計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課件1

第1章計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基本知識(shí)1.1計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的概念1.2計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展1.3計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用1.4圖形顯示器的發(fā)展及其工作原理1.5圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)的形成1.6計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的最新技術(shù)1.7計(jì)算機(jī)圖形硬件簡(jiǎn)介1.1計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的概念計(jì)算機(jī)圖形學(xué)：是使用數(shù)學(xué)算法研究利用計(jì)算機(jī)生成、處理和顯示各種圖形的一門(mén)學(xué)科。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的定義為：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是研究通過(guò)計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形，并在專門(mén)顯示設(shè)備上顯示的原理、方法和技術(shù)科學(xué)。圖形：一般具有點(diǎn)、線、面圖元，三維體圖元和更高維的特征圖元等幾何屬性和線型、線寬、灰度、色彩等非幾何屬性。圖像則強(qiáng)調(diào)圖形的灰度、色彩等非幾何屬性。圖形包括了圖像構(gòu)成圖形的要素可以分為兩類：一類是刻畫(huà)形狀的點(diǎn)、線、面、體等幾何要素；另一類是反映物體本身固有屬性，如表面屬性或材質(zhì)的明暗、灰度、色彩（顏色信息）等非幾何要素。例如，一幅黑白照片上的圖像是由不同灰度的點(diǎn)構(gòu)成的；方程x2+y2=r2所確定的圖形則是由具有一定信息并滿足該方程的點(diǎn)所構(gòu)成的。因此，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中所研究的圖形可以定義為從客觀世界物體中抽象出來(lái)的帶有顏色信息及形狀信息的圖和形。1.1計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的概念計(jì)算機(jī)中表示帶有顏色及形狀信息的圖和形常用兩種方法：點(diǎn)陣法和參數(shù)法。點(diǎn)陣法是用具有灰度或顏色信息的點(diǎn)陣來(lái)表示圖形的一種方法，它強(qiáng)調(diào)圖形由哪些點(diǎn)組成，并且具有什么灰度或色彩。參數(shù)法是圖形設(shè)計(jì)過(guò)程中，用幾何參數(shù)和非幾何參數(shù)建立數(shù)學(xué)模型描述圖形的一種方法。形狀參數(shù)可以是形狀的方程系數(shù)、線段的起點(diǎn)和終點(diǎn)對(duì)等幾何屬性的描述；屬性參數(shù)則描述灰度、色彩、線型等非幾何屬性。這樣，可以進(jìn)一步細(xì)分：把參數(shù)法描述的圖形叫做圖形（Graphics），而把點(diǎn)陣法描述的圖形叫做圖像（Image）。用直線y=kx+b表示的圖形

用直線y=kx+b表示的圖像幾個(gè)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的相關(guān)概念：1.計(jì)算機(jī)圖形：用計(jì)算機(jī)表示、生成、處理和顯示的對(duì)象。由幾何數(shù)據(jù)和幾何模型利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示，并修改、完善后形成。2.圖像處理：將客觀世界中原來(lái)存在的物體的影像處理成新的數(shù)字化圖像的相關(guān)技術(shù)，如CT掃描、X射線探傷等模式識(shí)別：對(duì)所輸入的圖像進(jìn)行分析和識(shí)別，找出其中蘊(yùn)涵的內(nèi)在聯(lián)系或抽象模型，如郵政分揀、地形地貌識(shí)別、手機(jī)手寫(xiě)識(shí)別等計(jì)算幾何：研究幾何模型和數(shù)據(jù)處理的學(xué)科，探討幾何形體的計(jì)算機(jī)表示、分析和綜合1.1計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的概念（續(xù)）計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究?jī)?nèi)容：1.圖形硬件2.圖形標(biāo)準(zhǔn)3.圖形交互技術(shù)4.光柵圖形生成算法5.曲線曲面造型6.實(shí)體造型7.真實(shí)感圖形計(jì)算與顯示算法8.科學(xué)計(jì)算可視化9.計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)10.自然景物模擬11.虛擬現(xiàn)實(shí)隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)及其相關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展，我們跨入了一個(gè)三維時(shí)代，各種扣人心弦的三維游戲，震撼人心的虛擬場(chǎng)景不斷沖擊這人們的感官和體驗(yàn)。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)科學(xué)最為活躍的領(lǐng)域之一，在世界范圍內(nèi)得到了普遍的重視。

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)作為一門(mén)建立在計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、物理、心理學(xué)以及藝術(shù)等學(xué)科基礎(chǔ)上的綜合學(xué)科，主要是20世紀(jì)60年代以后發(fā)展起來(lái)的。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)建和處理圖像的理論、方法和技術(shù)。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)涉及的算法包括：

1、基于圖形設(shè)備的基本圖形元素的生成算法，如用光柵圖形顯示器生成直線、圓弧、二次曲線、封閉邊界內(nèi)的填色、填圖案、反走樣。2、基本圖形元素的幾何變換、投影變換以及裁剪等算法。3、曲線和曲面的生成算法。4、圖形元素（點(diǎn)、線、環(huán)、面、體）的求交計(jì)算。5、隱藏線、面消除以及具有光照顏色效果的真實(shí)感圖形顯示。6、山、水、花、草、煙云等模糊事物的生成。7、三維或高維數(shù)據(jù)場(chǎng)的可視化。8、三維形體的實(shí)時(shí)顯示與圖形并行處理。9、虛擬實(shí)現(xiàn)環(huán)境的生成及其控制算法等。1.2計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究起源于美國(guó)麻省理工學(xué)院,從20世紀(jì)50年代初期到60年代中期，美國(guó)麻省理工學(xué)院積極從事現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/制造技術(shù)的開(kāi)拓性研究。1952年，在該校誕生了世界上第一臺(tái)數(shù)控銑床的原型。隨后，麻省理工學(xué)院發(fā)展了APT，這演變成國(guó)際上最通用的加工編程工具。1964年，孔斯(SteveCoons)在麻省理工學(xué)院提出了用小塊曲面片組合表示自由型曲面時(shí)使曲面片邊界達(dá)到任意高次連續(xù)階的理論，此方法得到工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的極大推崇，稱之為孔斯曲面。1962年第一臺(tái)光筆交互式圖形顯示器在美國(guó)麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室研制成功，1.2計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展（續(xù)）在美國(guó)工業(yè)界，研制交互式圖形顯示器的工作也同時(shí)開(kāi)展，其中所起作用最重要的是IBM公司

在1964年秋，IBM公司推出了IBM2250顯示器。洛克希德飛機(jī)公司利用IBM2250施行開(kāi)發(fā)的

CADAM繪圖加工系統(tǒng)，成為目前IBM主機(jī)上應(yīng)用最廣的CAD/CAM軟件。IBM2250在1978年前后改型為IBM3250，1984年又改型為IBM5080，采用光柵掃描技術(shù)。20世紀(jì)60年代末和70年代初，美國(guó)Tektronix公司發(fā)展了存儲(chǔ)管技術(shù)。由于大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展和專用圖形處理芯片的出現(xiàn)，光柵掃描型顯示器的質(zhì)量越來(lái)越好，價(jià)格越來(lái)越低，已成為圖形顯示器的常規(guī)形式。1.2計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展（續(xù)）在圖形顯示技術(shù)發(fā)展的歷程中，需要強(qiáng)調(diào)兩家公司的產(chǎn)品，這就是Evans&Sutherland公司的PS300型和SiliconGraphics公司的IRIS型顯示設(shè)備。

PS300采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)式原理；圖形處理中的矩陣運(yùn)算和其他基本算法使用3個(gè)位片處理機(jī)組成的流水線。三維物體輪廓線的顯示亮度可以隨距離遠(yuǎn)近而變化，離眼睛越遠(yuǎn)的部分線條越淡，這樣可更好地體現(xiàn)出立體圖的真實(shí)感。SiliconGraphics公司的IRIS工作站采用數(shù)字成像工作原理。此后，其他公司紛紛效仿。這種持續(xù)不斷的提高顯示畫(huà)面質(zhì)量、加快交互速度的努力會(huì)繼續(xù)進(jìn)行，必將進(jìn)一步推動(dòng)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展。1.2計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展（續(xù)）Spacewars:firstcomputergraphicsgame(MIT1961)SketchPad:firstinteractivegraphics(1961)Whirlwind:earlygraphicsusingVectorScope(1951)firstCADsystem(IBM1959)

隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的不斷發(fā)展，它的應(yīng)用范圍也日趨廣泛。目前，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域主要有以下幾種:⒋

計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)和藝術(shù)

⒉

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CAD/CAM)⒊

地形地貌和自然資源圖

⒈

用戶接口

⒌

分析計(jì)算及視圖中的應(yīng)用

6.

游戲

1.3計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用1.3計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用⒈

用戶接口

Macintosh微機(jī)首先在商品化產(chǎn)品上用形象的圖形表示操作命令，使得普通用戶也會(huì)用計(jì)算機(jī)畫(huà)圖、作日常計(jì)算，打破了人們對(duì)操作計(jì)算機(jī)所持的神秘感。圖文形式相結(jié)合大大改善了計(jì)算機(jī)交互操作的用戶界面，開(kāi)辟了計(jì)算機(jī)應(yīng)用的很多新領(lǐng)域。FastestbrowserontheMac

用戶接口用戶接口是人們使用計(jì)算機(jī)的第一觀感。一個(gè)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(xué)已經(jīng)全面融入計(jì)算機(jī)的方方面面，很多軟件幾乎可以不看任何說(shuō)明書(shū)，而根據(jù)它的圖形、或動(dòng)畫(huà)界面的指示進(jìn)行操作1.3計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用目前幾個(gè)大的軟件公司都在研究下一代用戶界面，開(kāi)發(fā)面向主流應(yīng)用的、自然、高效多通道的用戶界面。研究多通道語(yǔ)義模型、多通道整合算法及其軟件結(jié)構(gòu)和界面范式是當(dāng)前用戶界面和接口方面研究的主流方向，而圖形學(xué)在其中起主導(dǎo)作用。1.3計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用2、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）CAD/CAM是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在工業(yè)界最廣泛、最活躍的應(yīng)用領(lǐng)域飛機(jī)、汽車、船舶的外形的設(shè)計(jì)發(fā)電廠、化工廠等的布局土木工程、建筑物的設(shè)計(jì)電子線路、電子器件的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)結(jié)果直接送至后續(xù)工藝進(jìn)行加工處理，如波音777飛機(jī)的設(shè)計(jì)和加工過(guò)程1.3計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用1.3計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用

交互圖形工作站在機(jī)械、電子、建筑等行業(yè)中迅速取代繪圖板加丁字尺的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，擔(dān)負(fù)起繁重的日常繪圖任務(wù)、總體方案的優(yōu)化、細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)等工作。機(jī)械CAD系統(tǒng)所生成的零件、裝配件典型的CAD/CAM系統(tǒng)有UG、Pro/E、Cimatron、MasterCAM等CAD即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ComputerAidedDesign,CAD）根據(jù)模型的不同，CAD系統(tǒng)一般分為二維CAD和三維CAD系統(tǒng)。二維CAD系統(tǒng)一般將產(chǎn)品和工程設(shè)計(jì)圖紙看成是“點(diǎn)、線、圓、弧、文本、”等幾何元素的集合，系統(tǒng)內(nèi)表達(dá)的任何設(shè)計(jì)都變成了幾何圖形，所依賴的數(shù)學(xué)模型是幾何模型，系統(tǒng)記錄了這些圖素的幾何特征。二維CAD系統(tǒng)一般由圖形的輸入與編輯、硬件接口、數(shù)據(jù)接口和二次開(kāi)發(fā)工具等幾部分組成。三維CAD系統(tǒng)的核心是產(chǎn)品的三維模型。三維模型是在計(jì)算機(jī)中將產(chǎn)品的實(shí)際形狀表示成為三維的模型，模型中包括了產(chǎn)品幾何結(jié)構(gòu)的有關(guān)點(diǎn)、線、面、體的各種信息。由于三維CAD系統(tǒng)的模型包含了更多地實(shí)際結(jié)構(gòu)特征，使用戶在采用三維CAD造型工具進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，越能反映實(shí)際產(chǎn)品的構(gòu)造或加工制造過(guò)程。

1.3計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用CAM(computerAidedManufacturing，計(jì)算機(jī)輔助制造)：利用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備管理控制和操作的過(guò)程。它輸入信息是零件的工藝路線和工序內(nèi)容，輸出信息是刀具加工時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡(刀位文件)和數(shù)控程序。1.3計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用boeing7771.3計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CAD/CAM)(續(xù))網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行異地異構(gòu)系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)已不再是一個(gè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)孤立的技術(shù)問(wèn)題，而是綜合了產(chǎn)品各個(gè)相關(guān)領(lǐng)域、相關(guān)過(guò)程、相關(guān)技術(shù)資源和相關(guān)組織形式的系統(tǒng)化工程從設(shè)計(jì)一開(kāi)始就考慮產(chǎn)品生命周期的全部因素，從而達(dá)到快速響應(yīng)市場(chǎng)需求的目的協(xié)同設(shè)計(jì)的出現(xiàn)使企業(yè)生產(chǎn)的時(shí)空觀發(fā)生了根本的變化；異地設(shè)計(jì)、異地制造、異地裝配為企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中贏得了寶貴的時(shí)間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(guò)對(duì)這些信息進(jìn)行分類、綜合等一系列處理，在三維空間中重新構(gòu)造出二維信息所對(duì)應(yīng)的三維形體，恢復(fù)形體的點(diǎn)、線、面及其拓?fù)潢P(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)形體的重建優(yōu)勢(shì)：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(shù)的發(fā)展方向工程圖及其三維重建結(jié)果1工程圖及其三維重建結(jié)果21.3計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用⒊

地形地貌和自然資源圖

地理信息系統(tǒng)（GIS，GeographicInformationSystem）是一種用于采集、模擬、處理、檢索、分析和表達(dá)地理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)，是社會(huì)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境保護(hù)協(xié)同持續(xù)發(fā)展中，信息集成和分析的先進(jìn)工具。目前廣泛應(yīng)用于環(huán)境污染治理、災(zāi)害評(píng)估監(jiān)測(cè)、森林綜合考察、地質(zhì)礦產(chǎn)勘探、自然資源開(kāi)發(fā)、城市科學(xué)管理、產(chǎn)業(yè)布局規(guī)劃和持續(xù)發(fā)展研究等領(lǐng)域。成三維的地形地貌圖

圖形學(xué)的應(yīng)用實(shí)例之二——DOM產(chǎn)品圖形學(xué)的應(yīng)用實(shí)例之三——DOM產(chǎn)品圖形學(xué)的應(yīng)用實(shí)例之四——DOM產(chǎn)品圖形學(xué)的應(yīng)用實(shí)例之五——DLG產(chǎn)品圖形學(xué)的應(yīng)用實(shí)例之六——DLG產(chǎn)品圖形學(xué)的應(yīng)用實(shí)例之七——DLG產(chǎn)品數(shù)字三維景觀數(shù)字三維景觀數(shù)字三維景觀在遙感圖像的應(yīng)用流程1.3計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用（續(xù)）計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的一個(gè)分支，并逐步進(jìn)入實(shí)用階段。1996IndependenceDay因起可視效果獲oscar.⒋

計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)和藝術(shù)

ToyStory成為第一部全三維計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)特點(diǎn)的電影計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)近十多年來(lái)取得了很大的發(fā)展，已滲透到人們生活的各個(gè)角落商業(yè)廣告、影視特技/片頭、動(dòng)畫(huà)片教育、軍事、飛行模擬等分類二維動(dòng)畫(huà) 圖象變形形狀混合三維動(dòng)畫(huà)關(guān)鍵幀動(dòng)畫(huà)變形物體的動(dòng)畫(huà)過(guò)程動(dòng)畫(huà)關(guān)節(jié)動(dòng)畫(huà)與人體動(dòng)畫(huà)基于特征的圖象變形（貓變虎）由三維FFD操作得到的魚(yú)的變形圖計(jì)算機(jī)藝術(shù)用計(jì)算機(jī)軟件從事藝術(shù)創(chuàng)作二維平面的畫(huà)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(mén)生成動(dòng)畫(huà)的軟件（如Alias，Softimage）優(yōu)點(diǎn)：提供多種風(fēng)格的畫(huà)筆畫(huà)刷提供多種多樣的紋理貼圖，甚至能對(duì)圖象進(jìn)行霧化，變形等操作可以任意修改，取消敗筆不足：無(wú)法達(dá)到傳統(tǒng)繪畫(huà)中風(fēng)格化的藝術(shù)效果很難得到有素描效果、油畫(huà)效果的藝術(shù)品非真實(shí)感繪制（NPR，Non-PhotorealisticRendering）用于模擬藝術(shù)效果，研究方法有別于真實(shí)感圖形學(xué)鋼筆素描的生成鋼筆素描產(chǎn)生于中世紀(jì)，從19世紀(jì)開(kāi)始成為一門(mén)藝術(shù)20世紀(jì)90年代開(kāi)始研究用計(jì)算機(jī)模擬中國(guó)國(guó)畫(huà)與書(shū)法的生成GeorgesWinkenb1ach繪制的壺和碗(Siggraph’96)Salisbury繪制的茶壺(Siggraph’97)Salisbury繪制的熊(Siggraph’97)OliverDeussen繪制的素描樹(shù)(Siggraph’2000)1.3計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用⒌

分析計(jì)算及視圖中的應(yīng)用

既可用二維曲線圖表和三維模型，也有彩色高維幾何表示。

–必要性：直接分析大量的測(cè)量數(shù)據(jù)或統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)有困難–目標(biāo)：用圖形表現(xiàn)抽象的數(shù)據(jù)–應(yīng)用領(lǐng)域：醫(yī)學(xué)圖象重建，遙感，流場(chǎng)、氣象、核爆模擬，有限元分析……。–等等信息可視化：信息流量，商業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，股市行情……。1.3計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用⒌

分析計(jì)算及視圖中的應(yīng)用(續(xù))

1.3計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用6.游戲1.3計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用6.游戲1.4圖形顯示器的發(fā)展及其工作原理1.4.1陰極射線管CRT1.4.2光柵掃描顯示器1.4.3三維顯示器CathodeRayTube，是光柵掃描顯示器的顯示部件，其功能與電視機(jī)的顯像管類似，主要是由電子槍、聚焦系統(tǒng)、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熒光粉層和玻璃外殼五大部分組成。1.4.1陰極射線管CRT14.1-陰極射線管電子槍是由燈絲、陰極、控制柵組成。黑白CRT中只有一支電子槍。彩色CRT中有紅綠藍(lán)三支電子槍。1.4.1-陰極射線管CRT通電后燈絲發(fā)熱，陰極被激發(fā)射出電子，電子受到控制柵的調(diào)節(jié)形成電子束。電子束經(jīng)聚焦系統(tǒng)聚焦后以高速轟擊到熒光屏上，熒光粉層被激發(fā)后發(fā)出輝光形成一個(gè)光點(diǎn)。1.4.1-陰極射線管CRT偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)可以控制電子束在指定的位置上轟擊熒光屏，整個(gè)熒光屏依次掃描完畢后，圖像顯示完成。1.4.1-陰極射線管

由于熒光粉具有余輝特性——電子束停止轟擊熒光屏后，熒光粉的亮度并不是立即消失，而是按指數(shù)規(guī)律衰減，圖像逐漸變暗，為了得到亮度穩(wěn)定的圖像，電子槍需要不斷地根據(jù)幀緩沖的內(nèi)容轟擊熒光屏，反復(fù)重繪同一幅圖像，即不斷刷新屏幕。第一代：隨機(jī)掃描顯示器第二代：直視存儲(chǔ)管顯示器第三代：光柵掃描顯示器1.4-圖形顯示器的更新?lián)Q代

由于光柵掃描顯示器電子束的強(qiáng)度可以不斷變化，所以容易生成顏色連續(xù)變化的真實(shí)感圖像。光柵掃描顯示器是畫(huà)點(diǎn)設(shè)備，可看作是一個(gè)點(diǎn)陣單元發(fā)生器，并可控制每個(gè)點(diǎn)陣單元的亮度，這些點(diǎn)陣單元被稱為像素（PictureElement，Pixel）1.4.2光柵掃描顯示器像素

在繪制水平，垂直直線及對(duì)角線時(shí)，像素點(diǎn)集在直線路徑上的位置是準(zhǔn)確的，稱為不走樣直線不走樣直線

點(diǎn)陣形成的斜線呈階梯狀，形成鋸齒線，這稱為直線的走樣走樣直線

光柵顯示器為了在能整個(gè)屏幕上顯示出圖形，電子束需要從屏幕的左上角開(kāi)始，沿著水平方向從左至右勻速地掃描，一直掃描到屏幕的右下角，顯示出一幀圖像。掃描線掃描線掃描線像素點(diǎn)三槍三束1.5.4-蔭罩式彩色CRT的熒光點(diǎn)圖案蔭罩板

如果屏幕上每個(gè)像素的顏色只用一位（Bit）表示，其值非0即1，屏幕只能顯示黑白二色圖像，稱為黑白顯示器，此時(shí)幀緩沖器只有一個(gè)位面。如果屏幕分辨率為1024×768，則黑白顯示器的幀緩沖容量是1024×768×1＝786,432位位面圖1-24一位面幀緩沖器1個(gè)位面位面

如果每個(gè)像素的顏色可以用一個(gè)字節(jié)（Byte）表示，幀緩沖器需要用八個(gè)位面，可表示256種灰度，稱為灰度顯示器。如屏幕分辨率為1024×768，則灰度顯示器的幀緩沖的容量是1024×768×8＝6,291,456位8個(gè)位面圖1-25八位面幀緩沖器8個(gè)位面位面

如果每個(gè)像素用R、G、B三原色混合表示，其中每種原色分別用一個(gè)字節(jié)表示，各對(duì)應(yīng)一把電子槍，每種顏色可有256種亮度，三種顏色的組合是224顏色，共有二十四個(gè)位面。如屏幕分辨率為1024×768，則彩色顯示器的幀緩沖的容量是1024×768×8×3＝18,874,368位24個(gè)位面圖1-2624個(gè)位面幀緩沖器

為了進(jìn)一步提高顏色的種類，控制幀緩沖的增加，可把幀緩沖中的位面號(hào)作為顏色索引表的索引號(hào)，為每組原色配置一個(gè)顏色索引表，顏色索引表有256項(xiàng)，每一項(xiàng)具有w位字寬，當(dāng)w大于8時(shí)，如w＝10，可以有210種亮度等級(jí)，但每次只能有256種不同的亮度等級(jí)可用，這種顏色稱為索引色。在本書(shū)后續(xù)的程序中，將使用COLORREFRGB(BYTEbRed，BYTEbGreen，BYTEbBlue)函數(shù)定義顏色把位面號(hào)作為顏色索引號(hào)

光柵掃描顯示器的顯示控制器反復(fù)掃描幀緩沖器，讀出像素的位置坐標(biāo)（x，y）和顏色值Color送給相應(yīng)的地址寄存器，并經(jīng)過(guò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換后翻譯為模擬信號(hào)。顯示控制器將電子束偏轉(zhuǎn)到像素x，y的地址，并以Color指定的顏色強(qiáng)度轟擊熒光屏，點(diǎn)亮指定位置的像素點(diǎn)形成圖像顯示控制器一個(gè)像素的參數(shù)為位置坐標(biāo)（