计算机美术设计第二章

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1、计算机图形设备及系统LOREM IPSUM DOLOR LOREM 201 计算机图形系统概述02图形输入设备03图形显示设备04图形绘制设备目录 04图形处理设备22.1.1 计算机图形系统的功能及组成图形软件图形硬件设备图形应用软件图形支撑软件图形计算机平台图形设备计算机图形系统32.1.2计算机图形系统的基本功能1、处理功能：包含形体设计、分析，图形描述，基本几何元素（点、线、面等）的表示、求交运算、分类、几何变换，光、色模型的建立和 计算，干涉检测等。2、存储功能：存储图形数据，包括图形几何数据、拓扑关系及属性信息等。3、交互功能：通过图形显示器和图形输入设备实现用户与图形系统的人机通

2、信。用户通过显示屏幕观察设计的图形，利用交互输入设备对图形 进行在线的操作（增加、删除、修改等）以得到满意的设计结果。4、输入功能：将图形的形状、尺寸等有关的图形数据和操作命令输入到计算机中去。5、输出功能：把所设计的图形从计算机中输出出来，包括显示输出和硬拷贝输出两种形式。2.1.3工作站的特点与选择 工作站具有高速的科学计算、丰富的图形处理、灵活的窗口及网络管理功能的交互式计算机系统。优点价格便宜良好的高层次的用户界面可通过网络共享资源图形功能强硬件可扩充2.2图形输入设备最基本的输入设备，具有ASCII编码键、命令控制键和功能 键，能用来输入图形坐标、选择菜单、选择图形功能等。1、 键盘

3、控制光标移动用来输入定位坐标或选择操作的输入设备，它将移动 距离及方向的信息变成数字脉冲信息送给计算机，由计算机转换成 光标的坐标数据，从而达到定位目的。根据位移测量方法不同将其 分为：机电式、光机式和光电式三种。 2、 鼠标光笔是一种检测装置，是“能检测出光的笔”。它 靠检测荧光屏上的发光点来选择屏幕的位置坐标。 3、 光笔（Ligt Pen）光笔的基本功能：定位、拾取和笔划跟踪。拾取是选中显示器上已显示的图形或文 字。笔划跟踪是用光笔拖动光标实现定位游戏杆：是有一根手柄的可摇动装置。手柄通过一个球形 轴承半固定在底座上，在手柄运动时带动一对电位器或电 脉冲产生器产生信号，控制屏幕上的光标的

4、运动。 跟踪球：跟踪球是一个球，可用手掌或掌心旋转使屏幕光 标移动。附加的电位计量器用来测量球的旋转量和方向。4、游戏杆（Joy Stick）和跟踪球触摸屏是允许用手指触摸的方式选择显示屏幕位置的显示器。根据触点记录方式将触摸屏分为光学的、电子的和声学。5、 触摸屏（Touch Screen）触摸屏绝对坐标系统 触摸屏的视觉效果透明度色彩失真度反光性清晰度1）红外线技术触摸屏由装在触摸屏外框上的红外线发射与接收感测元件构成， 在屏幕表面上，形成红外线探测网，任何触摸物体可改变 触点上的红外线而实现触摸屏操作。红外触摸屏不受电流、电压和静电干扰，适宜恶劣的环境 条件，红外线技术是触摸屏产品最终的

5、发展趋势。 优点价格低廉安装方便缺点容易损坏分辨率低2）电容式触摸屏构造玻璃屏幕镀一层透明薄膜导体层，再在外面加一 块保护玻璃。电容屏四边镀上电极。 原理电极低电压交流电场导体耦合电容电流 人体电场手指电流强弱与手指到电极的距离成正比 屏幕后的控制器计算电流比例及强弱得出触摸点的位置。3）电阻式触摸屏构造是薄膜加上玻璃的结构，薄膜和玻璃相邻的一 面上均涂有导电涂层，具有很好的导电性和透明性。 原理当触摸操作时，薄膜下层的涂层会接触到玻璃 上层涂层，经由感应器传出相应的电信号，经过转换电 路送到处理器，通过运算转化为屏幕上的X、Y值，而完 成点选的动作，并呈现在屏幕上。构造由触摸屏、声波发生器、

6、反射器和声波接受 器组成。原理声波发生器能发送一种高频声波跨越屏幕表 面，当手指触及屏幕时，触点上的声波即被阻止，由 此确定坐标位置。4）声表面波式触摸屏6 图形扫描仪扫扫描仪仪是一种图图像输输入设备设备 ， 是直接把图图形（工程图纸图纸 ）和图图 像（照片、广告等）扫扫描输输入到 计计算机中并以图图像形式存储储表示 的设备设备 。单单色扫扫描仪仪 彩色扫扫描仪仪手持式扫扫描仪仪 大型扫扫描仪仪 台式扫扫描仪仪扫扫描仪仪的两个重要指标标 是分辨率和支持的颜颜色 数或灰度等级级。7三维数字化仪三维数字化仪三维数字化仪用来侦测并分用来侦测并分 析现实世界中物体或环境的析现实世界中物体或环境的 形状

7、与外观数据。获得物体形状与外观数据。获得物体 表面每个采样点的三维空间表面每个采样点的三维空间 坐标以及色彩。坐标以及色彩。2.3图形显示设备图形显示指的是在显示器屏幕上输出图形， 显示器通过显示卡接到系统总线上，显示器 和显示卡共同构成了显示系统。阴极射线线管式（CRT）平板显显示器2.3.1 CRT显示器单单色阴极射线线管彩色阴极射线线管1）阴极射线线管 阴极射线线管（CRT，Cathode Ray Tube）是CRT显显 示器的主要组组成部分。CRT是一种真空器件，利用电磁场产生高速的、经过聚焦的 电子束，偏转到屏幕的不同位置轰击屏幕表面的荧光材料而 产生可见图形。 电电灯丝丝 阴极 控

8、制栅栅 聚焦系统统 加速电电极 偏转转系统统 屏幕技术指标分辨率显示速度扫描方式扫描方式是基于电视技是基于电视技 术的光栅扫描式。术的光栅扫描式。 在光栅扫描系统中，电子束在光栅扫描系统中，电子束 横向扫描屏幕，一次一行，横向扫描屏幕，一次一行， 从顶到底顺次进行。当电子从顶到底顺次进行。当电子 束横向沿一行移动时，电子束横向沿一行移动时，电子 束的强度不断变化来建立亮束的强度不断变化来建立亮 点的图案。点的图案。 2）光栅扫描显示帧：电子束从左到右、自等至底扫描一遍，对应于一帧。电子束从左到右、自等至底扫描一遍，对应于一帧。扫描方式：有逐行扫描和隔行扫描。有逐行扫描和隔行扫描。 逐行扫描是从

9、屏幕顶端开始，逐行下扫，直到屏幕底部。逐行扫描是从屏幕顶端开始，逐行下扫，直到屏幕底部。 隔行扫描是先扫偶数行扫描线，再扫奇数行扫描线。隔行扫描是先扫偶数行扫描线，再扫奇数行扫描线。 隔行扫描技术主要用于刷新速率较慢的显示器中，以避免闪隔行扫描技术主要用于刷新速率较慢的显示器中，以避免闪 烁。烁。帧缓冲存储器存储空间用来存放正在合成或显示的图像的存储器它是屏幕所显示画面的一个直接映象，又称为位映射图(Bit Map)或光栅。帧缓存的每一存储单元对应屏幕上的一个像素 ，整个帧缓存对应一帧图像。2.3液晶显示器液晶是一种介于液体和固体之间的具有规则性分子排列的有 机化合物，分子形状为细长棒形，长宽

10、约1nm10nm。液晶受到电压时，改变物理性质发生形变，通光折射角度改 变，产生色彩。由于CRT显示器体积大、重量重、耗电量高、产生 辐射与电磁波干扰等缺点，而液晶显示器能克服这 些不足，应用日益广泛，前景十分广阔。液晶显示器具有如下优点：体积小，重量轻；功耗低， 散热小；精确还原画面，文字锐利；画面不闪烁；幅 射小；屏幕调节简单方便。LCD显示器图像质量还不够完善，色彩表现和饱和度不及CRT 显示器，而且响应时间也比CRT显示器长，当画面更新速度 快而剧烈时，画面延迟会产生重影、脱尾等现象。2.3 图形绘制设备 图形输出包括图形显示和图形绘制。 图形绘制通常指把图形画在纸上，也 称硬拷贝。绘

11、图仪和打印机是两种最 常用的硬拷贝设备。 针式打印机 喷墨打印机 激光打印机打印机可用 来输输出文 本、数据和 图图形。针式打印机针式打印机的打印机头上装有一组打印 钢针，在打印机和打印头之间装有色带，通 过选择打出的某些钢针撞击色带和纸将点阵 图案印在纸上。打印时打印头从左至右移动来打印一行 ，当打完一行后打印纸以一定的行距向前移 动，以便打印下一行。按原理：拍合式、储能式。 机器本身和耗材的价格便宜 精度低、噪声大、容易断针、速度慢 主要用于打印存折、票据、蜡纸等喷墨打印机 基本原理是通过喷墨头在打印纸上横向移 动时将小墨点喷射到打印纸上来形成图案 的。 墨水泵将黄、品红、青3种颜色的墨水

12、分别 注入3支很细的喷笔中，在高压下，墨水通 过喷笔内细而长的玻璃毛细管喷到纸上。 喷墨打印机因其价格 较激光打印机便宜， 使用彩色墨盒的彩喷 可打印彩色图形，所 以是较理想的图形打 印设备，但速度较慢 且耗财昂贵。绘图仪 笔式绘图仪笔式绘图仪滚筒式绘图仪平板式绘图仪主要技术指标：绘主要技术指标：绘 图速度、分辨率、相对图速度、分辨率、相对 精度、重复精度及绘图精度、重复精度及绘图 功能。功能。 喷墨式绘图仪喷墨式绘图仪 原理：利用电脉冲控制喷墨头，由喷墨头上的喷嘴把墨原理：利用电脉冲控制喷墨头，由喷墨头上的喷嘴把墨原理：利用电脉冲控制喷墨头，由喷墨头上的喷嘴把墨 滴喷到图纸上而形成图形。滴喷到图纸上而形成图形。滴喷到图纸上而形成图形。 静电绘图仪静电绘图仪 原理：利用静电同性相原理：利用静电同性相原理：利用静电同性相 斥，异性相吸来转移图斥，异性相吸来转移图斥，异性相吸来转移图 形。形。形。CPU处理器显示处理器 图形处理系统系统主存储器存储器 显示处理存储器帧缓冲存储器2.4图形处理设备2.4.1个人计算机图形显示卡显示卡将显示器连接到系统总线上，并与显 示器共同构成计算机的显示系统，实现将信 息从显示器显示输出。