第一章-图形学基础-(3).ppt

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1、计算机图形学9/1/2021深圳大学计算机系傅向华图形系统构成分类图形显示或输出设备是计算机图形系统的基础和前提。早期的计算机图形学以图形显示或输出设备为重点。计算机图形软件系统则是计算机图形系统的核心，它涉及对象的定义和表示、对象建模和处理技术和算法等一系列问题。这也是目前计算机图形学学科研究的主体。图形数据文件图形基元模型字模/字体库图案/实例模型几何描述数据图形处理软件图形生成软件图形用户接口图形辅助控制图形工具软件OS图形扩展图形BIOS程序图形语言语句图形子程序库图形软件包微机工作站计算机网络中小型计算机图形输入设备图形输出设备图形显示设备图形数据模型图形应用软件

2、图形支撑软件图形计算机平台图形输入输出设备图形软件图形硬件图形系统●图形系统组成◘逻辑构成◘功能构成◘功能描述◘功能描述●对象描述模型●图形支撑软件●图形的表示●图形的分类●图形坐标系统图形系统的功能构成图形输入设备交互计算存储输出输入数据库显示屏图形输出设备●图形系统组成◘逻辑构成◘功能构成◘功能描述◘功能描述●对象描述模型●图形支撑软件●图形的表示●图形的分类●图形坐标系统交互式图形系统在概念上由四个主要组成部分：对象描述模型、图形应用软件、图形支撑软件、图形输入/输出设备。图形系统的逻辑构成●图形系统组成◘逻辑构成◘功能构成◘功能描述◘功能描述●对象描述模型●图形支撑

3、软件●图形的表示●图形的分类●图形坐标系统对象描述模型对象描述模型描述了图形对象及它们间的相互关系，简单地说，它表示生成图形对象的全部描述信息，对象的性质、结构和行为的所有描述信息。对象描述模型既可能是完全由数据刻画的；也可能是由数据和过程共同描述的。模型中的数据包括两大类：几何数据(几何模型)：描述构成图元形状及其相互关系(拓扑关系)；属性数据：描述构成图元外观(线型、线宽、颜色、表面纹理等)及应用中材料、加工要求等其它一些非几何数据。对象描述模型的核心是对象几何性质，即：几何模型。形状、大小、位置和结构几何模型通常是非几何信息的载体。●图形系统组成●对象描述模型◘线架模

4、型◘曲面模型◘实体模型●图形支撑软件●图形的表示●图形的分类●图形坐标系统线架模型线模型(Wire-frameModel)：以形体边界面上的一组轮廓线来表示形体使用直线、折线和曲线等来描述对象的几何形状。优点：简单、容易理解、处理速度快。缺点：该模型信息不完整，线模型表示的形体可能产生二义性。只是反映对象的轮廓线构成：线模型与形体之间不是一一对应的。没有形体的表面信息：它仅仅通过给定的轮廓线约束所表示形体的边界面，而轮廓线之间及形体的表面可任意变化。(a)(b)(c)(d)(e)正立方体斜立方体●图形系统组成●对象描述模型◘线架模型◘曲面模型◘实体模型●图形支撑软件●图形的

5、表示●图形的分类●图形坐标系统曲面模型曲面模型(SurfaceModel)：它将形体表示为面的集合，即使用多边形、曲面等来描述对象的几何形状。它是在线模型的基础上增加了面的信息。可以对其进行面与面的求交线运算、隐藏面与隐藏线的消除、绘制明暗着色图，等等。缺点：面模型不能有效地表示对象的实体性质，面模型中的所有面未必形成一个封闭的边界，各个面的侧向没有明确的定义，即无法确定实体位于面的哪一侧。●图形系统组成●对象描述模型◘线架模型◘曲面模型◘实体模型●图形支撑软件●图形的表示●图形的分类●图形坐标系统实体模型实体模型(SolidModel)：不仅包括实体所有信息，而且包含完备

6、的拓扑信息即包含所有面、边和顶点的连接关系等，可支持各种实体运算。在显示效果上，由于采用了消隐、光照效果等原因，往往难以区分面模型和体模型，但在具体应用时会存在很大差异。●图形系统组成●对象描述模型◘线架模型◘曲面模型◘实体模型●图形支撑软件●图形的表示●图形的分类●图形坐标系统图形支撑软件图形支撑软件由一组公用图形子程序所组成，它扩展系统中原有高级语言和操作系统的图形处理功能。通常，图形支撑软件提供一系列的图形原语/输出图元(GraphicOutputPrimitives)或函数供开发者使用如线、圆弧、折线、曲线、曲面、标志、区域、图象和文字等。图形系统图形系统图形系统图

7、形系统图形系统图形系统图形系统图形系统图形系统图形支撑软件图形系统数据交换软件移植●图形系统组成●对象描述模型●图形支撑软件◘软件层次◘开发优点◘软件类型◘相关标准◘应用软件●图形的表示●图形的分类●图形坐标系统图形支撑软件的层次第一层次是面向操作系统：设备驱动程序图形设备与计算机的通讯接口(最基本的输入/输出)设备驱动程序由操作系统或设备硬件厂商开发；第二层次是面向图形软件系统：图形支撑软件主体完成图元生成、设备管理等功能这个层次的图形支撑软件已标准化如：GKS、PHIGS、CGI等；第三层次是面向具体应用软件系