中国科学技术大学：《计算机图形学》课程教学资源（讲义）第二章 计算机图形系统

中国斜学我术大草 University of Science and Technology of China 第二章计算机图形系统 2.1图形系统的组成 2.2输出设备 2.3输入设备 2.4成像模型 2.5渲染流水线 2.6图形API 2

第二章 计算机图形系统 2.1 图形系统的组成 2.2 输出设备 2.3 输入设备 2.4 成像模型 2.5 渲染流水线 2.6 图形API 2

Sketchpad项目 中国斜学我术大学 University of Science and Technology of China ·Ivan Sutherland(MlT1963年)建立了刻画 交互式计算机图形学的基本框架： 一用户在显示器上看到一个对象（的图像） 一用户利用输入设备（光笔、鼠标、跟踪球等）点 选该对象 一对象发生改变（移动、旋转、变形等） 一重复上述过程 http://en.wikipedia.org/wiki/Sketchpad

Sketchpad项目 • Ivan Sutherland (MIT 1963年)建立了刻画 交互式计算机图形学的基本框架： – 用户在显示器上看到一个对象(的图像) – 用户利用输入设备(光笔、鼠标、跟踪球等)点 选该对象 – 对象发生改变(移动、旋转、变形等) – 重复上述过程 http://en.wikipedia.org/wiki/Sketchpad 3

图形系统的主要元素 中国斜学我术大三 niversity of Science and Technology of Chin ·输入设备 ·中央处理器(CPU) ·图形处理器（GPU) ·存储器 ·帧缓冲区 ·输出设备

图形系统的主要元素 • 输入设备 • 中央处理器（CPU） • 图形处理器（GPU） • 存储器 • 帧缓冲区 • 输出设备 4

交互式图形系统 中国斜学我术大草 University of Science and Technology of China 输入设备 输出设备 图像在帧缓 存形成

交互式图形系统 图像在帧缓 存形成 输入设备 输出设备 5

像素与光栅 中国斜草我术大草 University of Science and Technology of China ·现代图形系统都是基于光栅的，在输出设备上 看到的图像都是图形元素组成的的阵列。 ·像素（pixel=-picture element):图像的基本 单元 ·光栅（raster):像素的阵列

像素与光栅 • 现代图形系统都是基于光栅的，在输出设备上 看到的图像都是图形元素组成的的阵列。 • 像素（pixel=picture element）：图像的基本 单元 • 光栅（raster）：像素的阵列 6

帧缓冲区 中国斜草技术大学 University of Science and Technology of China ·帧缓冲区(frame buffer)：图形系统的核 心部件，存储屏幕上像素的颜色信息 ·分辨率(resolution)：帧缓冲区中像素的 个数 ·深度（depth)或米精度（precision):每个 像素的位数 -全彩（真彩）色：24位，224种颜色。也称为 RGB-颜色，每个像素被赋予红、绿、蓝三基色 颜色组（各8位）

帧缓冲区 • 帧缓冲区（frame buffer）：图形系统的核 心部件，存储屏幕上像素的颜色信息 • 分辨率（resolution）：帧缓冲区中像素的 个数 • 深度（depth）或精度（precision）：每个 像素的位数 – 全彩（真彩）色：24位， 2 24 种颜色。也称为 RGB-颜色，每个像素被赋予红、绿、蓝三基色 颜色组（各8位） 7

处理器 中国学我术大空 University of Science and Technology of China CPU(Central Processing Unit) GPU(Graphics Processing Unit) ·处理由应用程序生成的图元（线段、圆和多 边形等)的属性，并为帧缓冲区中的像素 赋值 ·光栅化或扫描转换：几何实体到帧缓冲区 中像素的颜色和位置的转换过程

处理器 • CPU (Central Processing Unit) • GPU (Graphics Processing Unit) • 处理由应用程序生成的图元(线段、圆和多 边形等）的属性，并为帧缓冲区中的像素 赋值 • 光栅化或扫描转换：几何实体到帧缓冲区 中像素的颜色和位置的转换过程。 8

中国斜学我术大学 University of Science and Technology of China 第二章计算机图形系统 2.1图形系统的组成 2.2输出设备 2.3输入设备 2.4成像模型 2.5渲染流水线 2.6图形API

第二章 计算机图形系统 2.1 图形系统的组成 2.2 输出设备 2.3 输入设备 2.4 成像模型 2.5 渲染流水线 2.6 图形API 9

输出设备 中国斜学我术大 University of Scie ·显示器 ·投影仪 ·绘图仪 ·打印机 10

输出设备 • 显示器 • 投影仪 • 绘图仪 • 打印机 10

图形显示设备的发展 中国斜学我术大草 University of Science and Technology of China ·60年代中期：画线显示器（亦称向量显示 器) -1 需要刷新；设备昂贵，限制普及 ·60年代后期：存储管式显示器 一不需刷新，价格较低，缺点是不具有动态修改 图形功能，不适合交互 ·70年代初，刷新式光栅扫描显示器出现， 大大地推动了交互式图形技术的发展 一以，点阵形式表示图形，使用专用的缓冲区存放 ,点阵，由视频控制器负责刷新扫描 11

图形显示设备的发展 • 60年代中期：画线显示器（亦称向量显示 器） – 需要刷新；设备昂贵，限制普及 • 60年代后期：存储管式显示器 – 不需刷新，价格较低，缺点是不具有动态修改 图形功能，不适合交互 • 70年代初，刷新式光栅扫描显示器出现， 大大地推动了交互式图形技术的发展 – 以点阵形式表示图形，使用专用的缓冲区存放 点阵，由视频控制器负责刷新扫描 11