计算机图形系统组成

图形系统硬件及软件功能、软件标准调查报告一．计算机图形硬件

1.图形计算机系统

●硬件性能与一般计算机系统相比，要求主机性能更高、速度更快、存储容量更大、

外设种类更齐全

●目前，面向图形应用的计算机系统包括：

（1）微型计算机

●开放式体系结构

●体积小、价格低廉、用户界面友好

●一种普及的图形计算机系统

●CPU*以Intel和AMD公司提供的为主

●操作系统以微软公司的windows为主

●厂商以IBM、Dell、Acer和联想公司为主

（2）工作站

●具有高速的科学计算、丰富的图形处理、灵活的窗口以及网络管理功能

●交互式计算机系统

●主要应用领域：办公自动化、文字处理、文字编辑、工程与产品的设计与绘图、工

业模拟、艺术模拟

●主要厂商：HP、IBM、SGI

（3）计算机网络

（3）中小型计算机

●一类高级的、大规模计算机工作环境

●一般在特定的部门、单位和应用领域采用

●建立大型信息系统的重要环境

●具有强大的处理能力、集中控制和管理能力、海量数据存储能力

●一般情况下，图形系统在这类平台上作为一种图形子系统来独立运行和工作

2.图形设备

（1）图形输入设备

①键盘

●常用的图形输入设备

●用于屏幕坐标的输入、菜单的选择、图形功能选择、输入非图形数据

●普通键盘、带手写输入板、无线键盘

②鼠标

●常用的图形输入设备

●用于图形定位、选取等图形操作

●有线鼠标、无线鼠标

③操纵杆、跟踪球和空间球

●操作杆

A.由一个手柄通过一个球形轴承半固定在底座上，在手柄运动时带动一对电

位器或电脉冲产生器产生位置信号，控制屏幕上光标的坐标

B.一般用于游戏和虚拟现实系统中

C.将纯粹的物理动作（手部运动）完完全全地转换成数字形式（一连串0

或1组成的计算机语言）

●跟踪球和空间球

A.根据球在不同方向收到的推或拉的压力来实现定位和选择的，从而控制屏

幕上光标的位置

B.游戏、虚拟系统、动画、CAD等应用中一般作三维定位设备和选取设备

④触摸屏系统

●新型输入设备

●目前最方便、最自然的人机交互方式

●适用人群广、坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流

●应用广泛：公共信息场所

⑤集成输入板

●将使用者的手的影像映射到屏幕上，使用者通过屏幕上的虚拟手来操作窗体上

的对象

●完成了键盘、鼠标、书写板、触摸板、触摸屏五件设备的所有输入功能

●根本意义在于人机界面上的改革和创新

●开创的“动态图形用户界面（DGUI）”结合了触摸技术和传统图形界面的优势，

是真正意义上的“自然用户界面”

⑥图形扫描仪

●从专用工具变为家用计算机外设做典型的代表

●直接把图形和图像扫描到计算机中以像素信息进行存储的设备

●传统扫描仪：普通平板扫描仪（扫描面积大）、手持扫描仪（手持灵活）

●三维扫描仪（3D扫描仪）

A.采集实物表面各个点的位置信息

B.结构与传统扫描仪不同

C.生成的文件不是常见的图像文件，而是能精确描述物体三维结构的一系列

坐标数据

D.从结构来讲，分为激光式和机械式

●机械式：依靠一个机械臂触摸物体的表面，以获得物体的三维数据

●激光式：由激光代替机械臂来完成这个工作

E.三维数据远大于常见图像的二维数据，扫描速度慢、视物体大小和精确度

底，扫描时间不等

⑦数字化仪

●一种吧图形转变成计算机能接收的数字形式的专用设备

●基本工作原理：采用电磁感应技术，通常由电磁感应数据板、游标触笔和相应

的电子电路组成。数据板中布满了金属栅格，当触笔在数据板上移动时，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，就可以判断出触笔当前的几何位置，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，然后通过接口（多用串

行接口）传送到主计算机。许多数字化仪提供了多种压感电流，用不同的压力

就会有不同的信息传向计算机。

●一块超大面积的手写板，用户可以通过用专门的电磁感应压感笔或光笔在上面

写或者画图形，并传输给计算机系统

●高精度的数字化仪适用于适用于地质、测绘等行业

●普通的数字化仪适用于工程、机械、服装设计等行业

⑧数据手套

●通过传感器和天线获得和发送手指的位置和方向的信息

●适用于需要多自由度手模型对虚拟物体进行复杂操作的虚拟现实系统

●本身不提供与空间位置有关的信息，必须与位置跟踪设备连用

（2）图形输出设备

①观察显示设备

●见（3）

②打印机

●将绘制的图像输出到纸片或其他媒体上的设备

●喷墨打印机、针式打印机、激光打印机（广泛用于办公自动化（OA）、各种计

算机辅助设计（CAD）系统领域）

③绘图仪

●精确地绘图

●将图形准确地绘制在图纸上并输出（供工程技术人员参考）

●从原理上分，分为笔式、喷墨式、热敏式、静电式

●从结构上分，分为平台式、滚筒式

A.平台式绘图仪：在计算机信号的控制下，笔或喷墨头沿X、Y方向移动，

而纸在平面上不动从而进行绘图

B.滚筒式绘图仪：笔或喷墨头沿X方向移动，纸沿Y方向移动，可以绘制较

长的图样

●单色、彩色

A.彩色喷墨绘图仪绘图线型多，速度快、分辨率高，价格不高

④激光照相排版设备

●使计算机里的图文生到胶片上，为印刷提供了可晒版的胶片，大大地缩短了制

作周期，提高了响应信息的速度

（3）图形显示与观察设备

①阴极射线管显示器（CRT）

●CRT显示器发展历程：存储管式显示器、随机扫描显示器（矢量显示器）、光

栅扫描显示器（刷新式光栅扫描显示器，彩色光栅扫描显示器）

●主要用途：构造显示系统，俗称显像管

●缺点

A.屏幕的加大导致显像管的加长，体积加大，使用时候受到空间限制

B.利用电子枪发射电子束来产生图像，产生辐射与电磁波干扰，长期使用对

健康不利

●单色显示器：每个像素占用1个bit

●灰度显示器：每个像素占用多个bit

●衡量CRT性能的指标

(a)屏幕尺寸大小

(b)点距

(c)分辨率

(d)画面刷新率