图形设备概述

•组成：由电灯丝、阴极和控制栅组成
•应满足下列要求：a.具有足够的电流强度
控的
b.电流的大小和有无必须是可
c.具有很高的速度
ຫໍສະໝຸດ Baidu
d.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。
（２）偏转系统
• 控制电子束，静电场或磁场，产生偏转。 • 电子束要到达屏幕的边缘时，偏转角度 就会增大。到达屏幕最边缘的偏转角度被称 为最大偏转角。 • 最大偏转角是衡量系统性能的最重要的 指标，显示器长短与此有关。 • CRT显示器屏幕越大整个显象管就越长。
第二章 图形设备
主要内容:1、图形输入设备:概念及其特 点
2、图形显示设备:概念、结构 原理、工作方式和特点
特点
3、图形绘制设备：概念及其
2.1图形输入设备
一、键盘(keyboard)
二、鼠标器
分类:按照鼠标的工作原理来分:机械式鼠标、 光电式鼠标
按照鼠标的接口来分:鼠标可以分为串口 鼠标、ps/2端口鼠标和USB鼠标
（３）荧光屏 原理：荧光屏上涂有荧光粉，电
子束打在荧光屏上，荧光粉就会发光而形成光 点。
a.对荧光粉的性能要求：标准白色（发光颜 色），发光效率高，余辉时间以及寿命长短。
组光学镜头射到CCD器件上，得到元件 的颜色信息，再经过模/数转换器，图 象数据暂存器等，最终输入到计算机。
九、声频输入系统
在某些图形工作站中，采用话音识别器作
为输入设备，以接收操作者的命令。
工作原理：
建立声音词典
频率模式匹配
十、视频输入系统 视频信号采集板（卡）、视频信号输入卡、
视频信号处理装置
２．２图形显示设备
一、阴极射线管CRT CRT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。
阴极射线管(CRT- Cathode Ray Tube)
组成：包括电子枪、 偏转系统、 荧光屏。
图１ CRT组成
（１）电子枪：
•主要功能：产生一个沿z轴方向前进的细电子束轰 击荧光屏
****真实图形输入实例： 美国斯坦福大学计算机系的著名图形
学专家Marc Levoy曾经带领他的30人的工作 小组（包括美国斯坦福大学及美国华盛顿大 学的教师和学生）于1998～1999学年专门在 意大利对文艺复兴时代的雕刻大师米开朗基 罗的众多艺术品进行扫描，保存其形状和面 片信息。当然工作难度是相当大的，他们为 此专门设计了一套硬件和软件系统。数据量 也是惊人的，光大卫像（the David）就有20 亿个多边形和7000张彩色图象，总共需要 72G的磁盘容量。这次工作可以说是实体图 形输入的一个颠峰之作。
六、光笔（light pen)
光笔是一种检测装置，它靠检测荧光屏上的 发光点来选择屏幕的位置坐标。
光笔的工作原理：
•光笔的形状和大小象一支圆珠笔，笔尖处 开有一个圆孔，让荧光屏的光通过这个孔进 入光笔。光笔的头部有一组透镜，把所收集 的光聚集至光导纤维的一个端面上，光导纤 维再把光引至光笔另一端的光电倍增管，从 而将光信号转换成电信号，经过整形后输出 一个有合适信噪比的逻辑电平，并作为中断 信号送给计算机。
八、图象扫描仪（scanner) 图象扫描仪可直接把图纸、图表、照片、
广告画等输入到计算机中，在将它们传过一个光 学扫描机构时，灰度和彩色等级被记录下来，并 按图象方式进行存储。绝大多数是采用的固态器 件是电荷耦合器件（CCD Charge Coupled Device）
工作原理： 用光源照射原稿，投射光线经过一
机械鼠标编码器的形式又有机电式和光电式 两种。机电式编码器采用机械接触式触点，精度 低，易磨损。目前大量使用的是光电式编码器， 这样的鼠标也就是我们常说的光机鼠标。
(2)光电式鼠标 光电式鼠标的工作原理：它是利用一块特
制的光栅板作为位移检测元件，光栅板上方格 之间的距离为0.5mm。鼠标器内部有一个发光 元件和两个聚焦透镜，发射光经过透镜聚焦后 从底部的小孔向下射出，照在鼠标器下面的光 栅板上，再反射回鼠标器内。当在光栅板上移 动鼠标器时，由于光栅板上明暗相间的条纹反 射光有强弱变化，鼠标器内部将强弱变化的反 射光变成电脉冲，对电脉冲进行计数即可测出 鼠标器移动的距离。
七、数字化仪（digitizer) 数字化仪 用来在所作的画 或对象上扫描，
并输入一组坐标位置，相互以直线段连接，以逼 近曲线或表面形状。
数字化仪的基本工作原理：
采用电磁感应技术。 由一块数据板和一个定标器组成。
数据板中布满了金属栅格，当定标 器在数据板上移动时，其正下方的 金属栅格上就会产生相应的感应电 流。根据已产生电流的金属栅格的 位置，就可以判断出定标器当前的 几何位置。
按线来分:有线鼠标,无线鼠标
(1)机械式鼠标
机械式鼠标的工作原理：在机械式鼠标底部 有一个可以自由滚动的球，在球的前方及右方装
置两个支成90度角的内部编码器滚轴，移动鼠标 时小球随之滚动，便会带动旁边的编码器滚轴， 前方的滚轴代表前后滑动，右方的滚轴代表左右 滑动，两轴一起移动则代表非垂直及水平方向的 滑动。编码器由此识别鼠标移动的距离和方位， 产生相应的电信号传给电脑，以确定光标在屏幕 上的正确位置。若按下鼠标按键，则会将按下的 次数及按下时光标的位置传给电脑。
优点：光电式鼠标定位精度较高，防尘性 能好，可用于工程绘图等专业领域使用。
三、触摸屏，触摸板（touch screen) 这种装置以手指触摸的方式选择屏幕位置。
•红外线式触摸屏 •电阻式触摸屏 •电容式触摸屏 •声波触摸屏 四、操纵杆（joystick) 五、数据手套（ data glove)
数据手套是一种戴在手上的传感器，它能给出 用户的所有手指关节的角度变化，来自手套的输入， 可用来给虚拟场景中的对象定位或操纵该场景。
*****真实物体的三维信息的输入 在实际的产生过程中许多零件和样板
要进行大规模的生产就必须在计算机中生 成三维实体模型，有时这个模型要通过已 有的实物零件得到，这时候就需要一种设 备来采集实物表面各个点的位置信息。
一般的方法是通过激光扫描来实现， 现在国外已经有许多这样的商业仪器。
这项技术的一个应用就是扫描保存古 代名贵的雕塑和其它艺术品的三维信息。