交互式图形系统.ppt

第 2 章 交互式图形系统 2.1 交互式图形系统及其组成 2.2 图形输入/输出设备 2.3 图形显示设备 习题 2.1 交互式图形系统及其组成 严格地说, 一个交互式图形系统应由硬件、 软件和用户三部分组成(如图2.1所示)。 软件部分包括操作系统、 图形数据结构或几何模型、 支撑软件和应用软件。 硬件部分则由输入子系统、 主机和输出子系统构成。 用户通过硬件设备与软件系统进行交互, 从而完成图形的生成和处理操作。 2.2 图形输入/输出设备 2.2.1 图形输入设备 图形软件所需的信息是通过各种各样的图形输入设备获取的。 为了使图形软件包独立于具体的硬件设备, 图形输入命令不涉及具体的输入设备, 而只涉及到该命令所需的数据性质。根据图形输入信息的不同性质, GKS和PHIGS把输入设备从逻辑上分成以下几类: (1) 定位设备(Locator)。 (2) 描画设备(Stroke)。 (3) 定值设备(Valuator)。 (4) 选择设备(Choice)。 (5) 拾取设备(Pick)。 (6) 字符串设备(String)。 1. 鼠标器 鼠标器是一种手持滚动设备, 其形状如一方盒, 上面有2~4个开关(如图2.2所示), 下面是两个互相垂直的轮子, 或是一个球。 当轮子或球滚动时,带动两个角度/数字转换装置, 产生出滚动距离的x, y方向移动值, 开关则用于位置的选择。 鼠标器按其测量位移的方式可分为三大类: 1) 光电式鼠标 2) 光机式鼠标 3) 机械式鼠标 2. 键盘 图形学系统中的键盘中有ASCII编码键、 命令控制键和功能键, 用以实现图形操作的某一特定功能。 字母数字键盘用作录入文本串; 键盘也能用来进行屏幕坐标的输入、 菜单选择或图形功能选择; 功能键允许用户以击键方式输入常用的操作命令; 而光标控制键可用来选择被显示的对象或通过定位屏幕光标来确定坐标位置; 数字键盘常常用来快速输入数值数据。 另外, 某些键盘上还包含了其它类型的光标定位设备, 如跟踪球和操纵杆。 常见的标准键盘如图2.3所示。 3. 光笔 光笔是一种检测光的装置, 它直接在屏幕上操作, 拾取位置。 光笔的形状和大小像一支圆珠笔, 笔尖处开有一个圆孔, 让荧光屏的光通过这个孔进入光笔。 光笔的头部有一组透镜, 把所收集的光聚集至光导纤维的一个端面上, 光导纤维再把光引至光笔另一端的光电倍增管, 从而将光信号转换成电信号, 经过整形后输出一个有合适信噪比的逻辑电平, 并作为中断信号送给计算机。 光笔的这种结构和工作过程如图2.4所示。 4. 触摸屏 触摸屏是利用手指等对屏幕相应位置的触摸进行定位的。 当用手指或小杆等触摸屏幕时, 触点位置便以电子的、 光学的或声音的方式记录下来, 如图2.5所示。 常见的触摸屏有以下四种类型: (1) 电阻触摸屏。 (2) 光学触摸屏。 (3) 声学触摸屏。 (4) 电容触摸屏。 5. 数字化仪 数字化仪是一种把图形转变成计算机能接收的数字形式的专用设备, 其基本工作原理是采用电磁感应技术。 它通常由一块数据板和一根触笔组成。 数据板中布满了金属栅格, 当触笔在数据板上移动时, 其正下方的金属栅格上就会产生相应的感应电流。 根据已产生电流的金属栅格的位置, 就可以判断出触笔当前的几何位置。 图2.6所示的是几种常见的数字化仪。 ? 6. 操纵杆 操纵杆是由一个手柄通过一个球形轴承半固定在底座上, 在手柄运动时带动一对电位器或电脉冲产生器, 产生位置信号, 控制屏幕上的光标的坐标, 如图2.7所示。 7. 跟踪球和空间球 跟踪球和空间球是根据球在不同方向受到的推或拉的压力来实现定位的, 从而控制屏幕上的光标的坐标, 如图2.8所示。 8. 数据手套 数据手套由一系列检测手和手指运动的传感器及天线构成, 数据手套通过传感器和天线来获得和发送手指的位置和方向信息, 并形成三维笛卡尔坐标系, 如图2.9所示。 数据手套常用作虚拟场景中的对象定位操作及对虚拟场景进行操纵。 9. 扫描仪 从专业工具变为家用电脑外设的最典型代表, 要数图形扫描仪。 图