计算机图形学3
交互式计算机图形处理系统
- 图形输入设备
- 图形输出设备
- 图形处理器
交互式 = 计算机 + 人
一个图形系统通常由图形处理器、图形输入设备和输出设备构成
图形输入设备
- 键盘鼠标
- 光笔
检测光的装置，直接在屏幕上操作，拾取位置 - 触摸屏
这种装置以手指触摸的方式选择屏幕位置。当用手指或者小杆触摸屏幕时，触点位置便以光学的、电子的或声音的方式记录下来 - 操纵杆
操纵杆是由一根小的垂直杠杆组成的可摇动装置，该杠杆装配在一个其四周可移动的底座上用来控制屏幕光标 - 数据手套
数据手套是一种戴在手上的传感器，它能给出用户所有手指关节的角度变化，可测量出手的位置和形状，从而实现环境中的虚拟手及其对虚拟物体的操纵 - 数字化仪
数字化仪，是一种电脑输入设备，它能将各种图形，根据坐标值，准确地输入电脑，并能通过屏幕显示出来 - 图形扫描仪
图形扫描仪是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 - 音频输入系统
也称声音输入系统，在某些图形工作站中，采用语音识别器作为输入设备，以接收操作者的命令 - 视频输入系统
常用的视频输入装置可以采集来自电视信号、摄像机、录像机的视频信号，使得计算机所能处理的图形图像信息来源得到了扩展 - 真实物体的三维信息输入
激光扫描
图像输出设备
阴极射线管
CRT，技术指标有两个：分辨率和显示速度
一个阴极射线管在水平和垂直方向单位长度上能识别出的最大光点数称之为分辨率，光点亦称之为像素 (pixel)
工作原理：高速的电子束由电子枪发出，经过聚焦系统、加速系统和磁偏转系统就会到达荧光屏的特定位置。荧光物质在高速电子的轰击下会发生电子跃迁，即电子吸收能量从低能态变为高能态，由于高能态很不稳定，在很短的时间内荧光物质的电子会从高能态重新回到低能态，这时将发出荧光，屏幕上的那一点就亮了。
电子枪由一个加热器、一个金属阴极和一个电平控制器组成。当加热器加到一定高温时，金属阴极上的电子就会摆脱能垒的束缚，迸射出去。而电平控制器是用来控制电子束强弱的，当加上正电压时，电子束就会大量通过，将会在屏幕上形成较亮的点；当控制电平加上负电压时，依据所加电压的大小，电子束被部分或全部阻截，通过的电子很少，屏幕上的点也就比较暗。
显然，电子枪发射出来的电子是分散的，这样的电子束不可能精确定位，所以发射出来的电子束必须通过聚焦。聚焦系统是一个电透镜，能使众多的电子聚集于一点。聚集后的电子束通过一个加速阳极达到轰击激发荧光屏应有的速度，最后利用磁偏转系统来达到指定位置。
要保持荧光屏上有稳定的图像就必须不断地发射电子束。刷一次是指电子束从上到下将荧光屏扫描一次，其扫描过程如下图所示。只有刷新频率达到一定值后，图像才能稳定显示。大约达到每秒60帧即60Hz时，人眼才能感觉不到屏慕闪烁。但要使人眼觉得舒服，一般必须有85Hz以上的刷新频率。
彩色阴极射线管
彩色CRT显示器的荧光屏上涂有三种荧光物质，它们分别能发出红、绿、蓝三种颜色的光。而电子枪也发出三束电子束来激发这三种物质，中间通过一个控制栅格来决定三束电子到达的位置。根据屏幕上荧光，点的排列不同，控制栅格也就不一样。普通的监视器一般用三角形的排列方式，这种显像管被称为荫罩式显像管。
CRT图形显示设备
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随机扫描显示器
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光栅扫描显示器
LCD 液晶显示屏
液晶屏幕后面有一个背光，这个光源先穿过第一层偏光板，再来到液晶体上，而当光线透过液晶体时，就会产生光线的色泽改变。从液晶体射出来的光线，还必须经过一块彩色滤光片以及第二块偏光板。由于两块偏光板的偏振方向成90°，再加上电压的变化和一些其他的装置，液晶显示器就能显示想要的颜色了。
图形处理器
可以说有显示系统就有图形处理器（俗称显卡），但是早期的显卡只包含简单的存储器和帧缓冲区(Frame Buffer,俗称显存)，它们实际上只起到了一个图形的存储和传递作用，一切操作都必须由CPU来控制。这对于文本和一些简单的图形来说是足够的，但是当要处理复杂场景特别是一些真实感的三维场景时，单靠这种系统是无法完成任务的。
工作原理：
显示主芯片是显卡的核心，俗称GPU,它的主要任务是对系统输入的视频信息进行构建和渲染，各图形函数基本上都集成在这里，例如现在许多3D卡都支持的OpenGL硬件加速功能、DirectX功能以及各种纹理渲染功能就是在这里实现的。显卡主芯片的能力直接决定了显卡的能力。
显存用于存储将要显示的图形信息及保存图形运算的中间数据，它与显示主芯片的关系就像计算机的内存与CPU一样密不可分。其大小和速度直接影响着主芯片性能的发挥，简单地说当然是越大越好、越快越好
RAMDAC就是视频存储数字模拟转换器。在视频处理中，它的作用就是把二进制的数字转换成为和显示器相适应的模拟信号