计算机图形学-走样与反走样.ppt

走样与反走样 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。 光栅图形的走样现象： 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。 走样与反走样 不光滑(阶梯状）的图形边界 走样与反走样 图形细节失真 走样与反走样 狭小图形的遗失 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) 1. 提高分辨率 2. 区域采样 3. 半色调技术 …… 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。 1. 提高分辨率 方法简单，但代价非常大。受经济、技术等因素限制。 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。 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。 2. 区域采样 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。 3. 半色调技术 可用矩阵来表示： 它表示黑色像素填入2?2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。 注意： 花样是可以选择的； 要尽量避免连成一条直线的花样。 单元也可以是长方形，如： 3. 半色调技术 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。 3. 半色调技术 走样与反走样 结束！ * * 矛盾 多边形边界 直线段 需显示的细小图形 显示结果 ：象素 ：象素中心 ：象素 ：象素中心 待显示的细小矩形 显示结果 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。 加权区域采样： 例：设分辨率为m?n，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。 设m=4 n=3 d 若每个象素有m级灰度，n?n个像素组成一个单元，则单元的灰度级数为： n?n?(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。 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 2 1 1 1 2 1 1 2 2 2 1 2 2 2 2 2 3 2 2 2 3 2 2 3 3 3 2 3 3 3 3 3