第2章图形输入输出设备.
第二章-图形显示设备
荧光屏
荧光物质:当它被电子轰击时发出亮光 余辉时间: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(10~60us)
某种CRT产生稳定图像所需要的最小刷新频率 停闪频率=1秒/余辉时间 例如:一种荧光物质持余辉时间40毫秒,刷新频 率为1000/40=25帧/秒。
余辉时间短,适用于动态图形显示。余辉时 间长,适用于静态图形显示
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
LCD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
要保持显示一幅稳定的画面,必须不断地发射电 子束
刷新频率
每秒钟重画图像的次数,通常刷新频率应为 30-50
刷新频率高到一定值后,图象才能稳定显示, 这个临界值称为停闪频率(critical flicker frequency CFF)
电子枪
电灯丝,金属阴极和控制栅组成。 阴极:由灯丝加热发出电子束, 控制栅:加上负电压后,能够控制通过其中小孔
应用:主要用于画线显示器 优点:成本低 缺点:
1、只能产生四种颜色 2、 图形质量比较差
2.2.2 彩色阴极射线管----影孔板法
原理:通常用于光栅扫描显示器中,颜色范围 广,每个像素有三个荧光点(红、绿、蓝三基 色)。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
影孔板
外层玻璃
荧光涂层
帧缓存可以是专 用的存储器,也可以 是系统内存中的一块 固定区域。
计算机图形学基础(第2版)课后习题答案__陆枫__何云峰
计算机图形学基础(第2版)课后习题答案__陆枫__何云峰第⼀章绪论概念:计算机图形学、图形、图像、点阵法、参数法、图形的⼏何要素、⾮⼏何要素、数字图像处理;计算机图形学和计算机视觉的概念及三者之间的关系;计算机图形系统的功能、计算机图形系统的总体结构。
第⼆章图形设备图形输⼊设备:有哪些。
图形显⽰设备:CRT的结构、原理和⼯作⽅式。
彩⾊CRT:结构、原理。
随机扫描和光栅扫描的图形显⽰器的结构和⼯作原理。
图形显⽰⼦系统:分辨率、像素与帧缓存、颜⾊查找表等基本概念,分辨率的计算第三章交互式技术什么是输⼊模式的问题,有哪⼏种输⼊模式。
第四章图形的表⽰与数据结构⾃学,建议⾄少阅读⼀遍第五章基本图形⽣成算法概念:点阵字符和⽮量字符;直线和圆的扫描转换算法;多边形的扫描转换:有效边表算法;区域填充:4/8连通的边界/泛填充算法;内外测试:奇偶规则,⾮零环绕数规则;反⾛样:反⾛样和⾛样的概念,过取样和区域取样。
5.1.2 中点 Bresenham 算法(P109)5.1.2 改进 Bresenham 算法(P112)习题解答习题5(P144)5.3 试⽤中点Bresenham算法画直线段的原理推导斜率为负且⼤于1的直线段绘制过程(要求写清原理、误差函数、递推公式及最终画图过程)。
(P111)解: k<=-1 |△y|/|△x|>=1 y为最⼤位移⽅向故有构造判别式:推导d各种情况的⽅法(设理想直线与y=yi+1的交点为Q):所以有: y Q-kx Q-b=0 且y M=y Qd=f(x M-kx M-b-(y Q-kx Q-b)=k(x Q-x M)所以,当k<0,d>0时,M点在Q点右侧(Q在M左),取左点 P l(x i-1,y i+1)。
d<0时,M点在Q点左侧(Q在M右),取右点 Pr(x i,y i+1)。
d=0时,M点与Q点重合(Q在M点),约定取右点 Pr(x i,y i+1) 。
第2章CADCAM系统组成
• 微机上主要采用Windows系列操作系统。
• 2. 编译系统
• 将用汇编语言、高级语言编写的程序翻译 成计算机能够直接执行的机器指令。有了 编译系统,用户就可以用接近人类自然语 言和数学语言的方式编写程序,而翻译成 机器指令的工作则由编译系统完成。
2.1.3 输入/输出设备
• 2.1.3 输入/输出设备 • 输入设备泛指用于向计算机输入信息的设
备。输出设备是用于将计算机中的信息展 示给用户的设备。结合CAD系统的特点, 可把输入/输出设备分为图形输入设备、图 形输出设备和图形显示设备。
• 1. 图形输入设备
• 常见的输入设备包括鼠标、键盘、数字化 仪、图形扫描仪等。
根据设计任务建立数学模型
修改数 学模型
输入参数 求解目标参数 显示图形,表格求值
程序库 数据库
N 确认满意 Y 结束
图2.4 自动型CAD系统工作流程图
• 3. 交互型
• 交互型系统是利用输入、输出设备,通过 人机对话的方式工作的。
• 目前,国内外广泛应用的高级语言,如 FORTRAN、PASCAL、Visual C++、 Visual Basic等均有各自的编译系统。
• 2.2.2 支撑软件
• 在系统软件基础上开发出来的、满足CAD 用户某些需要的通用软件或工具软件。根 据支撑软件所提供的功能可分为以下几种:
• 1. 图形软件
• 3. 图形显示设备 • 1) 显示器 • 标准阴极射线管(CRT)、液晶显示(LCD)、
激光显示、等离子显示等。
• 2) 图形显示卡 • 起着CPU与显示器之间的接口、处理图形
数据、加速图形显示等作用。
计算机图形学基础与CAD开发 第2章 图形输入输出设备
3. 图形扫描仪
功能: 图形扫描仪是利用光电技术和数字处理技术, 以扫描方式将图形或图像或者实物信息转换为数字信号的 一种输入装置。 主要用在图形图像处理、排版印刷、人事 档案管理、图纸存档管理、文字识别、机器翻译等领域。
种类:扫描仪主要分为滚筒式扫描仪和平面扫描仪。近 几年出现了笔式扫描仪、便携式扫描仪、胶片扫描仪、底 片扫描仪和名片扫描仪。
LED显示器基本结构是一块电致发光的半导体材料, 电流通过其中的化学物质而产生的光。
本节重点学习 : (1)基本概念 (2)光栅扫描显示器的结构、工作原理
一、光栅扫描显示器概念
➢ 显示器尺寸(显像管对角线的尺寸,以英寸为单位(1 " =2.54cm), 如15 " 、19"显示器)
➢ 像素点(Pixel)(1024×768 640×480)
➢ 屏幕分辨率(Screen Resolution) ➢ 点阵纵横比(Aspect Ratio)
(竖直与水平方向每英寸像素点之比) ➢ 前景(Foreground )
(屏幕上被字符和图形填充的区域) ➢ 背景(Background)
当使用者在台板上移动游标到指定位置,并将十字叉的交点对准数 字化的点位时,按动按钮,数字化仪则将此时对应的命令符号和该点的 位置坐标值排列成有序的一组信息,通过接口(多用串行接口)传送到 计算机。
种类:按结构与工作原理分,有电位梯度式、静电耦合 式、超声波式及电磁感应式等,其中电磁感应式应用较多。 功能:具有定位、拾取、选择三个基本功能。 主要性能指标有:
Ch2 图形输入与输出设备
本章掌握各种图形设备的结构、工作原理、性能指标。
图形输入设备 图形显示设备 图形输出设备
2.2 图形显示设备
计算机图形学知识要点
单元分解法优缺点
优点
表示简单 容易实现几何变换 基本体素可以按需选择,表示范围较广 可以精确表示物体 物体的表示不唯一 物体的有效性难以保证 空间位置枚举表示----同样大小立方体粘合在一起表示 物体 八叉树表示----不同大小的立方体粘合在一起表示物体 单元分解表示----多种体素粘合在一起表示物体
阴极射线管(CRT):光栅扫描图形显示器; 平板显示器:液晶显示器、等离子体显示板等; 光点、像素、帧缓存(frame buffer)、位平面;三种 分辨率(屏幕、显示、存储); 黑白、灰度、彩色图形的实现方法(直接存储颜色数据、 颜色查找表); 光栅图形显示子系统的结构
基本概念
第四章 图形的表示与数据结构
2、规则三维形体的表示
形体表示的分类 线框模型
缺点 多边形表,拓扑信息: 显示和隐式表示
表面模型
显示表示:在数据结构中显式的存储拓扑结构。例如,翼边结构 表示(Winged Edges Structure) 隐式表示:即根据数据 之间的关系在运行时实
时的解算。 平面方程 多边形网格 分解表示、构造表示、边界表示
Bresenham算法绘制圆弧
基本原理 从(0,R)点,顺时针开始; 上一个确定像素点为p(x, y),则下一个像素点只 能是p1和p2中的一个;
P(x, y) P1(x+1, y)
p2 (x+1, y-1)
误差判据:像素点到圆心的距离平方与半径平方之 差; 一般关系式取值对应的几何意义,即和下一个像素 的对应关系;
3、椭圆的光栅化方法
多媒体技术 第2章任务3 了解输入输出设备的功能
按键的布局与类型:
功能键
光标控制键
小键盘
打字键盘
修饰键
其它按键: Windows 控制键; 多媒体播放控制键; 若干指示灯
PC键盘中主要控制键的作用
控制键名称 Alt
Break Ctrl
Delete End Esc F1~F12 Home Insert Num Lock Page Up Page Down Pause Print Screen
数码相机
数码相机的镜头和快门与传统相机基本相同,不同之处是它不使用 光敏卤化银胶片成像,而是将影像聚焦在成像芯片(CCD或CMOS) 上,并由成像芯片转换成电信号,再经过模数转换(A/D转换)变 成数字图像,经过必要的图像处理和数据压缩之后,存储在相机内
部的存储器中。其中成像芯片是数码相机的核心。
触摸屏
触摸屏是在液晶面板上覆盖一层压力板,它对压 力很敏感,当手指或笔尖施压其上时会有电流产 生以确定压力源的位置,并对其进行跟踪,然后 通过软件识别出用户所输入的信息。
近两年开始流行一种所谓的“多点触摸屏”。它 大多基于电容传感器原理,可以同时感知屏幕上 的多个触控点。用户除了能进行单击、双击、平 移等操作外,还可以使用双手对指定的屏幕对象 进行缩放、旋转、滚动等控制操作。
连接,而是通过无线电波将输入信息传送给主机上安装的专 用接收器,因而使用比较灵活方便。 键盘上每个键在计算机中都有它的唯一代码。当按下某个键 时,键盘接口将该键的二进制代码送给计算机的主机,并将 按键字符显示在显示器上。
键盘和鼠标的PS/2接口
敲击键盘的正确姿势
正确
不正确
鼠标器
鼠标器简称鼠标,是一种手持式屏幕坐标 定位设备,它是适应菜单操作的软件和图 形处理环境而出现的一种输入设备,特别 是在现今流行的Windows图形操作系统 环境下应用鼠标器方便快捷。
第二章-数字测图系统
向的仪器。
全站仪(激光测距) 陀螺仪 GPS
数 1.5、全站仪的发展趋势
字
—测— 测量机器人的来临!
图
技
术
1、度盘读数自动化!
2、目标照准自动化!
3、基座安平自动化!
4、仪器对中自动化?
5、仪高量取自动化?
数
GPS 定位
字 测
GPS定位技术是近代迅速发展起来的卫星定位
图 技术,在国内外获得了日益广泛的应用。随着全
1、仪器应由专人使用、保管。迁站、装箱时只能握住仪器的支架,而不能握住 镜筒,以免对仪器造成损伤,影响观测精度。
测
图
2、日光下测量应避免将物镜直接瞄准太阳。若在太阳下作业应安装滤光器。
技
3、避免在高温和低温下存放仪器,亦应避免温度骤变(使用时气温变化除外)。
术
在高温天气作业时,必须撑伞,否则仪器内部温度容易升到60~70℃,从而缩短
自动目标识别并驱动轴系
术 照准目标,把测量员从全站
仪测量工作中最为繁重一项
操作——人工照准目标中解
脱出来,使测量员可以远离
测站。
从此,全站仪的“自动 化”又上了一个新的台阶。
数 (四)全站仪的无合作目标测距
字
测
图 技 术
有的时候,在目标点 上要摆反射棱镜是比较麻
烦的,甚至是不可能的,
此时要测距怎么办呢?
部分和用户接收部分组成。
数 字 测 图 技 术
GPS定位系统
GPS卫星
(空间星座部分)
地面监控系统
(地面监控部分)
GPS接收机
(用户接收部分)
24颗卫星
1个主控站 3个注入站 5个监测站
各型GPS 接收机
计算机图形学课件之第2章图形输入输出设备
颜色模式决定了图像中颜色的表示方式,常见的颜色模式有RGB、CMYK等。不 同的颜色模式适用于不同的应用场景,例如RGB适用于显示器显示,CMYK适用 于印刷。
扫描速度
扫描速度
扫描速度是指扫描仪在单位时间内能够扫描的面积,通常以 平方英寸/分钟(sq in/min)或毫米/秒(mm/s)表示。扫 描速度越快,扫描大型图像所需的时间就越短。
扫描类型
扫描类型包括平板扫描、胶片扫描和3D扫描等,不同类型的 扫描仪适用于不同的应用场景。平板扫描仪适用于普通文档 和照片扫描,胶片扫描仪适用于胶片扫描,3D扫描仪适用于 物体表面形状和纹理的扫描。
打印速度
打印速度
打印速度是指打印机在单位时间内能够打印的页面数量,通常以页/分钟( ppm)或页/秒(pps)表示。打印速度越快,打印大型文件所需的时间就越短 。
打印技术
打印技术是影响打印速度的重要因素,常见的打印技术有喷墨、激光、热转印 等。不同类型的打印技术适用于不同的应用场景,例如喷墨打印机适用于彩色 打印,激光打印机适用于黑白文档打印。
04
图形输入输出设备的 应用
办公自动化
文字处理
使用图形输入设备如键盘和鼠标 进行文档编辑,输出设备如打印 机进行打印输出。
数据可视化
利用图形输出设备展示数据,如 柱状图、饼图等,便于理解和分 析。
图像处理
图片编辑
使用图形输入设备如数码相机、扫描 仪获取图片,通过图形处理软件进行 编辑,再由输出设备如打印机输出。
特效制作
利用图形处理软件进行特效制作,如 滤镜、色彩调整等,丰富图像表现力 。
计算机辅助设计(CAD)
绘图设计
等。
触摸屏在移动设备和一些桌面应 用中广泛使用。
第二章 计算机组成原理考点
第 2 章计算机组成原理★考核知识要点、重点、难点精解★考点 1 * :计算机硬件的组成及其功能计算机硬件主要包括中央处理器(CPU )、内存储器、外存储器、输入设备和输出设备等,它们通过系统总线互相连接1. 输入设备(1)输入设备的概念用来向计算机输入信息的设备通称为“输入设备”。
(2)输入设备的分类输入设备有多种,例如,数字和文字输入设各(键盘、写字板等),位置和命令输入设备(鼠标器、触摸屏等),图形输入设备(扫描仪,数码相机等),声音输入设各(麦克风、MIDI 演奏器等),视频输入设备(摄像机),温度、压力输入设备.(温度、压力传感器)等。
注意:输入到计算机中的信息都使用二进位(“0”和“ 1 " )来表示。
2 中央处理器(CPU)负责对输入信息进行各种处理(例如计算、排序、分类、检索等)的部件称为“处理器”。
注意:一台计算机中往往有多个处理器,它们各有其不同的任务,有的用于绘图,有的用于通信.其中承担系统软件和应用软件运行任务的处理器称为“中央处理器(CPU),它是任何一台计算机必不可少的核心组成部件。
3 .内存储器( l ) 内存储器的概念计算机的一个重要特性是它具有强大的“记忆”功能,能够把程序和数据(包括原始数据、中间运算结果与最终结果等)储存起来,具有这种功能的部件就是“存储器”。
( 2 ) 内存的工作原理内存是存取速度快而容量相对较小(因成本较高)的一类存储器。
内存储器直接与CPU 相连接,是计算机中的工作存储器,它用来存放正在运行的程序和需要立即处理的数据。
CPU 工作时,它所执行的指令及处理的数据都是从内存中取出的,产生的结果也存放在内存中。
4 .外存储器外存则是存取速度较慢而容量相对很大的一类存储器。
外存储器也称为辅助存储器,其存储容量很大,它能长期存放计算机系统中几乎所有的信息。
计算机执行程序时,外存中的程序及相关的数据必须先传送到内存,然后才能被CPU 使用。
第2章-图形系统的组成
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2.2 图形输入设备
4.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。 基本工作原理:
采用电磁感应技术,通常在一块布满金 属栅格的绝缘平面板上放置一个可移动 的定位设备,当有电流通过该定位设备 上的电感线圈,便会产生相应的磁场, 从而使其正下方的金属栅格上产生相应 的感应电流。根据已产生电流的金属栅 格的位置,就可以判断出定位设备当前 所处的几何位置。将这种位置信息,以 坐标的形式传送给计算机,就实现了数 字化的功能。
当移动鼠标器时,它把移动距离及方向的信息变成脉冲送给计算机, 计算机再把脉冲转换成鼠标器光标的坐标数据,从而达到指示位置 的目的。 鼠标分类:
可分为光电式、光机式和机械式三种
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2.2 图形输入设备
2.光笔
由光笔检测到屏幕的光信号,然后传输给计算机,从而达到输入 的目的。
3.触摸屏
是一种对于物体触摸能产生反应的屏幕。当人的手指或其他物体 触摸到屏幕不同位置时,计算机能接收到触摸信号并按照软件要 求进行相应的处理。
3.输入功能 能将所设计形体的几何参数以及各种命令输入到系统中去。
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2.1 图形系统的组成
二、系统的基本功能
4.输出功能
能在显示屏幕上显示出设计过程当前的状态,经过删、增、改 后的结果,且能通过绘图仪、打印机等设备实现拷贝输出。
5.对话功能
应能通过图形显示器及其他人-机交互设备直接进行人-机通 信。利用定位、拾取等手段,输入或获取各种参数,同时应能 领会人的意图,接收各种命令,实现删、增、改等操作,并能 观察设计结果。
计算机图形学(计算机图形系统及硬件基础)
2009-2010-2:CG:SCUEC
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光栅扫描显示器
是画点设备,屏幕可看成一个像素阵列,并可控制 每个点像素的亮度。 发出的电于束的偏转方式是固定的,自上而下,从 左到右扫描在荧光屏上形成光栅形状。
扫描线 0 1 2 3
水平扫描(显示)
水平回扫(消隐)
垂直回扫(消隐)
n
2009-2010-2:CG:SCUEC
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输入功能
计算机图形系统的功能
输出功能
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输入的错误给 以必要的提示和帮助。
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CRT的显示原理
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 电平控制器 聚焦系统 加速系统 荧光纷(磷粉涂层) 偏转的电子束 荧光屏 灯丝 阴极 水平偏转板 垂直偏转板 用于静电偏转系统 偏转系统 荧光屏
电子枪
石墨层吸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。
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计算机图形系统的功能
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:
第2讲CAD系统简介
– 现代网络技术能将许多微机及公共外设连在一起,做到网内 资源共享。
– 微机在速度及内外存方面的限制,使某些大型工程分析,复 杂三维造型等CAD作业在微机上运行还有一定的困难。
CAD系统的网络结构
• 作用:
– 信息交流 – 资源共享
• 旋转速度很高(5400、7200),具有很高的数据读写速度。 • 硬盘的容量很大。
– 软盘
• 软磁盘是由聚酯材料制成的薄圆片,其上涂覆一薄层磁性材料。 • 两种尺寸,旧尺寸是5英寸,新的3.5英寸。
光盘驱动器
• 存储介质是光盘。
–采用激光技术进行海量存储,单片双面光盘存储量 达2GB;
–光盘存取速度与硬盘相当; –一种是只读光盘,只读光盘驱动器称为CD-ROM; –另有一种是可以反复读写的光盘。
2.2.2 外存储设备
• 用来存放暂时不用或等待调用的程序、数据 等信息。当使用这些信息时,由操作系统根 据命令调入内存。
• 外存储器的特点是容量大,但存取速度慢。
• 常见种类:
–磁带机 –磁盘驱动器(软盘、硬盘) –光盘驱动器
磁带机
• 存储介质是磁带,只能顺序存取。 • 存取速度较慢,但成本低,存储容量大。 • 可作为很理想的系统备份设备。
–中央处理机(CPU:Central Processing Unit) –主存储器(也称内存)
中央处理机(CPU)
• CPU包括控制器和运算器。在控制器和运算器中都 有寄存器作为暂时的信息写入与取出的地方,存取 速度均比从主存储器中存取要快。
CPU 控制器
运算器
输入设备
主存储器
输出设备
第二章 计算机常用设备
第二章计算机常用设备一、输入与输出设备1、输入设备:向计算机输入数据和信息的设备。
是计算机与用户或其他设备通信的桥梁。
输入设备是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。
键盘,鼠标,摄像头,扫描仪,光笔,手写输入板,游戏杆,语音输入装置等都属于输入设备,是人或外部与计算机进行交互的一种装置,用于把原始数据和处理这些数据的程序输入到计算机中。
2、输出设备:是人与计算机交互的一种部件,用于数据的输出。
它把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表示出来。
常见的有显示器、打印机、绘图仪、影像输出系统、语音输出系统、磁记录设备等。
二、认识主机、显示器、键盘、鼠标1、主机计算机硬件系统中用于放置主板及其他主要部件的容器。
通常包括CPU、内存、硬盘、光驱、电源、以及其他输入输出控制器和接口,如 USB 控制器、显卡、网卡、声卡等等。
位于主机箱内的通常称为内设,而位于主机箱之外的通常称为外设(如显示器、键盘、鼠标、外接硬盘、外接光驱等)。
通常,主机自身(装上软件后)已经是一台能够独立运行的计算机系统。
2、显示器显示器是用户用来显示键入的命令、程序、数据以及计算机运算的结果或系统给出的提示信息等的输出设备。
目前绝大多数计算机都采用彩色显示器。
显示器上的字符和图形是由一个个像素组成的,整个屏幕上的总的像素点数称为分辨率。
分辨率越高,图像就越清晰。
3、键盘键盘是用户用来键入命令、程序、数据的主要输入设备。
常用的标准键盘的个数有101键、103键、105键等。
4、鼠标鼠标是快速输入设备,可以取代传统键盘的光标移动键,能方便、准确、快速地操作。
一般鼠标有左、右两个键,。
目前使用的鼠标有机械式和光电式两种。
还有无线鼠标,它与主机之间通过红外线或“蓝牙”等技术进行通信。
三、了解音响、U盘、投影仪、扫描仪及打印机1、音响设备大概包括功放、周边设备(包括压限器、效果器、均衡器、激励器等)、扬声器(音箱、喇叭)、调音台、声源(如麦克风、乐器、VCD、DVD)显示设备等等加起来一套。
第2章 图形输入输出设备
Ch2 图形输入与输出设备
西安电子科技大学2019
Ch2 图形输入与输出设备
扫描仪工作原理:自然界的每一种物体都会吸收特定的 光波,而没被吸收的光波就会反射出去。扫描仪就是利用此 述原理工作的。
扫描仪工作时发出的强光照射在稿件上,没有被吸 收的光线被反射到光学感应器上。光感应器接收到这些 信号后,根据光线的强弱不同将其转换成不同的电平值, 并将这些信号传送到模数(A/D)转换器,模数转换器再 将其转换成计算机能读取的信号,然后通过驱动程序转 换成显示器上能看到的正确图像。
(1) 分辨率: 指每英寸或每毫米长度上印制线的条数。 (2) 数据精度: 指图形输入板输出点坐标时的精度。 (3) 幅面: 指可数字化的区域。
西安电子科技大学2019
Ch2 图形输入与输出设备
在许多的专业应用领域
中,用户需要绘制大面积的
图 纸 , 仅 靠 CAD 系 统 是 无 法
完全完成图纸绘制的,在精
W
颜色索引
红亮度
0000
0001 0010 0011 0100
0101 0 0 1 1 1 1 1 1
W 绿亮度
00111111
W 蓝亮度
00000000
…
中查找红、 绿、蓝三原色的亮 度值,经过数/模转换器后得到 模拟信号,用模拟信号控制电子
1110 1111
W位 的 数 模 转 换 器DAC
DAC
当使用者在台板上移动游标到指定位置,并将十字叉的交点对准数 字化的点位时,按动按钮,数字化仪则将此时对应的命令符号和该点的 位置坐标值排列成有序的一组信息,通过接口(多用串行接口)传送到 计算机。
西安电子科技大学2019
第02章 CAD系统的组成
(1)UNIX工作站 UNIX工作站采用RISC处理器,且可以配置多个处理器,因而具有 极高的浮点运算速度。另外,UNIX工作站有着64位的计算能力。由于64 位UNIX工作站可以突破4GB的32位寻址极限,因此,为复杂的工程应用 提供了大的虚拟内存空间,而它的实际物理内存已经超过4GB,可以达 到8~16GB,能满足几乎所有的高性能计算要求,可以满足企业级的应 用需要。 UNIX操作系统源于已公开源代码的标准操作系统,发展历史长, 系统稳定性好,错误修正快,且在许多年前就已经包含了较为完善的网 络功能。大部分TCP/IP网络服务程序最早都是在UNIX上开发出来的。
2. 自动型CAD系统 对于自动型CAD系统,用户根据产品或工程的性能、规格、要求 输入基本参数后,不需要人工干预,系统即可按照既定的程序自动完成 设计工作,并输出产品或工程设计的全部图纸与技术文件。 这类系统可用于设计理论成熟、计算公式确定、设计步骤和判别 标准清楚、设计资料完备的产品或工程设计情况。
补充知识点:巨型机
2010年:美国橡树岭国家实验室的“美洲虎”(Jaguar)排名首 位,计算速度为每秒钟1.76千万亿次(PFlops)浮点运算,而中国 深圳国家超级计算机中心的“星云”排名第二,计算速度为 每秒钟1.27千万亿次(PFlops)浮点运算。 我国首台千万亿次超级计算机“天河一号”(排名第七), 预计2010年下半年安装由我国自行设计制造的“飞腾”计算 机中央处理器(CPU)芯片。 “天河一号”研制之初,除 使用了进口CPU之外,其他核心器件、互联芯片、操作系统, 均为我国自主研制。如今“超高性能CPU”这道难题也迎刃 而解。即将安装的国产“飞腾”芯片,由国防科技大学专 门为“天河”系列计算机量身定制,已达到了世界主流服 务器CPU的水平。 安装“飞腾”芯片后,“天河一号”的 峰值运算速度将在目前每秒1206万亿次的基础上有所提升, 其实际运算速度也将提高到每秒千万亿次。
第二章 图形设备要点
青岛农业大学
2.1.1常用的图形输入设备
3.光笔(light pen) 靠检测荧光屏上的发光点来选择屏幕的位置坐标。
透镜组
光 孔
触钮开关
导线
笔体
光导纤维
• 光笔的功能
定位 拾取 笔划跟踪
图2-2 光笔的结构
青岛农业大学
2.1.1常用的图形输入设备
4.操纵杆(joy stick) 通过杆的移动来控制屏幕上的光标的移动。 5.触摸屏(touch screen) 以手指触摸的方式选择屏幕位置。
阴极射线管的分类: ➢根据可显示的颜色数
➢单色阴极射线管 ➢彩色阴极射线管
➢根据扫描方式 随机扫描显示器 直视存储管图形显示器 光栅扫描式图形显示器
青岛农业大学
2.3.1 CRT显示器
1.单色阴极射线管
–外形:管颈部分、锥体部分、屏幕部分 –结构:电子枪、聚焦系统、加速电极、偏转系统、荧光屏
功能:CPU与显示器之间的接口作用,还具有处理图形数 据、加速图形显示等作用。
CPU
系统 主存
帧缓存
显示 控制器
系统总线
常用的光栅图形显示系统结构
显示器
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帧缓存(显示存储器)
存放要显示的图形信息,简称帧缓存,俗称显存。
帧缓存的存储单元与显示屏上的像素一一对应,各单元的 数值决定了其对应像素的颜色。 显示颜色的种类与帧缓存中每个单元的位数有关。 帧缓存的大小由x方向和y方向可寻址的地址数的乘积来表 示,称为帧缓存的分辨率。
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分辨率
✓屏幕(光栅、物理)分辨率 指CRT显示器显示系统能够显示的最大光点数,通常用水 平方向上的光点数与垂直方向的光点数的乘积来表示。 ✓显示分辨率 指显示控制器所能提供的显示模式分辨率。 文本模式:显示分辨率用水平和垂直方向上所能显示的字 符总数的乘积表示。 图形模式:用水平和垂直方向上所能显示的像素点总数的 乘积表示。 任何显示控制器所提供的分辨率都不能超过屏幕分辨率。 ✓存储分辨率
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通用编程软件包: GKS、PHIGS、OpenGL 专用应用软件包: AutoCAD、3DMax、Photoshop、CorelDRAW 图形输入、输出设备 图形显示设备
计算机图形硬件系统
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计算机图形系统
人员 软件 应用软件 图形软件 数据库 高级语言 操作系统 硬件 输入设备 键盘 鼠标 数字化仪 光笔 扫描仪 主机 输出设备 显示器 绘图仪 打印机 ……
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打印机:根据打印机制式的不同,打印机有点阵式打 印机和激光打印机两种。点阵式打印机又分为针打点 阵打印机、静电点阵打印机、喷墨点阵打印机、热转 换打印机等。
针打点阵打印机
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喷墨打印机
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大幅面打印机
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未来显示器
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图形系统基本功能与性能
功能要求
计算 存储 输入 输出 对话 处理速度(与硬件有关) 存储容量(随机存储容量、外部存储容量、显示缓冲区容量) 处理精度(图形采集,分辨率、色彩显示等,软件有关)
性能要求
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硬件发展
图形输入设备的发展
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清华紫光扫描仪
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数据手套:(Data Glove)通常用于虚拟环境中,可 用来抓住“虚拟”对象。手套由一系列检测手和手 指运动的传感器构成。发送天线和接收天线之间的 电磁耦合,用来提供关于手的位置和方向的信息。 发送和接收天线各自由一组三个相互垂直的线圈构 成,形成三维笛卡儿坐标系统。来自手套的输入, 可用来定位或操纵虚拟环境中的对象。
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交互式计算机图形处理系统
Computer + 人 = 交互式
要求主机性能更高(强大的浮点运算 能力),速度更快,存储容量更大, 外设种类更齐全 图形加速卡,大屏幕显示器
Personel Computer图形处理系统 workstation图形处理系统
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交互式计算机图形处理系统
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摄像头:可以将摄像直接输入计算机
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图形输出(显示、打印)设备
阴极射线管显示器(CRT) 液晶显示器(LCD) 绘图仪 打印机
绘图仪:主要有笔绘式、喷墨式和静电式三类。笔绘式绘图仪可分为平台式、 滚筒式、平面电机式以及小型式四种。这是近些年来应用较多的图形输出设备。
第一阶段:控制开关、穿孔纸等 第二阶段:键盘、光笔 第三阶段:二维定位设备,如鼠标、坐标数字化 仪、跟踪球、触摸屏、操纵杆、扫描仪等 第四阶段:三维输入设备(如三维鼠标、空间球、 数据手套、数据衣),用户的手势、表情等
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数字化仪和图形输入板是常见的定位设备,其中 全电子式坐标数字化仪由于精度高,使用方便,得到 普遍应用。这种设备利用电磁感应原理:在台板的 X 方向上有许多水平方向的平行印刷线, Y 方向上是垂 直方向的平行印刷线。游标中装有一个线圈,当线圈 中通有交流信号时,十字交叉丝的中心便产生一个电 磁场,当游标在台板上运动时,台板下的印刷线上就 会产生感应电流。印刷板周围的多路开关等线路可以 检测出最大信号的位置,即十字叉线中心所在的位置, 从而得到该点的坐标值。图形输入板(Tablet)工作原 理相同于数字化仪,只是面积较小而已。 数字化仪时常用来拾取放在它上面的工程图上的大 量点,经数字化后存储起来,以此作为图形输入一种 手段。
采用空气等离子体技术
空气等离子体可想象成一个个微型霓虹灯,红绿蓝三种 不同颜色的像素 显示屏薄,挂在墙上 无锯齿现象,分辨率好 无需刷新缓存,重量轻,无辐射 价格贵 坚不可摧;柔韧性好,可以卷起来 显示画面具有无与伦比的清晰度 真正的平面直角
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发光聚合物技术
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使用数据手套同计算机交互示图:
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声音系统:(Voice-System)使用语音识别技术, 把人们说的话转换成计算机能懂的数字代码。这样 的代码能使其可以用于各种各样的应用程序 ,从口授 文本变成字处理的文档、到说话控制计算机的功能。 在计算机图形系统中可被用作接收声音命令的输入 设备,可用于图形操作或输入数据等。
图形显示器
随机扫描显示器
CRT
图形显示器
存储管式显示器 逐行扫描 光栅扫描式显示器
6层薄板(平板式显示器) 第3层为液晶层(长晶线) 晶体一旦极化,将保持, 通过晶体管开关改变 3层玻璃板 许多氖气灯泡; 平板阵列; 不需刷新
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隔行扫描
液晶
等离子
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CRT显示器分类
阴极射线管(CRT)(Cathode Ray Tube) 单色CRT 彩色CRT CRT:利用电场产生高速的聚焦电子束,通过偏 转系统控制,最终轰击荧光屏的不同部位,产生 可见的图形。
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操纵杆,跟踪球是将位移量转变成屏幕光标移动的输 入设备。
触摸屏容许用手指触摸显示的物体或屏幕位置来实 现选择,典型应用是对用图符或菜单表示的处理选 项进行选择。目前广泛应用于公告查询系统。触摸 屏的工作原理分电容、电阻和声波等。
图象扫描仪:(Image Scanner)是直接把视图、图表、 彩色和黑白照片扫描输入到计算机中,以像素信息 进行存储表示的设备。扫描仪的幅面有A0,A1,A4等。 扫描仪的分辨率是指在原稿的单位长度(英寸)上 取样的点数,单位是dpi(dot per inch),常用分辨率 为300dpi~1000dpi之间。扫描图形分辨率越高,所 需的存储空间就越大。
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阴极射线管(CRT)
–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
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荧光屏
荧光物质:吸收电子束而发光 余辉时间: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