第2章 图形输入输出设备
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计算机图形学基础(第2版)课后习题答案__陆枫__何云峰第⼀章绪论概念:计算机图形学、图形、图像、点阵法、参数法、图形的⼏何要素、⾮⼏何要素、数字图像处理;计算机图形学和计算机视觉的概念及三者之间的关系;计算机图形系统的功能、计算机图形系统的总体结构。
第⼆章图形设备图形输⼊设备:有哪些。
图形显⽰设备:CRT的结构、原理和⼯作⽅式。
彩⾊CRT:结构、原理。
随机扫描和光栅扫描的图形显⽰器的结构和⼯作原理。
图形显⽰⼦系统:分辨率、像素与帧缓存、颜⾊查找表等基本概念,分辨率的计算第三章交互式技术什么是输⼊模式的问题,有哪⼏种输⼊模式。
第四章图形的表⽰与数据结构⾃学,建议⾄少阅读⼀遍第五章基本图形⽣成算法概念:点阵字符和⽮量字符;直线和圆的扫描转换算法;多边形的扫描转换:有效边表算法;区域填充:4/8连通的边界/泛填充算法;内外测试:奇偶规则,⾮零环绕数规则;反⾛样:反⾛样和⾛样的概念,过取样和区域取样。
5.1.2 中点 Bresenham 算法(P109)5.1.2 改进 Bresenham 算法(P112)习题解答习题5(P144)5.3 试⽤中点Bresenham算法画直线段的原理推导斜率为负且⼤于1的直线段绘制过程(要求写清原理、误差函数、递推公式及最终画图过程)。
(P111)解: k<=-1 |△y|/|△x|>=1 y为最⼤位移⽅向故有构造判别式:推导d各种情况的⽅法(设理想直线与y=yi+1的交点为Q):所以有: y Q-kx Q-b=0 且y M=y Qd=f(x M-kx M-b-(y Q-kx Q-b)=k(x Q-x M)所以,当k<0,d>0时,M点在Q点右侧(Q在M左),取左点 P l(x i-1,y i+1)。
d<0时,M点在Q点左侧(Q在M右),取右点 Pr(x i,y i+1)。
d=0时,M点与Q点重合(Q在M点),约定取右点 Pr(x i,y i+1) 。
第一章绪论1、什么是CAD、CAM、CAPP?什么是CAD/CAM集成?答:CAD (Computer Aided Design System)是指以计算机为辅助手段来完成整个产品的设计过程、分析和绘图等工作。
CAD的功能包括:概念设计、结构设计、装配设计、曲面设计、工程图样绘制、工程分析、真实感和渲染、产品数据接口。
CAM( Computer Aided Manufacturing System) 通过计算机与生产设备直接的或间接的联系,完成从生产准备到成品制造整个过程的活动。
狭义的CAM指NC数控程序编制,包括:刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真及NC代码生成。
CAPP(Computer Aided Process Planning)借助计算机根据设计阶段的信息,人机交互的或自动完成产品加工方法的选择和工艺过程的设计,称为CAPP。
CAPP的功能包括:毛坯设计、加工方法选择、工艺路线制定、工序设计、刀夹量具设计等。
CAD产生的图纸直接被CAPP,CAM 以及以后的CIMS所利用,这就是CAD/CAM集成。
2、一般所说的CAD/CAM过程链主要包括哪些内容?答:CAD/CAM过程链是一个串行的过程链,在此过程链中包括从市场需求到产品整个的产品生产过程,具体包括:1)市场需求2)产品设计(任务规划、概念设计、结构设计、施工设计)3)工艺设计(毛坯设计、工艺路线设计、工序设计、刀夹量具设计)4)加工装配(NC编程、加工仿真、NC加工、检测、装配、调试)3、CAD/CAM集成方案有哪几种?答:1)通过专用数据接口实现集成2)利用标准格式接口文件实现集成3)基于统一产品模型和数据库4)基于产品数据管理(PDM)的系统集成4、CAD/CAM的发展趋势如何?答:1)CAD/CAM系统的集成化方向发展(CIM)2)并行工程3)智能化CAD/CAM系统4)虚拟产品开发5)网络化CAD/CAM第二章CAD/CAM系统的支撑环境1、CAD/CAM系统应具备哪些基本功能答:1)交互图形输入及输出功能。
第2章计算机图形系统组成随着计算机图形技术的发展,大量的计算机图形系统应用到了非常多的领域。
本章将探讨计算机图形系统的功能和结构;对部分硬件设备,特别是图形显示设备进行简要介绍;最后,为方便后面章节的讲述。
2.1.计算机图形系统概述2.1.1.计算机图形系统的功能计算机图形系统是由计算机图形硬件和计算机图形软件组成,它的基本任务是研究如何用计算机生成、处理和显示图形。
一个交互式计算机图形系统应具有计算、存储、交互、输入和输出等5中功能。
如图2-1所示。
1)计算功能(Computing)。
应包括形体设计和分析方法的程序库,描述形体的图形数据库。
数据库中应有坐标的平移、旋转、投影、透视等几何变换程序库、曲线、曲面生成和图形相互关系的检测库等。
2)存储功能(Storage)。
在计算机内存储器和外存储器中,应能存放各种形体的几何数据及形体之间相互关系,可实现对有关数据的实时检图2-1 计算机图形系统的基本功能图索以及保存对图形的删除、增加、修改等信息。
3)输入功能(Input)。
由图形输入设备将所设计的图形形体的几何参数(例如大小、位置等)和各种绘图命令输入到图形系统中。
4)输出功能(Output)。
图形系统应有文字、图形、图像信息输出功能。
在显示屏幕上显示设计过程当前的状态以及经过图形编辑后的结果。
同时还能通过绘图仪、打印机等设备实现硬拷贝输出,以便长期保存。
5)交互功能(Interactive)。
可通过显示器或其他人-机交互设备直接进行人-机通信,对计算结果和图形,利用定位、拾取等手段进行修改,同时对设计者或操作员执行的错误给予必要的提示和帮助。
以上5种功能是一个图形系统所具备的最基本功能,至于每一功能中具有哪些能力,则因不同的系统而异。
2.1.2.计算机图形系统的结构根据基本功能的要求,一个交互式计算机图形系统的结构如图2-2 所示。
可以看到,它由计算机图形硬件和计算机图形软件两部分组成。
图2-2 计算机图形系统的结构1.图形软件图形软件分为图形应用数据结构、图形应用软件和图形支撑软件三部分。
第 2 章计算机组成原理★考核知识要点、重点、难点精解★考点 1 * :计算机硬件的组成及其功能计算机硬件主要包括中央处理器(CPU )、内存储器、外存储器、输入设备和输出设备等,它们通过系统总线互相连接1. 输入设备(1)输入设备的概念用来向计算机输入信息的设备通称为“输入设备”。
(2)输入设备的分类输入设备有多种,例如,数字和文字输入设各(键盘、写字板等),位置和命令输入设备(鼠标器、触摸屏等),图形输入设备(扫描仪,数码相机等),声音输入设各(麦克风、MIDI 演奏器等),视频输入设备(摄像机),温度、压力输入设备.(温度、压力传感器)等。
注意:输入到计算机中的信息都使用二进位(“0”和“ 1 " )来表示。
2 中央处理器(CPU)负责对输入信息进行各种处理(例如计算、排序、分类、检索等)的部件称为“处理器”。
注意:一台计算机中往往有多个处理器,它们各有其不同的任务,有的用于绘图,有的用于通信.其中承担系统软件和应用软件运行任务的处理器称为“中央处理器(CPU),它是任何一台计算机必不可少的核心组成部件。
3 .内存储器( l ) 内存储器的概念计算机的一个重要特性是它具有强大的“记忆”功能,能够把程序和数据(包括原始数据、中间运算结果与最终结果等)储存起来,具有这种功能的部件就是“存储器”。
( 2 ) 内存的工作原理内存是存取速度快而容量相对较小(因成本较高)的一类存储器。
内存储器直接与CPU 相连接,是计算机中的工作存储器,它用来存放正在运行的程序和需要立即处理的数据。
CPU 工作时,它所执行的指令及处理的数据都是从内存中取出的,产生的结果也存放在内存中。
4 .外存储器外存则是存取速度较慢而容量相对很大的一类存储器。
外存储器也称为辅助存储器,其存储容量很大,它能长期存放计算机系统中几乎所有的信息。
计算机执行程序时,外存中的程序及相关的数据必须先传送到内存,然后才能被CPU 使用。
1.输入设备输人设备是外部向计算机传送信息的装置。
其功能是将数据、程序及其他信息,从人们熟悉的形式转换成计算机能接受的信息形式,输入到计算机内部。
计算机的输入设备按功能可分为下列几类:● 字符输入设备:键盘;● 光学阅读设备:光学标记阅读机,光学字符阅读机;● 图形输入设备:鼠标器、图形板,(电子游戏机中的)操纵杆(移动)操纵杆是将纯粹的物理动作(手部的运动)完完全全地转换成数学形式(一连串0和1所组成的计算机语言)。
轨迹球是另外一种类型的鼠标,其工作原理与机械式鼠标相同,内部结构也类似。
轨迹球占用空间小,多用于笔记本电脑等便携机。
轨迹球有两个按钮,一个用于用户单击或双击,而另一个提供为选择菜单和拖动对象后需要的动作。
轨迹球通过读取可滚动的球滚动的方向和速度来定位。
、跟踪球或轨迹球,光笔、画笔(或游动标);(3)图形板和游动标输入图形板和游动标结合构成二维坐标的输入系统,主要用于输入工程图等。
将图纸贴到图形板上,游动标沿着图纸上的图形移动,读取图形坐标,即可输入工程图。
游动标是一个手持的方形坐标读出器,上面有一块透明玻璃,玻璃上刻有十字标记。
十字标记的中心就是游动标的中心。
使用时将十字标中心对准在图形的坐标点上即可。
图形板是一种二维的A/D变换器,因此它又称作数字化板。
坐标测量的方法有电阻式、电容式、电磁感应式、超声波式几种。
● 图像输入设备:摄像机、扫描仪、传真机,数字相机● 模拟输入设备:模数转换器(模数转换器即A/D转换器,或简称ADC,通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。
通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。
由于数字信号本身不具有实际意义,仅仅表示一个相对大小。
故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准,比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小), 语音输入设备条形码阅读器 , 触摸感应屏幕,纸带输入机、声音识别输入利用人的自然语音实现人-机对话是新一代多媒体计算机的重要标志之一。
1.输入设备输人设备是外部向计算机传送信息的装置。
其功能是将数据、程序及其他信息,从人们熟悉的形式转换成计算机能接受的信息形式,输入到计算机内部。
计算机的输入设备按功能可分为下列几类:● 字符输入设备:键盘;● 光学阅读设备:光学标记阅读机,光学字符阅读机;● 图形输入设备:鼠标器、图形板,(电子游戏机中的)操纵杆(移动)操纵杆是将纯粹的物理动作(手部的运动)完完全全地转换成数学形式(一连串0和1所组成的计算机语言)。
轨迹球是另外一种类型的鼠标,其工作原理与机械式鼠标相同,内部结构也类似。
轨迹球占用空间小,多用于笔记本电脑等便携机。
轨迹球有两个按钮,一个用于用户单击或双击,而另一个提供为选择菜单和拖动对象后需要的动作。
轨迹球通过读取可滚动的球滚动的方向和速度来定位。
、跟踪球或轨迹球,光笔、画笔(或游动标);(3)图形板和游动标输入图形板和游动标结合构成二维坐标的输入系统,主要用于输入工程图等。
将图纸贴到图形板上,游动标沿着图纸上的图形移动,读取图形坐标,即可输入工程图。
游动标是一个手持的方形坐标读出器,上面有一块透明玻璃,玻璃上刻有十字标记。
十字标记的中心就是游动标的中心。
使用时将十字标中心对准在图形的坐标点上即可。
图形板是一种二维的A/D变换器,因此它又称作数字化板。
坐标测量的方法有电阻式、电容式、电磁感应式、超声波式几种。
● 图像输入设备:摄像机、扫描仪、传真机,数字相机● 模拟输入设备:模数转换器(模数转换器即A/D转换器,或简称ADC,通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。
通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。
由于数字信号本身不具有实际意义,仅仅表示一个相对大小。
故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准,比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小), 语音输入设备条形码阅读器, 触摸感应屏幕,纸带输入机、声音识别输入利用人的自然语音实现人-机对话是新一代多媒体计算机的重要标志之一。
第二章计算机常用设备一、输入与输出设备1、输入设备:向计算机输入数据和信息的设备。
是计算机与用户或其他设备通信的桥梁。
输入设备是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。
键盘,鼠标,摄像头,扫描仪,光笔,手写输入板,游戏杆,语音输入装置等都属于输入设备,是人或外部与计算机进行交互的一种装置,用于把原始数据和处理这些数据的程序输入到计算机中。
2、输出设备:是人与计算机交互的一种部件,用于数据的输出。
它把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表示出来。
常见的有显示器、打印机、绘图仪、影像输出系统、语音输出系统、磁记录设备等。
二、认识主机、显示器、键盘、鼠标1、主机计算机硬件系统中用于放置主板及其他主要部件的容器。
通常包括CPU、内存、硬盘、光驱、电源、以及其他输入输出控制器和接口,如 USB 控制器、显卡、网卡、声卡等等。
位于主机箱内的通常称为内设,而位于主机箱之外的通常称为外设(如显示器、键盘、鼠标、外接硬盘、外接光驱等)。
通常,主机自身(装上软件后)已经是一台能够独立运行的计算机系统。
2、显示器显示器是用户用来显示键入的命令、程序、数据以及计算机运算的结果或系统给出的提示信息等的输出设备。
目前绝大多数计算机都采用彩色显示器。
显示器上的字符和图形是由一个个像素组成的,整个屏幕上的总的像素点数称为分辨率。
分辨率越高,图像就越清晰。
3、键盘键盘是用户用来键入命令、程序、数据的主要输入设备。
常用的标准键盘的个数有101键、103键、105键等。
4、鼠标鼠标是快速输入设备,可以取代传统键盘的光标移动键,能方便、准确、快速地操作。
一般鼠标有左、右两个键,。
目前使用的鼠标有机械式和光电式两种。
还有无线鼠标,它与主机之间通过红外线或“蓝牙”等技术进行通信。
三、了解音响、U盘、投影仪、扫描仪及打印机1、音响设备大概包括功放、周边设备(包括压限器、效果器、均衡器、激励器等)、扬声器(音箱、喇叭)、调音台、声源(如麦克风、乐器、VCD、DVD)显示设备等等加起来一套。
二、图形显示设备图形的输出包括图形的显示和绘制。
图形的显示是指在屏幕上输出图形;图形的绘制是把图形画在纸上或硬拷贝。
打印机和绘图机是最常见的硬拷贝设备目前显示器分为四种:CRT 显示器、LCD显示器、LED显示器、等离子体显示器、3D显示器等CRT 显示器是一种使用阴极射线管的显示器,阴极射线管主要有五部分组成,分别是电子枪,偏转线圈,荫罩,荧光粉层及玻璃外壳。
它曾经是应用最广泛的显示器之一控制栅电子枪加速电极聚焦系统偏转系统电子束灯丝阴极水平偏转垂直偏转绿玻璃屏偏转距离荧光粉层导电涂层红阴极射线管(CRT)剖面图(穿透式)一个CRT能显示不同颜色的图形,那么彩色CRT显示器的彩色又是如何生产的呢?彩色CRT显示器的荧光屏上涂有三种荧光物质,它们分别能发红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)三种颜色的光。
自然界中任何颜色都可以由这三种颜色混合而得LCD 显示器LCD显示器即液晶显示器(LiquidCrystal Display),优点是机身薄,占地小,辐射小。
是现在笔记本电脑和台式机上的主流显示设备LCD液晶显示器的工作原理是在显示器内部有很多液晶粒子,它们有规律的排列成一定的形状,并且它们的每一面的颜色分为:红色,绿色,蓝色LED 显示器LED(light-emitting diode)发光二极管英文的缩写。
是一种能将电能转化为光能的半导体电子元件。
早期只能发出低光度的红光,时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线目前,发光二极管已被广泛地应用许多大型广告牌的显示、交通信号灯、汽车用灯、光纤通信等等。
它既可以显示数字,也可以显示视频图像,并且能与电视同步显示注意:LCD与LED是两个完全不同的概念,LCD是液晶屏幕,用于显示;而LED是光源器件,用于照明等离子显示器等离子显示器(PDP,Plasma Display Panel),是继CRT(阴极射线管)、LCD(液晶显示器)后的新一代显示器,其特点是厚度极薄,分辨率佳等离子显示技术的成像原理是在显示屏上排列上千个密封的小低压气体室,通过电流激发使其发出肉眼看不见的紫外光,然后紫外光碰击后面玻璃上的红、绿、蓝3色荧光体发出肉眼能看到的可见光,以此成像3D 显示器传统的3D电影在荧幕上有两组图像,观众必须戴上偏光镜才能消除重影,形成视差,产生立体感利用自动立体显示(AutoSterocopic)技术,即所谓的“真3D技术”。