計(jì)算機(jī)圖形學(xué)4

1、Attributes of Output PrimitivesLectured by Hua YanContentsn圖元屬性參數(shù)概念圖元屬性參數(shù)概念n顏色和灰度顏色和灰度(Color and gray scale)n直線的屬性直線的屬性Line attributesn曲線的屬性曲線的屬性Curve attributesn字符屬性字符屬性n填充區(qū)屬性及填充算法填充區(qū)屬性及填充算法(Area-Fill attributes)n反走樣反走樣(Antialiasing)nQ&AnDef. 任何影響圖元顯示方法的參數(shù)任何影響圖元顯示方法的參數(shù)n屬性選擇設(shè)計(jì)屬性選擇設(shè)計(jì)n擴(kuò)展每個(gè)輸出圖元函數(shù)的參數(shù)列表擴(kuò)

2、展每個(gè)輸出圖元函數(shù)的參數(shù)列表n維護(hù)一張系統(tǒng)當(dāng)前屬性值表，并且軟件包提供相維護(hù)一張系統(tǒng)當(dāng)前屬性值表，并且軟件包提供相應(yīng)的函數(shù)設(shè)置當(dāng)前值應(yīng)的函數(shù)設(shè)置當(dāng)前值nOpenGL的所有圖元使用當(dāng)前屬性值表中的屬性的所有圖元使用當(dāng)前屬性值表中的屬性顯示顯示4.1 屬性參數(shù)屬性參數(shù) nvoid glutInitDisplayMode (GLUT_RGB| GLUT_INDEX)n顏色信息存儲(chǔ)方式顏色信息存儲(chǔ)方式n直接存儲(chǔ)直接存儲(chǔ)nColor Lookup Tables顏色查找表顏色查找表n灰度的概念灰度的概念nOpenGL顏色函數(shù)顏色函數(shù)(P.143-147)4.2 顏色和灰度顏色和灰度 直接存儲(chǔ)直接存儲(chǔ)nId

3、ea: 直接在直接在幀幀緩沖區(qū)緩沖區(qū)中存儲(chǔ)顏中存儲(chǔ)顏色信息色信息 Color Lookup TablesnIdea：顏色顏色信息信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)在查找表查找表中，中，而幀緩沖區(qū)而幀緩沖區(qū)中中存儲(chǔ)指向存儲(chǔ)指向查找表的索查找表的索引值。引值。nExample(P.143, Fig4.1)nAdvantagesn特別靈活特別靈活 可同時(shí)使用顏色范圍內(nèi)的任一顏色可同時(shí)使用顏色范圍內(nèi)的任一顏色n硬件簡(jiǎn)單（僅僅在概念上）硬件簡(jiǎn)單（僅僅在概念上） nDisadvantagesn幀緩沖區(qū)存儲(chǔ)容量需求大幀緩沖區(qū)存儲(chǔ)容量需求大n視頻操作速度慢（例如視頻操作速度慢（例如24位色光柵系統(tǒng)，改變一位色光柵系統(tǒng)，改變一個(gè)像

4、素需要操作個(gè)像素需要操作3個(gè)字節(jié)）個(gè)字節(jié)）直接存儲(chǔ)直接存儲(chǔ)nAdvantagesn使用彩色表可提供合理的、同時(shí)顯示的顏色數(shù)量，而使用彩色表可提供合理的、同時(shí)顯示的顏色數(shù)量，而無(wú)需大容量幀緩沖器。無(wú)需大容量幀緩沖器。 256或或512種不同顏色足以顯種不同顏色足以顯示單個(gè)圖像。示單個(gè)圖像。n表項(xiàng)可隨時(shí)改變，容易在場(chǎng)景設(shè)計(jì)、圖形使用時(shí)試驗(yàn)表項(xiàng)可隨時(shí)改變，容易在場(chǎng)景設(shè)計(jì)、圖形使用時(shí)試驗(yàn)不同顏色組合的效果，而無(wú)需改變對(duì)圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的不同顏色組合的效果，而無(wú)需改變對(duì)圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的屬性設(shè)置。屬性設(shè)置。n視頻操作速度快，因?yàn)槊總€(gè)像素在幀緩沖區(qū)中占有更視頻操作速度快，因?yàn)槊總€(gè)像素在幀緩沖區(qū)中占有更少的數(shù)據(jù)位。

5、少的數(shù)據(jù)位。n有些圖形系統(tǒng)提供兩種能力，方便用戶選擇有些圖形系統(tǒng)提供兩種能力，方便用戶選擇Color Lookup TablesnDisadvantagesn需要高速需要高速 RAM-DAC n能同時(shí)使用顏色數(shù)有限能同時(shí)使用顏色數(shù)有限 Color Lookup Tables灰灰度度的概念的概念n當(dāng)RGB函數(shù)中指定相同的紅、綠、藍(lán)分量時(shí)，產(chǎn)生的色彩是某種程度的灰色。CyanMegentaYellowWBlackGreenRedBlueRGBBlackWhitenLine Type線型線型nHow to? 繪制像素段繪制像素段nPixel mask像素掩碼像素掩碼eg. 1111000nProbl

6、em 根據(jù)直線斜率調(diào)整實(shí)心根據(jù)直線斜率調(diào)整實(shí)心段和空白段的像素?cái)?shù)目段和空白段的像素?cái)?shù)目4.3 Line Attributes線屬性線屬性nLine WidthnHow to? display adjacent parallel lines顯示相顯示相鄰平行線段鄰平行線段4.3 Line Attributes|m|1 (x,y) & (x+1,y)& (x-1,y)&(x-2,y)nPen and Brush OptionsnShape形狀形狀nSize尺寸尺寸nPattern 樣式樣式nPixel Mask4.3 Line AttributesnLine Color4.3 Line Attri

7、butesnCurve typenPixel masks eg.11100n根據(jù)曲線斜率根據(jù)曲線斜率設(shè)置像素掩碼設(shè)置像素掩碼的實(shí)心段和空的實(shí)心段和空白段像素?cái)?shù)目白段像素?cái)?shù)目4.4 Curve Attributes曲線屬性曲線屬性4.4 Curve AttributesnCurve width 水平水平(|m|1)或垂直或垂直 (|m|走樣走樣nSimple method Display objects at higher resolution提高提高分辨率分辨率4.7.1 Concept of AliasingSampling theoremnNyquist theorem: the samp

8、ling frequency should be at least 2 times the max frequency in the signalf=1 rpm1 sample per revolutionA little more than 1 sample/revolution2 samples per revolution2 samples per revolutionnIDEA 通過修改沿圖元邊界像素的亮度來平滑邊界、通過修改沿圖元邊界像素的亮度來平滑邊界、減小鋸齒現(xiàn)象減小鋸齒現(xiàn)象n硬件需求硬件需求nTypesn過取樣技術(shù)過取樣技術(shù)(Supersampling)n區(qū)域取樣技術(shù)區(qū)域取樣技

9、術(shù)n像素移相技術(shù)像素移相技術(shù)n4.7.2 Antialiasing Tech.n過取樣技術(shù)過取樣技術(shù) Def. 在在高分辨率高分辨率下對(duì)對(duì)象下對(duì)對(duì)象取樣取樣而在而在較低分辨率較低分辨率下下顯顯示示結(jié)果的技術(shù)。結(jié)果的技術(shù)。n把屏幕看成比實(shí)際所具有的更細(xì)的網(wǎng)格來增加取把屏幕看成比實(shí)際所具有的更細(xì)的網(wǎng)格來增加取樣率樣率n沿這種更細(xì)網(wǎng)格使用取樣點(diǎn)來確定每個(gè)屏幕像素沿這種更細(xì)網(wǎng)格使用取樣點(diǎn)來確定每個(gè)屏幕像素的合適亮度等級(jí)的合適亮度等級(jí)nIDEAn每個(gè)像素分為若干子像素；每個(gè)像素分為若干子像素；n統(tǒng)計(jì)沿直線路徑的子像素?cái)?shù)目；統(tǒng)計(jì)沿直線路徑的子像素?cái)?shù)目；n每個(gè)像素的亮度等級(jí)正比于子像素?cái)?shù)目每個(gè)像素的亮度等級(jí)

10、正比于子像素?cái)?shù)目Example 直線段過取樣直線段過取樣202122101112Level 3(10,20)Level 2(11,21)(12,21)Level 1(11,20)(12,22) 單像素寬度直線的過取樣單像素寬度直線的過取樣 202122101112 有限寬度直線的過取樣有限寬度直線的過取樣 n區(qū)域取樣技術(shù)區(qū)域取樣技術(shù)Def. 通過計(jì)算待顯示的對(duì)象在每個(gè)像素上的通過計(jì)算待顯示的對(duì)象在每個(gè)像素上的覆蓋覆蓋區(qū)域區(qū)域從而確定像素亮度的技術(shù)。從而確定像素亮度的技術(shù)。n像素覆蓋區(qū)域通過確定對(duì)象邊界與單個(gè)像素邊界像素覆蓋區(qū)域通過確定對(duì)象邊界與單個(gè)像素邊界的相交處而得到的相交處而得到nIDEA

11、 設(shè)置每個(gè)像素亮度設(shè)置每個(gè)像素亮度正比于像素與有限正比于像素與有限寬度直線的重疊區(qū)寬度直線的重疊區(qū)域域Example 直線段區(qū)域采樣直線段區(qū)域采樣n像素移相技術(shù)像素移相技術(shù)Def. 通過通過移動(dòng)像素區(qū)域移動(dòng)像素區(qū)域的的顯示位置顯示位置實(shí)現(xiàn)反走樣的實(shí)現(xiàn)反走樣的技術(shù)。技術(shù)。n通過與對(duì)象幾何形狀相關(guān)的電子束的微定位而作通過與對(duì)象幾何形狀相關(guān)的電子束的微定位而作用用Example 直線段像素移相直線段像素移相nIDEA將電子束移動(dòng)象素點(diǎn)直徑的1/4，1/2或3/4，使描繪的點(diǎn)更接近直線的真實(shí)路徑。 n加權(quán)像素掩模加權(quán)像素掩模n 賦給接近于像素區(qū)域中賦給接近于像素區(qū)域中心的子像素更大的權(quán)值心的子像素更大

12、的權(quán)值n離散的加權(quán)方案離散的加權(quán)方案像素加權(quán)方案像素加權(quán)方案1212421213X3子像素網(wǎng)格子像素網(wǎng)格相對(duì)權(quán)值相對(duì)權(quán)值n過濾技術(shù)過濾技術(shù)n連續(xù)的加權(quán)方案，一種更精確的反走樣方法。連續(xù)的加權(quán)方案，一種更精確的反走樣方法。n類似于應(yīng)用加權(quán)像素掩碼，用一個(gè)連續(xù)的加權(quán)曲面類似于應(yīng)用加權(quán)像素掩碼，用一個(gè)連續(xù)的加權(quán)曲面(或或過濾函數(shù)過濾函數(shù))覆蓋像素，而不是一個(gè)離散的象素掩模。覆蓋像素，而不是一個(gè)離散的象素掩模。n常用過濾函數(shù)：正方形、圓錐和高斯函數(shù)常用過濾函數(shù)：正方形、圓錐和高斯函數(shù)n應(yīng)用過濾函數(shù)的方法是將像素曲面集成來得到加權(quán)的應(yīng)用過濾函數(shù)的方法是將像素曲面集成來得到加權(quán)的平均亮度平均亮度n為減少計(jì)算，常用查找表來求整數(shù)值。為減少計(jì)算，常用查找表來求整數(shù)值。 直線段亮度差的校正直線段亮度差的校正n現(xiàn)象：光柵系統(tǒng)中，斜線現(xiàn)象：光柵系統(tǒng)中，斜線比水平和垂直線暗比水平和垂直線暗n原因：斜線單位長(zhǎng)度的亮原因：斜線單位長(zhǎng)度的亮度低于水平線和垂直線度低于水平