西电计算机图形学作业

1、结合个人的使用体会，谈谈显卡的主要技术指标

主要技术指标：

最大分辨率：当一个图像被显示在屏幕上时，它是由无数小点组成的，它们被称为像素(Pixel)。最大分辩率是指显示卡能在显示器上描绘点的最大数量，一般以“横向点数X 纵向点数”表示。

色深：像素描绘是的是屏幕上极小的一个点，每一个像素可以被设置为不同的颜色和亮度。像素的每一种状态都是三种颜：红、蓝、绿所控制，当它们都处于最大亮度时，像素就呈现为白色,；反之，像素为黑色。像素的颜色数称为色深，该指标用来描述显示卡能够显示多少种颜色，一般以多少色或多少bit色来表示，如8bit色深可以显示256种颜色，16bit色深可显示65536种颜色，称为增强色，24bit色深可以显示16M 种颜色,称为真颜色，所以色深的位数越高,所能看见的颜色就越多，屏幕上画面的质量就越好。但色深增加时，也增大了显示卡所要处理的数据量，这就要求显示卡配有更大显示内存并具有更高的转换速率。

刷新频率：刷新频率是指图像在显示器上更新的速度，也就是图像每秒在屏幕上出现的帧数，单位为Hz （赫兹）。刷新频率越高，屏幕上图像的闪烁感就越小，图像越稳定，视觉效果也越好。一般刷新频率在75Hz以上时，人眼对影像的闪烁才不易查觉。这个性能指标主要取决于显示卡上RAMDAC的转换速度。显存：如果说显存带宽决定了显卡的性能，那么显存位宽就决定了显存带宽，因为在相同频率下，64位显存的带宽只有128位显存的一半，当遇到大量像素渲染工作时，因为显存位宽的限制会造成显存带宽的不足，最直接的后果就是导致传输数据的拥塞，速度明显下降屏幕更新频率(Vertical刷新Rate)指显示器每秒能对整个画面重复更新的次数，若此数值为72Hz，表示显卡每秒将送出72张画面讯号给显示器。在显卡中的渲染管线包括很多，比如像素渲染管线、纹理渲染管线、顶点渲染管线等等，它们在显卡中起到各自的作用。

体会：同型号同容量的情况下，可以比较：1.显存位宽（越大越好）以及显存用料比如GDDR1/GDDR2/GDDR3；2.核心频率和显存频率（越高越好）如：256bit/256M与128bit/256M；3.显卡的速度，就是几点几纳秒（越小越好），一般显卡的速度只有查显卡的说明书才能得出。

2、举例说明中点画线法的基本原理并编程实现

基本原理：

直线y=k*x+b 可以写成y-k*x-b=0的形式；进而写成函数F(x,y)=y-k*x-b；注意在此要使得y的系数一定为正，这和我们以下讨论的直线和点的位置关系息息相关。只有y的系数是正的时候，以下关系式才成立；如果y的系数是负的话，下面的关系式是相反的；

当点在直线上方时，点的坐标带入函数,F(x,y)>0;

当点在直线下方时，点的坐标带入函数,F(x,y)<0;

当点在直线上时，点的坐标带入函数,F(x,y)=0;

已知点P1(x0,y0)，P(x1,y1)并且都是整数坐标对。令dx=x1-x0；dy=y1-y0；并且x1>x0恒成立，那么dx恒大于0；且k=dy/dx；方程y-k*x-b=0改写成y-(dy/dx)*x-b=0；

最终函数F(x,y)=y*dx-x*dy-B；其中B=b*dx；

我们讨论

(1)0

沿着x轴的方向，x的值每次加一个单位，我们需要判断的就是纵坐标是加1还是保持原值。我们判断的依据是，当中点（直线与小正方形边点的交点所在边的中点）与直线的关系，通过上面讨论的关系式进行判断。

我们知道点(x0,y0)在直线上，带入函数，函数值等于0；我们将中点(x0+1,y0+0.5)带入函数F(x,y)中，F(x0+1,y0+0.5)=(y0+0.5)*dx-(x0+1)*dy-B=F(x0,y0)+0.5*dx-dy；其中F(x0,y0)=0；由于浮点数的出现会导致运算量的增大，我们令d=2*F(x,y),所以d0=dx-2*dy；

当d0>0时,中点在直线的上方，我们选取中点下方的整数坐标对，即点(x0+1,y0)，也就是x++，而y 的值不变。我们继续判断下一个中点(x0+2,y0+0.5),带入函数，d=2*F(x0+2,y0+0.5)=d0+(-2*dy)；其中d1=-2*dy看作是增量；

当d0<=0时，中点在直线的下方，我们选取中点上方的整数坐标对，即点(x0+1,y0+1)；也就是x++，y++。我们继续判断下一个中点(x0+2,y0+1.5),带入函数，d=2*F(x0+2,y0+0.5)=d0+2*(dx-dy)；其中d2=2*(dx-dy)看作是增量；

(2)0>k>=-1的情况

此时，情况有所不同，当沿着x轴，横坐标加单位1时，纵坐标在递减；所以d0=-dx-2*dy；

当d0>0时，中点在直线上方，取中点下方的点，即x++,y- -; d1=-2*(dx+dy);

当d0<=0时，中点在直线下方，取中点上方的点，即x++,纵坐标的值保持不变; d2=-2*dy;

(3)k>1的情况

此时，我们需要沿着y轴的方向，纵坐标加单位1，而横坐标在递增；我们需要判断的就是横坐标是加1还是保持原值。我们判断的依据是，当中点（直线与小正方形边点的交点所在边的中点）与直线的关系，通过上面讨论的关系式进行判断。

编程实现：

3、以四连通区域为例说明种子填充算法的基本原理。

种子填充算法又称为边界填充算法。其基本思想是：从多边形区域的一个内点开始，由内向外用给定的颜色画点直到边界为止。如果边界是以一种颜色指定的，则种子填充算法可逐个像素地处理直到遇到边界颜色为止。

这里的区域指已表示成点阵形式的填充图形，是像素的集合。区域有两种表示形式：内点表示和边界表示，内点表示，即区域内的所有像素有相同颜色；边界表示，即区域的边界点有相同颜色。区域填充指先将区域的一点赋予指定的颜色，然后将该颜色扩展到整个区域的过程。

区域填充算法要求区域是连通的。区域可分为4向连通区域和8向连通区域。4向连通区域指的是从区域上一点出发，可通过四个方向，即上、下、左、右移动的组合，在不越出区域的前提下，到达区域内的任意像素。用这种方法填充的区域就称为四连通域；这种填充方法称为四向连通算法。