计算机图形学 CG01_概述.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,计算机图形学,郗 润 平,办 公 室：计算机学院,217,电 话：,029-88431533,E-mail:xirunping,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,二一二年二月,辅导老师,2012,辅导班级,姓 名,联系电话,10011001,王 爽,18392381296,10011002,杨密静,15309282630,10011003,李龙飞,18392381273,10011004,教材及参考书,教材：,计算机图形学,(,第三版,),孙家广等,清华大学出版社,参考书目：,计算机图形学,原理、方法及应用,潘云鹤,高等教育出版社,2001,计算机图形学教程,傅雅宁主编,国防工业出版社,2005.8,计算机图形学基础,唐泽圣等,清华大学出版社,1995,计算机图形学理论与实践,李春雨,北京航空航天大学,2004,计算机图形学教程,唐荣锡等,科学出版社,2000.11,Computer Graphics-Principles and Practice,James D.Foley,Steven K.,Feiner,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,授课章节安排,教材,1,、,3,、,4,、,6-9,章课堂学习,重点学习,4,、,6,、,7,章,了解,3,、,8,、,9,章,教材,2,、,5,、,10,章自学,第,2,章 有关规范 图形化软件开发,第,5,章 交互式图形程序开发库,GIL,第,10,章 数字图像处理（另开一门课）,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,课时安排,共,32+16,学时，其中,授课：,30,学时（,15,次）,复习：,2,学时（,1,次）上机实验：,16,学时（,5,次）,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,考核方式,作业,(,实验,),20,平时成绩,5,考试,75,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,上机实验课安排,第,5-9,周,周三,19:00-21:45,实验大楼,B107,机房,1-3,班,B206,机房,4,班,阙怀青,13991993056,quehq,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,课程要求,计算机图形学的基本概念、原理和算法等,相关软件,Coreldraw,Photoshop,Macromedia,Flash,Vega,CAD,软件,:Auto CAD,UG,Pro/E,Protel,MatLab,，,IDL,(,Interactive,Data Language,）,Open GL&Direct 3D,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,第一章 计算机图形学概述,提 纲,1,计算机图形学的研究内容,2,计算机图形学发展历史,3,计算机图形学应用举例,4,当前的研究动态,5,图形的硬件设备,图形输入、显示、输出,(,绘制,),及处理,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,计算机图形学,计算机图形学是利用计算机研究图形的,表示、生成、处理、显示,的学科，即是一门专门研究计算机如何处理图形的学科。,是计算机学科中最活跃的分支之一，它随着计算机技术的发展而发展。,图形学的应用从某种意义上标志着计算机软、硬件的发展水平,已渗透到各个领域,:,工业监控、科学实验、商业管理、办公自动化、计算机辅助设计,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,计算机图形学,涉及计算机科学与计算机技术的许多分支，它又同时与信息科学、微电子学、几何学、图论以及各应用领域的学科密切相关，并在发展中逐步与图像处理、模式识别、人工智能、计算机语言、计算机通信网络结合起来,是一门内容广泛、发展迅速的新兴技术学科,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,1,计算机图形学的研究内容,计算机图形学主要是研究用计算机及其图形设备来输入、表示、变换、运算和输出图形的原理、算法及系统。,涉及的主要内容有,(,P,4,),计算机图形学的基本知识：发展、设备、应用、交互技术与用户接口等,基本图形元素生成算法，几何与投影变换、窗口裁剪等,曲线和曲面的插值、拟合、拼接、分解、过渡、光顺、整体或局部修改等,图形元素（点、线、面、环、体等）的求交与分类以及集合运算（几何造型）,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,1,计算机图形学的研究内容,字符的生成与变换,真实图形显示：隐藏线、面消隐、光照、纹理等,模糊景物的生成：山、水、花、草、树、烟云、雾等,三维或高维数据场的可视化,三维形体的实时显示和图形的并行处理,虚拟现实环境的生成及其控制算法等,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,图形的概念,图形通常是由点、线、面、体等几何元素和灰度、色彩、线型、线宽等非几何属性组成，用来表示实际或抽象的事物。,1,计算机图形学的研究内容,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,1,计算机图形学的研究内容,构成图形的要素,几何要素：刻画对象的轮廓、形状等,非几何要素：刻画对象的颜色、材质等,图形：,计算机图形学的研究对象,泛指能在人的视觉系统中产生视觉印象的客观对象，包括自然景物、拍摄到的图片、用数学方法描述的图形等等,计算机中表示图形的方法,点阵表示：枚举出图形中所有的点，简称为图像（像素图）,参数表示：形状参数,+,属性参数，简称为图形,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,图形的概念,图形在计算机内的表示,点阵图,（位图）：即用具有灰度或色彩的点阵来表示图形的一种方法，实际上也就是图像；一般的图形显示和输出设备显示和输出的都是点阵图。,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,点阵法,一幅二维灰度图形可用矩阵,(,x,i,y,j,g,k,)(i=1,2.,M;j=1,2.,N;k=1,2.,L),表示。,其中,(,x,i,y,j,),表示图形所占点阵的位置，,g,k,表示该点象素的灰度级，一般,L256,。,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,图形的概念,图形在计算机内的表示,矢量图：,即用形状和属性参数表示的图形；可以通过一定的转换算法将其转换成点阵图表示。,x,2,+y,2,=1,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,图形的概念,点阵图 与,矢量图：,点阵图,矢量图,结构简单,数据结构复杂,修改困难,易修改,放大、缩小会失真,无极缩放,存储占空间,存储空间小,易表示、输出,输出、表示复杂,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,1,计算机图形学的研究内容,计算机图形学的研究内容,图形的输入、处理、输出,计算机图形学的研究内容非常广泛，如图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型真实感图形计算与显示算法，以及科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。,我们着重讨论与图形交互技术、,光栅图形生成、曲线曲面造型、图形变换,和真实感图形生成相关的原理与算法。,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,1,计算机图形学的研究内容,相关学科,图像处理,计算机视觉,模式识别,计算几何,数字图像,数据模型,图像生成（计算机图形学）,模型（特征）提取,（计算机视觉，模式识别）,模型变换,（计算几何）,图像变换,（图像处理）,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,图像的概念,定义：图像从广义上讲，凡是记录在纸上，拍摄在照片上，显示在屏幕上的所有具有视觉效果的画面都叫图像。,图像根据记录方式不同，可分为两类：,模拟（,analog,）图像：通过某种物理量的强弱变化来记录图像上各点的灰度信息，如照片、电视；,数字图像：完全用数字来记录图像的灰度信息；,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,图形与图像的区别,图形与图像是两个不同的概念,简单来讲，图形是现实中物体或事物的抽象；图像是指反映在视觉中的画面,以位图,(Bitmap),形式存在的灰度信息,二者有着密切的联系,图形的显示归根结底都必须通过图像来实现，图形是实际事物的抽象,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,图像的概念,图像处理：即将图像的灰度做某种变换，以使图像中的某部分信息更加突出，适应不同的需要。例如亮度、对比度的调整等。,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,图形与图像处理,概念,:,利用计算机及其图形设备进行图形图像的输入、表示、变换、运算和输出的原理、算法及系统。,方法和一般步骤,:,图形：,输入（造型）,处理（表示、变换、运算等）,输出,图像：,输入,处理（变换）,输出,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,被动式图形学时代,1950,年，第一台图形显示器作为美国麻省理工学院,(MIT),旋风,I,号,(Whirlwind I),计算机的附件诞生了。该显示器用一个类似于示波器的阴极射线管,(CRT),来显示一些简单的图形，主要用于图形输出，没有交互功能。,2,计算机图形学发展历史（,1/11,）,被动式图形学时代,1958,年美国,Calcomp,公司由联机的数字记录仪发展成,滚筒式绘图仪,，,GerBer,公司把数控机床发展成为,平板式绘图仪,。,在整个,50,年代，计算机，用机器语言编程，主要应用于科学计算，图形设备仅具有输出功能。计算机图形学处于准备和酝酿时期，并称之为：“被动式”图形学,2,计算机图形学发展历史（,2/11,）,2,计算机图形学发展历史（,3/11,）,交互式计算机图形学,到,50,年代末期，,MIT,的林肯实验室在“旋风”计算机上开发,SAGE,空中防御体系，第一次使用了具有指挥和控制功能的CRT,显示器，操作者可以用笔在屏幕上指出被确定的目标。与此同时，类似的技术在设计和生产过程中也陆续得到了应用，它预示着,交互式,计算机图形学的诞生。,1962,年，,MIT,林肯实验室的,Ivan E.Sutherland,发表了一篇题为“,Sketchpad,：一个人机交互通信的图形系统”的博士论文，他在论文中首次使用了“,Computer Graphics”,这个术语,证明了交互计算机图形学是一个可行的、有用的研究领域，从而确定了计算机图形学作为一个崭新的科学分支的独立地位,被称为“图形学之父”。他在论文中所提出的一些基本概念和技术，至今还在广为应用,。,1.2,计算机图形学发展历史（4/11,）,1.2,计算机图形学发展历史（,5/11,）,1964,年,MIT,的教授,Steven A.Coons,提出了被后人称为,超限插值,的新思想，通过插值四条任意的边界曲线来构造曲面。,同在,60,年代早期，法国雷诺汽车公司的工程师,Pierre,Bzier,发展了一套被后人称为,Bzier,曲线、曲面的理论，成功地用于几何外形设计，并开发了用于汽车外形设计的,UNISURF,系统。,Coons,方法和,Bzier,方法是,CAGD,最早的开创性工作。,计算机图形学的最高奖是以,Coons,的名字命名的，而获得第一届（,1983,）和第二届,(1985)Steven A.Coons,奖的，恰好是,Ivan E.Sutherland,和,Pierre,Bzier,。,1.2,计算机图形学发展历史（,6/11,）,图形显示设备的发展,画线显示器（矢量显示器,/,随机扫描显示器,）,60,年代中期，只能画线，价格昂贵,存储管式显示器,无需刷新，价格较低，但没有动态修改图形的能力,。,刷新式光栅扫描显示器,当前的主流显示器 性能高 价格低,计算机图形学发展历史（,7/11,）,图形输入设备的发展,第一阶段：控制开关、穿孔纸等等,第二阶段：键盘,第三阶段：二维定位设备，如鼠标、光笔、图形输入板、触摸屏等等，语音,第四阶段：三维输入设备（如空间球、数据手套、数据衣），用户的手势、表情等等,第五阶段：用户的思维,计算机图形学发展历史（,8/11,）,计算机图形学发展历史（,9/11,）,1.2,计算机图形学发展历史（,10/11,）,图形软件的发展及软件标准的形成,发展历程,两类标准,官方标准,（标准组织制定的标准）：,GKS(Graphical Kernel System),，,PHIGS(Programmers Hierarchical Interactive Graphics System),工业标准,（事实上的标准）：,SGI,公司的,OpenGL,，,微软公司的,DirectX 3D,，,X,财团的,Xlib,，,Adobe,公司的,PostScript,等等诸侯割据,标准讨论,标准形成,1.2,计算机图形学发展历史（,11/11,）,真实感图形和实体造型技术的发展,(1970,年代,1980,年代,光线跟踪算法和辐射度算法,的提出，标志着真实感图形的显示算法已逐渐成熟,),图形学有关学术会议的发展,ACM(,美国计算机协会,)SIGGRAPH,会议是计算机图形学领域最权威的国际会议，每年在美国召开,(the,S,pecial,I,nterest,G,roup on Computer,G,raph,ics and Interactive Techniques),1.3,计算机图形学的应用,用户接口,CAD/CAM,科学、技术及事务管理中的交互绘图统计图）*,绘制测量、勘探图形*,过程控制及系统环境模拟,电子印刷及办公室自动化,艺术模拟,科学计算的可视化*,工业模拟,计算机辅助教学,1.3,计算机图形学应用举例,计算机辅助设计,(,Computer-Aided Design),应用领域：飞机、轮船、汽车外形，大规模集成电路，建筑，服装，玩具,优点：设计周期短，成本低，质量高,CAD,应用举例,（,a,）工程图,（,b,）线框图,（,c,）实体图,计算机图形学应用举例（续）,科学计算可视化,（,Scientific Visualization,）,必要性：直接分析大量的测量数据或统计数据有困难,目标：用图形表现抽象的数据,应用领域：医学遥感，流场等等,1.3,计算机图形学应用举例,图形实时绘制与自然景物仿真,在计算机中重现真实世界的场景叫做真实感绘制。,真实感绘制的主要任务是模拟真实物体的物理属性，简单的说就是物体的形状、光学性质、表面的纹理和粗糙程度，以及物体间的相对位置、遮挡关系等等。,由清华大学自然景物平台生成的野外场景,日本,Yoshinori,Dobashi,等人绘制的真实感云（,Siggraph2000,）,Xfrog3.0,生成的挪威云杉,基于特征的图象变形（猫变虎）,1.3,计算机图形学应用举例,图形用户接口,(,界面,),发展历程,操作系统,Macintosh,，,OS/2,，,Windows,，,Unix/X-Window,人,机,界,面,命令行界面,CLI,图形用户界面,GUI,多通道用户界面,(MMI),计算机图形学应用举例（续）,计算机艺术,书法、艺术图片,输入工具：键盘、鼠标、手写笔等等,软件工具：,PhotoShop,、,CorelDraw,、,PaintBrush,等等,优点：功能多、创作轻松、,调色方便等等,缺点：目前难以容入人的,灵感（未来的研究课题）,图,12,侧锋效果,图,13,综合效果仿真,Researches in CS department,TJU,Chinese Ink-wash Drawing,计算机动画与仿真,以及广告影视创作,传统动画：费时费力，质量差，,例子：,大闹天宫,，,90*60*24=129,，,600,张胶片，几十位动画工作者近两年的时间,计算机动画（,Computer Animation):,效率高，质量高,例子：,侏罗纪公园,计算机动画创作工具：,3D MAX,MAYA,等等,1.3,计算机图形学应用举例,计算机图形学应用举例（续）,虚拟现实系统（,Virtual Reality,）,或称虚拟环境（,Virtual Environment),是用计算机技术来生成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉或嗅觉等感觉世界，让用户可以从自己的视点出发，利用自然的技能和 某些设备对这,一生成的虚拟世界客,体进行浏览和交互考,察。,计算机图形学应用举例（续）,网上虚拟现实：虚拟现实,建模语言,VRML,计算机图形学应用举例（续）,科技、教育、商业领域的交互式绘图,计算机图形学应用举例（续）,地理信息系统,GIS,（,Geographical Information System,）,建立在地理图形之上的关于各种资源的综合信息管理系统,电脑游戏,实时性；逼实性；蕴含了先进的图形处理技术,计算机图形学应用举例（续）,多媒体系统,在计算机控制下，对多种媒体信息进行生成、操作、表现、存储、通信、或集成的信息系统，其中媒体至少应包括一种“连续媒体”及一种“离散媒体”,计算机处理的常见媒体：文本、图形、图像、语音、音频、视频、动画,特点：媒体的多样性操作的交互性、系统的集成性,1.4,当前的研究动态,造型技术,规则形体：欧氏几何方法,不规则形体：,分形几何方法,粒子系统,纹理映射,分形图形,L,系统造型,规则物体造型,当前的研究动态,(,续,),实体造型,特征造型技术,基本思想：把物体表示成为一组特征的集合，同一类物体具有相同的特征值，不同的特征值刻画了不同型号的物体。,基于物理的造型,基本思想：根据物体本身的物理特性及其所遵循的物理规律，就可以自动产生各种状态下的模型。,基于图像的造型,基本思想：通过图像分析等手段从真实世界中直接获取对象的几何信息和表面纹理信息，结合其它方法和纹理映射等技术，产生逼真度更高的图形。,Image based Modeling and Rendering,1,2,3,当前的研究动态,(,续,),真实感图形绘制技术,光照明模型,绘制算法,(,快速算法,),基于图像的绘制,例子,当前的研究动态（续）,人机交互技术,与计算机网络技术的紧密结合,远程医疗与诊断,远程导航与维修,远程教育,计算机网络技术,1.5,图形设备,高质量的计算机图形离不开高性能的计算机图形硬件设备。一个图形系统通常由,图形处理器，图形输出设备和输入设备构成,。,输入设备,输出设备,显示设备,绘制设备,图形处理器,图形输入设备,图形输入设备的逻辑分类,名称,基本功能,相应的典型设备,定位,(Locator),输入一个点的坐标,触摸屏、叉丝、指拇轮,笔划,(Stroke),输入一系列点的坐标,图形输入板,数值,(Valuator),输入一个整数或实数,数字键盘,选择,(Choice),由一个整数得到某种选择,功能键、叉丝、光笔选择单项,拾取,(Pick),通过一种拾取状态来判别一个显示着的图形,光笔或叉丝接触屏幕上已显示图形,字符串,(String),输入一串字符,字符键盘,图形输入设备,键盘,配有,ASCII,编码键之外，还设有一些命令控制键、光标控制键和功能键,鼠标,光电式,光机式,机械式,光笔,图形输入设备,触摸屏,是一种定位设备,提供一种简单、方便、自然的人机交互方式,具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点,触摸屏由触摸检测部件和控制器组成,按工作原理和传输信息的介质，可分为四种,图形输入设备,电阻式,电容式,红外线式,声表面波式,清晰度较高、透光率好、抗刮伤性良好,(,相对于电阻、电容等有表面度膜,),、反应灵敏、分辨率高、寿命长，不受温度、湿度等环境因素影响，没有漂移，有第三轴（即压力轴）响应,各类触摸屏性能比较,P10,图形输入设备,坐标数字化仪,是一种把图形转变成计算机能接收的数字形式专用设备,其采用电磁感应技术,图形输入设备,图形扫描仪,语音,三维输入设备,数字手套指套操纵盒控制球三维扫描仪,图形输入设备,图形输出设备,图形输出包括,图形的显示,和,图形的绘制,。,图形显示,指的是在屏幕上输出图形,图形绘制,通常指把图形画在纸上，也称硬拷贝，打印机和绘图仪是两种最常用的硬拷贝设备,图形显示设备,(1/21),阴极射线管,(CRT-,Cathode,Ray Tube,),组成：包括电子枪、聚焦系统、加速电极、偏转系统、荧光屏,工作原理：电子枪发射电子束，经过聚焦系统、加速电极、偏转系统，轰击到荧光屏的不同部位，被其内表面的荧光物质吸收，发光产生可见的图形。,结构,图形显示设备,(2/21),荧光屏,荧光物质：吸收电子束而发光,持续发光时间：电子束离开某点后，该点的亮度值衰减到初始值,1/10,所需的时间,刷新,(Refresh),：,为了让荧光物质保持一个稳定的亮度值,刷新频率：每秒钟重绘屏幕的次数,像素,(Pixel:Picture Cell),：,构成屏幕（图像）的最小元素,分辨率,(Resolution),：,CRT,在水平或竖直方向单位长度上能识别的最大像素个数。在假定屏幕尺寸一定的情况下，也可用整个屏幕所能容纳的像素个数描述，如,640*480,，,800*600,，,1024*768,，,1280*1024,等等,某种,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,（例如）,=1000ms/40ms=25Hz,图形显示设备,(3/21),彩色阴极射线管,产生彩色的常用方法,：,射线穿透法、影孔板法,射线穿透法原理,应用：画线显示器,优点：成本低,缺点：只等产生有限几种颜色,电子束,荧光涂层,产生颜色,低速电子束,较低速电子束,较高速电子束,高速电子束,图形显示设备,(4/21),影孔板法,原理：影孔板被安装在荧光屏的内表面，用于精确定位像素的位置,外层玻璃,荧光涂层,影孔板,图形显示设备,(5/21),影孔板的类型,点状影孔板,代表：大多数球面与柱面显像管,栅格式影孔板,代表：,Sony,的,Trinitron,与,Mitsubishi,的,Diamondtron,显像管,沟槽式影孔板,代表：,LG,的,Flatron,显像管,图形显示设备,(6/21),点状影孔板工作原理,红,、,绿,、,兰,三基色,三色荧光点,三个电子枪,图形显示设备,(7/21),显示器能同时显示的颜色个数,如果每个电子枪有,256,个等级，则显示器能同时显示,256*,256,*,256,=16M,种颜色，称为真彩系统,图形显示设备,(8/21),点距,图形显示设备,(9/21),*纯平显示器*,走向平面的显像管,球面显象管：,表面：球面的一部分,时间：,90,年代初,柱面显象管：,表面：柱面的一部分，垂直方向上平直，水平方向上有弯曲,时间：,90,年代中期,代表：,Sony,公司的,Trinitron,，,Mitsubishi,公司的,Diamondtron,平面直角显象管,表面：球面的一部分，类似于平面,时间：,90,年代中后期,现在市场上的主流显象管,纯平显象管,表面：纯平面,时间：,90,年代后期,代表：,Sony,公司的,FD Trinitron,，,Mitsubishi,公司的,Diamondtron,，,Samsung,公司,的,DanyFlat,，,LG,公司的,Flatron,今后的主流显象管,图形显示设备,(10/21),纯平显示器的技术指标,点距：,0.26mm,0.25mm,0.24mm,带宽：,110M208M,最大分辨率：,1600*1200/85,，,1280*1024/85,对比度：,亮度不均匀性：,闪烁：,功耗：,100w,左右,主要产品举例,LG,的未来窗，美格的平面龙（,Sony,显象管），,ADI,的,MicroScan,（,Sony,显象管），三星,700IFT,等等,图形显示设备,(11/21),随机扫描显示系统,特点：电子束在任意方向上自由移动,逻辑部件：刷新存储器,(Refreshing Buffer),，,显示处理器,(DPU:Display,Processing Unit),，,CRT,系统结构,图形显示设备,(12/21),显示文件,(Display File),刷新存储器中所有绘图命令组成的文件,工作原理,:,存储管式的图形显示器,光栅扫描显示系统,特点：光栅扫描,扫描线,帧,水平回扫期,垂直回扫期,应用程序,显示文件,CRT,DFT,DPU,图形显示设备,(13/21),图形显示设备,(14/21),绘图过程,图形显示设备,(15/21),逻辑部件：帧缓冲存储器（,Frame Buffer),，,视频控制器,（,Video Controller),，,显示处理器（,Display Processor,），,CRT,帧缓冲存储器,作用：存储屏幕上像素的颜色值,简称帧缓冲器，俗称显存,工作原理,Frame Buffer,It contains,colour,information for each pixel,1280 X 1024 X,1 (B/W),4 (16 Colors)=0.655 M Byte,8 (256 Colors)=1.31 M Byte,24(16M Colors)=3.932 M Byte,Color Modes,Tell how to interpret frame buffer values,Direct Color Mode,Also called:,True Color Mode,or,RGB Color Mode,Physical law-these additive colors are enough to compose all other colors,Indexed Color Mode,Also called:,Color Map Mode,Many applications do not require 16 million colors in the same picture at the same time,Hardware implemented,Color Map,or,Color Look-Up,Table,Direct,True or RGB Color Mode,The pixel value in the frame buffer is taken and directly interpreted as red,green and blue intensity and these values are then fed to the color gun of the display,Mapped or Indexed Color Mode,图形显示设备,(17/21,),图形显示设备,(18/21),简单的光栅扫描图形显示系统的结构,较为典型的光栅扫描图形显示系统的结构,图形显示设备,(19/21),视频控制器,作用：刷新,结构,工作原理,双缓冲机制（,Double Buffer),普通显卡,=,视频控制器,+,显存,图形显示设备,(20/21),显示处理器,作用：代替,CPU,完成部分图形处理功能，扫描转换、几何变换、裁剪、光栅操作、纹理映射等等,具有专用显示处理器的光栅显示系统的结构,图形加速卡,=,视频控制器,+,显存显示处理器,图形显示设备,(21/21),光栅显示系统的特点,优点：,成本低,易于绘制填充图形,色彩丰富,刷新频率一定，与图形的复杂程度无关,易于修改图形,缺点：,需要扫描转换,会产生混淆,缺点正在被克服,优点使其占据了市场主流,图形显示设备,液晶显示器,LCD,（,Liquid Crystal Display),由六层薄板组成的平板显示器,图形显示设备,LCD,技术指标,可视角度,能看到清晰图象的最大角度,点距,两个液晶颗粒（光点）之间的距离，一般,0.280.32mm,就能得到较好的显示效果,分辨率,液晶显示器的分辨率是指其真实分辨率，比如,1024768,的含义就是指该液晶显示器含有,1024768,个液晶颗粒,图形显示设备,LCD,优点,外观小巧精致,不会产生闪烁现象,工作电压低，功耗小，节约能源,没有电磁辐射,图形显示设备,等离子显示器,PDP,(-Plasma display,planel,),等离子体显示板也称为气体放电显示器（,Gas-Discharge Display,），通常用包括氖气在内的混合气体充如两块玻璃之间的区域，一块玻璃板上放置一组垂直导电带，而另一玻璃板上构成一组水平导电带，在成对的水平和垂直导电带上施以点火电压，导致两导电带交叉处的气体进入辉火放电的电子和离子等离子区。,优点：平板式、透明，是一种非常稳定的器件。,图形显示设备,以上三种显示技术比较,其它显示器,薄片光电显示器,发光二极管显示器,LED,激光显示器,性质,功耗,屏幕,厚度,平面度,亮度,分辨率,对比度,灰度等级,视角,色彩,价格,CRT,大,大,大,一般,好,中,中,好,大,丰富,低,LCD,小,小,小,好,适中,一般,差,差,一般,中,低,等离子,中,中,小,中,好,好,好,中,中,中,图形绘制设备,2008,年,4,月,16,日,在日本首都东京举行的国际平板显示设备展览会上，一名男子在索尼公司展出的,XEL-1,型电视机前驻足观看，这款,11,英寸的有机,EL,电视机显示屏仅厚,3,毫米。有机,EL,电视机的显示器采用通电后自身能发光的有机材料制成，不需要背光源因此可以做得更薄，而且还有亮度和对比度高、画质好、省电等特点，被认为是可能取代液晶和等离子电视的下一代平板电视主力产品。新华社发（伍婧丹编辑）,图形绘制设备,针式打印机,喷墨打印机,墨水：品红、黄、青、黑,连续式和随机式；压电式、气泡式、静电式、固体式,激光打印机,打印效果好、质量高,(,清晰,),、速度快，但结构复杂。,工作原理,P,22,图形绘制设备,激光打印机,图形绘制设备,绘图仪,静电绘图仪,P,22,笔式绘图仪,P,24,滚筒式,平板式,图形处理器,一种专用于图形显示的处理器，故也称显示处理器,DPU,。,采用流水线、并行处理等技术,Texas,的,TMS 34020,Intel,的,i860,图形处理器,人们常听说的,3dfx,公司的,Voodoo,系列，,S3,公司的,GX,系列，,nVIDIA,公司的,TNT2,，,GeForce256,以及用于专业领域的,Quadro,(,俗称,GeForce,GL),都指的是显卡主芯片的代号,计算机图形系统,定义：,计算机硬件、系统和图形软件、图形输入输出设备的集合。,基本功能,计算功能,形体设计，算法，数据库,存储功能,图形数据，连接关系及属性,对话功能,人,-,机通讯,输入功能,尺寸、参数、命令等,输出功能,图形系统,个人计算机图形系统,工作站,32,位或,64,位，,CPU1,个,精简指令,(RISC),网络环境,UNIX,操作系统,显示器,图形处理能力,内外存较大,SGI IRIS,工作站,计算机图形学,教材勘误表,P,169,k=,dy/dx,k=(,float)dy/(float)dx,P,185,图,4.3.9,中，“边填充”,“,种子填充”,P,201,图,4.6.3,中，,p,2,p,3,P,4,p,2,P,3,P,4,P,316,图,6.2.17,中点的标号,P,327,1,=P(1-cos/2),中，,P,P,335,球面方程,y=y,0,+r,cos,sin,P,344,P,2,(u,w)=P,3,(u,w)?,当,i=q,P,345,C,1,G,1,P,364,(N,x,-1)/N,y,-1),(N,y,-1)/(N,x,-1),图,7.2.5,中，下面,a,-a,P,367,图,7.3.1,中，,b,、,c,标题互换,思考题,试举几例计算机图形的应用程序及应用实例,(,课本和课堂没有涉及到的,),试举几例计算机图形的输入输出设备,(,课本和课堂没有涉及到的,),对上课有什么意见或建议，谢谢,!,=,西北工业大学计算机学院计算机信息工程系,=,