第2章交互式圖形系統(tǒng)ppt課件.ppt

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1、第2章交互式圖形系統(tǒng)2.1交互式圖形系統(tǒng)及其組成2.2圖形輸入/輸出設(shè)備2.3圖形顯示設(shè)備習(xí)題2.1交互式圖形系統(tǒng)及其組成嚴(yán)格地說(shuō),一個(gè)交互式圖形系統(tǒng)應(yīng)由硬件、軟件和用戶(hù)三部分組成(如圖2.1所示)。軟件部分包括操作系統(tǒng)、圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或幾何模型、支撐軟件和應(yīng)用軟件。硬件部分則由輸入子系統(tǒng)、主機(jī)和輸出子系統(tǒng)構(gòu)成。用戶(hù)通過(guò)硬件設(shè)備與軟件系統(tǒng)進(jìn)行交互,從而完成圖形的生成和處理操作。圖2.1交互式圖形系統(tǒng)的組成2.2圖形輸入/輸出設(shè)備2.2.1圖形輸入設(shè)備圖形軟件所需的信息是通過(guò)各種各樣的圖形輸入設(shè)備獲取的。

2、為了使圖形軟件包獨(dú)立于具體的硬件設(shè)備,圖形輸入命令不涉及具體的輸入設(shè)備,而只涉及到該命令所需的數(shù)據(jù)性質(zhì)。根據(jù)圖形輸入信息的不同性質(zhì),GKS和PHIGS把輸入設(shè)備從邏輯上分成以下幾類(lèi):(1)定位設(shè)備(Locator)。(2)描畫(huà)設(shè)備(Stroke)。(3)定值設(shè)備(Valuator)。(4)選擇設(shè)備(Choice)。(5)拾取設(shè)備(Pick)。(6)字符串設(shè)備(String)。1.鼠標(biāo)器鼠標(biāo)器是一種手持滾動(dòng)設(shè)備,其形狀如一方盒,上面有2~4個(gè)開(kāi)關(guān)(如圖2.2所示),下面是兩個(gè)互相垂直的輪子,或是一個(gè)球。

3、當(dāng)輪子或球滾動(dòng)時(shí),帶動(dòng)兩個(gè)角度/數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置,產(chǎn)生出滾動(dòng)距離的x,y方向移動(dòng)值,開(kāi)關(guān)則用于位置的選擇。圖2.2鼠標(biāo)器鼠標(biāo)器按其測(cè)量位移的方式可分為三大類(lèi):1)光電式鼠標(biāo)2)光機(jī)式鼠標(biāo)3)機(jī)械式鼠標(biāo)2.鍵盤(pán)圖形學(xué)系統(tǒng)中的鍵盤(pán)中有ASCII編碼鍵、命令控制鍵和功能鍵,用以實(shí)現(xiàn)圖形操作的某一特定功能。字母數(shù)字鍵盤(pán)用作錄入文本串;鍵盤(pán)也能用來(lái)進(jìn)行屏幕坐標(biāo)的輸入、菜單選擇或圖形功能選擇;功能鍵允許用戶(hù)以擊鍵方式輸入常用的操作命令;而光標(biāo)控制鍵可用來(lái)選擇被顯示的對(duì)象或通過(guò)定位屏幕光標(biāo)來(lái)確定坐標(biāo)位置;數(shù)字鍵盤(pán)常常用

4、來(lái)快速輸入數(shù)值數(shù)據(jù)。另外,某些鍵盤(pán)上還包含了其它類(lèi)型的光標(biāo)定位設(shè)備,如跟蹤球和操縱桿。常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)如圖2.3所示。圖2.3鍵盤(pán)3.光筆光筆是一種檢測(cè)光的裝置,它直接在屏幕上操作,拾取位置。光筆的形狀和大小像一支圓珠筆,筆尖處開(kāi)有一個(gè)圓孔,讓熒光屏的光通過(guò)這個(gè)孔進(jìn)入光筆。光筆的頭部有一組透鏡,把所收集的光聚集至光導(dǎo)纖維的一個(gè)端面上,光導(dǎo)纖維再把光引至光筆另一端的光電倍增管,從而將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),經(jīng)過(guò)整形后輸出一個(gè)有合適信噪比的邏輯電平,并作為中斷信號(hào)送給計(jì)算機(jī)。光筆的這種結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程如圖2.4所

5、示。圖2.4光筆4.觸摸屏觸摸屏是利用手指等對(duì)屏幕相應(yīng)位置的觸摸進(jìn)行定位的。當(dāng)用手指或小桿等觸摸屏幕時(shí),觸點(diǎn)位置便以電子的、光學(xué)的或聲音的方式記錄下來(lái),如圖2.5所示。圖2.5觸摸屏常見(jiàn)的觸摸屏有以下四種類(lèi)型:(1)電阻觸摸屏。(2)光學(xué)觸摸屏。(3)聲學(xué)觸摸屏。(4)電容觸摸屏。5.數(shù)字化儀數(shù)字化儀是一種把圖形轉(zhuǎn)變成計(jì)算機(jī)能接收的數(shù)字形式的專(zhuān)用設(shè)備,其基本工作原理是采用電磁感應(yīng)技術(shù)。它通常由一塊數(shù)據(jù)板和一根觸筆組成。數(shù)據(jù)板中布滿(mǎn)了金屬柵格,當(dāng)觸筆在數(shù)據(jù)板上移動(dòng)時(shí),其正下方的金屬柵格上就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的感

6、應(yīng)電流。根據(jù)已產(chǎn)生電流的金屬柵格的位置,就可以判斷出觸筆當(dāng)前的幾何位置。圖2.6所示的是幾種常見(jiàn)的數(shù)字化儀。圖2.6數(shù)字化儀圖2.7操縱桿6.操縱桿操縱桿是由一個(gè)手柄通過(guò)一個(gè)球形軸承半固定在底座上,在手柄運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)一對(duì)電位器或電脈沖產(chǎn)生器,產(chǎn)生位置信號(hào),控制屏幕上的光標(biāo)的坐標(biāo),如圖2.7所示。7.跟蹤球和空間球跟蹤球和空間球是根據(jù)球在不同方向受到的推或拉的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的,從而控制屏幕上的光標(biāo)的坐標(biāo),如圖2.8所示。圖2.8跟蹤球和空間球8.數(shù)據(jù)手套數(shù)據(jù)手套由一系列檢測(cè)手和手指運(yùn)動(dòng)的傳感器及天線(xiàn)構(gòu)成,

7、數(shù)據(jù)手套通過(guò)傳感器和天線(xiàn)來(lái)獲得和發(fā)送手指的位置和方向信息,并形成三維笛卡爾坐標(biāo)系,如圖2.9所示。數(shù)據(jù)手套常用作虛擬場(chǎng)景中的對(duì)象定位操作及對(duì)虛擬場(chǎng)景進(jìn)行操縱。圖2.9數(shù)據(jù)手套9.掃描儀從專(zhuān)業(yè)工具變?yōu)榧矣秒娔X外設(shè)的最典型代表,要數(shù)圖形掃描儀。圖形掃描儀是直接把圖形和圖像掃描到計(jì)算機(jī)中以像素信息進(jìn)行存儲(chǔ)的設(shè)備。現(xiàn)在市面上能見(jiàn)到的一般是36位或48位真彩色掃描儀,絕大多數(shù)采用的固態(tài)器件是電荷耦合器件(CCD-ChargeCoupledDevice)。圖2.10是常用圖形掃描儀的模塊框圖。圖2.10掃描儀的模

8、塊框圖10.三維掃描儀在圖形輸入設(shè)備中還有一個(gè)特殊的領(lǐng)域,那就是真實(shí)物體三維信息的輸入。在實(shí)際的產(chǎn)生過(guò)程中許多零件和樣板要進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)就必須在計(jì)算機(jī)中生成三維實(shí)體模型,而這個(gè)模型有時(shí)要通過(guò)已有的實(shí)物零件得到,這時(shí)候就需要一種設(shè)備來(lái)采集實(shí)物表面各個(gè)點(diǎn)的位置信息。圖2.11MarcLevoy小組的工作現(xiàn)場(chǎng)2.2.2圖形繪制設(shè)備1.打印機(jī)打印機(jī)按其工作原理可分為噴墨打印機(jī)、激光打印機(jī)和針式打印機(jī)等。噴墨打印機(jī)用噴墨頭將三四種不同色的墨水射在打印紙上而印出圖