mở đầu : Từ trước đến nay đã có nhiều cách tiếp cận kỹ thuật khác nhau được áp dụng để nghiên cứu cải tiến các thiết bị đầu cuối đồ hoạ, và trong tương lai công nghệ vẫn không ngừng phát triển vì các nhà sản xuất các hệ thống CAD luôn luôn cố gắng nâng cao chất lượng và hạ giá thành sản phẩm của họ. Hiện có 2 loại thiết bị đầu cuối đồ hoạ được sử dụng trong các trạm thiết kế như sau : Thiết bị đầu cuối tối thiểu: màn hình CRT Thiết bị đầu cuối đồ hoạ có vi xử lý riêng: Màn hình CRT có card điều khiển gắn với bộ vi xử lý riêng. Dù là thiết bị đầu cuối đồ họa loại nào thì việc tạo sinh hình ảnh và hiển thị hình ảnh đó lên màn hình đều theo những nguyên tắc giống nhau.Tạo hình ảnh trong đồ hoạ máy tính Chúng ta sẽ xét tới hai kỹ thuật cơ bản để tạo ra các hình ảnh, đó là kỹ thuật quét mành (dòng) và kỹ thuật quét vectơ. Ngoài ra còn có kỹ thuật tạo hình ảnh màu.Cấu tạo và nguyên lý làm việc của CRT Các bộ phận chính của CRT gồm : Cuộn đốt Catôt Lưới điều khiển Anốt Bộ phận hội tụ Bộ phận lái tia 2).Quét dòng (hay quét mành) Nguyên lý chung Quét dòng không đan xen và quét dòng đan xen Quét dòng không đan xen, ưu điểm, nhược điểm 13 Quét dòng đan xen, ưu điểm, nhược điểm Độ phân giải Độ phân giải theo chiều cao Độ phân giải theo chiều rộng Pixel: diện tích một chấm ảnh chiếm trên màn hình.
Hiệu ứng bậc thang Ưu nhược điểm của quét dòng: Hình ảnh tạo ra tốt, chất lượng và giá thành luôn được cải thiện. Tuy nhiên còn tồn tại hiệu ứng bậc thang. Nếu không thì độ phân giải phải cao dẫn đến tốn bộ nhớ.Quét vectơ Nguyên lý chung Ưu nhược điểm của quét vectơ: Khắc phục được các nhược điểm của hệ quét dòng nhưng có nhược điểm là hoạt hình kém hơn. Hiển thị màu.
Với CRT màu hình ảnh sẽ có màu sắc. CRT màu có các đặc điểm: Mặt trong tấm kính màn hình có một lớp khám với các chấm nhỏ li ti gọi là triad gồm bộ ba chấm tròn có màu khác nhau Red, Green và Blue. CRT màu tạo ra 3 chùm tia điện tử ứng với 3 màu riêng biệt. CRT màu có một tấm phẳng có khoét lỗđặt gần màn hình nhằm ngăn một chùm tia xâm phạm vào vùng cấm.
Trong CRT màu có thang xám để điều khiển sự thay đổi cường độ của các chùm tia. Màn hình đồ họa trong CAD Màn hình độ hoạ, đôi khi còn được gọi là thiết bị hiển thị video, là thiết bị quan trọng nhất đối với mục đích đồ hoạ. Về nguyên tắc, nó là một màn hình TV, có thể hiển thị ký tự và đồ hoạ với độ nét cao. Chỗ khác nhau là : màn hình TV sử dụng các tín hiệu “analog” do video camera tạo ra, còn màn hình đồ hoạ sử dụng các tín hiệu số hoá (“digital”) do máy tính tạo ra.
Cốt lõi của một màn hình video là “ống phóng chùm tia âm cực”, hay còn được gọi là CRT. Hiện nay CAD sử dụng các loại màn hình phổ biến như: Màn hình quét vectơ (hay làm tươi chùm vẽ vectơ) Màn hình quét dòng Màn hình lưu ảnh trực tiếp Các loại màn hình đặc biệt khác: Màn hình tương tác Màn hình tinh thể lỏng - LCD 3. BẢN MẠCH GHÉP NỐI ĐỒ HOẠ. Sơ đồ khối của video card điển hình.
Một số bản mạch ghép nối đồ hoạ. Card màn hình đồ hoạ đen-trắng. Card màn hình đồ hoạ màu. Card màn hình đồ hoạ có gắn vi xử lý riêng.
các bản mạch ghép nối đồ hoạ hiện đại. CÁC THIẾT BỊ NHẬP (INPUT) Các thiết bị input được trang bị tại một trạm thiết kế là nhằm cung cấp cho người sử dụng những phương tiện thuận lợi trong việc giao thông liên lạc với hệ thống. 14 Chủng loại thiết bị Input rất phong phú, ta có thể chia các thiết bị này thành 4 loại chính sau: Các thiết bị điều khiển con trỏ. Bảng trò chơi.
Cần điều khiển. Các phím di chuyển con trỏ trên bàn phím. Bảng và bút điện tử. Có thể được xem như một bàn vẽ điện tử.
Máy quét là một thiết bị dùng để đọc bản vẽ hay chữ viết trên giấy, số hoá chúng rồi đưa vào cho máy tính xử lý. Có nhiều loại: Bàn phím ký tự. Bàn phím chức năng chuyên dùng. CÁC THIẾT BỊ XUẤT (OUPUT) Bao gồm: Màn hình.
Máy copy màn hình. Các thiết bị vi phim. PHẦN MỀM CAD CAM Phần cứng của CAD chỉ có tác dụng và hoạt động với phần mềm kèm theo. Phần mềm đó ở đây gồm hai loại : 4.
Phần mềm đồ hoạ. Đây là một bộ chương trình được viết ra nhằm tạo điều kiện cho người sử dụng vận hành hệ thống đồ hoạ máy tính (hệ ICG). Bộ chương trình này thường được sản xuất trọn gói nên còn có tên gọi gói phần mềm đồ hoạ, bao gồm những chương trình để tạo ra hình ảnh trên màn hình CRT, để điều khiển các hình ảnh đó và để thực hiện các kiểu tương tác khác nhau giữa ICG. AutoCAD là ví dụ điền hình về một bộ chương trình như vậy.
Còn hệ ICG là một hệ thống đồ hoạ tương tác, ngoài phần mềm còn có phần cứng. Phần mềm ứng dụng (kể cả những chương trình bổ trợ để thực hiện những chức năng đặc biệt có liên quan đến CAD/CAM): Bao gồm những phần mềm phân tích thiết kế (chẳng hạn như phân tích phần tử hữu hạn, mô phỏng động học cơ cấu.) và những phần mềm lập kế hoạch sản xuất - chế tạo (chẳng hạn như lập kế hoạch gia công tự động, lập trình vật làm điều khiển số. Những phần mềm loaị thứ hai này sẽ được đề cập tới ở các chương sau, khi nghiên cứ về CAM. Phần mềm đồ hoạ dùng cho một hệ thống đồ hoạ máy tính cụ thể có tính đặc thù rất mạnh đối với phần cứng của hệ thống đó - có nghĩa là nó được viết ra chủ yếu là để chạy trên phần cứng đó của hệ thống.
Vì thế, phần mềm phải được viết sao cho phù hợp với kiểu màn hình CRT và kiểu thiết bị vào được dùng trong hệ thống. Những chi tiết của phần mềm để chạy trên CRT quét vectơ sẽ phải có những điểm khác so với khi viết cho CRT quét dòng vì cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của hai loại màn hình này không hoàn toàn giống nhau. Dẫu rằng những sự khác nhau như thế trong phần mềm nhiều khi người sử dụng không nhận ra, nhưng chúng lại rất quan trọng đối với người xây dựng một hệ thống đồ hoạ máy tính tương tác. Các nguyên tắc cơ bản cho việc thiết kế phần mềm đồ hoạ như sau : Tính đơn giản : Phần mềm đồ hoạ phải dễ sử dụng.
Tính nhất quán : Goí phần mềm phải đem đến cho người sử dụng một phương pháp vận hành nhất quán và có thể dự đoán được các thao tác tiếp theo. Tính đồng bộ : Không bỏ sót một chức năng nào đáng kể trong bộ chức năng đồ hoạ của phần mềm. Tính bền vững : Chịu đựng được những sai phạm nhỏ trong vận hành của người sử dụng. Tính hiệu quả : Với những hạn chế của phần cứng, phần mềm cần khai thác được đến mức tối đa khả năng của nó.
Tính kinh tế : Phần mềm không quá lớn hoặc quá đắt tiền đến mức khách hàng không chấp nhận được. CẤU HÌNH PHẦN MỀM CỦA MỘT HỆ THỐNG ĐỒ HOẠ TƯƠNG TÁC (ICG) Khi người sử dụng vận hành một hệ ICG, có rất nhiều hoạt động khác nhau xảy ra. Có thể chia những hoạt động đó thành 3 loại : 16 Tương tác với thiết bị đầu cuối đồ hoạ để tạo ra và thay đổi những hình ảnh trên màn hình. Kiến tạo nên một mô hình mà về mặt vật lý có thể vượt ra ngoài hình ảnh chứa trên màn hình.
Đôi khi mô hình này còn được gọi là mô hình ứng dụng. Nhập mô hình vào bộ nhớ trong (và cả bộ nhớ ngoài khi cần). Khi làm việc với hệ thống đồ hoạ, người sử dụng thực hiện những công việc theo cách phối hợp chứ không phải theo cách hết loại công việc nọ đến công việc khia. Người sử dụng kiến tạo nên một mô hình vật lý và nhập vào bộ nhớ bằng sự mô tả hình ảnh của mô hình đó cho hệ thống biết theo cách tương tác mà không cần suy nghĩ động tác nào thuộc vào loại nào trong ba loại kể trên.
Sở dĩ phân ra như thế là để tương ứng với cấu hình tổng quát của một hệ phần mềm đồ hoạ dùng trong hệ ICG sẽ nói dưới đây. Theo truyền thống, người ta xác định cấu hình tổng quát của một hệ phần mềm đồ hoạ gồm có ba môdun sau : Gói phần mềm đồ hoạ Chương trình ứng dụng (mô hình ứng dụng) Cơ sở dữ liệu đồ hoạ HỆ PHẦN MỀM ĐỒ HOẠ TRẠM THIẾT KẾ Thiết bị đầu cuối đồ hoạ CSDL chương trình Gói ứng dụng ứng dụng phần mềm Thiết bị đồ hoạ vào của người sử dụng Hình 4. Cấu hình của một hệ phần mềm đồ hoạ 17 1/ Chương trình ứng dụng : Đây là modun trung tâm của hệ đồ hoạ. Nó là cái mô tả mô hình vật lý mà người sử dụng muốn thiết kế ra nên còn có tên là mô hình ứng dụng.
Nó điều khiển sự lưu trữ dữ liệu vào cơ sở dữ liệu ứng dụng và gọi dữ liệu ra từ cơ sở dữ liệu ứng dụng. Nó được người sử dụng xây dựn nên thông qua gói phần mềm đồ hoạ. Chương trình ứng dụng được ngời sử dụng tạo ra để xây dựng mô hình của thực thể vật lý mà hình ảnh của nó sẽ thấy được trên màn hình đồ hoạ. Mỗi thực thể vật lý được mô tả bởi một chương trình ứng dụng và bao giờ cũng thuộc về những miền bài toán cụ thể.
Những miền bài toán trong thiết kế kỹ thuật bao gồm kiến trúc, xây dựng, cơ khí, điện, công nghệp hoá chất. Những miền bài toán không thuộc về thiết kế thì có thể là các bộ trình mô phỏng bay, là hiển thị dữ liệu dưới dạng đồ hoạ, là phân tích toán học và thậm chí là mỹ nghệ. Trong mỗi trường hợp, chương trình ứng dụng được xây dựng nên để xử lý hình ảnh và các quy ước tương ứng với lĩnh vực đó. 2/ Gói phần mềm đồ hoạ: Đây là công cụ trợ giúp giữa người sử dụng và thiết bị đầu cuối đồ họa.
Nó có nhiệm vụ quản lý sự tương tác đồ hoạ giữa người sự dụng và hệ thống.