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1、计算机图形学,图形设备,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。,图形设备,阴极射线管CRT（CRT CathodeRay Tube） 组成 电子枪 聚焦系统 加速系统 磁偏转系统,彩色CRT显示器,高速的电子束由电子枪发出，经过聚焦系统、加速系统和磁偏转系统就会到达荧光屏的特定位置。 由于荧光物质在高速电子的轰击下会发生电子跃迁，即电子吸收到能量从低能态变为高能态。 由于高能态很不稳定，在很短的时间内荧光物质的电子会从高能态重新回到低能态，这时将发出荧光，屏幕上的那一点就会亮了。
2、 要保持显示一幅稳定的画面，必须不断地发射电子束。,工作原理,电平控制器是用来控制电子束的强弱的，当加上正电压时，电子束就会大量通过，将会在屏幕上形成较亮的点，当控制电平加上负电压时，依据所加电压的大小，电子束被部分或全部阻截，通过的电子很少，屏幕上的点也就比较暗。 聚焦系统是一个电透镜，能使众多的电子聚集于一点 加速阳极使电子达到轰击激发荧光屏应有的速度。最后由磁偏转系统来达到指定位置 电子束要到达屏幕的边缘时，偏转角度就会增大。到达屏幕最边缘的偏转角度被称为最大偏转角。 CRT显示器屏幕越大整个显象管就越长。,刷新一次是指电子束从上到下扫描一次的过程。 刷新频率高到一定值后，图象才能稳定显
3、示。 隔行扫描与逐行扫描。,刷新,彩色CRT显示器的荧光屏上涂有三种荧光物质，它们分别能发红、绿、兰三种颜色的光。而电子枪也发出三束电子束来激发这三种物质，中间通过一个控制栅格来决定三束电子到达的位置 三束电子经过荫罩的选择，分别到达三个荧光点的位置。通过控制三个电子束的强弱就能控制屏幕上点的颜色,彩色CRT显示器显示彩色的原理,普通的显象管采用的都是荫罩式显象管，显象管的表面呈略微凸起的球面状，故称之为“球面管”。而柱面显象管采用荫栅式结构，它的表面在水平方向仍然略微凸起，但是在垂直方向上却是笔直的，呈圆柱状，故称之为“柱面管” 常用的荫栅式显象管有日本索尼公司的特丽珑管（Trinitron
4、）和三菱公司的钻石珑管（Diamondtron）,球面显示器与柱面显示器,CRT固有的物理结构限制了它向更广的显示领域发展 屏幕的加大必然导致显象管的加长，显示器的体积必然要加大，在使用时候就会受到空间的限制。 CRT显示器是利用电子枪发射电子束来产生图像，容易受电磁波干扰。 长期电磁辐射会对人们健康产生不良影响。,LCD显示器,外观小巧精致，厚度只有6.58cm左右。 不会产生CRT那样的因为刷新频率低而出现的闪烁现象 工作电压低，功耗小，节约能源 没有电磁辐射，对人体健康没有任何影响,LCD显示器优点,液晶是一种介于液体和固体之间的特殊物质，它具有液体的流态性质和固体的光学性质。当液晶受到
5、电压的影响时，就会改变它的物理性质而发生形变，此时通过它的光的折射角度就会发生变化，而产生色彩。 液晶屏幕后面有一个背光，这个光源先穿过第一层偏光板，再来到液晶体上，而当光线透过液晶体时，就会产生光线的色泽改变，从液晶体射出来的光线，还得必须经过一块彩色滤光片以及第二块偏光板。,LCD显示器工作原理,可视角度 视线与屏幕中心法向成一定角度时，人们就不能清晰地看到屏幕图象，而那个能看到清晰图象的最大角度被我们称为可视角度。 一般所说的可视角度是指左右两边的最大角度相加。 工业上有CR10（Contrast Ratio）、CR5两种标准来判断液晶显示器的可视角度。 点距与分辨率 液晶屏幕的点距就是
6、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。 通常所说的液晶显示器的分辨率是指其真实分辨率，表示水平方向的像素点数与垂直方向的像素点数的乘积。,LCD显示器的基本指标,图形处理器是图形系统结构的重要元件，是连接计算机和显示终端的纽带。 早期的图形处理器只包含简单的存储器和帧缓冲区，它们实际上只起了一个图形的存储和传递作用，一切操作都必须有CPU来控制。 现在的图形处理器不单单存储图形，而且能完成大部分图形函数，专业的图形卡已经具有很强的3D处理能力，大大减轻了CPU的负担,提高了显示质量和显示速度。,图形处理器,显示主芯片 显卡的核心，俗称GPU，它的主要任
7、务是对系统输入的视频信息进行构建和渲染 显示缓存 用来存储将要显示的图形信息以及保存图形运算的中间数据 显存的大小和速度直接影响着主芯片性能的发挥 数字模拟转换器（RAMDAC） 它的作用就是把二进制的数字转换成为和显示器相适应的模拟信号,图形处理器的组成,显卡工作原理,最常用的图形输入设备就是基本的计算机输入设备 键盘 鼠标 跟踪球和空间球都是根据球在不同方向受到的推或拉的压力来实现定位和选择。 数据手套则是通过传感器和天线来获得和发送手指的位置和方向的信息。这几种输入设备在虚拟现实场景的构造和漫游中特别有用。 光笔是一种检测光的装置，它直接在屏幕上操作，拾取位置。,图形输入设备,光笔的形状
8、和大小象一支圆珠笔，笔尖处开有一个圆孔，让荧光屏的光通过这个孔进入光笔。光笔的头部有一组透镜，把所收集的光聚集至光导纤维的一个端面上，光导纤维再把光引至光笔另一端的光电倍增管，从而将光信号转换成电信号，经过整形后输出一个有合适信噪比的逻辑电平，并作为中断信号送给计算机。,图形输入设备,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 基本工作原理是采用电磁感应技术。 由一块数据板和一根触笔组成。数据板中布满了金属栅格，当触笔在数据板上移动时，其正下方的金属栅格上就会产生相应的感应电流。根据已产生电流的金属栅格的位置，就可以判断出触笔当前的几何位置。 扫描仪 图形扫描仪是直接把图形和图象
9、扫描到计算机中以象素信息进行存储的设备。 工作原理：用光源照射原稿，投射光线经过一组光学镜头射到CCD器件上，得到元件的颜色信息，再经过模/数转换器，图象数据暂存器等，最终输入到计算机。,图形输入设备,在实际的产生过程中许多零件和样板要进行大规模的生产就必须在计算机中生成三维实体模型，有时这个模型要通过已有的实物零件得到，这时候就需要一种设备来采集实物表面各个点的位置信息。 一般的方法是通过激光扫描来实现，现在国外已经有许多这样的商业仪器。 这项技术的一个应用就是扫描保存古代名贵的雕塑和其它艺术品的三维信息。,真实物体的三维信息的输入,美国斯坦福大学计算机系的著名图形学专家Marc Levoy曾经带领他的30人的工作小组（包括美国斯坦福大学及美国华盛顿大学的教师和学生）于19981999学年专门在意大利对文艺复兴时代的雕刻大师米开朗基罗的众多艺术品进行扫描，保存其形状和面片信息。当然工作难度是相当大的，他们为此专门设计了一套硬件和软件系统。数据量也是惊人的，光大卫像（the David）就有20亿个多边形和7000张彩色图象，总共需要72G的磁盘容量。这次工作可以说是实体图形输入的一个颠峰之作。,
