《图形光栅化》PPT课件.ppt

《《图形光栅化》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《图形光栅化》PPT课件.ppt（34页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第2章、光栅图形学3,线宽与线型的处理字符裁剪反走样,线宽与线型的处理,一、直线的线宽与线型1.笔与刷子线刷子方形刷子圆形刷子棱形刷子,问题：线宽与方向的关系偶数线宽时的位置误差,线宽与线型的处理,2.线帽与线连接,3.线型 实线、虚线、点线、点划线,方帽 突方帽 圆帽 斜角连接 圆连接,线宽与线型的处理,二、曲线的线宽与线型1.等长画线问题 圆弧的弧长 等像素不等中心角问题,线宽与线型的处理,2.线宽的处理方法A.展宽算法曲线斜率小于1时垂直补像素曲线斜率大于1时水平补像素曲线的粗细是曲线斜率的函数，斜率绝对值接近1时曲线显得较细B.同心圆法分别作向内或向外的同心圆对画圆是精确的，但对其它粗

2、曲线是近似的,字符,字符指数字、字母、汉字等符号。计算机中字符由一个数字编码唯一标识。国际上最流行的字符集：“美国信息交换用标准代码集”，简称ASCII码。它是用7位二进制数进行编码表示128个字符；包括字母、标点、运算符以及一些特殊符号。,字符,汉字编码的国家标准字符集：GB231280。该字符集分为94个区，94个位，每个符号由一个区码和一个位码共同标识。区码和位码各用一个字节表示。为了能够区分ASCII码与汉字编码，采用字节的最高位来标识：最高位为0表示ASCII码；最高位为1表示表示汉字编码。,字符,字库：为了在显示器等输出设备上输出字符，系统中必须装备有相应的字库。字库中存储了每个字

3、符的形状信息，字库分为矢量型和点阵型两种。,字符,点阵式字符将字符表示为一个矩形点阵，由点阵中点的不同值表达字符的形状。常用的点阵大小有5*7、7*9、8*8、16*16等。,字符,在实际应用中，有多种字体（如宋体、楷体等），每种字体又有多种大小型号，因此字库的存储空间是很庞大的。解决这个问题一般采用压缩技术。点阵字符的显示分为两步。首先从字库中将它的位图检索出来。然后将检索到的位图写到帧缓冲器中。,字符,方向编码式字符用有限的若干种方向编码来表达一个字符，常用的如8方向编码。下图字母“B”就表示为8方向编码：。方向编码式字符很容易被填入帧缓存寄存器中予以显示，方向编码所占的空间比较小，它也能

4、接受一些特定的变换操作。,字符,矢量式字符将字符表达为一个点坐标的序列，相邻两点表示一条矢量，字符的形状便由矢量序列刻划。调用矢量式字符的过程相当于输出一个polyline。由于矢量式字符具有和图形相一致的数据结构，因而可以接受任何对于图形的操作，如放大、旋转，甚至透视。而且，矢量式字符不仅可用于显示，也可用于绘图机输出。,字符,特点：点阵字符：存储量大，易于显示矢量字符：存储量小，美观，变换方便;但需要光栅化后才能显示。,字符,当对输出字符的要求较高时（如排版印刷），需要使用高质量的点阵字符。对于GB2312-80所规定的6763个基本汉字，假设每个汉字是72X72点阵，那么一个字库就需要7

5、2X72X6763/8=4.4兆字节存储空间；不但如此，在实际使用时，还需要多种字体（如基本体、宋体、仿宋体、黑体、楷体等），每种字体又需要多种字号。可见，直接使用点阵字符方法将耗费巨大的存储空间。,字符,解决这个问题一般采用压缩技术。对字型数据压缩后再存储，使用时，将压缩的数据还原为字符位图点阵。压缩方法有多种，最简单的有黑白段压缩法，这种方法简单，还原快，不失真，但压缩较差，使用起来也不方便，一般用于低级的文字处理系统中。另一种方法是部件压缩法。这种方法压缩比大，缺点是字型质量不能保证。三是轮廓字型法，这种方法压缩比大，且能保证字符质量，是当今国际上最流行的一种方法，基本上也被认为是符合工

6、业标准化的方法。,字符,轮廓字型法采用直线、或者二、三次Bezier曲线的集合来描述一个字符的轮廓线。轮廓线构成一个或若干个封闭的平面区域。轮廓线定义加上一些指示横宽、竖宽、基点、基线等的控制信息，就构成了字符的压缩数据。,字符,由美国Apple和Microsoft公司联合开发的TrueType字型技术就是一种轮廓字型技术，已被用于为Windows中文版生成汉字字库。当前占领主要的电子印刷市场的我国北大方正和华光电子印刷系统，用的字型技术是汉字字型轮廓矢量法。,字符,字符的主要属性：字体（黑体、楷体、仿宋）、字高、字宽因子（宋体、宋体、宋体）字倾斜角（倾斜）、对齐方式字色（红色、绿色、黄色）、

7、写方式等。,用离散量表示连续量引起的失真现象称之为走样(aliasing)用于减少或消除这种效果的技术称为反走样(antialiasing)提高分辨率区域采样加权区域取样,反走样(Anti-Aliasing),反走样(Anti-Aliasing),不光滑(阶梯状）的图形边界,反走样(Anti-Aliasing),图形细节失真,反走样(Anti-Aliasing),狭小图形的遗失与动态图形的闪烁,反走样(Anti-Aliasing),理想几何线的过取样子像素位置,反走样(Anti-Aliasing),把显示器分辨率提高一倍（硬件方法）直线经过两倍的象素，锯齿也增加一倍，但同时每个阶梯的宽度也减小

8、了一倍，所以显示出的直线段看起来就平直光滑了一些。,反走样(Anti-Aliasing),方法简单，但代价非常大。显示器的水平、竖直分辩率各提高一倍，则显示器的点距减少一倍，帧缓存容量则增加到原来的4倍，而扫描转换同样大小的图元却要花4倍时间。而且它也只能减轻而不能消除锯齿问题,反走样(Anti-Aliasing),高分辨率计算低分辨率显示（软件方法）用较高的分辨率的显示模式下计算，（对各自像素下计算，再求加权平均的颜色值），在较低的分辨率模式下显示。只能减轻而不能消除锯齿问题。,反走样(Anti-Aliasing),简单区域取样,方法由来两点假设1、象素是数学上抽象的点，它的面积为0，它的亮

9、度由覆盖该点的图形的亮度所决定；2、直线段是数学上抽象直线段，它的宽度为0。现实像素的面积不为0；直线段的宽度至少为1个像素；假设与现实的矛盾是导致混淆出现的原因之一,反走样(Anti-Aliasing),解决方法：改变直线段模型，由此产生算法方法步骤：,1、将直线段看作具有一定宽度的狭长矩形2、当直线段与某象素有交时，求出两者相交区域的面积3、根据相交区域的面积，确定该象素的亮度值,反走样(Anti-Aliasing),（1）（2）（3）,设直线斜率为m，则(1)中三角形阴影面积为：(2)中梯形阴影面积为：(3)1-D2/m,为了简化计算可以采用离散的方法 n=9,k=3近似面积为1/3首先

10、将屏幕象素均分成n个子象素，然后计算中心点落在直线段内的子象素的个数k。将屏幕该象素的亮度置为相交区域面积的近似值可k/n。,反走样(Anti-Aliasing),反走样(Anti-Aliasing),简单区域取样缺点：象素的亮度与相交区域的面积成正比，而与相交区域落在象素内的位置无关，这仍然会导致锯齿效应。直线条上沿理想直线方向的相邻两个象素有时会有较大的灰度差。,反走样(Anti-Aliasing),加权区域采样（滤波）,相交区域对像素亮度的贡献依赖于该区域和像素中心的距离，通过计算相交区域A上对滤波器的积分得到像素的亮度。常用的滤波器有圆锥形，高斯函数等。,可采用离散计算方法如：我们将屏幕划分为n=33个子象素，加权表可以取作：权函数w（x,y）为微面元dA与象素中心距离d的函数,反走样(Anti-Aliasing),然后求出所有中心落于直线段内的子象素。最后计算所有这些子象素对原象素亮度贡献之和 乘以象素的最大灰度值作为该象素的显示灰度值。,反走样(Anti-Aliasing),