《图形光栅化》PPT课件

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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。
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 72X72X6763/8=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。
➢ 提高分辨率 ➢ 区域采样 ➢ 加权区域取样
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)
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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
• 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：GB2312－ 80。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。
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。
• 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
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： {000012344400012344440666666}。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。
而且它也只能减轻而不能消除锯齿问题
反走样 (Anti-Aliasing)
斜角连接 斜切连接
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，但对其它粗曲线是近似的
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）、 写方式等。
反走样 (Anti-Aliasing)
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)
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
方帽
突方帽
圆帽
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3. 线型
实线、虚线、点线、点划线
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业标准化的方法。