1. 第二章 图形系统综述 交互式图形系统的组成 视频显示设备 随机扫描系统 光栅扫描系统 输入设备 硬拷贝设备 图形软件

2. 交互式图形系统的组成 硬件系统 – 主计算机 – 图形显示器 、绘图仪、打印机 – 键盘、鼠标仪、图形输入板 – 磁盘、磁带、光盘机 软件系统 – 操作系统 DOS MS-Windows UNIX Linux – 高级语言 Visual C++ VB PASCAL... – 图形软件 GKS PHIGS OPEN GL... – 应用软件 CorelDraw, AutoCAD...

3. 图形系统 操作系统

4. 视频显示设备 CRT (Cathod-Ray Tube) 显示器 To 8-9 To 8-9 – 随机扫描显示器 : Vector / Random Display to 15 to 15 – 存储管显示器 --- Storage Tube Display To 6 To 6 – 光栅扫描显示器 ---Raster Display to 17 to 17 平板显示器 – 液晶显示器 To 17 To 17 – 等离子体显示器 to 21 to 21 三维观察设备 To 26 To 26

5. CRT 电子枪原理

6. CRT 工作原理

7. 刷新式 CRT 工作原理 构造 阴极：灯丝 控制栅极：控制电子发出的多少 聚焦系统 加速阳极 XY 向偏转系统 荧光屏：荧光物质点阵，象素 工作过程 受控电子束，在聚焦系统、加速系统、 偏转系统作用下轰击荧光屏发光 余辉时间 从发光到亮度衰减成 1/10 的时间 刷新 30 帧（ 1/30 秒） 分辩率 ( resolution) Pixel 图 2.5

9. 彩色 CRT 监视器 彩色荧光层 荫罩法 RGB 三支电子枪 荫罩 帧缓存 调色板

11. 光栅扫描系统 Raster Scan Display 原理 –CPU- 显示处理器 - 显示缓存 - 视頻控制器 - 屏幕 帧缓存 Frame Buffer 颜色的数据表示 – 位， RGB 模型 黑白系统（ 1 bit 二值系统） 单色灰度系统 （多位 8bit 256 级） RGB 三色系统 – 位平面 – 组织方式 – 彩色表 Color Table – 光栅操作 读、写、复制 R G B 1 0 0 0 1 0 0 0 1

12. 1024 76 8 每一个象素点有多少种颜色可以选择？ 屏幕上可以同时出现多少种颜色？ 屏幕 Frame Buffer 像素寄存器 位平面 帧缓存的概念 (x,y) 1 0 1 0 1 1 0 1

13. 1024 76 8 颜色查找表 （ color lookup table) 每一个象素点有多少种颜色可以选择？ 屏幕上可以同时出现多少种颜色？ 屏幕 24 bit ？ R G B 2828 0 255 20 0 0 0 1 0 1 0 0 (x,y) color lookup table

14. 显示控制器 display controller 光栅扫描图形系统结构 I/O 设备 CPU memoryFrame Buf. Video controller BUS

15. 视频控制器的刷新操作 光栅扫描生成器 x 寄存器 x 寄存器 y 寄存器 y 寄存器 存储器地址 像素寄存器 帧缓存 强度 x y 屏幕坐标系 (x,y) 颜色 数据 颜色 数据

16. 光栅扫描显示处理器 显示处理器 Displays Processor 独立的 CPU 任务 : 扫描转换 Scan conversion 计算、绘图

17. 随机扫描显示器 Random scan displays 工作原理 显示文件 画线指令 刷新周期 缺点：划线长度受限 优点：分辨率高，线平滑

18. 随机扫描系统 Random-scan CRT 电子束在图形部分移动, 逐条线划. CPU-- 显示文件 --DPU--SCREEN 显示指令 显示文件 图形的显示 字符发生器 I/O 设备

19. 高性能图形显示卡 E&S Tornado 分辨率最高到 1920 x 1200 (24 位显示缓存， 24 位 Z- 缓存） 双屏模式 2048 x 768 3D 矢量 5M/s 3D 三角形 5M/s 纹理填充 100M 像素 /s

24. 图形软件 分类： – 基本图形软件 --- 支撑软件 – 应用图形软件 --- 专用软件 基本图形软件实现方法 – 图形软件包 – 修改高级语言 – 专用高级图形语言 图形软件标准

25. 图形网络 图形服务器 ( Graphics Server) 监视器、处理器、输入设备 客户端（ Client ） 客户端运行图形应用程序将结果通过网络传送 至图形服务器上显示。

26. 可移植性的四个方面 应用程序在不同系统间的可移植性 ; 应用程序和图形设备的可移植性 ; 图形数据的可移植性 ; 程序员的可移植性。

27. 图形系统标准化 GKS （ 2D,3D) PHIGS OpenGL 其他

28. 应用系统 图形系统 GKS, PHIGS, OpenGL 图形标准的作用位置 设备 驱动 设备 驱动 设备 驱动 CGI 元文件 输出程序 元文件 输入程序 CGM 数据库 IGES,STEP I Initial Graphics Exchange System Standard for the Exchange ofProduct model Data

29. 图形系统的标准化 GKS-Graphics Kernal System 工作站 – 输出型，输入型，输入 / 输出型，元文件输出，元文件输入， 图段存储器工作站 坐标系 – 建模坐标系 MC （ Modeling Coordinates ） – 世界坐标系 WC(World Coordinates) – 观察和投影坐标系（ Viewing Coordinates) – 规范化设备坐标系 NDC(Normalized Device Coordinate) – 设备坐标系 DC(Device Coordinate)

30. 坐标变换 – 规范化坐标变换 WC NDC – 工作站坐标变换 NDC DC – 建模变换和投影变换 图形输出原语 – 折线 Polyline – 多点标记 Polymarker – 文字 Text – 填充区 Fill Area – 单元阵列 Cell Array – 广义图元 Generalized Drawing Primitive 图段 Segment – 可见性、醒目性、优先性、可检测性、图段变换

31. 逻辑输入设备 定位设备 Locater 笔画设备 Stroke 定值设备 Valuator 选择设备 Choice 拾取设备 Pick 字符串设备 String

32. PHIGS(PHIGS +) Programmer’s Hierarchical Interactive Graphics System 图形的层次模型 层次结构描述文件 元素及属性 其他标准 CGI CGM Computer Graphics Metafile

33. OpenGL 独立于程序设计语言的图形函数库 核心库 (gl) 基本图元，点、直线段、多边形、图案阵列 ……. OpenGL Utility glu 2 维观察、表面绘制 OpenGL Utility Toolkit glut 窗口系统，曲线和曲面绘制， 三维形体 与其他 OS 的接口； MS windows WGL

34. OpenGL 功能 功能 : 3 维图形函数库 建模 基本的点、线、多边形的绘制函数；复杂的三维 物体（球、锥、多面体、茶壶等）以及复杂曲线和曲面 （例如 Bezier 、等曲线或曲面）绘制函数 变换 基本变换和投影变换 颜色模式设置 光照和材质设置 光有辐射光（ Emitted Light ）、环境光（ Ambient Light ）、漫反射光（ Diffuse Light ）和镜面光（ Specular Light ）。材质是用光反射率 纹理映射（ Texture Mapping ） 位图显示和图象增强融合（ Blending ）、反走样 （ Antialiasing ）和雾（ fog ）的特殊图象效果处理 双缓存动画（ Double Buffering ）

35. OpenGL 与其他系统的接口 与 Microsoft 、 SGI 、 IBM 、 DEC 、 SUN 、 HP 系统接口 OpenGL for ＭＳ Windows 图形库 OpenGL 图形库一共有 100 多个函数。 其中核心函数有 115 个，它们是最基本的函数，其前缀 是 gl ， OpenGL 实用库（ OpenGL utility library ， GLU ）的函数 功能更高一些，如绘制复杂的曲线曲面、高级坐标变换、 多边形分割等，共有 43 个，前缀为 glu ； OpenGL 辅助库（ OpenGL auxiliarylibrary ， GLAUX ）的 函数是一些特殊的函数，包括简单的窗口管理、输入事 件处理、某些复杂三维物体绘制等函数，共有 31 个，前 缀为 aux 。