计算机图形学第6讲走样与反走样及字符处理_图文
计算机图形学--字符讲解
1 0 0 0 0 0 1 0
1 1 1 1 1 1 1 0
1 1 1 1 1 1 1 0
1 0 0 1 0 0 1 0
1 0 0 1 0 0 1 0
1 1 1 1 1 1 1 0
1 w( x, y ) e 2
x2 y2 2 2
F w( x, y)dA
A'
• 可采用离散计算方法
–如：我们将屏幕划分为n=3×3个子象素，加权表可 以取作：
y
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
w1 w2 w3 1 2 1 w4 w5 w6 1 2 4 2 16 w7 w8 w9 1 2 1
• 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 每个字符的形状信息，字库分为矢量型和点阵 型两种。
• 点阵字符:每个字符由一个位图表示，该位为1
–每个象素是一个具有一定面积的小区域，将直线段看 作具有一定宽度的狭长矩形。当直线段与象素有交时， 求出两者相交区域的面积，然后根据相交区域面积的 大小确定该象素的亮度值。
示意图
5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
(1)
D/m
(2)
(3)
(4)
(5)
D
D m
有宽度的线条轮廓
2.6.1提高分辨率
• 把显示器分辨率提高一倍，
– 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了一倍，
计算机图形学 CG046裁剪7反走样.ppt
while ((code1!=0)||(code2!=0)) { if ((code1&code2)!=0) return;
code=code1; if (code1==0) code=code2; if ((LEFT&code)!=0) { x=XL;
y=y1+(y2-y1)*(XL-x1)/(x2-x1); } else if ((RIGHT&code)!=0) { x=XR;
– 全在、完全不在和线段与窗口有交 – 对前两种情况，进行一样的处理 用中点分割的方法求出线段与窗口的交 点
中点分割法(最远的可见点)
设要裁减的线段是P0P1。中点分割算法可分成两 个平行的过程进行：
P0
•即从P0点出发找出离P0最远
的可见点（图中的B点）
A
Pm
•从P1点出发找出离P1最远的 可见点（图中的A点）。
图示
(x,y)
(xR,yT)
(xL,yB) 若xL≤x≤xR, yB≤y≤yT成立，则点(x,y)在矩形窗口内
裁剪与扫描转换
由于在一个典型画面或图形中需要对大量的点 或线段进行裁剪，裁剪算法的效率十分重要。
先扫描转换再裁剪: 把各种图形扫描转换为点之后，再判断各 点是否在窗内。简单但太费时。
先裁剪再扫描转换: 有些图形组成部分全部在窗口外，可以完 全排除，不必进行扫描转换。
y=y1+(y2-y1)*(XR-x1)/(x2-x1); } Else if ((BOTTOM&code)!=0) { y=YB; x=x1+(x2-x1)*(YB-y1)/(y2-y1); } Else if ((TOP&code)!=0) { y=YT; x=x1+(x2-x1)*(YT-y1)/(y2-y1); }
chapter06(三维消隐与反走样)-
6-1-2 经典算法介绍
1. 扫描线算法
2. 画家算法
3. BSP树
4. Z-Buffers算法
Computer Graphics – chapter 6
6-1-2-1 扫描线算法
From University of California, Berkeley
Computer Graphics – chapter 6
2. 我们将讨论采样、重建和滤波。为了简单起见， 主要在一维空间讨论，类似的思想可推广到二维 、三维；
Computer Graphics – chapter 6
一维连续信号的采样
1. 在采样过程中，部分信息会丢失，导致走样。
连续信号
采样信号
重建信号
Computer Graphics – chapter 6
6-2-1 什么是像素？
Computer Graphics – chapter 6
6-2-1 什么是像素？
Computer Graphics – chapter 6
6-2-2 采样与滤波
1. 绘制一幅图像可看成是一个采样任务。
采样三维场景获得每个象素的颜色； 在纹理映射中，需要对纹素(texel)重采样； 为了获得一段动画，需要对动画过程采样；
6-2-3 走样现象的产生（示例）
(a)需显示的矩形 (b)显示结果 丢失细节
(a)显示
(b)不显示 (c)显示 运动图形的闪烁
(d)不显示
Computer Graphics – chapter 6
6-2-4 反走样算法原理
1. Pre-Filtering
2. Post-Filtering
Computer Graphics – chapter 6
计算机图形学
计算机图形学计算机图形学是研究计算机如何生成、处理和显示图像的一门技术。
它广泛应用于游戏、电影、医学、设计等领域。
随着计算机技术的发展，计算机图形学也在不断发展，涌现出许多新技术和应用。
计算机图形学包括三个主要方面：几何建模、光线追踪和渲染。
几何建模是指将物体转化为计算机可识别的几何形状。
光线追踪则是模拟光线在物体表面反射的过程，计算出每个像素对应的颜色和亮度。
渲染是将光线追踪得到的结果转化为最终图像。
在几何建模方面，最常用的方法是三维建模。
通过对物体的三维表示，可以方便地对其进行操作和变换，例如平移、旋转、缩放等。
为了更加高效地进行三维建模，有许多专业软件可供使用，例如Maya、3ds Max等。
在光线追踪方面，传统的方法是基于光线与物体表面的交点的计算方式，不仅计算量大，而且无法处理光线经过透明物体时的折射和反射现象。
近年来，随着GPU技术的发展，实时光线追踪逐渐成为了一种趋势。
实时光线追踪可以透过硬件加速，快速高效地计算光线与物体的交点，同时可以处理复杂的折射和反射现象，呈现出更高质量的图像效果。
另外，计算机图形学还包括了许多其他技术，例如纹理映射、反走样等。
纹理映射是将纹理贴图应用到物体表面上，增加了物体表面的细节和真实感。
反走样则是一种消除图像锯齿的方法，采用一种特殊的抗锯齿算法来实现。
在应用方面，计算机图形学为许多领域提供了广泛的支持。
游戏中的场景和角色的建模、光照、渲染等都离不开计算机图形学技术。
电影中的特效和CGI也应用了许多计算机图形学技术。
医学影像学中，计算机图形学可以对医学影像进行三维重建，并进行可视化呈现。
设计领域中，计算机图形学可以帮助设计师进行三维建模和渲染，以实现更加真实的设计效果。
总之，计算机图形学已经成为了现代科技中不可或缺的一部分。
随着技术的不断发展，其应用范围也在不断扩大，未来光明前景。
一、计算机图形学的起源计算机图形学的起源可以追溯到20世纪50年代。
当时，计算机还没有进入人们的生活，它只是一种庞大的科学仪器。
计算机图形学_PPT完整版
图形软件主要类型
3. 专用图形软件包 针对某一种设备或应用，设计/配置专用的图形 生成语言或函数集，例如： 场景描述：Open Inventor 建立虚拟世界的三维模型：VRML 生成三维Web显示：Java3D 创建Java applet中的二维场景：Java 2D 生成各种光照模型下的场景：Renderman Interface（Pixar）……
图元的绘制、显示过程
顶点
法向量、颜色、纹理…
像素
图元操作、像素操作 光栅化（扫描转换）
像素信息 帧缓存 显示器
调用底层函数，如 setPixel (x,y)；将当 前像素颜色设定值存 入帧缓存的整数坐标 位置（x,y）处。
图元描述与操作
几何图元由一组顶点（Vertex）描述 这一组顶点可以是一个或是多个。每个顶点信息二维或 三维，使用 2~4 个坐标。顶点信息由位置坐标、颜色 值、法向量、纹理坐标等组成。 图元操作： 几何变换、光照、反走样、消隐、像素操作等，然后准 备进行光栅化处理。 扫描转换或光栅化（Rasterization ） 将对象的数学描述、颜色信息转换成像素信息（像素段 写入帧缓存），送到屏幕显示。
应用程序
图形应用程序
图形语言连接 外部应用 数据库 内部应用 数据库 API GKS/GKS 3D PHIGS OpenGL
图形编程软件包，如OpenGL、 VRML、Java2D、Java3D……
GKSM
图形设备驱动程序，如显卡驱动、 打印机/绘图仪驱动…… 支持图形处理的操作系统,如 Macintosh、Windows、Unix、 Linux 、各种嵌入式OS…… 图形输
计算机图形软件的标准化意义
可移植性 通用、与设备无关 推动、促进计算机图形学的推广、应用 资源信息共享
走样现象举例不光滑阶梯状
反走样概念及方法
用于减少或消除走样现象的技术称为反走 样(antialiasing)
提高分辨率
简单区域取样 加权区域取样
提高分辨率
把显示器分辨率提高一倍，
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了一倍， 所以显示出的直线段看起来就平直光滑了一些
提高分辨率
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，帧缓 存容量则增加到原来的4倍，且扫描转换同样 大小的图元要花4倍时间。
只能减轻而不能消除锯齿问题
另一种方法（软件方法）：用较高的分辨率的 显示模式下计算，（对各自像属下计算，再求 （非）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。
乘以象素的最大灰度值作为该象素的显示灰度值 i
加权区域取样
这种区域采样法的反走样效果较好
接近理想直线的像素将被分配更多的灰度值。 相邻的两个像素的滤波器相交，有利于缩小直
线条上相邻像素的灰度差。
如：我们将屏幕划分为n=3×3个子象素，加权
表可以取作：
y
w1 w2 w3 1 2 1
w4 w7
w5 w8
w6 w9
1 16
2 1
4 2
2 1
dA d
x
权函数w（x,y）为微面元dA与象素中心距离d的函数
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 wi
目的：简化计算
n = 16, k = 3 近似面积 = 3/16
n=9,k=3近似面积为1/3
简单区域取样
《计算机图形学》学习资料
《计算机图行学》学习包本课程为有关专业的必修课程（或选修课程）。
通过本课程的教学，学生可以学习、了解和掌握计算机图形学中有关的基本原理、概念、方法和技术，培养和提高交互式图形设计的能力。
计算机图形学与图象处理，计算机图形学的研究内容，计算机图形学的发展简史，计算机图形学的发展方向，本课程教学要求与学习方法。
本章无习题计算机图形系统的组成、功能与分类，计算机图形显示器，图形输入设备，图形输出设备，图形软件系统，图形软件标准。
课后习题1. 某光栅系统中，显示器的分辨率为1280×768，其中每个象素点的颜色深度为12 bit，则该系统需要多大的帧缓存（即多少KB）？2. 有甲乙两台光栅图形显示器，它们的产品说明书介绍均称可以显示4096种颜色，但甲机在显示一幅画面时却只有256种颜色，问其中究竟是什么原因？参考答案1．1280×768×12 / (8×1024) = 1440(KB)2．(1) 甲机：8个位平面，采用一张有256个单元，每个单元有12 bit的彩色查找表。
(2) 乙机：12个位平面，没有采用查找表。
1点的生成，生成直线的DDA算法和Bresenham 算法，二次曲线，区域的简单种子填充算法和扫描线种子填充算法，多边形的扫描转换，字符的生成，反走样技术。
课后习题1. 用对称DDA算法画出A(0,0)到B(5,3)连线的各象素点的位置，并在表内填出相应的中间数据。
rx=5, ry=3,x=0,y=0,steps=5,dx=1,dy=0.6;2. 用Bresenham算法画出A(0,0)到B(5,3)连线的各象素点的位置，并在表内填出相应的中间数据。
dx=5, dy=3, d=2dy-dx=1, x=0, y=0, 2dy-2dx=-4, 3dy=6;23. 用Bresenham算法画出圆心为（0,0），半径为8的顺时针90至45的1/8圆弧上各象素点的位置。
CG09-反走样技术原理
☆图形反走样
◘ 线段过取样 ◘ 宽线段过取样 ◘ 线段区域取样 ◘ 过滤技术 ◘ 像素移相 ◘ 线亮度校正 ◘ 边界反走样 ◘ 边界反走样 ◘ 边界反走样
• 沿这种更细网格(子像素)使用取样点来确定每个 屏幕像素的合适亮度等级。
• 从多个点(子像素)对一个像素总体 亮度的贡献来得到该象素亮度； – 每个像素可能的亮度等级数目 等于像素区域内子像素的总数；
反走样技术
● 走样现象 ● 反走样技术
◘ 非加权采样 ◘ 加权采样
• 反走样用来校正不充分取样过程，避免从这种周期性对 象中丢失信息，改善所显示的光栅线的外观。 – 把取样频率至少设置为出现在对象中的最高频率的 两倍。这个频率称为Nyquist取样频率fs： • fs=2fmax。
☆图形反走样
◘ 线段过取样 ◘ 宽线段过取样 ◘ 线段区域取样 ◘ 过滤技术 ◘ 像素移相 ◘ 线亮度校正 ◘ 边界反走样 ◘ 边界反走样 ◘ 边界反走样
☆图形反走样
◘ 线段过取样 ◘ 宽线段过取样 ◘ 线段区域取样 ◘ 过滤技术 ◘ 像素移相 ◘ 线亮度校正 ◘ 边界反走样 ◘ 边界反走样 ◘ 边界反走样
– 对水平线和垂直线，要求线路径是线宽边界之一；
– |m|＜1时，线路径宜取在接近于较低边界处； – |m|＞1时，线路径放在较接近于较上边界合适。 • 有颜色显示时： 对子像素亮度进 行平均来得到像 素颜色设置。
☆图形反走样
◘ 线段过取样 ◘ 宽线段过取样 ◘ 线段区域取样 ◘ 过滤技术 ◘ 像素移相 ◘ 线亮度校正 ◘ 边界反走样 ◘ 边界反走样 ◘ 边界反走样
每个过滤函 数的体积被 规范化为1。
根据任何子 像素位置处 的高度给出 相应的权值。
立方体滤波
计算机图形学基本光栅图形算法ppt课件
3.3.2 Bresenham 算法
假设圆心(0,0)为原点， 考虑AB弧的画法，显示一 个整圆时，只要在显示AB 上任一点(x,y)时，同时显 示在圆周上其它七个对称
点 (y,x), (y,-x),(x,-y),(x,-y),
(-y,-x),(-y,x),(-x,y)。
7个对称 点
1、基本原理
void bresenham(Graphics g, int xs, int ys, int xe, int ye)
{ int dx = xe-xs;
int dy = ye-ys; int e = 2*dy-dx; int x = xs;
改进后的 算法程序
int y = ys;
for(int i = 0;i < dx; i++) {
当 F (x i,y i) 0 当 F (x i,y i) 0
算法的程 序ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ现
void pnarc(Graphics g,int radius) { int x,y,f; x = 0; y = 0+radius; f = 0; while (y > 0) { g.drawLine(x, y, x, y); if (f > 0) { f = f – 2*y + 1; y--; } else { f = f + 2*x + 1; x++; } } if(y == 0) g.drawLine(x, y, x, y); }
这样用于表示圆弧的点均在理想 图3.9 对圆弧AB 圆弧附近且时正时负，因此称为 用正负法取点
正负法。由于这种方法每走完一步，都要比较当前位置的 函数值，以决定下一步的走向，因而也称为逐点比较法。
【计算机图形学】计算机图形学与图像处理六
存在问题：程序多次执行了重复的工作， 导致CPU资源浪费和运行速度的下降。
显示列表
使用显示列表一般有四个步骤：分配显示列表编号、创建显示列 表、调用显示列表、销毁显示列表。
分配显示列表编号
使用glGenLists函数来自动分配一个没有使用的显示列表编号
例如，glGenLists(3); 如果返回20，则表示分配了20、21、22这三个连续的编号。如果函数返回零， 表示分配失败
15
判别式：
d F (xM , yM ) F (xi 1, yi 0.5) yi 0.5 k(xi 1) b
则有：
y 1 (d 0)
y y
(d 0)
Pu(xi+1,yi+1)
Q M(xi+1,yi+1/2)
P(xi,yi)
Pd(xi+1,yi)
图 中点画线算法生成直线的原理
PointC[] = { 0.0f, sqrt(6.0f)/12, sqrt(3.0f)/3},
PointD[] = { 0.0f, sqrt(6.0f)/4, 0};
GLfloat ColorR[] = {1, 0, 0}, ColorG[] = {0, 1, 0}, ColorB[] = {0, 0, 1}, ColorY[] = {1, 1, 0};
创建显示列表
使用glNewList开始装入，使用glEndList结束装入 GL_COMPILE和GL_COMPILE_AND_EXECUTE
例：需要把“设置颜色为红色，并且指定一个坐标为(0, 0)的顶点”这两条命令装入到编号为
list的显示列表中，并且在装入的时候不执行，则可以用下面的代码：
ColoredVertex(ColorB, PointC); glPopMatrix();
3.5字符线宽线形与反走样
3.5 字符处理字符指数字、字母、汉字等符号。
计算机中字符由一个数字编码惟一标识。
国际上最流行的字符集是《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。
我国除采用ASCII码外，还另外制定了汉字编码的国家标准字符集GB 2312－1980《信息交换用汉字编码字符集基本集》。
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。
该字符集中有6763个汉字，一级3755个，二级3008个，682个图形符号。
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表示汉字编码。
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符的形状信息，字库分为矢量和点阵型两种形式，如图1-21所示。
（a）点阵字符（b）点阵字库中的位图表示（c）矢量轮廓字符图1-21 字符的种类字符表示常用的方法有点阵式、矢量式和编码式3.5.1 字符属性字符属性一般包括字体字体、字形、字号、字间距、行间距、字高、字宽因子（扩展/压缩）、字倾斜角、对齐方式、字色和写方式等等等。
一般字体确定风格，字形确定外观，字号确定尺寸字符属性的内容如下。
（1）字体：如仿宋体、楷体、黑体、隶书；（2）字倾斜角：如倾斜；（3）对齐：如左对齐、中心对齐、右对齐；（4）字色：如红、绿、蓝色；（5）写方式：替换方式时，对应字符掩模中空白区被置成背景色。
写方式时，这部分区域颜色不受影响。
图字符的常用属性及其含义3.5.2 点阵字符在点阵字符库中，每个字符由一个位图表示，显示时，形成字符的象素图案。
该位为1表示字符的笔画经过此位，对应于此位的像素应置为字符颜色。
该位为0表示字符的笔画不经过此位，对应于此位的像素应置为背景颜色。
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。
2.7 反走样
7
图2.7.4 用于加权平均的子象素划分
湘潭大学信息工程学院
杨晟院
8
前述方法的实质，是在高于显示分辨率的 较高分辨率下用点取样方法计算图象，然后对 几个象素的属性进行平均得到较低分辨率下的 象素属性。下面将要介绍的另一种反走样方 法，不是靠提高分辨率，而是在显示分辨率的 基础上，把象素当作一个平面区域进行取样， 实现反走样。
− 2vb = F ( x p + 1, y p + 1) = 2 a ( x p + 1) + 2b ( y p + 1 / 2) + 2b / 2 + 2c = d + b
位于 yp+2 和 yp 处的象素的对应分子分别是：
2(1 − v)(−b) = −2b + 2vb 2(1 + v)(−b) = −2b − 2vb
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10
图2.7.5 有宽度的线条轮廓
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11
下面为简单起见，假设象素中心是在网格 点上的不相交的正方形，象素的灰度与它落在 直线条内的面积成正比。在多灰度黑白显示器 上，在白色背景上绘制一条黑线时，若一个象 素整个落在线条上，则将它置为黑色。若一个 象素与线条部分相交，根据相交部分的大小来 选择不同的灰度。相交部分大的象素更黑一 些，相交部分小的象素更白一些。这种方法将 产生模糊的边界，以此来减轻锯齿效应。
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25
所以，在滤波函数中使用此位移量时，要 使用绝对值。中点算法所选的象素也必定是同 列中必须显示的三个象素的中间那一个。所选 象素上方一个象素与直线的竖向距离为1-v， 所选象素下方一个象素与直线的竖向位移是 1+v。由于v是个带符号的量，所以这个结论对 于直线通过象素下方的情形也是适用的。
计算机图形学简答题
计算机图形学简答题1、什么叫走样？什么叫反走样技术？答：各种光栅化算法，如非水平亦非垂直的直线或多边形边界进行扫描转换时，或多或少会产生锯齿或阶梯状，我们把这种用离散量表示连续量引起的失真称为走样，走样是数字化发展的必然产物，所谓反走样技术，就是减缓或者消除走样效果的技术。
2、考虑三个不同的光栅系统，分辨率依次为,640*480，1280*1024,2560*2048，欲存储每个像素12位，这些系统各需要多大的帧缓冲器（字节数）？答：640*480需要的帧缓存为640*480*12/8=450KB，1280*1024需要的帧缓存为1280*1024*12/8=1920KB，2560*2048需要的帧缓存为2560*2048*12/8=7680KB。
3、当光驱照射到非透明体表面上时，产生光的反射效果，其反射光仅由哪三部分组成？答：由漫反射光，环境光和镜面反射光三部分组成。
4、举3个例子说明计算机图形学的应用。
答：①事务管理中的交互绘图应用图形学最多的领域之一是绘制事务管理中的各种图形。
通过从简明的形式呈现出数据的模型和趋势以增加对复杂现象的理解，并促使决策的制定。
②地理信息系统地理信息系统是建立在地理图形基础上的信息管理系统。
利用计算机图形生成技术可以绘制地理的、地质的以及其它自然现象的高精度勘探、测量图形。
③计算机动画用图形学的方法产生动画片，其形象逼真、生动，轻而易举地解决了人工绘图时难以解决的问题，大大提高了工作效率。
5、计算机生成图形的方法有哪些？答：计算机生成图形的方法有两种：矢量法和描点法。
①矢量法：在显示屏上先给定一系列坐标点，然后控制电子束在屏幕上按一定的顺序扫描，逐个“点亮”临近两点间的短矢量，从而得到一条近似的曲线。
尽管显示器产生的只是一些短直线的线段，但当直线段很短时，连成的曲线看起来还是光滑的。
②描点法：把显示屏幕分成有限个可发亮的离散点，每个离散点叫做一个像素，屏幕上由像素点组成的阵列称为光栅，曲线的绘制过程就是将该曲线在光栅上经过的那些像素点串接起来，使它们发亮，所显示的每一曲线都是由一定大小的像素点组成的。
计算机图形学
计算机图形学第一章图形，计算机图形学，图像三者区别：图形vs图像：图像：计算机内以位图形式存在的灰度信息。
图形：含有几何属性，或者说更强调场景的几何表示。
数字图像处理vs计算机图形学vs模式识别：数字图像处理：根据应用所需，利用计算机对图像进行分析处理，继而再现图像。
模式识别：对图像信息进行识别和分析描述，是从图形到模型描述的过程。
计算机图形学:根据某一对象的模型，由非图形信息合成该对象的图形。
图形系统的基本功能与组成：一个交互式计算机图形系统应具有计算、存储、对话、输入和输出等五个方面的功能。
图形的输入设备有键盘、鼠标、光笔（至少写三种）；图形的显示设备有CRT显示器、LCD、投影仪（至少写三种）。
1.计算机图形显示器和绘图设备表示颜色的方法各是什么颜色系统？它们之间的关系如何？答：计算机图形显示器是用RGB方法表示颜色，而绘图设备是用CMY方法来表示颜色的。
它们之间的关系是：两者都是面向硬件的颜色系统，前者是增性原色系统，后者是减性原色系统，后者是通过在黑色里加入一种什么颜色来定义一种颜色，而后者是通过指定从白色里减去一种什么颜色来定义一种颜色第二章光栅扫描（矢量图）vs随机扫描（点阵图）色深概念：像素点信息的长度，以比特为单位。
帧缓冲区容量=显示分辨率*色深16位色 2的16次方 16色 2的4次方 真彩色 2的24次方第三章什么叫做走样？什么叫做反走样？反走样技术包括那些？ 走样：用离散量表示连续量而引起的失真。
反走样：为了提高图形的显示质量，需要减少或消除走样现象，用于减少或消除这种现象的技术。
反走样技术：后滤波 前滤波 走样现象无法彻底消除。
走样现象的例子： 产生锯齿或阶梯型外边界。
细节或纹理绘制失真。
静态图形中狭小图形遗失。
实时动画忽隐忽现，闪烁跳跃。
DDA 算法 详见p104 Bresenham 算法详见p106 圆生成算法详见p110 圆的属性直线的属性：线宽，线色，线型 字符存储和显示方式：字符作为图形有点阵字符和矢量字符之分 多边形的表示方法有哪些？各有何特点？ 多边形的表示方法有顶点表示和点阵表示。
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（2）非加权区域采样方法
扫描转换线段的两点假设
像素是数学上抽象的点，它的面积为0，它的亮度由覆盖 该点的图形的亮度所决定
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走样出现的原因之一
8
解决方法：改变直线段模型，线上像素灰度不等 方法步骤
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
当字符写入帧缓冲器后，还可以对字符掩膜进行修 改，以获得不同字体或方向
24
矢量字符
记录字符的笔画信息，而不是整个位图，具有存储 空间小，美观、变换方便等优点
对于字符的旋转、缩放等变换
点阵字符的变换需要对表示字符位图中的每一像素进行 矢量字符的变换只要对其笔画端点进行变换就可以
w(x, y) dA
相交区域 对该像素的亮度贡献
15
实现步骤
1．求直线段与像素的相交区域
2．计算的值
3．上面所得到的值介于0、1之间，
用它乘像素的最大灰度值，
即设该像素的显示灰度。
问题：计算量大
特例：
时，
加权区域 采样方法 退化为非 加权区域 采样方法
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离散计算方法
1．将屏幕像素均匀分割成m个子像素 素的面积为
将屏幕像素分割成 n 个更小的子像素； 计算中心点落在直线段内的子像素的个数，记为 m， m/n 为线段与像素相交区域面积的近似值
例
目的：简化计算
n = 16, m = 3 近似面积 = 3/16
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存在的不足
像素的颜色或灰度值与相交（覆盖）区域的面积成正比 ，而与相交区域落在像素内的位置无关，仍会导致锯齿 效应
字符B的像素显示
字符B的矢量轮廓
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矢量字符的显示
首先从字库中将它的字符信息 然后取出端点坐标，对其进行适当的几何变换，再根据
各端点的标志显示出字符
矢量字符不仅可用于显示，也可用于绘图机输出
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字符属性
单个字符属性
字高 宋体 宋体 宋体 宋体
字宽
字倾斜角
倾斜 倾斜
沿理想直线方向的相邻两个像素的颜色或灰度值会有较 大差异
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（3）加权区域采样方法
权函数w(x, y)
以像素A的中心为原点建立二维坐标系 w(x, y)反应了微面积元dA对整个像素亮度的贡献大小 ，与
dA 到像素中心距离d 成反比。 高斯函数
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权性 位于(x, y)处的微面积元dA对像素的亮度的贡献为
交区域落在像素内的位置无关
关键：如何计算相交面积？
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计算相交区域的面积
像素实际大小
假设 线段
D/k
斜率 D
为k
D
D kD
(a)面积=D2/2k (b)面积=D – k/2 (c)面积=1-(1-D)2/k
像素实际显示的灰度值 = 所得面积 * 该像素的最大灰度值
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求相交区域的近似面积的离散计算方法
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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符的形状信息 字库分为矢量型和点阵型两种，相应存储着矢量字
符和点阵字符
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点阵字符
字符利用掩膜来定义，并将其写入帧缓冲器保存和 显示。字符掩膜是包含表示该字符的像素图案的一 小块光栅点阵。该点阵中的某位为1表示字符的笔 画经过此位，对应于此位的象素应置为字符颜色。 某位为0表示字符的笔画不经过此位，对应于此位 的像素应置为背景颜色。
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汉字编码的国家标准字符集：“中华人民共和国国 家标准信息交换编码”GB2312－80。该字符集共收 集字符7445个，其中国标一级汉字3755个，国标二 级汉字3008个，其余符号682个，每个字符由一个 区码和一个位码共同标示。பைடு நூலகம்
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。
一个字符完全落在窗口之内时显示，否则不显示 字符的矩形包围盒测试
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像素间距大
线画图元
填充图元边界
实例
3
（2）图形细节失真
显示图形的最小单位为像素 细长的矩形显示后成了加宽的矩形 更细的矩形将丢失
4
（3）狭小图形的遗失与动态图形的闪烁
多边形分布在像素间，不覆盖像素 中心，不被显示
狭小图形运动时，会间隔覆盖像素 的中心，产生闪烁
5
反走样方法
计算机图形学第6讲走样与反走样及字符处理_ 图文.ppt
走样现象
走样（aliasing）
用离散量（像素）表示连续的量（图形）而引起的失真 ，称为走样，或称为混淆
光栅图形的走样现象
阶梯（锯齿）状边界 图形细节失真 狭小图形遗失：动画序列中时隐时现，产生闪烁
2
（1）阶梯状的图形边界
反走样(antialiasing)
在图形显示过程中，用于减少或消除走样（混淆）现 象的方法
方法
提高分辨率方法 非加权区域采样 加权区域采样
6
（1）提高分辨率的反走样方法
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
1、将直线段看作具有一定宽度的狭长矩形； 2、当直线段与某像素有交时，求出两者相交区域的面积； 3、根据相交区域的面积，确定该像素的亮度值
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方法性质
直线段对一个像素亮度的贡献与两者相交区域的面积成正 比
当直线段和某个像素不相交时，它对该像素的亮度无影响 相同面积的相交区域对像素的亮度贡献相同，而与这个相
M＝3×3
M＝5×5
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例
加权表
1个像素分解成3×3个子像素
加权区域采样：
非加权区域采样： s = 3/9
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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B的像素显示
11111100 01100110 01100110 01111100 01100110 01100110 11111100 00000000
字符B的掩膜
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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
对齐 (左对齐、中心对齐、右对齐)
字色 红色、绿色、蓝色
．．．．
文本属性
字体 宋体 仿宋体 楷体 黑体
文本高度/宽度
对齐方式 ．．．．
隶书
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字符裁剪
基于字符串裁剪
整个字符串完全落在窗口之内时显示，否则不显示 字符串的矩形包围盒测试
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基于字符裁剪
，则每个子像
计算每个子像素对原像素亮度的贡献，记为
将
保存在一张加权表中
2．求出所有中心落于直线段内的子像素，记为
3．计算所有这些子像素对原像素亮度贡献之和 。 该值乘以像素的最大灰度值即为像素的显示灰度值
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w(x, y)是一个经验函数，对应的
也是经验值
w(x, y)可以用加权表M表示，取法有