| 单词 | 计算机图形标准 |
| 释义 | 【计算机图形标准】 是计算机图形学领域中，为满足多种图形应用软件开发工作的需要，使图形应用软件摆脱对硬件设备的依赖性，可在不同的系统之间进行移植而由国际标准化组织(ISO)批准提供的标准图形子程序库(图形软件包)。它能使图形应用软件与图形支撑软件之间有一个标准的程序接口，且具有以下特征：与系统所配置的图形设备的种类、数量、性能、参数等无关；具有通用性，能满足开发不同应用软件的需要；可被多种程序设计语言调用；具有完整的图形处理功能。 1974年，法国在国际信息处理联合会上率先提出开发图形标准。同年，美国国家标准局举行的ACM SIGGRAPH工作会议上，提出制订有关图形标准的基本规则。随后许多国际组织及各国竞相参与国际图形标准的制订和研制工作。1976年，英国计算机协会标准委员会向国际标准化组织(ISO)提交了第1个图形软件包。1977年，ACM GSPC向ISO提出了Core图形系统。1978年，国际标准化组织正式成立名为ISO／TC97／SCS／WG2的图形工作组。1979年，美国NSI成立了名为ANSI X3H3的图形委员会。同年，德国DIN提出了图形核心系统GKS，美国ANSIX3H3图形工作委员会提出了元文件概念。1980年，ANSI X3H3又致力开发VDM，并提出了虚拟设备接口VDI的概念。1984年，ISO公布了ISO／DP 8632 CGM，实际是将VDM更名而成。ISO还建议ANSI X3H3将虚拟设备接口VDI改名为计算机设备图形接口CGI。1985年，ISO的一个新的学术委员会SC21成立，原图形工作组隶属ISO／TC97／SC21／WG2。ISO批准GKS为第1个国际图形标准IS7942。同年，ISO开始致力于3D图形标准的开发，并委托ANIS X3H3同时开发新型图形标准PHIGS。1987年，ISO批准CGM为第2个国际图形标准。1988年，ISO批准GKS－3D为第3个国际图形标准。1989年，PHIGS也被ISO批准为国际图形标准。1991年，ISO公布了PHIGS的扩充产品PHIGS ISO／IEC DIS9592－4。计算机图形设备接口系统CGI，则正在讨论和修改中。图形核心系统(GKS)是ISO批准公布的第一个国际图形标准，实际上是一种能支持二维图形操作与设备无关的应用软件包。GKS把由应用程序员使用的一级图形输入／输出设备定义为一个工作站。GKS允许应用程序启动系统中的若干个工作站同时工作。GKS中定义了3种2维的坐标系：(1)实际世界坐标系WC供应用程序使用；(2)规范设备坐标系NDC供各工作站物理设备使用。(3)设备坐标系DC供各工作站物理设备使用。坐标系之间通过规范化坐标变换和工作站坐标变换实现一一对应关系，使应用程序在世界坐标系中所描述的对象的图形可在特定的物理设备上显示或绘制出来。GKS的核心是输出功能，它提供6个图形输出原语：(1)折线，是一组以其端点的坐标描述的相互连接的线段。只有两个端点时，为一条直线；其起始端与结束端重合时，为空心多边形。(2)多点标志，是在指定的点列产生的特定符号。可选用圆点、加号、星号、圈号、叉号中的一种，由参数给出标志个数及其位置。(3)正文，是在指定位输出的ASCⅡ字符串，字符的各种参数可预先按要求规定。(4)填充区域，是在指定点列构成的多边形里填充特定的颜色、图案或阴影，填充区域也可以仅有多边形边界线(称之为空心区域)。(5)网阵，是在指定位置输出的具有不同颜色的由小网点组成的平行多边形，是GKS用来显示数字图象(光标)的一种方法。(6)广义绘图原语，可产生一些特殊的设备特性输出(如样条曲线、圆弧等)，以供应用程序调用。GKS根据输入信息的用途，定义了6类输入设备：(1)定位设备，用以指出屏幕上一个点的位置，应用程序将获得端点所对应的世界坐标及端点所在视区的规范变换。(2)笔划设备，通过输入屏幕上一组点的坐标而向应用程序指出一条路径(或轮廓)。(3)拾取设备，用于从屏幕上显示出来的各个图段及图元中挑选某一个图段(或图元)供应用程序处理。(4)数值输入设备，用于输入一个数值。(5)选择设备，用于从众多可选项(各种命令、操作对象)中选择一种，使应用程序执行相应的操作。(6)字符串输入设备，用于输入一串字符。应用程序启动GKS中的一个输入设备时，可以指出该设备在输入回显示的方式、区域以及设备的初始值，然后应用程序再对这个设备的工作模式进行选择。GKS对每一种逻辑设备都规定了3种输入方式：请求方式，采样方式和事件方式。GKS是一个综合性的通用图形系统。一个典型的用Fortran语言实现的GKS系统平均占有110 KB，用C语言来实现只占15～20 KB，故在IBM PC计算机上，GKS是很有吸引力的软件工具。当前的高档微型计算机、图形工作站都配有GKS软件包。计算机图形设备接口标准。ISO为了将图形软件与图形设备之间接口标准化，于1986年提出了一个关于计算机图形设备接口标准的建议草案(ISO／DP 9636 CGI)。它是设备驱动级的接口标准，可使各种不同的图形设备与图形软件均有统一的软件接口，使得应用程序的图形支撑软件可在不同系统或不同配置之间相互移植。CGI早期称为虚拟设备接口，它定义了一个虚拟的设备坐标空间和一级图形命令以及参数格式，具体实施方法是在现有的设备上配以CGI驱动程序或在现有设备中装入实现CGI的固件，也可设计一种新颖的完全用硬件来实现的图形设备(此时已是物理设备)。在ISO／DP 9636 CGI中，标准的虚拟图形设备约有170种功能，可分为：控制、查询与出错处理功能；图形输出原语及其属性处理功能；图段及其属性的操作处理功能；输入控制功能；光标图象处理功能等5组。CGI与GKS相比，CGI对图象的描述能力不如GKS。由于实现与工作无关的图段功能及世界坐标－规范化坐标－设备坐标的两级变换等功能所需的空间、时间大，虽然CGI的图形处理能力较低，但自身开销较小，运行效率高，在常用的IBM PC微型机中，可直接使用CGI编程。由于现有的各种图形设备及其驱动程序种类多、性能各异，真正要以CGI标准把它们统一起来并非易事，因此，当前还在讨论修改CGI建议草案。PHIGS是一个基于GKS的概念开发出的新型图形标准，它引用了GKS原语集合和图象工作站概念，也提出了许多新的思想和技术，使它成为一个便于实时处理、便于分布结构的高交互高动态图形标准。PHIGS比GKS更加用户模型化，它的数据组织机构和视图通道使系统能够方便地不经大的变化处理各种用户模型，故称为模型管理和维护工具。PHIGS与GKS的区别为：(1)PHIGS图形数据机制是分层次的。而GKS是线性的。(2)GKS的Segment建立后，其内容不许修改，只能修改段中的原语属性，而PHIGS的结构元素可在任意时间修改。(3)GKS只提供了有限的模型化转换，而PHIGS则提供了一个模型化坐标空间，在此空间可以生成和维护图形模型。(4)GKS中要修改段中的原语属性，只能放弃原来的段，重建新段，PHIGS中则允许实时修改图形数据。(5)PHIGS可满足高交互、高动态的操作界面和复杂图象快速屏幕更新的要求，故对环境要求比GKS高，技术难度较大。当前，计算机图形学已有着广泛的应用领域，国际上计算机图形的标准化工作已取得了较大成绩。依据图形标准开发图形应用产品是计算机厂商、计算机应用开发人员的最佳途径。如生产厂家依据标准设计生产硬件和软件产品，用户在选择软／硬件设备时就不用担心其兼容性了；采用了图形标准，程序员开发的应用软件可以稍加修改就能移植到其它系统里，使劳动成果得以充分利用和分享；采用图形标准开发图形也便于组织主机框架的图形系统，还可以组织为分布的CGI工作站形式和网络式的图形工作站形式等。今后操作员接口和硬件接口的标准化将成为研究的目标，图形数据交换的标准将演变为信息交换的标准化，即正文、图象、声音和图形为一体的信息数据交换标准。(中国科技大学张永明副教授撰) |
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