图形系统综述ppt课件

.,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DOSMS-WindowsUNIXLinux高级语言VisualC+VBPASCAL.图形软件GKSPHIGSOPENGL.应用软件CorelDraw,AutoCAD.,.,3,图形系统,操作系统,.,4,视频显示设备,CRT(Cathod-RayTube)显示器To8-9随机扫描显示器:Vector/RandomDisplayto15存储管显示器-StorageTubeDisplayTo6光栅扫描显示器-RasterDisplayto17平板显示器液晶显示器To17等离子体显示器to21三维观察设备To26,.,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,.,8,.,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,.,10,.,11,光栅扫描系统RasterScanDisplay,原理CPU-显示处理器-显示缓存-视頻控制器-屏幕帧缓存FrameBuffer颜色的数据表示位，RGB模型黑白系统（1bit二值系统）单色灰度系统（多位8bit256级）RGB三色系统位平面组织方式彩色表ColorTable光栅操作读、写、复制,RGB100010001,.,12,1024,768,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,FrameBuffer,像素寄存器,位平面,帧缓存的概念,(x,y),(x,y),10101101,.,13,1024,768,颜色查找表（colorlookuptable)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,24bit,？,RGB,28,0,255,20,00010100,(x,y),(x,y),colorlookuptable,.,14,显示控制器displaycontroller,光栅扫描图形系统结构,I/O设备,CPU,memory,FrameBuf.,Videocontroller,BUS,.,15,视频控制器的刷新操作,光栅扫描生成器,x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,.,16,光栅扫描显示处理器,显示处理器DisplaysProcessor独立的CPU任务:扫描转换Scanconversion计算、绘图,.,17,随机扫描显示器Randomscandisplays,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)PHIGSOpenGL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,InitialGraphicsExchangeSystem,StandardfortheExchangeofProductmodelData,.,29,图形系统的标准化GKS-GraphicsKernalSystem,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（ModelingCoordinates）世界坐标系WC(WorldCoordinates)观察和投影坐标系（ViewingCoordinates)规范化设备坐标系NDC(NormalizedDeviceCoordinate)设备坐标系DC(DeviceCoordinate),.,30,坐标变换规范化坐标变换WCNDC工作站坐标变换NDCDC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FillArea单元阵列CellArray广义图元GeneralizedDrawingPrimitive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+)ProgrammersHierarchicalInteractiveGraphicsSystem,图形的层次模型层次结构描述文件元素及属性其他标准CGICGMComputerGraphicsMetafile,.,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.OpenGLUtilityglu2维观察、表面绘制OpenGLUtilityToolkitglut窗口系统，曲线和曲面绘制，三维形体与其他OS的接口；MSwindowsWGL,.,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（EmittedLight）、环境光（AmbientLight）、漫反射光（DiffuseLight）和镜面光（SpecularLight）。材质是用光反射率纹理映射（TextureMapping）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（DoubleBuffering）,.,35,OpenGL与其他系统的接口,与Microsoft、SGI、IBM、DEC、SUN、HP系统接口OpenGLforWindows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（OpenGLutilitylibrary，