制的真實感云清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

計算機動畫計算機動畫近十多年來取得了很大的發(fā)展，已滲透到人們生活的各個角落商業(yè)廣告、影視特技/片頭、動畫片教育、軍事、飛行模擬等分類二維動畫 圖象變形形狀混合清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

三維動畫關鍵幀動畫變形物體的動畫過程動畫關節(jié)動畫與人體動畫清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

用戶接口用戶接口是人們使用計算機的第一觀感。一個友好的圖形化的用戶界面能夠大大提高軟件的易用性圖形學已經全面融入計算機的方方面面，很多軟件幾乎可以不看任何說明書，而根據(jù)它的圖形、或動畫界面的指示進行操作清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

目前幾個大的軟件公司都在研究下一代用戶界面，開發(fā)面向主流應用的、自然、高效多通道的用戶界面。研究多通道語義模型、多通道整合算法及其軟件結構和界面范式是當前用戶界面和接口方面研究的主流方向，而圖形學在其中起主導作用。清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

計算機藝術用計算機軟件從事藝術創(chuàng)作二維平面的畫筆程序（如CorelDraw，Photoshop，PaintShop）圖表繪制軟件（如Visio）三維建模和渲染軟件包（如3DMAX，Maya）、以及一些專門生成動畫的軟件（如Alias，Softimage）清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

優(yōu)點：提供多種風格的畫筆畫刷提供多種多樣的紋理貼圖，甚至能對圖象進行霧化，變形等操作可以任意修改，取消敗筆不足：無法達到傳統(tǒng)繪畫中風格化的藝術效果很難得到有素描效果、油畫效果的藝術品清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

非真實感繪制（NPR，Non-PhotorealisticRendering）用于模擬藝術效果，研究方法有別于真實感圖形學鋼筆素描的生成鋼筆素描產生于中世紀，從19世紀開始成為一門藝術20世紀90年代開始研究用計算機模擬中國國畫與書法的生成清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

GeorgesWinkenb1ach繪制的壺和碗(Siggraph’96)清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

Salisbury繪制的茶壺(Siggraph’97)清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

Salisbury繪制的熊(Siggraph’97)清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

OliverDeussen繪制的素描樹(Siggraph’2000)清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

1.4 圖形設備圖形顯示設備圖形輸出包括圖形的顯示和圖形的繪制，圖形顯示指的是在屏幕上輸出圖形圖形繪制通常指把圖形畫在紙上，也稱硬拷貝，打印機和繪圖儀是兩種最常用的硬拷貝設備清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

彩色CRT顯示器CRT（CRTCathode－RayTube，陰極射線管）組成電子槍聚焦系統(tǒng)加速系統(tǒng)磁偏轉系統(tǒng)清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

CRT顯示器的簡易結構圖清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

工作原理高速的電子束由電子槍發(fā)出，經過聚焦系統(tǒng)、加速系統(tǒng)和磁偏轉系統(tǒng)就會到達熒光屏的特定位置。由于熒光物質在高速電子的轟擊下會發(fā)生電子躍遷，即電子吸收到能量從低能態(tài)變?yōu)楦吣軕B(tài)。由于高能態(tài)很不穩(wěn)定，在很短的時間內熒光物質的電子會從高能態(tài)重新回到低能態(tài)，這時將發(fā)出熒光，屏幕上的那一點就會亮了要保持顯示一幅穩(wěn)定的畫面，必須不斷地發(fā)射電子束清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

電平控制器是用來控制電子束的強弱的，當加上正電壓時，電子束就會大量通過，將會在屏幕上形成較亮的點，當控制電平加上負電壓時，依據(jù)所加電壓的大小，電子束被部分或全部阻截，通過的電子很少，屏幕上的點也就比較暗聚焦系統(tǒng)是一個電透鏡，能使眾多的電子聚集于一點加速陽極使電子達到轟擊激發(fā)熒光屏應有的速度。最后由磁偏轉系統(tǒng)來達到指定位置清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

電子束要到達屏幕的邊緣時，偏轉角度就會增大。到達屏幕最邊緣的偏轉角度被稱為最大偏轉角CRT顯示器屏幕越大整個顯象管就越長刷新頻率刷新一次是指電子束從上到下掃描一次的過程刷新頻率高到一定值后，圖象才能穩(wěn)定顯示隔行掃描與逐行掃描清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

電子束掃描過程示意圖清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

彩色CRT顯示器顯示彩色的原理彩色CRT顯示器的熒光屏上涂有三種熒光物質，它們分別能發(fā)紅、綠、蘭三種顏色的光。而電子槍也發(fā)出三束電子束來激發(fā)這三種物質，中間通過一個控制柵格來決定三束電子到達的位置三束電子經過蔭罩的選擇，分別到達三個熒光點的位置。通過控制三個電子束的強弱就能控制屏幕上點的顏色清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

蔭罩式彩色CRT顯色原理清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

球面顯示器與柱面顯示器普通的顯象管采用的都是蔭罩式顯象管，顯象管的表面呈略微凸起的球面狀，故稱之為“球面管”。而柱面顯象管采用蔭柵式結構，它的表面在水平方向仍然略微凸起，但是在垂直方向上卻是筆直的，呈圓柱狀，故稱之為“柱面管”常用的蔭柵式顯象管有日本索尼公司的特麗瓏管（Trinitron）和三菱公司的鉆石瓏管（Diamondtron）清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

蔭柵式彩色CRT顯色原理清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

柱面和球面顯示器點距定義示意圖清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

LCD顯示器CRT固有的物理結構限制了它向更廣的顯示領域發(fā)展屏幕的加大必然導致顯象管的加長，顯示器的體積必然要加大，在使用時候就會受到空間的限制CRT顯示器是利用電子槍發(fā)射電子束來產生圖像，容易受電磁波干擾長期電磁輻射會對人們健康產生不良影響清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

LCD顯示器的優(yōu)點外觀小巧精致，厚度只有6.5~8cm左右。不會產生CRT那樣的因為刷新頻率低而出現(xiàn)的閃爍現(xiàn)象工作電壓低，功耗小，節(jié)約能源沒有電磁輻射，對人體健康沒有任何影響清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

索尼公司的兩款LCD外形清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

LCD顯示器基本原理液晶是一種介于液體和固體之間的特殊物質，它具有液體的流態(tài)性質和固體的光學性質。當液晶受到電壓的影響時，就會改變它的物理性質而發(fā)生形變，此時通過它的光的折射角度就會發(fā)生變化，而產生色彩液晶屏幕后面有一個背光，這個光源先穿過第一層偏光板，再來到液晶體上，而當光線透過液晶體時，就會產生光線的色澤改變，從液晶體射出來的光線，還得必須經過一塊彩色濾光片以及第二塊偏光板清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

液晶顯示有主動式和被動式兩種被動式液晶屏幕有STN（SuperTN超扭曲向列LCD）和DSTN（DoublelayerSuperTN雙層超扭曲向列LCD）等最流行的主動式液晶屏幕是TFT（ThinFilmTransistor薄膜晶體管）主動式液晶顯示器使用了FET場效晶體管以及共通電極，這樣可以讓液晶體在下一次的電壓改變前一直保持電位狀態(tài)。這樣主動式液晶顯示器就不會產生在被動式液晶顯示器中常見的鬼影、或是畫面延遲的殘像等清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

LCD顯示器的基本指標可視角度視線與屏幕中心法向成一定角度時，人們就不能清晰地看到屏幕圖象，而那個能看到清晰圖象的最大角度被我們稱為可視角度。一般所說的可視角度是指左右兩邊的最大角度相加。工業(yè)上有CR10（ContrastRatio）、CR5兩種標準來判斷液晶顯示器的可視角度點距與分辨率液晶屏幕的點距就是兩個液晶顆粒（光點）之間的距離，一般0.28~0.32mm就能得到較好的顯示效果通常所說的液晶顯示器的分辨率是指其真實分辨率，表示水平方向的像素點數(shù)與垂直方向的像素點數(shù)的乘積清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

圖形處理器圖形處理器是圖形系統(tǒng)結構的重要元件，是連接計算機和顯示終端的紐帶早期的圖形處理器只包含簡單的存儲器和幀緩沖區(qū)，它們實際上只起了一個圖形的存儲和傳遞作用，一切操作都必須有CPU來控制現(xiàn)在的圖形處理器不單單存儲圖形，而且能完成大部分圖形函數(shù)，專業(yè)的圖形卡已經具有很強的3D處理能力，大大減輕了CPU的負擔,提高了顯示質量和顯示速度清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

圖形處理器的組成顯示主芯片顯卡的核心，俗稱GPU，它的主要任務是對系統(tǒng)輸入的視頻信息進行構建和渲染顯示緩存用來存儲將要顯示的圖形信息以及保存圖形運算的中間數(shù)據(jù)顯存的大小和速度直接影響著主芯片性能的發(fā)揮數(shù)字模擬轉換器（RAMDAC）它的作用就是把二進制的數(shù)字轉換成為和顯示器相適應的模擬信號清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

顯卡工作原理簡單示意圖清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

圖形輸入設備最常用的圖形輸入設備就是基本的計算機輸入設備——鍵盤和鼠標跟蹤球和空間球都是根據(jù)球在不同方向受到的推或拉的壓力來實現(xiàn)定位和選擇。數(shù)據(jù)手套則是通過傳感器和天線來獲得和發(fā)送手指的位置和方向的信息。這幾種輸入設備在虛擬現(xiàn)實場景的構造和漫游中特別有用清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

光筆是一種檢測光的裝置，它直接在屏幕上操作，拾取位置光筆的形狀和大小象一支圓珠筆，筆尖處開有一個圓孔，讓熒光屏的光通過這個孔進入光筆。光筆的頭部有一組透鏡，把所收集的光聚集至光導纖維的一個端面上，光導纖維再把光引至光筆另一端的光電倍增管，從而將光信號轉換成電信號，經過整形后輸出一個有合適信噪比的邏輯電平，并作為中斷信號送給計算機清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

光筆結構示意圖清華大學計算機科學與技術系 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎 計算機圖形學基礎

數(shù)字化儀是一種把圖形轉變成計算機能接收的數(shù)字形式專用設備基本工作原理是采用電磁感應技術由一塊數(shù)據(jù)板和一根觸筆組成。數(shù)據(jù)板中布滿了金屬柵格，當觸筆在數(shù)據(jù)板上移動時，其正下方的金屬柵格上就會產生相應的感應電流。根據(jù)已產生電流的金屬柵格的位置，就可以判斷出觸筆當前的幾何位置清