计算机图形学-走样与反走样

显示器的水平、竖直分辩率各提高一倍，则 显示器的点距减小一倍，帧缓存容量增加到 原来的4倍，而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。
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2. 区域采样

在较高的分辨率模式下计算，再对各象素求(非)加权 平均的颜色值，然后在较低的分辨率模式下显示。

简单区域采样： 把每个像素分为n个 子像素； 用扫描转换算法求得 各子像素的灰度值； 然后对n个子像素的 灰度值简单平均，作 为该像素的灰度值。
走样与反走样
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走样与反走样

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)。

数学上的点、直线是无宽度、面积的。 像素是有面积的。
阶梯状边界； 图形细节失真； 狭小图形丢失； 动画序列中时隐时现，产生闪烁。
矛盾

光栅图形的走样现象：

2
2 1 1 2
3 2 2 3
2 2 1 2
3 3 2 3
2 2 2 2
3 3 3 3
若每个象素有m级灰度，nn个像素组成一个单元， 则单元的灰度级数为： nn(m-1)+1 例如：象素灰度级别m=4，每个单元为2*2；则单 元灰度级数为13。
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走样与反走样
结束！
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走样与反走样

不光滑(阶梯状）的图形边界
直线段
多边形边界
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走样与反走样

图形细节失真
：象素 ：象素中心
需显示的细小图形
显示结果
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走样与反走样

狭小图形的遗失
：象素 ：象素中心
待显示的细小矩形
显示结果
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走样与反走样

动态图形的闪烁
左图：待显示的运动的狭 小矩形 右图：显示结果
走样与反走样

用于减少或消除走样现象的技术称为反走 样(antialiasing)
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3. 半色调技术

3 可用矩阵来表示： 2
1 4

它表示黑色像素填入22个位置中的次序，每一级灰度 再添上一个黑色像素就得到下一级灰度。 花样是可以选择的； 要尽量避免连成一条直线的花样。

注意：



单元也可以是长方形，如： 4 1 5
6 3 2
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3. 半色调技术
1. 提高分辨率
2. 区域采样 3. 半色调技术 ……
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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； 所以显示出的直线段看起来就平直光滑了一些。
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1. 提高ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ辨率

方法简单，但代价非常大。受经济、技术等因 素限制。

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2. 区域采样

加权区域采样： 例：设分辨率为mn，把显示窗口分为(2m+1)(2n+1)个 子像素，对每个子像素进行灰度值计算； 然后根据权值表所规定的权值，对位于像素中心及四周的 九个子像素加权平均，作为显示像素的颜色。
w1 w4 w7 w2 w5 w8 w3 1 1 w6 2 16 1 w9 2 4 2 1 2 1
d
设m=4 n=3
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3. 半色调技术


简单区域取样和加权区域取样技术的前提是多级灰 度，利用多级灰度来提高视觉分辨率。 若只有两级灰度呢？能否使用上述技术呢？ 半色调技术：对于给定的分辨率，通过将几个像素 组合成一个单元来获得多级灰度。报纸印刷。 例：在一个显示器中将四个像素组成一个单元，可 产生5种光强。

它是以牺牲空间分辨率为代价的。

一般来说，对于两级灰度显示器可能构成的 灰度级数等于单元中像素个数加1； 单元越大，灰度级别越高；
也可推广到多级灰度的场合。


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3. 半色调技术
1 4 3 2
0 0 0 0
1 0 0 0
1 0 0 1
1 1 0 1
1 1 1 1
2 1 1 1
3 2 2 2