05计算机图形学.ppt

2.5 反走样 走样：用离散量表示连续量引起的失真 现象。失真是数字化过程的必然 产物 反走样：减少或消除走样的技术。 常用反走样方法：提高分辨率、区域采 样、加权区域采样 2.5.1 常见的几种走样现象 为了方便绘图及说明问题，这里将像素看作中心为坐标点(x,y)，边长为1的正方形。 阶梯状的边界 图形细节失真 狭小图形遗失 2.5.2 反走样方法 提高分辨率方法： 将显示器的水平、垂直分辨率都提高一倍，则同样长度的线段穿过的扫描线条数就增加了一倍，线段上的阶梯个数也就增加了一倍，这样一来，每个阶梯的宽度就减小了一倍。所以显示出来的线段就更光滑一些。 反走样方法之区域采样方法 扫描转换算法的假定： 1. 像素是数学上抽象的点，它的亮度由覆盖该点的图形的亮度决定。 2. 直线段是数学上抽象的直线段，它的宽度为0。 区域采样方法的步骤： 1. 将直线段看作具有一定宽度的狭长矩形。 2. 当直线段与像素有交时，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。 反走样方法之区域采样方法 求相交面积：仔细阅读书本40~41页 1. 连续方法 2. 离散方法 区域采样方法的性质： 1. 直线段对像素亮度的贡献与两者相交区域的面积成正比。 2. 当线段与像素不相交时，它对该像素的亮度没有影响。 3. 相同面积的相交区域对像素的亮度贡献相同，而与这个相交区域落在像素内什么位置无关。 反走样方法之加权区域采样方法 加权区域采样方法是对区域采样方法第三条性质的改进，要求相交区域对像素亮度的贡献依赖于该区域与像素中心的距离。对于相同面积的相交区域，当它距离像素中心近时，它对像素亮度的贡献大，远时贡献小。 改进方法：引入权函数?(x,y)，这里取 Gussian函数。 反走样方法之加权区域采样方法 加权区域采样方法的步骤： 1. 求直线段与像素的相交区域A’。 2. 计算 的值。 3. 上面所的值介于0,1之间，用它乘像素的最大灰度值，即为该像素的显示灰度值。 加权区域采样方法的离散计算： 仔细阅读书本41页。 2.6 消隐 实际生活中，有些物体往往被另一些不透明的物体所遮挡而不能显示出整体形态。 但在计算机图形产生中，当这些物体被投影到屏幕时，不可能自动消除其被遮掩的线段，即物体的所有线段都被显示出来。 这不仅使得我们看不清所显示的物体，更有可能对所产生的图形产生错误的理解而作出不正确的判断。 为了消除这些不可见部份而建立起更为真实的三维图形，必须应用隐藏线消除或隐藏面消除算法 隐藏线消除主要是指立体图形的“线图”，亦即用线──大多是物体的轮廓线去描述立体图形，这种图形常用于绘图机图形输出 隐藏面消除则着重于“面”的表示(这种面可以配以颜色、透明度、反射性、纹理以及其他的一些性质)，这种画必须删去被遮表面的某些整块而不是表示棱的那些线段，常用于图象显示系统。 消隐的分类 按消隐对象分类 线消隐 消隐对象是物体上的边，消除的是物体上不可见的边。 面消隐 消隐对象是物体上的面，消除的是物体上不可见的面。 按消隐空间分类 物空间算法 将场景中每一个面与其他每个面比较，求出所有点、边、面遮挡关系。 像空间算法 对屏幕上每个象素进行判断，决定哪个多边形在该象素可见。 消除隐藏线和消除隐藏面需涉及大量的几何运算和代数运算。 这些运算是非常费时的，为减少比较时间，需对物体进行一些预处理。例如，那些在投影平面上不相重迭的物体，相互间肯定不存在互相遮挡的关系，若事先对物体作一些预处理，使消隐比较尽可能压缩在可能互相影响的物体之间进行，就能大大地缩短程序执行时间。 另外，还必须考虑几何复杂性问题。 一般地，由于物体的数量较多，所处理和产生的面、线、点等的几何信息及中间信息是大量的，因此必须考虑一个合适的数据结构以减少计算机的存储量(即空间复杂性)问题。 消隐过程中的预处理，分类、几何运算、集合运算、代数运算以及图形显示或输出等大量的工作均须考虑时间复杂性问题。 提高消隐算法效率的常见方法有利用连贯性、包围盒技术、背面剔除、区域分割技术、物体分层表示等等。 一 . 消除隐藏线 对造型的要求 在线框显示模型中,要求造型系统中有面的信息，最好有体的信息。 坐标变换 将视点变换到Z轴的正无穷大处，视线方向变为Z轴的负方向。 最基本的运算 判断面对线的遮挡关系.反复地进行线线、线面之间的求交运算 步骤： (1) 若线段的两端