计算机图形学基础与CAD开发 第2章 图形输入输出设备
计算机图形学第2章图形系统
2、荫罩式
根据屏幕上荧光点的排列不同，控制栅也就不 一样。普通的显示器一般用三角的排列方式，这 种显像管被称为荫罩式显像管。荫罩法常用于光 栅扫描系统，因为它能产生的彩色范围比电子束 穿透法宽广得多。
三色荧光屏
荫罩
三个电子枪
能显示16兆种颜色的显示系统叫做真彩色显示系统
3、荫栅式
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”。 荫罩式球面显示器几何失真大，而且三角形的荧光 点排列造成即使点很密很细也不会特别清晰，所以 近几年荫栅式显示器逐渐流行起来。
喷绘仪实物图
四、静电设备
静电设备沿纸的宽度方向一次一整行地置负电 荷于纸上，尔后，面对调色剂曝光。调色剂充以 正电，被吸引到充以负电的区域，从而产生指定 的输出。 静电绘图仪分辨率可达200dpi，其速度比笔绘 仪高，运行可靠，噪声小，但用纸特殊而价格昂 贵。
静电绘图仪结构图
五、电热式设备
电热式利用点阵打印头的热度，在热感应纸上输 出图案。
二、激光设备
在激光设备里，激光束把要打印的图形写在感光 鼓上，鼓再把这一图形转移到纸上。激光打印机 的主要构成部分有感光鼓、炭粉、打底电晕丝和 转移电晕丝。
激光打印机结构图
三、喷墨设备
喷墨法产生的输出，是沿包裹在鼓上的纸卷逐行 喷墨水来实现的。在高压下墨水形成墨雾，充电 荷的墨雾在电场控制下发生偏转，将墨雾喷印到 纸上。
热升华打印机
六、笔绘仪
笔绘仪有一支或多支笔安装在横跨纸的笔架或滑杆 上，各种彩色和不同粗细的笔用来绘制各种阴影和 线型。与前面几种点阵硬拷贝设备不同，笔绘仪属 于随机画线硬拷贝设备。 笔绘仪的绘图速度取决于绘图笔移动的速度和 加速度。这里，加速度和笔绘仪笔头的质量有关。
计算机图形学基础(第二版)
16
阴极射线管（CRT）
电子枪
偏转系统
图2.6 CRT的结构
荧光屏
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阴极射线管（CRT）
电子枪：产生一个沿管轴（Z轴）方向前进的高 速的细电子束轰击荧光屏。 具有足够的电流强度。 电流的大小和有无必须是可控的。 具有很高的速度。 在荧光屏上应能聚焦很小的光亮，以保证显 示器有足够的分辨率。
13
图形输入设备
声频输入系统 视频输入系统
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2.3 图形显示设备
阴极射线管 彩色阴极射线管 CRT图形显示器 平板显示器 三维观察设备
15
阴极射线管（CRT）
CRT（Cathode Ray Tube）是一种真空器件， 它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。
图2.9 枕形失真与桶形失真
22
阴极射线管（CRT）
水
垂
灯 丝
阴 极
控加 制速 栅极
聚 焦 极
加 速 极
平 偏 转
直 偏 转
板
板
图2.10 电偏转
ห้องสมุดไป่ตู้
荧 光 屏
23
阴极射线管（CRT）
荧光屏（Phosphor Screen） 荧光屏是用荧光粉涂敷在玻璃底壁上制成的， 常用沉积法涂敷荧光粉。玻璃底壁要求无气 泡，表面光学抛光。 荧光粉的性能要求是：发光颜色满足标准白 色、发光效率高、余辉时间合适以及寿命长 等。
输入一系列二维或三维的坐标值。这些坐标值 代表的坐标点，在系统中将以直线段或曲线段 连接，以逼近图形对象的描绘曲线或表面形状。
12
图形输入设备
专升本《计算机图形学》-试卷-答案
专升本《计算机图形学》一、（共57题,共150分）1. 下列设备中属于图形输出设备的是( ）①鼠标②LCD ③键盘④LED ⑤打印机⑥扫描仪⑦绘图仪⑧触摸屏（2分）A。
①③⑥⑧ B.②④⑤⑦ C.②⑤⑥⑦ D.④⑥⑦⑧标准答案：B2. 用正负法画圆，如果圆心在原点(0,0)处，初始点(0，R ），顺时针生成圆，若当前点Pi在圆外,则下一点Pi+1向左走一步，递推公式为（ )。
（2分)A。
B 。
C.D.标准答案:D3。
在三维空间中点P(3， 5， 4)绕z轴旋转180o后的坐标为:( ) (2分）A。
（3， 4， 5) B.（—5，-3， 4) C.（5， 3， 4） D.（4， 4， 4）。
标准答案：B4。
4.在三维几何实体的表示法中，（ )表示法的结果难以实现绘图输出。
（2分）A。
CSG法 B.八叉树表示法C.扫描表示法 D。
对称数据结构法。
标准答案：A5. 在种子填充算法中所提到的四向连通区域算法,（）填充八向连通区。
(2分）A.可以B.不一定。
标准答案：B6. 下列（）是用实型量计算，且每一步需对Y进行四舍五入。
（第一象限内,0￡k￡1的直线） (2分）A。
DDA算法 B。
Bresenham算法C.中点画线算法D.DDA算法和Bresenham算法标准答案：A7。
在齐次坐标中，最后一维坐标H称为（）因子。
(2分)A。
比例 B.旋转 C.反射 D.斜切标准答案：A 8。
线模型的数据结构简单且易于实现，只要给出所有顶点坐标及线段与其顶点的关系即可。
（2分）A.颜色 B。
角度 C.平面 D。
顶点坐标。
标准答案：D9。
参数曲线的表示有代数形式（）和两种。
（2分）A.几何形式B.分数 C。
阵列 D.固定形式标准答案：A10. 多边形填充时，下述哪个论述是错误的？（）（2分）A。
多边形被两条扫描线分割成许多梯形,梯形的底边在扫描线上,腰在多边形的边上，并且相间排列；B。
多边形与某扫描线相交得到偶数个交点,这些交点间构成的线段分别在多边形内.外，并且相间排列；C。
计算机图形学基础教程习题课1(第二版)(孙家广_胡事民编著)
1.列举计算机图形学的主要研究内容。
计算机中图形的表示方法、图形的计算、图形的处理和图形的显示。
图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形计算与显示算法，以及科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。
2.常用的图形输出设备是什么？显示器（CRT、LCD、等离子）、打印机、绘图仪等。
2.常用的图形输入设备是什么？键盘、鼠标、跟踪球、空间球、数据手套、光笔、触摸屏、扫描仪等。
3.列出3种图形软件工具。
AutoCAD、SolidWorks、UG、ProEngineer、CorelDraw、Photoshop、PaintShop、Visio、3DMAX、MAYA、Alias、Softimage等。
错误：CAD4.写出|k|>1的直线Bresenham画线算法。
dddd设直线方程为：y=kx+b，即x=(y-b)/k，有x i+1=x i+(y i+1-y i)/k=x i+1/k，其中k=dy/dx。
因为直线的起始点在象素中心，所以误差项d的初值d0=0。
y下标每增加1，d的值相应递增1/k，即d＝d＋1/k。
一旦d≥1，就把它减去1，这样保证d 在0、1之间。
●当d≥0.5时，最接近于当前象素的右上方象素(x i+1,y i+1)，x方向加1，d减去1；●而当d<0.5时，更接近于上方象素(x i,y i+1)。
为方便计算，令e=d－0.5，e的初值为－0.5，增量为1/k。
●当e≥0时，取当前象素(x i,y i)的右上方象素(x i+1,y i+1)，e减小1；●而当e<0时，更接近于上方象素(x i,y i+1)。
void Bresenhamline (int x0,int y0,int x1, int y1,int color){ int x, y, dx, dy;float k, e;dx = x1－x0, dy = y1－y0, k=dy/dx;e=－0.5, x=x0, y=y0;for (i=0; i≤dy; i++){ drawpixel (x, y, color);y=y+1，e=e+1/k;if (e≥0){ x++, e=e－1;}}}4.写出|k|>1的直线中点画线算法。
第2章 计算机图形系统组成
第2章计算机图形系统组成随着计算机图形技术的发展，大量的计算机图形系统应用到了非常多的领域。
本章将探讨计算机图形系统的功能和结构；对部分硬件设备，特别是图形显示设备进行简要介绍；最后，为方便后面章节的讲述。
2.1.计算机图形系统概述2.1.1.计算机图形系统的功能计算机图形系统是由计算机图形硬件和计算机图形软件组成，它的基本任务是研究如何用计算机生成、处理和显示图形。
一个交互式计算机图形系统应具有计算、存储、交互、输入和输出等5中功能。
如图2-1所示。
1）计算功能（Computing）。
应包括形体设计和分析方法的程序库，描述形体的图形数据库。
数据库中应有坐标的平移、旋转、投影、透视等几何变换程序库、曲线、曲面生成和图形相互关系的检测库等。
2）存储功能(Storage)。
在计算机内存储器和外存储器中，应能存放各种形体的几何数据及形体之间相互关系，可实现对有关数据的实时检图2-1 计算机图形系统的基本功能图索以及保存对图形的删除、增加、修改等信息。
3）输入功能（Input）。
由图形输入设备将所设计的图形形体的几何参数（例如大小、位置等）和各种绘图命令输入到图形系统中。
4）输出功能（Output）。
图形系统应有文字、图形、图像信息输出功能。
在显示屏幕上显示设计过程当前的状态以及经过图形编辑后的结果。
同时还能通过绘图仪、打印机等设备实现硬拷贝输出，以便长期保存。
5）交互功能（Interactive）。
可通过显示器或其他人－机交互设备直接进行人－机通信，对计算结果和图形，利用定位、拾取等手段进行修改，同时对设计者或操作员执行的错误给予必要的提示和帮助。
以上5种功能是一个图形系统所具备的最基本功能，至于每一功能中具有哪些能力，则因不同的系统而异。
2.1.2.计算机图形系统的结构根据基本功能的要求，一个交互式计算机图形系统的结构如图2-2 所示。
可以看到，它由计算机图形硬件和计算机图形软件两部分组成。
图2-2 计算机图形系统的结构1.图形软件图形软件分为图形应用数据结构、图形应用软件和图形支撑软件三部分。
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。
计算机图形学复习题
一、填空题（共10分，每空1分）1、目前常用的PC 图形显示子系统主要由3个部件组成： 帧缓冲存储器、显示控制器、ROM BIOS 。
2、 图形的输入设备有 键盘、鼠标、光笔（至少写三种）；图形的显示设备有CRT 显示器、LCD 、投影仪（至少写三种）。
3、形体的定义和图形的输入输出都是在一定的坐标系下进行的，通常这些坐标系分为：建模坐标系，用户坐标系，观察坐标系，规格化设备坐标系和 设备坐标系。
4、在多边形的扫描转换过程中，主要是通过确定穿越多边形区域的扫描线的覆盖区间来填充，而区域填充则是从 给定的位置 开始涂描直到 指定的边界条件 为止。
5、X 扫描线算法中，每次用一条扫描线进行填充，对一条扫描线填充的过程可分为4个步骤：（求交）、（排序）、（交点配对）、（区间填色）。
6、一个交互式计算机图形系统应具有 计算 、 存储 、 对话 、 输入 和 输出 等五个方面的功能。
7. 将三维物体变为二维图形的变换称为（投影变换），其有两种基本方式：（平行投影）、（透视投影）。
8、用一组型值点来指定曲线曲面的形状时，形状完全通过给定的型值点列，用该方法得到的曲线曲面称为曲线曲面的（拟和），而用控制点列来指定曲线曲面的形状时，得到的曲线曲面不一定通过控制点列，该方法称为曲线曲面的（逼近）。
9、对于基本几何变换，一般有平移、旋转、反射和错切等，这些基本几何变换都是相对于（坐标原点）和（坐标轴）进行的几何变换。
二、选择题（共20分，每题2分）1．计算机图形学与计算机图象学的关系是( B )。
A ）计算机图形学是基础，计算机图象学是其发展B ）不同的学科，研究对象和数学基础都不同，但它们之间也有可转换部分C ）同一学科在不同场合的不同称呼而已D ）完全不同的学科，两者毫不相干2． 分辨率为2048×1024的显示器需要多少字节位平面数为32的帧缓存？( B )A ）64KB ；B ）8MB ；C ）32MB ；D ）16MB3．下列有关反走样的叙述，错误的是（ A ）A ）减少或克服图形失真的技术叫做反走样；B ）提高分辨率是反走样的方法之一；C ）半色调技术是利用多级光强提高视觉分辨率的技术；D ）对于多灰度或多彩色显示器，图形的边缘可采用模糊技术而改善锯齿显示效果。
第2章 图形输入输出设备
增加一个位面，色彩就增加一倍，而存储器写操作程序无需 重新计算新地址，程序兼容性好。
2019/11/27
19
0 1 0
N位寄存器 0 10
有N个位面的帧缓存
2NDAC
电子枪
0~2N-1灰度等级
0 1 0
寄存器
0 1 0
DAC DAC DAC
红色枪 绿色枪 蓝色枪
帧缓存
2019/11/27
23
查色表（LUT）
是一维线性表，其每一项的内容对应一种颜色，它的长度 由帧缓存单元的位数决定
目的：在帧缓存单元的位数不增加的情况下，具有大范围 内挑选颜色的能力。
颜色信息在帧缓存中的两种存放方式： 颜色值直接存储在帧缓存中。 把颜色码放在一个独立的表中，帧缓存存放的是颜色
发光聚合物技术
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
2019/11/27
5
CRT显示器分类
阴极射线管（CRT）（Cathode Ray Tube） 单色CRT 彩色CRT
2019/11/27
6
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
(1)用某种语言写成的子程序包
如: GKS (Graphics Kernel System)
PHIGS (Programmer’sHerarchical Iuteractive Graphics system ) GL 便于移植和推广、但执行速度相对较慢，效率低
(2）扩充计算机语言，使其具有图形生成和处理的功 能
第章图形输入输出设备
几个问题？
2.为什么要用聚焦系统和加速电极？
答：电子束在发射途中要相互排斥。 利用电位形成的电场可以把电子束聚 焦成一细束。 加速电极可以使电子束高速运动
聚焦系统
保证电子束在轰击屏幕 时，汇聚成很细的点。
加速电极
加正的高压电（几万伏），使电子束高速运动。
射线穿透法 影孔板法 1.3 随机扫描显示系统 1.4 光栅扫描系统
1.4 光栅扫描的显示系统
CRT中的水平和垂直偏转线圈分别产生水平和 垂直磁场，电子束则在不同方向磁场力作用下进 行和列扫描，将屏幕分成由像素构成的光栅网格， 光栅扫描显示系统可以看作是点阵单元发生器， 可以控制每个点阵单元的亮度。
1 图形显示器
1.1 阴极射线管 1.2 彩色阴极射线管
射线穿透法 影孔板法 1.3 随机扫描显示系统 1.4 光栅扫描系统
1 图形显示器
1.1 阴极射线管 1.2 彩色阴极射线管
射线穿透法 影孔板法 1.3 随机扫描显示系统 1.4 光栅扫描系统
1 图形显示器
1.1 阴极射线管 1.2 彩色阴极射线管
彩色光栅扫描显示器
在光栅图形显示器中需要足够的位面和帧缓存结 合起来才能反映图形的颜色和灰度等级。如下图 是一个具有N位面灰度等级的帧缓存。显示器上 每个象素的亮度是由N位面中对应的每个象素位 置的内容控制的。该存储器的中的二进制的数被 翻译成灰度等级，范围是0到2N-1之间。
彩色光栅扫描显示器
球面显示器与柱面显示器
普通的显象管采用的都是点状影孔板显象管， 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”
《计算机图形学基础》第2版(陆枫 何云峰)课后习题答案 电子工业出版社
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）习题解答思路岛教育网整理提供习题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) 。
所以有递推公式的推导：d2=f(x i-1.5,y i+2)当d>0时,d2=y i+2-k(x i-1.5)-b 增量为1+k=d1+1+k思路岛决定出路当d<0时,d2=y i+2-k(x i-0.5)-b 增量为1=d1+1当d=0时,5.7 利用中点 Bresenham 画圆算法的原理，推导第一象限y＝0到y＝x圆弧段的扫描转换算法（要求写清原理、误差函数、递推公式及最终画图过程）。
图形输入输出设备-2
二、图形显示设备图形的输出包括图形的显示和绘制。
图形的显示是指在屏幕上输出图形；图形的绘制是把图形画在纸上或硬拷贝。
打印机和绘图机是最常见的硬拷贝设备目前显示器分为四种：CRT 显示器、LCD显示器、LED显示器、等离子体显示器、3D显示器等CRT 显示器是一种使用阴极射线管的显示器，阴极射线管主要有五部分组成，分别是电子枪，偏转线圈，荫罩，荧光粉层及玻璃外壳。
它曾经是应用最广泛的显示器之一控制栅电子枪加速电极聚焦系统偏转系统电子束灯丝阴极水平偏转垂直偏转绿玻璃屏偏转距离荧光粉层导电涂层红阴极射线管（CRT）剖面图（穿透式）一个CRT能显示不同颜色的图形，那么彩色CRT显示器的彩色又是如何生产的呢？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（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三种颜色的光。
自然界中任何颜色都可以由这三种颜色混合而得LCD 显示器LCD显示器即液晶显示器（LiquidCrystal Display），优点是机身薄，占地小，辐射小。
是现在笔记本电脑和台式机上的主流显示设备LCD液晶显示器的工作原理是在显示器内部有很多液晶粒子，它们有规律的排列成一定的形状，并且它们的每一面的颜色分为：红色，绿色，蓝色LED 显示器LED（light-emitting diode）发光二极管英文的缩写。
是一种能将电能转化为光能的半导体电子元件。
早期只能发出低光度的红光，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线目前，发光二极管已被广泛地应用许多大型广告牌的显示、交通信号灯、汽车用灯、光纤通信等等。
它既可以显示数字，也可以显示视频图像，并且能与电视同步显示注意：LCD与LED是两个完全不同的概念，LCD是液晶屏幕，用于显示；而LED是光源器件，用于照明等离子显示器等离子显示器（PDP，Plasma Display Panel），是继CRT(阴极射线管）、LCD（液晶显示器）后的新一代显示器，其特点是厚度极薄，分辨率佳等离子显示技术的成像原理是在显示屏上排列上千个密封的小低压气体室，通过电流激发使其发出肉眼看不见的紫外光，然后紫外光碰击后面玻璃上的红、绿、蓝3色荧光体发出肉眼能看到的可见光，以此成像3D 显示器传统的3D电影在荧幕上有两组图像，观众必须戴上偏光镜才能消除重影，形成视差，产生立体感利用自动立体显示（AutoSterocopic）技术，即所谓的“真3D技术”。
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) 。
所以有递推公式的推导：d2=f(x i-1.5,y i+2)当d>0时,d2=y i+2-k(x i-1.5)-b 增量为1+k=d1+1+kadhm1当d<0时,d2=y i+2-k(x i-0.5)-b 增量为1=d1+1当d=0时,5.7 利用中点 Bresenham 画圆算法的原理，推导第一象限y＝0到y＝x圆弧段的扫描转换算法（要求写清原理、误差函数、递推公式及最终画图过程）。
计算机图形学课程复习思考题
计算机图形学课程复习思考题一、选择题：1. 下列设备中，哪一种是图形输出设备（ A ）。
A) 绘图仪 B) 数字化仪 C) 扫描仪 D) 键盘2．触摸屏是（ C ）设备。
A）输入 B）输出 C）输入输出 D）非输入也非输出3．关于光栅扫描式图形显示器，下列说法中错误的是（）。
A) 光栅扫描式图形显示器是画点设备B) 光栅扫描式图形显示器的图形定义保存在帧缓冲器中C) 光栅扫描式图形显示器显示的图形可能有锯齿现象D) 光栅扫描式图形显示器对一帧画面的显示速度与图形复杂度有关4．在下列叙述语句中，错误的论述为（）。
A) 在图形文件系统中，点、线、圆等图形元素通常都用其几何特征参数来描述B) 在图形系统中，图形处理运算的精度不取决于显示器的分辨率C) 在光栅扫描图形显示器中，所有图形都按矢量直接描绘显示，不存在任何处理D) 在彩色图形显示器中，使用RGB颜色模型5．计算机图形显示器一般使用什么颜色模型（ A ）。
A) RGB B) CMY C) HSV D) HLS6．直线DDA算法，当斜率m<=1时，x方向的增量△x和y方向的增量△y分别是____。
A. ±m和±1B. ±1和±1/mC. ±1和±mD. ±1/m和±17．下述用数值微分法(DDA)画斜率绝对值小于1的直线的C语言子程序中哪一行有错误（）。
void drawLineWithDDA(int x1,int y1,int x2,int y2,int color){A: int x, yB: float k = (float)(y2 - y1)(x2 - x1)C: for(x = x1; y = y1; x <= x2; x++){drawPixel(x,y,color)D: y += k}}8．用正负法画圆，如果圆心在原点(0,0)处，初始点(0,R)，顺时针生成圆，若当前点Pi在圆外，则下一点Pi+1向左走一步，递推公式为____。
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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
常用的有光栅扫描图形显示器、液晶显示器（LCD）、 等离子体显示器（PDP），它们都属于点阵显示设备，其 图形显示及显示控制的基本原理是相同的，不同的是监视 器的物理结构和“点亮”像素的方式。
按工作原理划分， 触摸屏有电阻式、电容式、红 外线式、声表面波式几种。
6. 数字摄像头
数字摄像头是一种连机图像实时输入设备，在多媒体课 堂教学、视频电话通信、网络会议、电脑摄影等方面有着广 泛的应用。
数字摄像头的核心部件是CCD器件。CCD器件很小，面 积通常只有3mm×5 mm，在此面积上分布着250～350万个 与光学像素点相对应的单元，每一单元又包含红、绿、蓝三 列色彩基元，以实现彩色图像输入。CCD将光信号转换为电 信号，摄像头内部的电路将电信号再转换为数字信号并直接 输入计算机。
2. 鼠标器 （1）种类 从工作原理不同，分为机械、光机、光电、无线、3D 振动鼠标； 从用途可分为游戏鼠标和普通鼠标。最新出来的触摸板 鼠标（实际上就是把滚轮换成了触摸板）。
光电鼠标
无线鼠标
(2) 光电鼠标的工作原理
光电鼠标是通过检测鼠标器的位移，将位移信号转换为 电脉冲信号，再通过程序的处理和转换来控制屏幕上的鼠标 箭头的移动。传感系统是由发光二极管(LED)、反射式衬垫 和光敏元件组成。当光电式鼠标在带有特制的反射式衬垫 （印有间隔相同的网格）上移动时，传感系统通过反射光的 强弱变化检测出鼠标的移动。
用户的需求。
高精度的数字化仪适用
游标
于地质、测绘、国土等行业。
普通的数字化仪适用于工程、
机械、服装设计等行业。
支架为计算
机输入设备应用得越来越广泛。 触摸屏是一种能对物体触摸产生反应的屏幕，当
人的手指或其他物体触到屏幕不同位置时，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。
由于有效地控制了整合误差，整 体测量精度大大提高。
三维“照相式 ”扫描仪
4. 数字化仪 结构与工作原理：由台板和游标（或触笔）组成。
台板内在X、 Y方向每隔一定距离有许多平行的印制线。游标的前端 是一检测线圈，当线圈中通有交流信号时，在十字叉线的中心产生一个 电磁场。当游标移动时，继而产生感应电流。
解析度和刷新率是衡量光电鼠标技术性能的关键指标， 它们分别反映了光电鼠标在时间和空间层面上的捕捉能力。
无线鼠标又可以分类为27Mhz、2.4G和蓝牙无线鼠标 三类。前用的最多是无线2.4G。 蓝牙鼠标随着笔记本、 上网本的普及也开始慢慢出现在市面上了。
(3) 功能 所有鼠标均有拾取、定位和选择功能。
(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。
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
度上也会有较大的偏差，因
此必须通过数字化仪来满足
扫描仪的主要部件为灯管和光电耦合器件（Charge Coupled Device， CCD）。
“照相式”扫描仪是新一代扫描仪 ，与传统的激光扫描仪和三座标测量 系统相比，其测量速度提高数十倍。
它采用可见光将特定的光栅条纹投 影到测量工作表面，借助两个高分辨 率CCD数码相机对光栅干涉条纹进行 拍照，利用光学拍照定位技术和光栅 测量原理，可在极短时间内获得复杂 工作表面的完整点云。
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
2.1 图形输入设备
图形输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、数字化仪、触 摸屏、数字摄像头、 激光笔等。
1. 键盘 键盘是计算机通用的输入设备。通过按键操作，配合各
种事先编排好的程序，可以输入字符、图表数据及图形命 令等。
按颜色等级划分，扫描仪有黑白式、灰度式和彩色式 三种
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。