图形编程指南Chapter1VIP专享VIP免费

1 第一章 硬件接口 目录 1.1 3D 应用程序与硬件的交互作用 1.1.1 在计算机屏幕上显示图像 1.1.2 事件反应 1.2 使用不同的体系结构 1.2.1 MS-DOS. 1.2.2 MS-Window s. 1.2.3 X11. 1.2.4 NeXTStep. 1.2.5 MacOS. 引言 3D 计算机图形能够作为一个领域存在，这要归功于目前的计算机硬件。为计算机人工合成场景可视化而开发的模式、算法和技术因此也基于并受限于当前可获得的硬件能够实现的能力。在这一章，我们将要讨论交互式3D 应用程序的基本原理，特别是它们的结构如何能被典型的计算机系统所支持。正如“交互式3D 图形”这个词所指出的，有两个组件要考虑：“图形”— 代表计算机屏幕上的图像，以及“交互”— 在应用程序执行期间对用户的输入起反应。其它的3D 图形应用程序的组件（在后面的章节中讨论）包括虚拟世界、图元渲染、隐面消除、光线等等，并不直接依赖于计算机设备的细节（除了某些基本算法，例如光栅，直接在硬件中实现）。然而显示或输入设备接口的细节通常依赖于硬件的特性。我们在这一章的第一部分将要讨论基本的3D 应用程序同硬件的交互作用。管理应用程序执行的已有的计算机平台和操作系统，也介绍它们的细节和特性。在最后一部分我们要调查一下涉及到几种流行平台和操作系统的一些细节 1.1 3D 应用程序与硬件的交互作用 图形应用程序的主要目标是在计算机屏幕上合成再现创建的图像。我们要讨论现今主要的技术—光栅图形技术。这种思想是把图像细分为规则的小块，最普通的是矩形小块，每一块都有它自己个别的颜色（参见图1.1）。只要图像的像素空间足够小，人的眼睛就会把它们看成是光滑和连续的。根据计算机硬件，这种技术需要使用一些内存来存储颜色值数组，这些值被显示设备专用电路认为是屏幕像素的颜色。改变这些值将触发屏幕的改变。早期的技术，比如说矢量图形学，把图像作为一系列图元来描述：通常是线段片段。光栅图像技术的极大灵活性使得矢量图形在今天几乎绝迹了。 2 图 1.1: 光栅图像. 由于计算机图形应用程序的多样性，与用户能够保持持续交互所必需的一点是特别的兴趣。一些交互式的计算机绘图程序必须经常在合成屏幕上描述运动，或者是观察者沿着场景移动，或者是场景本身移动，或者两者兼而有之。这由显示带有一定次序的称之为帧（frame）的图像来实现。每一帧描述了场景的些微状态改变。只要在一个短时间内足够数量的帧被显示，对观察者来说，就得到了平滑运动的印...