chp2-光栅图形学2

2.5.2 有序边表算法
边的连贯性 第一类交点：新出现的边与扫描线的交点 第二类交点：位于同一条边上的后继交点
2.5.2 有序边表算法
交点的取整规则 要求：使生成的像素全部位于多边形之内 用于线画图元生成的四舍五入原则导致部分像素位 于多边形之外，从而不可用 假定非水平边与扫描线y=e相交，交点的横坐标为x.
2.5.3 曲线边界区域扫描线填充
扇形区域的描述:
原理：同多边形 问题：如何确定扫描线与直线段和圆弧段的相交顺序 方法：分类
2.5.3 曲线边界区域扫描线填充
假设 p 1 点落在第一象限 ,扇形区域的图元生成 分 四种情况 p 2 在第一象限
2.5.3 曲线边界区域扫描线填充
AEL
2.5.2 有序边表算法
边的分类表（ET） 按照边的下端点y坐标对非水平边进行分类的指针 数组,下端点y坐标值等于i的边属于第i类。
typedef struct {int ymax; float x,deltax; Edge *nextEdge; }Edge; 边的分类表的作用是避免盲目求交。 当处理一条扫描线时，为了求出它与多 边形边的所有交点，必须将它与所有的 边进行求交测试。而实际上只有某几条 边与该扫描线有交点。边的分类表正是 用来排除不必要的求求交测试的。
26
2.6 字符属性
表示字符形状的方法： 位 图：点阵表示 轮廓线：用直线或曲线来描述字符的轮廓。 需要采用扫描转换算法对轮廓线 内部进行填充。 如True Type 、PostScript。 两种方法的比较 位图表示: 显示速度快 占用大量的存储空间 效果不能令人满意 轮 廓 线:节省空间 扫描转换需要更长的处理时间
2.6 字符属性
字符体
顶 帽
H
字符高度 基 底
f
核
j
英文字符体
2.6 字符属性
顶 帽 顶 帽
S T R IN G
左 中 右
半 基 底
S T R
左 中 右 半
字符对齐
LE FT A L IG N M E N T C EN TER A L IG N M E N T R IG H T A L IG N M E N T TA OL P I G N M E N T A L I B G O N T M T E O N M T
2.5.4 不规则边界区域填充方法
1 1
2 3
2 1
3 1
(a )
(b )
1 1 4 4 6 5 6 5 4 1
(c )
区域填充的扫描线算法的执行过程
2.5.4 不规则边界区域填充方法
第二章 光栅图形学
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 直线段的扫描转换算法 圆、椭圆和圆弧的生成 多边形填充区 OpenGL学习 多边形扫描算法 字符属性 反走样
2.7 反走样
提高分辨率的反走样方法 –过采样
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。
2.5.4 不规则边界区域填充方法
(a) 四 连 通 内 部 定 义 区 域
(b ) 八 连 通 内 部 定 义 区 域
内部定义区域示意图
( a) 四 连 通 边 界 定 义 区 域
(b ) 八 连 通 边 界 定 义 区 域
边界定义区域示意图
2.5.4 不规则边界区域填充方法
区域内部的所有像素都具有颜色old_color，从区域 内部某一像素（x,y）开始对区域进行填充（该像素称为 种子点），将区域内部的所有像素都设置为填充颜色 fill_color。 基本方法是：测试像素（x,y）是否在区域内尚未被 填充的部分，即测试像素（x,y）的颜色，若该像素的颜 色等于old_color且不等于fill_color，则设置该像素的 颜色为fill_color，并对与该像素相邻的像素作同样处理 （递归调用）；否则说明该像素在区域外或已被填充过， 不再进行处理。
2.5.2 有序边表算法
算法所涉及的数据结构： 活性边：与当前扫描线相交的边。按交点x的增量顺序存 放在一个链表中；该链表称作活性边表（AEL)。
的结点信息（p75）： typedef struct {int ymax; Ymax: 所交边的最高扫描线号 float x,deltax; X：当前扫描线与边的交点的 Edge *nextEdge; x坐标 }Edge; △X：边的斜率的倒数 Nextage: 下一条边的指针
2.5.4 不规则边界区域填充方法
适用于四连通内部定义区域的边界填充算法为：
void flood_fill_4(int x, y, old_color, fill_color) { int current; current = read_pixel(x, y); if ( current==old_color && current!=fill_color ) { write_pixel(x, y, fill_color); flood_fill_4(x, y+1, old_color, fill_color); /* flood_fill_4(x, y-1, old_color, fill_color); /* flood_fill_4(x-1, y, old_color, fill_color); /* flood_fill_4(x+1, y, old_color, fill_color); /* } }
p 2 落在第二象限，此时又分为两种情况 当 y1 y 2 时
当 y1 y 2
时
2.5.3 曲线边界区域扫描线填充
p 2落在第三象限
p 2落在第四象限
2.5.3 曲线边界区域扫描线填充
遗留问题：当 p 1落在其它区域时? 还有什么方法?
2.5.4 不规则边界区域填充方法
上 下 左 右
*/ */ */ */
2.5.4 不规则边界区域填充方法
适用于四连通边界定义区域的边界填充算法为：
void boundary_fill_4(int x, y, boundary_color, fill_color) { int current; current = read_pixel(x, y); if ( current!=boundary_color && current!=fill_color ) { write_pixel(x, y, fill_color); boundary_fill_4(x, y+1, boundary_color, fill_color); /* boundary_fill_4(x, y-1, boundary_color, fill_color); /* boundary_fill_4(x-1, y, boundary_color, fill_color); /* boundary_fill_4(x+1, y, boundary_color, fill_color); /* } }
2.5.4 不规则边界区域填充方法
种子点（x,y）入栈。 栈顶元素（x,y）出栈作为种子点。 从种子点（x,y）开始沿着扫描线向左右两个方向逐个 像素进行填充，直到到达边界像素为止。 将上述填充区段的左右端点的横坐标分别记为xleft和 xright。 在与当前扫描线相邻的上下两条扫描线的[xleft，xright] 范围内进行检查，看看是否全部为边界像素或已填充像素， 若存在着非边界且未填充的像素，那么将该区段的最右端 像素作为种子点入栈。
2.5.2 有序边表算法
规则1 X为小数，即交点落于扫描线上两个相邻像素之间 (a)交点位于左边之上，向右取整 (b)交点位于右边之上，向左取整
2.5.2 有序边表算法
规则2 边界上象素的取舍问题，避免填充扩大化。 解决方法： 边界象素：规定落在右边界的象素不予填充。具体实现 时，只要对扫描线与多边形的相交区间左闭右开。
2.7 反走样
不光滑(阶梯状）的图形边界
走样现象
2.7 反走样
图形细节失真
走样现象
2.7 反走样
狭小图形的遗失与 动态图形的闪烁
走样现象
2.7 反走样
什么是反走样 在图形显示过程中，用于减少或消除走样现象 的方法。 提高分辨率方法 非加权区域采样 加权区域采样
2.5.1 扫描线算法
扫描线算法 目标：利用相邻像素之间的连贯性，提高算法效率 处理对象：非自交多边形 （边与边之间除了顶点 外无其它交点）
2.5.2 有序边表算法
基本原理 一条扫描线与多边形的边有偶数个交点

步骤(对于每一条扫描线): 求交点 交点排序 交点配对，填充区段
基 底
第二章 光栅图形学
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 直线段的扫描转换算法 圆、椭圆和圆弧的生成 多边形填充区 OpenGL学习 多边形扫描算法 字符属性 反走样
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2.7 反走样
走样: 用离散量(像素)表示连续的量(图形)而引起 的失真，叫混淆或叫走样(aliasing)。 光栅图形的走样现象: 阶梯状边界； 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。
上 下 左 右
*/ */ *ห้องสมุดไป่ตู้ */
2.5.4 不规则边界区域填充方法
bo u n da r y _c o l or 未被填充
种子点 ( a) 填充前
fi l l _c o l or (b ) 填充后
当区域内部某些像素的颜色为fill_color时，上述边界 填充算法可能无法正确工作。 解决方法:首先建立一个与帧缓冲区对应的临时缓冲区， 帧缓冲区中颜色为boundary_color的像素在临时缓冲区 中用0来表示，颜色不为boundary_color的像素在临时缓 冲区中用1来表示，再用上述算法在临时缓冲区中用2进 行填充，最后在帧缓冲区中将对应于临时缓冲区中为2的 像素填充为fill_color。
第二章 光栅图形学
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 直线段的扫描转换算法 圆、椭圆和圆弧的生成 多边形填充区 OpenGL学习 多边形扫描算法 字符属性 反走样 裁剪 消隐
2.5.1 扫描线算法
边的连贯性：某条边与当前扫描线相交，也可能 与下一条扫描线相交； 扫描线的连贯性：当前扫描线与各边的交点顺序 与下一条扫描线与各边的交点顺序 可能相同或类似； 区间连贯性：同一区间上的像素取同一颜色属性
2.5.2 有序边表算法
建立ET； 将扫描线纵坐标y的初值置为ET中非空元素的最小序号，如在上图中， y=1； 置AEL为空； 执行下列步骤直至ET和AEL都为空． 如ET中的第y类非空，则将其中的所有边取出并插入AEL中； 如果有新边插入AEL，则对AEL中各边排序； 对AEL中的边两两配对，（1和2为一对，3和4为一对，…），将每 对边中x坐标按规则取整，获得有效的填充区段，再填充． 将当前扫描线纵坐标y值递值1； 将AEL中满足y=ymax边删去（！每条边被看作下闭上开的）； 对AEL中剩下的每一条边的x递增deltax，即x = x+deltax．
内部定义区域，是指区域内部的所有像素都具有相同的颜色 （old_color），而区域边界上的像素具有不是old_color的任 意其它颜色。 填充内部定义区域，将该区域中的所有像素都设置为填充颜 色 （ fill_color ） 的 算 法 ， 称 为 洪 水 填 充 算 法 （ flood-fill algorithm）。 边界定义区域，是指区域边界上的所有像素都具有相同的颜 色 （ boundary_color ） ， 而 区 域 内 部 的 像 素 具 有 不 是 boundary_color的任意其它颜色。 填充边界定义区域，将该区域中的所有像素都设置为填充颜 色的算法，称为边界填充算法（boundary-fill algorithm）。