计算机图形学 (5)(精品·公开课件).ppt

余 敦 辉 湖北大学 数计学院 第五章 基本图形生成算法光栅扫描图形系统的结构 第五章 基本图形生成算法图形显示处理器 (加速引擎) 任务：进行扫描转换(Scan Conversion) 扫描转换：将应用程序给出的图形定义数字化为一组像素强度值，并放到帧缓存器 扫描转换的工作内容： －基本图形的生成 －字符的生成 －填充、裁剪 －线型的处理 －彩色处理 －某些变换和管理 第五章 基本图形生成算法坐标系统 为描述对象、构造场景或完成图形变换，需要不同的坐标系！ 建模坐标系 －定义对象 2. 世界坐标系 －定义对象与外界环境的关系 3. 设备坐标系 －定义图形显示的位置、大小 4. 规范化坐标 －为保证互换性（与设备无关）而定义的辅助坐标 第五章 基本图形生成算法坐标系统 第五章 基本图形生成算法5.1 直线的扫描转换 光栅扫描显示下画直线存在的问题： (1) 显示速度问题： 例：分辨率：1024×768， 24Bit 彩色， 帧存容量：1024×768×3＝ 2,359,296 Byte 刷新率 85Hz: 85× 2,359,296 ＝200,540,160 (Byte / S) 存储器读出时间：~5nS 第五章 基本图形生成算法5.1 直线的扫描转换 ?直线的绘制要求： 1.直线要直 2.直线的端点要准确，即无定向性和断裂情况 3.直线的亮度、色泽要均匀 4.画线的速度要快 5.要求直线具有不同的色泽、亮度、线型等 第五章 基本图形生成算法5.1 直线的扫描转换5.1.1 数值微分法(DDA法) DDA算法原理： 第五章 基本图形生成算法5.1 直线的扫描转换5.1.1 数值微分法(DDA法) max(|△x|,|△y|)=|△x|，即|k|≤1的情况： 第五章 基本图形生成算法5.1 直线的扫描转换5.1.1 数值微分法(DDA法) 注意：round(x)=(int)(x+0.5) 第五章 基本图形生成算法5.1 直线的扫描转换5.1.1 数值微分法(DDA法) Void DDAline(int x0,int y0,int x1,int y1) { int dx,dy,eps1,k; float x,y,xIncre,yIncre; dx=x1-x0; dy=y1-y0; x=x0; y=y0; If (abs(dx)abs(dy)) eps1=abs(dx); else eps1=abs(dy); xIncre=(float)dy/(float)eps1; yIncre=(float)dy/(float)eps1; for (k=0;k=eps1;k++) { putpixel((int)(x+0.5),(int)(y+0.5)); x+=xIncre; y+=yIncre; } } 第五章 基本图形生成算法5.1 直线的扫描转换 5.1.1 数值微分法(DDA法) 特点： 增量算法 直观、易实现 缺点： 浮点运算、取整－－》废时，且不利于硬件实现。 不利于用硬件实现 。 第五章 基本图形生成算法5.1 直线的扫描转换 5.1.2 中点画线法算法 5.1.2 中点画线法算法 原理： 假定直线斜率K1，且已确定点亮象素点P（Xp ,Yp ） M为中点，Q为交点 现需确定下一个点亮的象素。 第五章 基本图形生成算法5.1 直线的扫描转换 5.1.2 中点画线法算法 算法实现： 假设直线的起点、终点分别为：（X0,Y0),(X1,Y1) 该直线方程可表示为： F(x,y)=a*x+b*y+c （1） 其中： a=Y0-Y1, b=X1-X0, c=X0*Y1-X1*Y0 当： F(Xt,Yt) = 0 → (Xt,Yt) 在直线上 F(Xt,Yt) 0 → (Xt,Yt) 在直线下方 F(Xt,Yt) 0 → (Xt,Yt) 在直线上方 第五章 基本图形生成算法5.1 直线的扫描转换5.1.2 中点画线法算法 第五章 基本图形生成算法5.1 直线的扫描转换5.1.2 中点画线法算法 因此：将中点M坐标代入（1）式，并判断其符号即可确定象素点的选取。构造如下判别式：