計(jì)算機(jī)圖形學(xué)(孫家廣第三版)-第1章

1、Department of MathematicsComputer Graphics(CG)Computer Graphics(CG)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)院數(shù)學(xué)學(xué)院 陳寅陳寅1Department of MathematicsTextbook：孫家廣，胡事民，孫家廣，胡事民，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)教程教程，人民郵電出版社，人民郵電出版社， 2005-7。2Department of MathematicsReferences：孫家廣等，孫家廣等，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（3rd） ，清華大學(xué)出版社，清華大學(xué)出版社，1998-1。陳元琰，張曉竟，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)用技陳元琰，張

2、曉竟，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)用技術(shù)，科學(xué)出版社，術(shù)，科學(xué)出版社，2000David F. Rogers 著，石教英，彭群生等著，石教英，彭群生等譯，譯，Procedural Elements for Computer Graphics (Second Edition)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的算法基礎(chǔ)，機(jī)械工業(yè)出版社，的算法基礎(chǔ)，機(jī)械工業(yè)出版社，20023Department of MathematicsCourse Requirements 課程要求：課程要求：l Know the framework of a graphical system, as well as the software/ha

3、rdware technology of it; l Know the basic problems of computer graphics (CG), command the basic concepts, methods and algorithms in CG;l Have a initial understanding of the applications related to CG and the current research hotspot on CG;l Have practical experience in CG and related coding ability4

4、Department of Mathematics 考核形式：平時(shí)*40%+考試*60% 考試形式：開卷5Department of MathematicsChap. 1 Introductionn What is CG？n CG is a subject that studies how to represent, generate, process and display graphics. （表示、生成、處理、顯示）n CG is one of the most active, widely applied branches in computer science.6Department

5、 of MathematicsContents in Chap. 1Research topics in CGHistory of developmentApplication FieldsResearch frontiers and trends7Department of Mathematics1.1Research topics in CGn How to represent graphics in computers?n How to use computers to perform graphical computation, processing and display?n Wha

6、t are the principles and algorithms?8Department of Mathematics1.1Research topics in CG圖形硬件、圖形標(biāo)準(zhǔn)、圖形交互技術(shù)、光柵圖形生成算法、曲線曲面造型、實(shí)體造型、真實(shí)感圖形計(jì)算與顯示算法，以及科學(xué)計(jì)算可視化、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、自然景物仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)等。9Department of Mathematicsgraphics圖形與images圖象l image指計(jì)算機(jī)內(nèi)以位圖(Bitmap)形式存在的灰度(gray)信息。l graphics含有幾何屬性(geometric information)，更強(qiáng)調(diào)場(chǎng)景(scen

7、e)的幾何表示(geometric representation)，是由場(chǎng)景的幾何模型(geometric model)和景物的物理屬性(physical property)共同組成的。l Two categories in graphics:基于線條信息表示明暗圖(Shading)10Department of Mathematics11Department of Mathematics12Department of Mathematics13Department of Mathematics1.2 History of CG development20th Century 1950s In

8、 1950, the first graphic display in the world was made, as the accessory of MITs Whirlwind I computer. In 1958, Calcomp Corp. (US) developed drum plotters (滾筒式繪圖儀), GerBer Corp. developed flatbed plotters (平板式繪圖儀). At the end of 1950s, the Lincoln Lab. of MIT developed SAGE air defense system on Whi

9、lwind computer.14Department of Mathematics20th Century 1960sIn 1962, MIT林肯實(shí)驗(yàn)室的I. E. Sutherland發(fā)表了一篇題為“Sketchpad：一個(gè)人機(jī)交互通信的圖形系統(tǒng)”的博士論文1962年，雷諾汽車公司的工程師Pierre Bzier 提出Bzier曲線、曲面的理論1964年MIT的教授Steven A. Coons提出了超限插值的新思想，通過插值四條任意的邊界曲線來構(gòu)造曲面。15Department of Mathematics20th Century 1970s光柵圖形學(xué)raster graphics迅速發(fā)

10、展區(qū)域填充、裁剪、消隱等基本圖形概念、及其相應(yīng)算法紛紛誕生圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)化1974年，ACM SIGGRAPH的與“與機(jī)器無關(guān)的圖形技術(shù)”的工作會(huì)議ACM成立圖形標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)，制定“核心圖形系統(tǒng)”（Core Graphics System）ISO發(fā)布CGI、CGM、GKS、PHIGS16Department of Mathematics CGI：Computer Graphics Interface CGM：Computer Graphics Metafile GKS：Graphics Kernel System PHIGS：Programmers Hierarchical Interactiv

11、e Graphics Standard17Department of Mathematics真實(shí)感圖形學(xué)1970年，Bouknight提出了第一個(gè)光反射模型1971年Gourand提出“漫反射模型插值”的思想，被稱為Gourand明暗處理1975年，Phong提出了著名的簡(jiǎn)單光照模型- Phong模型實(shí)體造型技術(shù)英國(guó)劍橋大學(xué)CAD小組的Build系統(tǒng)美國(guó)羅徹斯特大學(xué)的PADL-1系統(tǒng)18Department of Mathematics20世紀(jì)80年代1980年Whitted提出了一個(gè)光透視模型-Whitted模型，并第一次給出光線跟蹤算法的范例，實(shí)現(xiàn)Whitted模型1984年，美國(guó)Corn

12、ell大學(xué)和日本廣島大學(xué)的學(xué)者分別將熱輻射工程中的輻射度方法引入到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中圖形硬件和各個(gè)分支均在這個(gè)時(shí)期飛速發(fā)展19Department of MathematicsACM SIGGRAPH會(huì)議小知識(shí)全稱 “the Special Interest Group on Computer Graphics and Interactive Techniques”20世紀(jì)60年代中期，由Brown 大學(xué)的教授Andries van Dam (Andy) 和IBM公司的Sam Matsa發(fā)起1974年，在Colorado大學(xué)召開了第一屆SIGGRAPH 年會(huì)，并取得了巨大的成功每年只錄取大約50篇

13、論文20Department of Mathematics1.3 Application and Research Frontier計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）CAD/CAM是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在工業(yè)界最廣泛、最活躍的應(yīng)用領(lǐng)域l Airplanes, automobiles, ships shape designl Power plants, chemical plants layoutl Civil engineering, architecturel Electronic circuits and components design設(shè)計(jì)結(jié)果直接送至后續(xù)工藝進(jìn)行加工處理，如波音777飛機(jī)

14、的設(shè)計(jì)和加工過程21Department of Mathematics網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行異地異構(gòu)系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)已不再是一個(gè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)孤立的技術(shù)問題，而是綜合了產(chǎn)品各個(gè)相關(guān)領(lǐng)域、相關(guān)過程、相關(guān)技術(shù)資源和相關(guān)組織形式的系統(tǒng)化工程從設(shè)計(jì)一開始就考慮產(chǎn)品生命周期的全部因素，從而達(dá)到快速響應(yīng)市場(chǎng)需求的目的協(xié)同設(shè)計(jì)的出現(xiàn)使企業(yè)生產(chǎn)的時(shí)空觀發(fā)生了根本的變化；異地設(shè)計(jì)、異地制造、異地裝配為企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中贏得了寶貴的時(shí)間22Department of Mathematics3D reconstruction based on engineering drawings基于工程圖紙的三維形體重建基于工程圖

15、紙的三維形體重建Definition：從二維信息中提取三維信息，通過對(duì)這些信息進(jìn)行分類、綜合等一系列處理，在三維空間中重新構(gòu)造出二維信息所對(duì)應(yīng)的三維形體，恢復(fù)形體的點(diǎn)、線、面及其拓?fù)潢P(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)形體的重建Advantages：可以做裝配件的干涉檢查、以及有限元分析、仿真、加工等后續(xù)操作，代表CAD技術(shù)的發(fā)展方向23Department of Mathematics工程圖及其三維重建結(jié)果124Department of Mathematics工程圖及其三維重建結(jié)果225Department of Mathematics可視化(Visualization)海量的數(shù)據(jù)使得人們對(duì)數(shù)據(jù)的分析和處理變得

16、越來越難，用圖形來表示數(shù)據(jù)的迫切性與日俱增1986年，美國(guó)科學(xué)基金會(huì)（NSF）專門召開了一次研討會(huì)，會(huì)上提出了“科學(xué)計(jì)算可視化（Visualization in Scientific Computing）”科學(xué)計(jì)算可視化廣泛應(yīng)用于：Medical ScienceFluid DynamicsFinite Element AnalysisMeteorology Analysis26Department of Mathematics在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，可視化有著廣闊的發(fā)展前途是機(jī)械手術(shù)和遠(yuǎn)程手術(shù)的基礎(chǔ)將醫(yī)用CT掃描的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維圖象，幫助醫(yī)生判別病人體內(nèi)的患處由CT數(shù)據(jù)產(chǎn)生在人體內(nèi)漫游的圖象可視化的前沿與

17、難點(diǎn)l Visualization Hardwaresl Real-time 3D Solid Renderingl Body Tissue Recognition and Segmentation27Department of Mathematics28Renal cyst 腎囊腫Department of Mathematics29Renal cyst 腎囊腫Department of Mathematics30Renal cyst 腎囊腫Department of MathematicsMalignant tumor 惡性腫瘤31Department of MathematicsMali

18、gnant tumor 惡性腫瘤32Department of Mathematics真實(shí)感圖形實(shí)時(shí)繪制與自然景物仿真計(jì)算機(jī)中重現(xiàn)真實(shí)世界的場(chǎng)景叫做真實(shí)感繪制真實(shí)感繪制的主要任務(wù)是模擬真實(shí)物體的物理屬性，簡(jiǎn)單的說就是物體的形狀，光學(xué)性質(zhì)，表面的紋理和粗糙程度，以及物體間的相對(duì)位置，遮擋關(guān)系等等33Department of Mathematics34Department of Mathematics光照模型 illumination modelsl Simple illumination modell Local illumination modell Global illumination

19、model繪制方法 Rendering Methodsl 光線跟蹤l 輻射度加速算法包圍體樹、自適應(yīng)八叉樹等等35Department of MathematicsCurrent research hotspot真實(shí)感圖形實(shí)時(shí)繪制物體網(wǎng)格模型的面片簡(jiǎn)化：對(duì)網(wǎng)格面片表示的模型，在一定誤差的精度范圍內(nèi)，刪除點(diǎn)、邊、面，從而簡(jiǎn)化所繪制場(chǎng)景的復(fù)雜程度，加快圖形繪制速度基于圖象的繪制(IBR，Image Based Rendering)：完全摒棄傳統(tǒng)的先建模，然后確定光源的繪制的方法。它直接從一系列已知的圖象中生成未知視角的圖象，適用于野外極其復(fù)雜場(chǎng)景的生成和漫游36Department of Math

20、ematics野外自然景物的模擬野外場(chǎng)景遠(yuǎn)遠(yuǎn)復(fù)雜于室內(nèi)場(chǎng)景，繪制難度更大，方法更趨多樣化主要繪制山、水、云、樹、草、火等等繪制火的粒子系統(tǒng)（Particle System），基于生理模型的繪制植物的方法，繪制云的細(xì)胞自動(dòng)機(jī)方法等37Department of Mathematics由清華大學(xué)自然景物平臺(tái)生成的野外場(chǎng)景38Department of Mathematics日本Yoshinori Dobashi等人繪制的真實(shí)感云39Department of MathematicsXfrog3.0生成的挪威云杉40Department of Mathematics計(jì)算機(jī)動(dòng)畫 Computer An

21、imation計(jì)算機(jī)動(dòng)畫近十多年來取得了很大的發(fā)展，已滲透到人們生活的各個(gè)角落l Commercial Ad, Special Movie Effects, Cartoonsl Education, Military, Flight Simulation分類二維動(dòng)畫圖象變形形狀混合41Department of Mathematics三維動(dòng)畫關(guān)鍵幀動(dòng)畫變形物體的動(dòng)畫過程動(dòng)畫關(guān)節(jié)動(dòng)畫與人體動(dòng)畫42Department of Mathematics基于特征的圖象變形（貓變虎）43Department of Mathematics由三維自由形狀變形（FFD）操作得到的魚的變形圖44Departmen

22、t of Mathematics用戶接口 User Interface用戶接口是人們使用計(jì)算機(jī)的第一觀感。一個(gè)友好的圖形化的用戶界面能夠大大提高軟件的易用性圖形學(xué)已經(jīng)全面融入計(jì)算機(jī)的方方面面，很多軟件幾乎可以不看任何說明書，而根據(jù)它的圖形、或動(dòng)畫界面的指示進(jìn)行操作45Department of Mathematics目前幾個(gè)大的軟件公司都在研究下一代用戶界面，開發(fā)面向主流應(yīng)用的、自然、高效多通道的用戶界面。研究多通道語義模型、多通道整合算法及其軟件結(jié)構(gòu)和界面范式是當(dāng)前用戶界面和接口方面研究的主流方向，而圖形學(xué)在其中起主導(dǎo)作用。 46Department of Mathematics計(jì)算機(jī)藝術(shù)C

23、omputer Art用計(jì)算機(jī)軟件從事藝術(shù)創(chuàng)作二維平面的畫筆程序（如CorelDraw，Photoshop，PaintShop）圖表繪制軟件（如Visio）三維建模和渲染軟件包（如3DMAX，Maya）、以及一些專門生成動(dòng)畫的軟件（如Alias，Softimage）47Department of MathematicsAdvantages：提供多種風(fēng)格的畫筆畫刷提供多種多樣的紋理貼圖，甚至能對(duì)圖象進(jìn)行霧化，變形等操作可以任意修改，取消敗筆Disadvantages：無法達(dá)到傳統(tǒng)繪畫中風(fēng)格化的 藝術(shù)效果很難得到有素描效果、油畫效果的藝術(shù)品48Department of Mathematics非真

24、實(shí)感繪制（NPR，Non-Photorealistic Rendering）非真實(shí)感繪制指的是利用計(jì)算機(jī)生成不具有照片般真實(shí)感,而具有手繪風(fēng)格的圖形的技術(shù)。其目標(biāo)不在于圖形的真實(shí)性,而主要在于表現(xiàn)圖形的藝術(shù)特質(zhì)、模擬藝術(shù)作品(甚至包括作品中的缺陷)或作為真實(shí)感圖形的有效補(bǔ)充。49Department of Mathematics用于模擬藝術(shù)效果，研究方法有別于真實(shí)感圖形學(xué)鋼筆素描的生成鋼筆素描產(chǎn)生于中世紀(jì)，從19世紀(jì)開始成為一門藝術(shù)，20世紀(jì)90年代開始研究用計(jì)算機(jī)模擬中國(guó)國(guó)畫與書法的生成50Department of MathematicsGeorges Winkenb1ach繪制的壺和碗(

25、Siggraph96)51Department of MathematicsSalisbury繪制的茶壺(Siggraph97)52Department of MathematicsSalisbury繪制的熊(Siggraph97)53Department of MathematicsOliver Deussen繪制的素描樹(Siggraph2000)54Department of Mathematics1.4圖形設(shè)備圖形設(shè)備Graphic displaying devices圖形輸出包括圖形的顯示和圖形的繪制，圖形顯示指的是在屏幕上輸出圖形圖形繪制通常指把圖形畫在紙上，也稱硬拷貝，打印機(jī)和繪

26、圖儀是兩種最常用的硬拷貝設(shè)備55Department of Mathematics彩色CRT顯示器CRT（CRT CathodeRay Tube，陰極射線管）組成電子槍聚焦系統(tǒng)加速系統(tǒng)磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)56Department of Mathematics電子槍聚焦系統(tǒng) 加速系統(tǒng)磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)加熱燈絲金屬陰極 電平控制器水平偏轉(zhuǎn)板垂直偏轉(zhuǎn)板電子束熒光屏Structure of CRT57Department of Mathematics工作原理高速的電子束由電子槍發(fā)出，經(jīng)過聚焦系統(tǒng)、加速系統(tǒng)和磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)就會(huì)到達(dá)熒光屏的特定位置。由于熒光物質(zhì)在高速電子的轟擊下會(huì)發(fā)生電子躍遷，即電子吸收到能量從低能態(tài)變?yōu)楦吣?/p>

27、態(tài)。由于高能態(tài)很不穩(wěn)定，在很短的時(shí)間內(nèi)熒光物質(zhì)的電子會(huì)從高能態(tài)重新回到低能態(tài)，這時(shí)將發(fā)出熒光，屏幕上的那一點(diǎn)就會(huì)亮了要保持顯示一幅穩(wěn)定的畫面，必須不斷地發(fā)射電子束58Department of Mathematics電平控制器是用來控制電子束的強(qiáng)弱的，當(dāng)加上正電壓時(shí)，電子束就會(huì)大量通過，將會(huì)在屏幕上形成較亮的點(diǎn)，當(dāng)控制電平加上負(fù)電壓時(shí)，依據(jù)所加電壓的大小，電子束被部分或全部阻截，通過的電子很少，屏幕上的點(diǎn)也就比較暗聚焦系統(tǒng)是一個(gè)電透鏡，能使眾多的電子聚集于一點(diǎn)加速陽極使電子達(dá)到轟擊激發(fā)熒光屏應(yīng)有的速度。最后由磁偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)來達(dá)到指定位置59Department of Mathematics電子束要

28、到達(dá)屏幕的邊緣時(shí)，偏轉(zhuǎn)角度就會(huì)增大。到達(dá)屏幕最邊緣的偏轉(zhuǎn)角度被稱為最大偏轉(zhuǎn)角CRT顯示器屏幕越大整個(gè)顯象管就越長(zhǎng)刷新頻率 Refresh Rate刷新一次是指電子束從上到下掃描一次的過程刷新頻率高到一定值后，圖象才能穩(wěn)定顯示隔行掃描與逐行掃描60Department of Mathematics電子束掃描過程示意圖掃描線水平回掃0123456垂直回掃61Department of Mathematics彩色CRT顯示器顯示彩色的原理彩色CRT顯示器的熒光屏上涂有三種熒光物質(zhì)，它們分別能發(fā)紅、綠、蘭三種顏色的光。而電子槍也發(fā)出三束電子束來激發(fā)這三種物質(zhì)，中間通過一個(gè)控制柵格來決定三束電子到達(dá)的位

29、置三束電子經(jīng)過蔭罩的選擇，分別到達(dá)三個(gè)熒光點(diǎn)的位置。通過控制三個(gè)電子束的強(qiáng)弱就能控制屏幕上點(diǎn)的顏色62Department of Mathematics蔭罩蘭紅綠蘭紅綠電子槍屏幕熒光點(diǎn)蔭罩式彩色CRT顯色原理63Department of MathematicsLCD顯示器CRT固有的物理結(jié)構(gòu)限制了它向更廣的顯示領(lǐng)域發(fā)展屏幕的加大必然導(dǎo)致顯象管的加長(zhǎng)，顯示器的體積必然要加大，在使用時(shí)候就會(huì)受到空間的限制CRT顯示器是利用電子槍發(fā)射電子束來產(chǎn)生圖像，容易受電磁波干擾長(zhǎng)期電磁輻射會(huì)對(duì)人們健康產(chǎn)生不良影響64Department of MathematicsLCD顯示器的優(yōu)點(diǎn)外觀小巧精致，厚度只有6

30、.58cm左右。不會(huì)產(chǎn)生CRT那樣的因?yàn)樗⑿骂l率低而出現(xiàn)的閃爍現(xiàn)象工作電壓低，功耗小，節(jié)約能源沒有電磁輻射，對(duì)人體健康沒有任何影響65Department of Mathematics索尼公司的兩款LCD外形66Department of MathematicsLCD顯示器基本原理液晶是一種介于液體和固體之間的特殊物質(zhì)，既可以像固體中的分子保持方向，又可以像液體中的分子自由移動(dòng)。它具有液體的流態(tài)性質(zhì)和固體的光學(xué)性質(zhì)。當(dāng)液晶受到電壓的影響時(shí)，就會(huì)改變它的物理性質(zhì)而發(fā)生形變，此時(shí)通過它的光的折射角度就會(huì)發(fā)生變化，而產(chǎn)生色彩液晶屏幕后面有一個(gè)背光，這個(gè)光源先穿過第一層偏光板，再來到液晶體上，而當(dāng)光線

31、透過液晶體時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生光線的色澤改變，從液晶體射出來的光線，還得必須經(jīng)過一塊彩色濾光片以及第二塊偏光板67Department of Mathematics68顯示原理顯示原理通過阻塞或傳遞來自周圍或內(nèi)部光源的偏振光形成圖案Department of Mathematics69水平極板水平網(wǎng)格垂直網(wǎng)格垂直極板觀察方向背光源液晶體（未加電）Department of Mathematics70水平極板水平網(wǎng)格垂直網(wǎng)格垂直極板觀察方向背光源液晶體（加電）Department of Mathematics液晶顯示有主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種被動(dòng)式液晶屏幕有STN（Super TN超扭曲向列LCD）和DSTN

32、（Double layer Super TN雙層超扭曲向列LCD）等最流行的主動(dòng)式液晶屏幕是TFT（Thin Film Transistor薄膜晶體管）主動(dòng)式液晶顯示器使用了FET場(chǎng)效晶體管以及共通電極，這樣可以讓液晶體在下一次的電壓改變前一直保持電位狀態(tài)。這樣主動(dòng)式液晶顯示器就不會(huì)產(chǎn)生在被動(dòng)式液晶顯示器中常見的鬼影、或是畫面延遲的殘像等71Department of MathematicsLCD顯示器的基本指標(biāo)可視角度視線與屏幕中心法向成一定角度時(shí)，人們就不能清晰地看到屏幕圖象，而那個(gè)能看到清晰圖象的最大角度被我們稱為可視角度。一般所說的可視角度是指左右兩邊的最大角度相加。工業(yè)上有CR10（

33、Contrast Ratio）、CR5兩種標(biāo)準(zhǔn)來判斷液晶顯示器的可視角度點(diǎn)距與分辨率液晶屏幕的點(diǎn)距就是兩個(gè)液晶顆粒（光點(diǎn)）之間的距離，一般0.280.32mm就能得到較好的顯示效果通常所說的液晶顯示器的分辨率是指其真實(shí)分辨率，表示水平方向的像素點(diǎn)數(shù)與垂直方向的像素點(diǎn)數(shù)的乘積長(zhǎng)寬比72Department of Mathematics圖形處理器graphics processing unitGPU是圖形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重要元件，是連接計(jì)算機(jī)和顯示終端的紐帶早期的圖形處理器只包含簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)器和幀緩沖區(qū)，它們實(shí)際上只起了一個(gè)圖形的存儲(chǔ)和傳遞作用，一切操作都必須有CPU來控制現(xiàn)在的圖形處理器不單單存儲(chǔ)圖形，

34、而且能完成大部分圖形函數(shù)，專業(yè)的圖形卡已經(jīng)具有很強(qiáng)的3D處理能力，大大減輕了CPU的負(fù)擔(dān),提高了顯示質(zhì)量和顯示速度73Department of Mathematics圖形處理器的組成顯示主芯片顯卡的核心，俗稱GPU，它的主要任務(wù)是對(duì)系統(tǒng)輸入的視頻信息進(jìn)行構(gòu)建和渲染顯示緩存用來存儲(chǔ)將要顯示的圖形信息以及保存圖形運(yùn)算的中間數(shù)據(jù)顯存的大小和速度直接影響著主芯片性能的發(fā)揮數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（RAMDAC）它的作用就是把二進(jìn)制的數(shù)字轉(zhuǎn)換成為和顯示器相適應(yīng)的模擬信號(hào)74Department of Mathematics顯存模擬信號(hào)輸出主芯片計(jì)算機(jī)控制信號(hào)RAMDAC顯卡工作原理簡(jiǎn)單示意圖75Departme

35、nt of MathematicsGraphical input devices最常用的圖形輸入設(shè)備就是基本的計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備鍵盤和鼠標(biāo)跟蹤球和空間球都是根據(jù)球在不同方向受到的推或拉的壓力來實(shí)現(xiàn)定位和選擇。數(shù)據(jù)手套則是通過傳感器和天線來獲得和發(fā)送手指的位置和方向的信息。這幾種輸入設(shè)備在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的構(gòu)造和漫游中特別有用76Department of Mathematics跟蹤球77Department of Mathematics數(shù)據(jù)手套78Department of Mathematics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象一支圓珠筆，筆尖處開有一個(gè)圓孔，讓熒光屏的光通過這個(gè)孔進(jìn)入光筆。光筆的頭部有一組透鏡，把所收集的光