計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教案圖形設(shè)備省公開(kāi)課一等獎(jiǎng)全國(guó)示范課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

第2章圖形設(shè)備

提出問(wèn)題■計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)包含哪些外部設(shè)備？

圖形輸入設(shè)備：概念、特點(diǎn)

圖形顯示設(shè)備：概念、結(jié)構(gòu)原理、工作方式、特點(diǎn)

圖形繪制設(shè)備：概念、特點(diǎn)第1頁(yè)2.1圖形輸入設(shè)備■鍵盤(pán)（keyboard）

直接輸入數(shù)據(jù)■鼠標(biāo)器(mouse)

經(jīng)過(guò)鼠標(biāo)移動(dòng)取得相對(duì)位置第2頁(yè)■光筆(lightpen)

檢測(cè)熒光屏發(fā)光點(diǎn)選擇屏幕位置■觸摸屏(touchscreen)以手指觸摸方式選擇屏幕位置觸鈕開(kāi)關(guān)導(dǎo)線光孔透鏡組筆體光導(dǎo)纖維圖2-2光筆結(jié)構(gòu)第3頁(yè)■操縱桿(joystick)以桿移動(dòng)選擇位置■跟蹤球（trackball）經(jīng)過(guò)球旋轉(zhuǎn)移動(dòng)光標(biāo)■空間球（spacegall）由受壓方向取得方向數(shù)據(jù)■數(shù)據(jù)手套(dataglove)

是一個(gè)戴在手上傳感器，它能給出用戶(hù)全部手指關(guān)節(jié)角度改變，來(lái)自手套輸入，可用來(lái)給虛擬場(chǎng)景中對(duì)象定位或操縱該場(chǎng)景?！鰯?shù)字化儀(digitizer)

用于跟蹤輸入圖形坐標(biāo)值模-數(shù)轉(zhuǎn)換第4頁(yè)■圖象掃描儀(scaner)

可直接把圖形圖象輸入到計(jì)算機(jī)中。經(jīng)過(guò)光學(xué)掃描機(jī)構(gòu)將灰度或彩色等級(jí)統(tǒng)計(jì)下來(lái)，并按圖象方式進(jìn)行存放。第5頁(yè)■聲頻輸入系統(tǒng)也稱(chēng)為聲音輸入系統(tǒng)，在一些圖形工作站中，采取話音識(shí)別器作為輸入設(shè)備，以接收操作者命令。■視頻輸入系統(tǒng)

視頻信號(hào)采集板（卡）、視頻信號(hào)輸入卡、視頻信號(hào)處理裝置視霸卡（videoblunster）第6頁(yè)2.2圖形顯示設(shè)備常見(jiàn)圖形顯示設(shè)備：

陰極射線管CRT陰極射線管彩色陰極射線管CRT圖形顯示器隨機(jī)掃描圖形顯示器直視存放管圖形顯示器光柵掃描圖形顯示器平板顯示器第7頁(yè)■陰極射線管利用電磁場(chǎng)產(chǎn)生高速、經(jīng)過(guò)聚焦電子束，偏轉(zhuǎn)到屏幕不一樣位置轟擊屏幕表面熒光材料而產(chǎn)生可見(jiàn)圖形。電子槍?zhuān)寒a(chǎn)生高速電子束轟擊熒光屏偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)：利用磁場(chǎng)使電子束產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)熒光屏：表面涂熒光粉，受電子束轟擊時(shí)發(fā)光第8頁(yè)

■彩色陰極射線管經(jīng)過(guò)將紅、綠、藍(lán)三種彩色影象同時(shí)顯示在管一個(gè)管屏上，合成一幅彩色圖形。三基色標(biāo)準(zhǔn)蔭罩式彩色顯象管

主要結(jié)構(gòu)：三色熒光屏、三支電子槍、蔭罩板

第9頁(yè)三色熒光屏蔭罩板第10頁(yè)穿透式彩色顯示原理

結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)控制電子束速度來(lái)取得不一樣顏色第11頁(yè)■隨機(jī)掃描圖形顯示器（向量顯示器、筆劃顯示器）

電子束定位和偏轉(zhuǎn)含有隨機(jī)性，即電子束掃描軌跡隨顯示內(nèi)容而改變，只在需要地方掃描，而無(wú)須全屏掃描。特點(diǎn)：無(wú)冗余掃描、速度快、圖象清楚、比光柵系統(tǒng)更高分辨率、生成光滑線條不能顯示逼真場(chǎng)景、和電視標(biāo)準(zhǔn)不一致、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也較復(fù)雜第12頁(yè)■直視存放管圖形顯示器象一個(gè)有長(zhǎng)余輝熒光屏，一條線一旦畫(huà)在屏幕上，在一小時(shí)之內(nèi)都將是可見(jiàn)。特點(diǎn)：無(wú)需刷新、無(wú)閃爍、成本較低、不能顯示彩色、不能局部修改、刷新慢第13頁(yè)

■光柵掃描圖形顯示器電子束橫向掃描屏幕，一次一行，從頂?shù)降醉槾芜M(jìn)行。當(dāng)電子束橫向沿每一行移動(dòng)時(shí)，電子束強(qiáng)度不停改變來(lái)建立亮點(diǎn)圖案。分逐行掃描和隔行掃描第14頁(yè)■平板顯示器低電壓、輕小型、數(shù)字化顯示器件適合用于小型設(shè)備上顯示裝置

有五種：液晶顯示器施加電壓改變液晶光學(xué)效應(yīng)等離子體顯示板薄片光電顯示器發(fā)光二極管顯示器激光顯示器第15頁(yè)2.3圖形顯示子系統(tǒng)簡(jiǎn)單光柵圖形顯示子系統(tǒng)第16頁(yè)慣用光柵圖形顯示子系統(tǒng)第17頁(yè)

發(fā)展光柵圖形顯示子系統(tǒng)第18頁(yè)相關(guān)概念■分辨率

屏幕分辨率

也稱(chēng)為光柵分辨率，屏幕所能顯示最大分辨率。如：640×480800×6001024×768

顯示分辨率

顯示控制器所能夠提供顯示模式分辨率。顯示模式

文本方式：用字符數(shù)乘積表示40×2580×25

圖形方式：用象素點(diǎn)乘積表示

存放分辨率

幀緩沖區(qū)大小，普通用緩沖區(qū)字節(jié)數(shù)表示。

（與顯示分辨率和像素點(diǎn)色彩都相關(guān)）第19頁(yè)■象素與幀緩存

屏幕上一個(gè)象素點(diǎn)對(duì)應(yīng)幀緩存中一組信息。

兩種對(duì)應(yīng)方法：

組合象素法（PackedPixelMethod）

顏色位面法（ColorPlaneMethod）第20頁(yè)組合象素法一個(gè)圖形象素點(diǎn)全部信息被編碼成一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，按照一定方式存放到幀緩存中，編碼字節(jié)長(zhǎng)度與點(diǎn)屬性（如顏色、灰度等）相關(guān)。第21頁(yè)顏色位面法幀緩存被分成若干獨(dú)立存放區(qū)域，每一個(gè)區(qū)域稱(chēng)為一個(gè)位面（BitPlane），每個(gè)位面控制一個(gè)顏色或者灰度，每一個(gè)圖形象素點(diǎn)在每個(gè)位面中占一位，經(jīng)過(guò)幾個(gè)位面中同一位組合成一個(gè)象素。第22頁(yè)第23頁(yè)24位面幀緩存使用方法例：000RGB25500255255255黑色象素點(diǎn)紅色象素點(diǎn)白色象素點(diǎn)第24頁(yè)■顏色查找表

顏色查找表也稱(chēng)調(diào)色板，是由高速隨機(jī)存放器組成，用來(lái)儲(chǔ)存表示象素色彩代碼。此時(shí)幀緩沖存放器中每一象素對(duì)應(yīng)單元代碼不再代表該象素色彩值，而是作為查色表地址索引。第25頁(yè)第26頁(yè)使用顏色查找表特點(diǎn)：

（1）節(jié)約空間（2）同屏可顯示顏色數(shù)受限制

顏色索引調(diào)色板000010012010255255255255第27頁(yè)

■顯示長(zhǎng)寬比

顯示長(zhǎng)寬比，即水平點(diǎn)數(shù)與垂直點(diǎn)數(shù)之