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1、2019/4/25,第十一讲：图形硬件与标准化,2019/4/25,图形硬件与图形软件标准化,图形输入设备 图形输出设备 显示设备 硬拷贝设备 图形软件标准化,2019/4/25,图形输入设备,图形输入设备的逻辑分类,光笔结构示意图,2019/4/25,触摸屏,触摸屏是一种定位设备，能对物体触摸产生反应,如图4-8所示。当人的手指或其它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处理。随着技术的不断改进，触摸屏的应用越来越广泛，已成为学校、机构以及公共场所常用的信息查询设备。,2019/4/25,坐标数字化仪示意图,坐标数字化仪是一种把图形转变成计算机能接收的数字形式的
2、专用设备，其基本工作原理是采用电磁感应技术。通常在一块布满金属栅格的绝缘平面板上放置一个可移动的定位设备，当有电流通过该定位设备上的电感线圈时，便会产生相应的磁场，从而使其正下方的金属栅格上产生相应的感应电流。根据已产生电流的金属栅格的位置，就可以判断出定位设备当前所处的几何位置。然后将这种位置信息，以坐标的形式传送给计算机，就实现了数字化的功能。,2019/4/25,扫描仪的模块图,2019/4/25,图形输出设备,图形输出设备概念 具有将计算机中的图形数据转化为可视化的图形，并以某种形式输出的功能。 分类： 图形输出设备可分为向量型和光栅扫描型两大类。,2019/4/25,阴极射线管CRT
3、,阴极射线管CRT由电子枪、聚焦系统、加速结构、偏转系统、荧光屏组成。高速的电子束由电子枪发出，经过聚焦系统、加速系统和偏转系统就会到达荧光屏的特定位置。由于荧光物质在高速电子的轰击下会发生电子跃迁，即电子吸收到能量从低能态变为高能态。而高能态很不稳定，在很短的时间又会从高能态重新回到低能态，这时将发出荧光，屏幕上的那一点就会亮了。,2019/4/25,阴极射线管示意图,2019/4/25,彩色阴极射线管,一个CRT能显示不同颜色的图形是通过把产生不同颜色的荧光物质进行组合而实现的。常用射线穿透法和影孔板法实现彩色显示 。 如果每支电子枪发出的电子束的强度有256个等级，则显示器能同时显示25
4、6*256*256=16M种颜色，称为真彩系统,2019/4/25,随机扫描的图形显示器框图,随机扫描的图形显示器中电子束的定位和偏转具有随机性，即电子束可随意移动，只扫描荧屏上要显示的部分 。,2019/4/25,随机扫描的图形显示器使用了一个独立的存储器来存储图形信息，然后不断地取出这些信息来刷新屏幕。由于存取信息速度的限制，使得显示稳定图形时的画线长度有限，且造价较高。针对这些问题，70年代后期发展了利用管子本身来存储信息的技术，这就是存储管技术。,存储管的结构示意图,2019/4/25,光栅扫描式图形显示器,光栅扫描式图形显示器（简称光栅显示器）是画点设备，可看作是一个点阵单元发生器，
5、并可控制每个点阵单元的亮度。 可分为：黑白光栅显示器 和彩色光栅显示器 帧缓冲存储器是一块连续的计算机存储器,2019/4/25,光栅显示器结构图,具有一位帧缓存的 黑白光栅扫描式图形显示器结构,2019/4/25,黑白灰度光栅显示器结构图,具有N位帧缓存黑白灰度光栅显示器,2019/4/25,光栅,彩色光栅显示器结构图,具有N位帧缓存和W位颜色查找表的光栅显示器,2019/4/25,一个具有24位面的彩色帧缓存,2019/4/25,一个具有24位面彩色帧缓存和10位颜色查找表的结构图,2019/4/25,液晶显示器,CRT的缺陷： 1.体积大：CRT固有的物理结构限制了它向更广的显示领域发展
6、，屏幕的加大必然导致显像管的加长、显示器体积的加大，在使用时候就会受到空间的限制； 2.电磁波干扰：另外CRT显示器是利用电子枪发射电子束来产生图像，容易受电磁波干扰，长期电磁辐射会对人们健康产生不良影响。 液晶显示器的优势：LCD显示器外观小巧精致，厚度只有6.58cm左右。不会产生CRT那样的因为刷新频率低而出现的闪烁现象。工作电压低，功耗小，节约能源。没有电磁辐射，对人体健康没有任何影响。,2019/4/25,液晶显示器的六层结构,2019/4/25,等离子显示器,等离子显示器是用许多小氖气灯泡构成的平板阵列，每个灯泡处于“开”或“关”状态。等离子板不需要刷新。典型的等离子板可以做到15
7、英寸左右，每英寸上安装有175个左右的灯泡。要达到商品化需要等离子板做到4040英寸。 等离子显示器一般由三层玻璃板组成。第一层是表面涂有导电材料的垂直条，中间层是灯泡阵列，第三层是表面涂有导电材料的水平条。,2019/4/25,等离子显示器的三层结构图,2019/4/25,几种显示技术的比较,2019/4/25,图形绘制设备,硬赋值设备是将计算机产生的各种图形直接绘制在纸上的一种设备。例如：打印机和绘图仪。 打印机是廉价的产生图形的硬拷贝设备，从机械动作上常分为撞击式和非撞击式两种。撞击式打印机使成型字符通过色带印在纸上，如行式打印机、点阵式打印机等。非撞击式打印机常用的技术有：喷墨技术、激
8、光技术等，这类打印设备速度快，噪声小，已逐渐替代以往的撞击式打印机。,2019/4/25,激光打印机的工作原理图,2019/4/25,绘图仪,主要种类有笔绘式、喷墨式、和静电式。 笔绘式：笔式绘图仪分为滚筒式和平板式 静电绘图仪 ：是一种光栅扫描设备，利用静电同极相斥异极相吸的原理制成 喷墨式：采用喷墨的方式绘图，其绘图的速度比普通笔式要快得多，而且所绘彩色图效果更好,2019/4/25,单色静电绘图仪结构图,2019/4/25,彩色静电绘图仪结构图,2019/4/25,笔式绘图仪结构图,2019/4/25,计算机图形标准,概念：计算机图形的标准通常是指图形系统及其相关应用系统中各界面之间进行
9、数据传送和通信的接口标准，以及供图形应用程序调用的子程序功能及其格式标准，前者称为数据及文件格式标准，后者称为子程序界面标准。,2019/4/25,图形系统中各界面的标准,为了提高计算机图形软件、计算机图形的应用软件在不同的计算机和图形设备之间的可移植性，早在1974年，在美国国家标准化局（ANSI）举行的“与机器无关的图形技术”的工作会议上，就提出了计算机图形的标准化和制订有关标准的规则。在此会议之后，美国计算机协会（ACM）成立了一个图形标准化协会，在总结以往多年图形软件工作经验的基础上，1977年该协员会提出了“核心图形系统”（Core Graphics System）的规范；1979年
10、公布了修改后的第二版。在近二十年中，国际标准化组织（ISO）已经批准和正在讨论的与计算机图形有关的标准有：计算机图形核心系统（GKS）及其语言联编、三维图形核心系统（GKS3D）及其语言联编、程序员层次交互试图形系统（PHIGS）及其语言联编、计算机图形元文件（CGM）、计算机图形接口（CGI）、基本图形转换规范（IGES）、产品数据转换规范（STEP）等。,2019/4/25,计算机图形标准在图形及其应用系统各界面之间的关系图,2019/4/25,图形程序标准介绍,GKS是国际标准化组织批准的、在应用程序和图形输入输出设备之间的功能接口。 GKS-3D是GKS-2D的扩展，所有的2D功能保持不变。所增加的3D功能规定了3D输出原语、3D变换、3D到2D的视图变换以及3D坐标输入，还有隐藏线、隐藏面处理等 PHIGS即“程序员层次化交互式图形系统”，它提供了基本的三维图元，并有一个层次化的数据结构。,2019/4/25,图形程序接口标准,CAD系统软件的层次结构,2019/4/25,请提问,2019/4/25,感谢支持,