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4.1 初次尝试——点和直线(上).pdf

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4.1 初次尝试——点和直线(上).pdf


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初次尝试——点和直线 提纲 1 扫描转换的概念 2 点 3 直线 1 扫描转换的概念 光栅扫描式图形显示器:有一个点阵单元发生器 ,通过控制每个点阵单 元的亮度来显示一副完整的图形。 光栅扫描式图形显示器 和CRT相似,液晶显示器、LED显示器也都有一个点阵单元发生器,这个点阵单 元其实就是像素点阵。 一组荧光小点 CRT的三色荧光屏 R G B R G B B R G B R R G B R G B 像素点阵 B R G B R 一组亚像素 液晶显示屏的三色滤光片 1 扫描转换的概念 图形的光栅化 (图形的扫描 转换)分成两步 : 第一步:根据图形的定义 在点阵单元上确定最佳逼近 于图形的像素集 逼近的过程本质可以认为是 连续量向离散量的转换 1 扫描转换的概念 图形的光栅化 (图形的扫描 转换)分成两步 : 第二步:给像素指定合适 的颜色值 1 扫描转换的概念 这个过程叫做图形的光栅化 (图形的扫描转换): 输入:三角形的定义 (1 )几何信息:三个 顶点的坐标 (2 )属性信息:颜色、 光照、纹理等。 找到最佳逼近的像素点 给像素指定合适的颜色值 1 扫描转换的概念 顶点数据 摄像机位置 几何阶段 光照纹理 几何、曲面 顶点着色器 裁剪 屏幕映射 细分着色器 0000000000000000 0000000000000000 00000 11000000000 0000 100 100000000 0000 1000三角形 三角形 000 100000 1100000 片元着色器 片元操作 设置 遍历 00 100000000 10000 0 10000000000 1000 光栅化阶段 0 111111100000 100 11111110 0000000000000000 0000000000000000 说明: 可编程 可选 可配置 固定 帧缓存 1 扫描转换的概念 顶点数据 摄像机位置 光照纹理 软光栅 0000000000000000 (图形的扫描转换) 0000000000000000 00000 11000000000 0000 100 100000000 0000 1000000 100000 1100000 00 100000000 10000 0 10000000000 1000 0 111111100000 100 11111110 0000000000000000 0000000000000000 帧缓存 1 扫描转换的概念 最基本的图形的扫描转换算法,具体包括 : 点 直线 圆 椭圆 多边形 1 扫描转换的概念 约定  为像素点阵建立一个坐标系 先考虑二维图形的生成 y 建立 坐标系 (0,0 ) x 2 点 输入:点的坐标 y 输出:像素点的位置 P (4,5 ) P (3.6,4.7 ) (0,0 ) x 3 直线 输入:直线两个端点的坐标P (x ,y )和P (x ,y ) 0 0 0 1 1 1 输出:最佳逼近这条直线的像素点集 y P1 (8,5 ) P0 (0,0 ) 起点:P (x ,y )为(0,0 ) 0 0 0 终点: P (x ,y )为(8,5 ) x 1 1 1 (0,0 ) 3 直线 高质量直线的要求 (1 )直线要直 P1 (8,5 ) 锯齿 效果 P0 (0,0 ) 起点:P (x ,y )为(0,0 ) 0 0 0 终点: P (x ,y )为(8,5 ) 1 1 1 3 直线 高质量直线的要求 (2 )直线的端点要准确,即无定向性和断裂情况 无定 向性 B (8,5 ) B (8,5 ) 重合 A (0,0 ) A (0,0 ) 起点:A为(0,0 ) 起点:B为(8,5 ) 终点:B为(8,5 ) 终点:A为(0,0 ) 从A到B 从B到A 3 直线 高质量直线的要求 (3 )直线的亮度、色泽要均匀 亮度 较弱 线宽 处理 3 直线 高质量直线的要求 (4 )画线的速度要快 ,还能处理不同线宽、颜色、线型 不同 线宽 不同 不同颜色 线型 虚线 3 直线 直线扫描转换算法: 逐点比较法 正负法 数值微分算法 Bresenham算法 3 直线 数值微分法 (Digital Differential Analyzer ,简称DDA ) 一种直接从直线的微分方程生成直线的方法。 通过给定直线的两端点坐标P (x ,y )和P (x ,y ) ,我们可以得到直线的微分方程: 0 0 0 1 1 1 dy ∆y y -y 1 0 = = = k dx ∆x x -x 1 0 3 直线 数值微分法 (Digital Differential Analyzer ,简称DDA ) P (x ,y ) 1 1 1 当前点 pi pi+1 放大 Ɛ∙∆y pi P (x ,y ) Ɛ ∙ ∆x 0 0 0 下一个点

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