计算机图形学学习手记(一)——入门

ⅰ亾dé卋堺 提交于 2020-03-05 17:10:36

在不了解计算机图形学的情况下,Shader看着实在太累了。还是精补下这方面的知识,以此把我学习手记也记下来,大家有志学习这方面的也可以一起交流。主要学习资料为清华大学CAD工程中心的一个电子书。CSDN上有,在此就不贴出链接了。

一、关于其研究的领域

1.图形的分类:线条为本的图,用于一些工程上的制图。 明暗图,具有真实感的图形。 计算机图形则是主要针对明暗图。

2.图形与图像的区别:图像在计算机中指以Bitmap形式存在的灰度信息,而图形除了这些,还有一些几何属性,和一些景物的物理属性。

3.相关研究领域:图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形计算与显示算法,以及科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。

4.相关大会:ACM SIGGRAPH:是由Brown 大学的教授Andries van Dam (Andy) 和IBM公司的Sam Matsa在上世纪60年代发起的。全称是“the Special Interest Group on Computer Graphics and Interactive Techniques”。这个会议是计算机图形学最权威的国际会议。

总的来说。计算机图形学,着力于将现实生活或工作的场景抽象起来,然后通过某些计算模型及相关算法,在计算机上仿真出来。这样就可以衍生出各个方面,像软件界面,二维图纸三维化,真实场景模拟,动画制作等等。

二、图形设备

这里参考:http://ask.zol.com.cn/q/25274.html

1.CRT显示器:总结来说,就是一个电子枪发出电子束,其中电子束会经过各种系统的处理后打在屏幕上,这其中的荧光物质呢,就会发些能量的变化,荧光物质的电子会从低能到高能,这样就会显示在屏幕上出现亮点了,又由于高能不稳定,则会变成低能,因此需要不断发射电子束来持续显示。以下详解:

=>基本组成:一个金属阴极与一个电平控制器,阴极加热到一定程序,其中的电子就会飞出来,然后这个时候电平控制器出来控制“混乱”的局面,加点正电压,就会纵容电子,飞多点,来点负电压,就会阻截电子们。

=>聚集系统:这东西好理解,遇到第一关的电平控制器后,电子还是散的,这时就有一个电透镜,会将其聚集在一起。

=>加速系统:有速度撞到屏幕,才能有光,这时就用阳极加速一下。

=>磁偏转系统:最后一关,定下位,射向屏幕。磁偏转的角度取决于屏幕的大小,屏幕越大,边缘就会需要更大的偏转才能到过。因此你看到的那些旧式大电视机,屁股都很大。没办法,显像管大条。

总之,电磁辐射大,屁股大,也就成为了CRT显示器快速被人们抛弃的原因。

2.LCD显示器:就是现在所说的液晶显示器。组成上其使用一个液晶成份,所谓液晶就是具有液体的流体性质,但却有固体的光学性质。

=>基本原理:一个背光,发出的光会射到第一层偏光板,产生颜色,出来的有颜色的光线又会经过一层光线过滤器和第二偏光板,外加些电压处理,最终显示在屏幕上的图像。所以这样看,液晶屏是不会出现闪烁的,最多出现颜色异常。而CRT的却会有。

=>TFT屏:这种技术还在使用,只是大部分的廉价显示器和一些黑心手机商还是使用这种的,基本也是在淘汰的边缘。是早期的LCD采用的屏幕材质。缺点在于其可视角度小,对比度,色彩饱和度方面都不好。我记得索尼那部以前广告最火的L36h就没良心的用了这种材质。

=>IPS屏:这个有网上人在说根据不是一个材质。在查询了资料之后,我觉得还是可以这么说的,或者说成IPS面板。早期的IPS的确也被叫做Super TFT。又称硬屏,这种屏,可视角度达到178度,且手指按下不会有水纹,闪屏。而且革命性的改变了TFT的液晶分子排列方式,由横向改纵向,直接效果是使得可视角加大,色彩效果更好。使用较多的就是苹果公司啦,IPHONE4就在用了。

=>SLCD屏:Super LCD。是LCD的一种高级延伸,具体原理不明,只是效果方面强过LCD。本来是索尼跟三星共同搞,结果索尼退出了。三星一家做,据说,现在HTC One X就是使用这种屏,且叫称SLCD2,升级版。

=>OLED屏:时下的高新技术,相比于LCD屏来说,LCD的液晶分子是不会发光的,需要一个背光,但这个屏其中的分子是自己会发光的。这技术一直掌握在三星手里,都说是三星的王牌。其中有一个子分类叫AMOLED,网上有不少明确介绍。代表机型有Galaxy II。但缺点在于,如果长期开着,一些手机的固定位置,如状态栏,由于他的原理是自发光,所以这样久了,再换界面时,可能会出现旧的状态栏的颜色残留。而且这东西显示全亮时会使其寿命减少。。

3.图形处理器

就是俗称的显卡。显卡早期只包含简单的存储器和帧缓冲区,具体的图形显示还是由计算机的CPU来控制,其中两部件还只是存储和传递图片信息用的。后来三维的东西多了,图形就需要的信息就多了,这样为了给CPU减压,也为了以后的扩展,就专门搞了其自己的处理器GPU来处理,它的主要任务是对系统输入的视频信息进行构建和渲染,各图形函数基本上都集成在这里头。

下面是教材上的截图。

显存类似于内存,用于存储将要显示的图形信息以及保存图形运算的中间数据。当然是越大越好、越快越好啦。

RAMDAC就是视频存储数字模拟转换器。它在视频处理中,它的作用就是把二进制的数字转换成为和显示器相适应的模拟信号。

4.图形输入设备

键盘和鼠标是最常用的。另外还有跟踪球、空间球、数据手套、光笔、触摸屏等输入设备。扫描仪之类的。原理好复杂也。。此处不深入。

总体算了解,后面开始整具体技术了。


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