计算机图形学（一）

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我是靠谱客的博主爱笑小霸王，最近开发中收集的这篇文章主要介绍计算机图形学（一），觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

概念：
研究通过计算机将数据转换为图形并在专门显示设备上显示的原理方法和技术的学科

高质量的计算机图形离不开高性能的计算机图形硬件设备。一个图形系统通常是由图形处理器，图形输入设备和输出设备构成。

图形显示设备
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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。打印机和绘图机是常见的硬拷贝设备。
（一）阴极射线管
技术指标：一是分辨率，二是显示速度。
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
阴极射线管结构：
从外形上看，CRT分为：管颈部分，锥体部分，屏幕部分
从结构上看，CRT分为：电子枪，偏转系统，荧光屏

阴极：当它被加热时发射电子
控制栅：控制电子束偏转的方向和运动速度
加速极：用于产生高速的电子束
聚焦极：保证电子束在轰击屏幕时能汇成很细的点
偏转系统：控制电子束在屏幕上的运动轨迹
荧光屏：当它被电子轰击时发出光亮
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。屏幕上那一点就会亮了。要保持显示一副稳定的画面，必须不断的发射电子束
电子枪是由一个加热器，一个金属阴极和一个电平控制器组合成。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
电子枪发射出来的电子是分散的，这样的电子束是不可能精确定位的，所以发射出来的电子束必须通过一个聚焦系统，使众多电子集聚一点

要保持荧光屏上有稳定的图像就必须不断地发射电子束，刷新一次指电子束从上到下将荧光屏扫描一次。只有刷新频率高到一定值后，人眼才能感到屏幕不闪烁。

（二）彩色阴极射线管
彩色CRT显示器的荧光屏上有三种荧光物质，分别能发红，绿，蓝三种颜色光
主要结构：
三支电子枪，荫罩板，三色荧光粉

（三）CRT图形显示器
1. 随机扫描的图形显示器
电子束的定位和偏转具有随机性，即电子束的扫描轨道随显示内容而变化，只在需要的地方扫描，而不必全屏扫描
随机扫描显示器是一条线一条线的画图，因此也称为向量显示器。
由于随机扫描系统是为画线应用设计的，因此不能显示逼真的有阴影的场景
2. 光栅扫描显示器
光栅扫描图形显示器是画点设备。它不能直接从一个可编地址的像素画一条直线到另一个可编地址的像素，只可能用尽可能靠近这条直线路径的像素点来近似的表示这条直线
在光栅扫描系统中，电子束横向扫描屏幕，一次一行。从顶到底顺次进行，当电子束横向沿每一行移动时，电子束的强度不断变化来建立亮点的图案
由于光栅扫描系统具有存储每一个屏幕点亮度信息的能力，所以，最合适显示浓淡和色彩图形

（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。在计算机上画一幅图形，需要算每个像素的RGB值，在帧缓存写RGB等价于在屏幕上画颜色
帧缓冲器的单元个数至少与显示器能显示的像素总数相同

（五）帧缓冲器，分辨率与颜色种类的关系
如：1024X768
表示一行有1024个点，有768行扫描线
帧缓冲器每一个存储单元的位长决定了一幅画面上能同时显示的不同灰度的数目或颜色的种类
如果是单色，每个像素只需1Bit
如果是16色，则每个像素需要4Bit（2^4=16 一位有0/1两种表示）表示
如果是256色，则每个需要1个字节（8位，2^8=256)表示
如果是16777216（16.7M）色，则每个需要3个字节(24位，2^24=16.7m)表示。（24位真彩色）
根据上述内容可计算显示内存大小与所支持的最大分辨率和色彩数的对应关系
例如：
显卡有2MB（1MB=1024X1024bit）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（个像素）
每个像素如果需要3个字节表示，将超过2MB显存。最多只需要2个字节表示，故只能支持64k色彩数

（六）几个相关概念
1. 分辨率
屏幕分辨率，显示分辨率，显卡分辨率
（1）屏幕分辨率
屏幕显示分辨率就是屏幕上显示的像素个数
（2）显示分辨率
是计算机显示控制器所能够提供的显示模式分辨率，简称显示模式
对于文本显示方式，显示分辨率用水平和垂直方向上能显示的字符总数的乘积来表示
对于图形显示方式，则用水平和垂直方向上所能显示的像素点总数的乘积来表示
（3）显卡分辨率
表示显卡输出给显示器，并能在显示器上描绘像素点的数量
一台电脑的最高分辨率是由显卡和显示器共同决定的。显示器的最高分辨率是可以显示出来的最大分辨率。显卡的最大分辨率是最大能支持多少分辨率。
电脑的最高分辨率取决于显卡和显示器最低的一个
2. 显示器的点距
点距是显示器的一个很重要的指标，是指相邻像素点之间的距离，两点之间的距离越小越好

图形图像的区别
图形是矢量图
图像是位图（点阵图）

位图和矢量图
计算机以位图和矢量图格式显示图像
位图（点阵图）
位图又叫点阵图或像素图，计算机屏幕上的图是由屏幕上的像素构成的，每个点用二进制数据来描述其颜色与亮度等信息
矢量图
也称为面向对象的图形或绘图图形，是用数学方式描述的曲线及曲线围成的色块制作的图形
位图和矢量图区别
1. 存储方式的区别
点阵文件是存储图的各个像素点的位置信息，颜色信息以及灰度信息
矢量文件是用数学方程，数学形式对图形进行描述，通常是用图形的形状参数和属性参数来表示图形
位图存贮空间大于矢量图
2. 缩放的区别
位图是与分辨率有关，在一定面积的图像上包含有固定数量的像素
矢量图形与分辨率无关，可以将它缩放到任意大小以任意分辨率在输出设备上打印，不会影响清晰度
3. 存储格式的区别
位图存储格式：BMP,TIFF,GIF,JPEG,PNG
矢量存储格式:DXF,SVG,EPS,WMF,EMF
位图比矢量图更容易模仿真实感图形效果，但存储空间大
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作者：flamingobaby
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/Naux1/article/details/77648164
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