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1、第2章计算机图形系统及硬件基础本章内容计算机图形系统的组成1计算机图形系统的功能2图形显示设备3图形绘制设备和输入设备*42010-2011-2:CG:SCUEC2计算机图形系统的组成计算机图形系统是指用来生成、处理和显示图形的一整套硬件和软件。32010-2011-2:CG:SCUEC许多外部设备增加了固化的图形处理功能（如显卡、绘图机等），可以接受更高级的绘图命令，不但能实现图形的缓冲，而且能完成大部分图形函数的功能，从而大大减轻了中央处理机的负担，提高了输出速度。中央处理机（CPU）42010-2011-2:CG:
2、SCUEC中央处理机完成对图形的描述、建立、修改等各种计算，并对图形实现有效的存储。图形输入设备图形输入设备将用户的图形数据、各种命令等转换成电信号送给计算机设备名称典型设备定位设备鼠标、操作杆、数字化仪笔画设备数字化仪、图形输入板选择设备功能键、光笔拾取设备鼠标、触摸屏数值设备数值键盘字符串设备字符键盘常用图形输入设备及其分类52010-2011-2:CG:SCUEC图形输出设备图形输出设备将计算机处理好的结果转换成可见的图形常用图形输出设备及其分类设备类型设备名称典型设备图形显示设备CRT显示器光栅扫描显示器、随机扫
3、描显示器、直视存储管显示器平板显示器液晶显示器、等离子显示器图形绘制设备绘图仪平板绘图仪、滚筒式绘图仪打印机点阵式打印机、喷墨打印机、激光打印机62010-2011-2:CG:SCUEC一个计算机图形系统至少应具有计算、存储、输入、输出和交互等基本功能，各功能之间的关系如下：输入计算输出存储交互图形输入设备图形输出设备显示器数据库计算机图形系统的功能72010-2011-2:CG:SCUEC1)图形的描述、分析和设计；2)点、线（包括直线和曲线）、面（包括平面和曲面）的表示及其求交、分类（用于图形的集合运算）；3)图形的
4、平移、旋转、投影、透视等几何变换；4)曲线、曲面的生成；5)图形的交点、交线、交面的计算；6)光、色模型的建立和计算；7)图形之间相互关系的检测等。计算机图形系统的功能计算功能82010-2011-2:CG:SCUEC在计算机的内存、外存中能存放各种图形数据，尤其是各种图形的几何数据及图形之间的相互关系和各种属性信息，并可基于设计人员的要求快速方便地实现对有关信息的实时检索和对图形的删除、增加、修改等操作。通过图形输入设备将基本的图形数据（如点、线等），图形的形状、尺寸，必要的参数和各种绘图命令输入到计算机中，从而构造更
5、复杂的几何图形。其中约束条件、属性参数都是必不可少的。存储功能计算机图形系统的功能输入功能92010-2011-2:CG:SCUEC图形系统应具有文字、图形、图像信息的输出功能，以方便长期保存分析计算的结果或交互需要的图形和非图形信息。根据对输出结果的精度、形式和时间等的不同要求，相应的有多种不同的输出设备。设计人员可通过显示器或其他人机交互设备直接进行人机通信，通过观察屏幕上显示的计算结果和图形，利用选择、定位等手段对不满意的部分进行修改。另外，可以由系统追溯到以前的工作步骤，跟踪检索出出错的地方，同时对设计者或操作员
6、输入的错误给以必要的提示和帮助。输出功能交互功能计算机图形系统的功能102010-2011-2:CG:SCUEC主要介绍CRT显示器：CRT的组成图形显示设备CRT的显示原理彩色CRT的显示原理随机扫描CRT光栅扫描CRT直视存储管CRT112010-2011-2:CG:SCUECCRT显示器主要由阴极、电平控制器（即控制极）、聚焦系统、加速系统、偏转系统和阳极荧光粉涂层组成，这6部分都在真空管内。CRT显示器的组成122010-2011-2:CG:SCUEC水平偏转板垂直偏转板灯丝阴极聚焦系统加速系统电平控制器石墨层吸
7、收轰击磷粉涂层后逃逸在荧光屏内的杂撒电子送至第二阳极,形成电流回路。荧光纷（磷粉涂层）电子枪偏转系统荧光屏第一阳极第二阳极偏转线圈高压入口经石墨层接第二阳极用于磁偏转系统用于静电偏转系统荧光屏偏转的电子束CRT的显示原理132010-2011-2:CG:SCUEC采用的是RGB模型R绿(0,1,0)黄(1,1,0)白(1,1,1)品红(1,0,1)青(0,1,1)黑(0,0,0)蓝(0,0,1)红(1,0,0)GBRGB颜色立方体由红、绿、蓝三种颜色组成的原色系统称为RGB模型。它是定义于某个红绿蓝颜色坐标系统中的单位立
8、方体。彩色CRT的显示原理彩色CRT的荧光屏上涂有分别能发红、绿、蓝三种颜色的荧光粉，同时彩色CRT装有三个电子枪能分别发出电子束来激发这三种物质。荧光粉受到不同强度的电子束激发使发出的色光产生混合，从而形成彩色图形。根据三色荧光粉在荧光屏上的排列方式不同，彩色CRT可分为荫罩式CRT和荫栅式CRT142010-20
