计算机图形学 一

计算机图形学 一 概论 笔记

中国农业大学，计算机图形学

 

1.3.2 图形显示设备

显示器分四种：

CRT，LCD，LED，等离子体，3d显示器

 

CRT

使用阴极射电管的显示器，我们内部把VGA接口的叫CRT显示器，

工作原理：电子束，发射，偏移

彩色CRT可以显示不同颜色，如何产生：

荧光屏上涂有三种荧光物质，R G B三种颜色，

自然界任何颜色都可以由这三种颜色混合而成

 

LCD

Liquid Crystal display，液晶显示器，机身薄，辐射小，电脑主流设备，

工作原理：由很多液晶粒子，有规律的排列成一定形状，每一面的颜色有R G B，收到数据时，控制粒子转到不同的颜色的面。

 

LED

light emitting diode,发光二极管，

电能转化为光能的半导体电子元件。

早起只能发低光度的红光，现在已经还能发出可见光，红外，紫外，

目前广泛用在广告牌，信号灯，光纤通信，可以显示数字，视频图像，能与电视同步显示

 

LCD是液晶屏幕，用于显示

LED是光源器件，用于照明

 

等离子显示器

PDP，plasma display Panel，非常薄，分辨率高

成像原理：排列上千个密封的小低压气体室，电流激发紫外光，紫外光撞击R G B荧光体，发出可见光，

 

3D显示器

屏幕上有两组图像，带上偏光镜，消除重影，形成视差，产生立体感，

自动立体显示，可以裸眼3d

 

1.4.1 帧缓冲器和分辨率

四，帧缓冲器与屏幕像素

光栅扫描的帧缓冲器对屏幕每一点都有存储强度/颜色信息的能力。

在计算机屏幕上画图形，要计算每个像素的RGB值，在帧缓冲写RGB等价于在屏幕上画颜色。

 

帧缓冲器的单元个数至少和 显示器能显示的像素总数相同，且存储单元一一对应可寻址的屏幕像素位置。

 

五，帧缓冲器，分辨率，颜色种类，3者之间的关系

显示器分辨率表示屏幕上扫描一行有多少个点，有多少行扫描线。

 

帧缓冲器每一个存储单元的位长决定了一副画面能同时显示的不同灰度的数目或者颜色的种类，

位长，也就是多少bit。

如果是单色，每个像素只需要1 bit表示

如果是16色，每个像素需要4bit，2^4-16，

如果是256色，则每个像素要1个字节表示，2^8=256

 

 

如果是64k色，65536,每个像素要2个字节，2^16=64k，

如果是16.7M色，16777216，每个像素3个字节，2^24=16.7M，24位真彩色

 

根据上述内容就可以计算显示内存的大小，与支持的分辨率，和色彩数，的对应关系

如：显卡有2MB的显存，当分辨率是1024x768时，可支持的色彩数是多少。

2MB=2x1024x1024= 2097152字节，

1024x768 = 786432个pixel

加入每个像素用3个字节，3x786432就是25xxxxx，超过了2MB，不行。所以只能2个字节表示一个pixel，也就是64K色彩数。

 

现在的显存已经上G了，这都不是问题。

 

六，相关概念

1，分辨率

图形显示基础中，分辨率分三种：屏幕分辨率，显示分辨率，显卡分辨率。

他们有区别又有联系

1）屏幕分辨率，屏幕的像素个数，

2）显示分辨率，显示控制器能提供的显示模式的分辨率

对于文本显示方式（另外一个是图形显示方式），显示分辨率用水平和垂直方向能显示的字符总数的乘积表示。

图形显示方式，用水平和垂直方向能显示的pixel总数的乘积表示。

3）显卡分辨率

显示输出给显示器，且能在显示器上描绘的pixel的数量

显卡能输出的最大显示分辨率的能力，

 

一台电脑的最高分辨率由显卡和显示器共同决定。取决于最低的一个。

 

2，显示器的点距

点距是显示器的重要指标，是指相邻像素点之间的距离，越小越好，

14寸的显示器，点距达到0.28mm，就足够了

17英寸或更大，要满足1600x1200分辨率，0x28mm点距就不够用了，要0x25mm。

 

3，显卡作用和性能指标

显示卡，显示图形，文字。

显卡和显示器构成了计算机的显示系统

除了CPU和内存，显卡对显示性能起到决定性作用。

现在显卡取代了一部分CPU的计算作用

 

1.5.1 图形图像的区别

一，图形图像的区别，

计算机图形学，在不同背景有不同含义，

一种：图形由计算机绘制而成，图像是人为用外部设备捕捉的景象

另一种：图形是矢量图，图像是位图（点阵图）

 

二，图形图像的构成属性，

广义：几何属性，非几何属性，

1）几何属性，刻画对象的轮廓，形状，成为几何要素。包括点，线，面，体。

2）非几何属性，视觉属性，刻画对象的颜色，材质等。如明暗，色彩，纹理，透明性，线型，线宽。

如，画一个圆，几何要素是圆心，半径。

如果画饼，只有圆不行，要给一定的纹理，明暗，色彩。

 

从构成元素看，图形分两类:

1，一类是几何属性在构图中具有突出作用长度图形--基于线条信息表示，如工程图，等高线地图等，

2，非几何要素在构图中有突出作用的图形，明暗图shading，也就是真实感图形。

 

三，位图，矢量图，定义

计算机可以以位图bitmap，矢量图vector格式显示图形，

1，位图，点阵图

位图又叫点阵图，像素图，由屏幕上的像素构成，每个点用二进制数据描述颜色与亮度等信息。

2，矢量图

也叫面向对象图形，绘图图形，用数学方式描述的曲线和曲线围成的色块制作的图形。

矢量文件中的图形元素成为对象。每个对象都是一个自称一体的实体，有颜色，形状，轮廓，大小，屏幕位置等属性。

 

四，位图，矢量图，区别

1，存储方式

点阵文件存储图的各个pixel的位置信息，颜色，灰度信息。

矢量文件是用数学方程，数学形式对图形进程描述，用图形的形状参数和属性参数表示图形。

显然，位图文件占用的空间大得多。

转换：

矢量文件 扫描转换 为点阵文件， //计算机图形学做这个

点阵文件通过图像处理转换为矢量文件。//图像处理做这个

 

2，缩放

bitmap是与分辨率有关的，也就是在一定面积的图像上有固定数量的像素。放大后看起来失真，因为越大像素分辨率越低了。

矢量图与分辨率无关，缩放任意大小，任意分辨率打印，不影响清晰度。

 

3，存储格式的区别

bitmap 格式：BMP，TIFF，GIF，JPEG，PNG

问题：互联网的图片，常用什么格式

矢量图格式：DXF，data exchange file，SVG，scalable vector graphics，EPS，WMF

 

4，小结

bitmap比矢量图更容易模仿真实感图形效果，但占用memory更大。

图像缩放时，矢量图不失真，适合文字设计，图案设计，版式设计，计算机辅助设计CAD，等

用途不同