基于幾何的實(shí)時(shí)繪制反走樣的開(kāi)題報(bào)告

基于幾何的實(shí)時(shí)繪制反走樣的開(kāi)題報(bào)告摘要：本文研究實(shí)時(shí)繪制反走樣的算法，包括幾何繪制、線性插值及顏色插值等方法，其中幾何繪制方法采用直線段棱柱及曲線段三角形剖分的方式來(lái)生成多邊形網(wǎng)格；線性插值和顏色插值分別用于處理多邊形和三角形面片的走樣問(wèn)題。最后采用OpenGL實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于幾何的反走樣渲染引擎，該引擎能夠在實(shí)時(shí)渲染時(shí)消除多邊形和三角形的走樣，達(dá)到更加真實(shí)的渲染效果。關(guān)鍵詞：反走樣、幾何繪制、多邊形、三角形、OpenGLAbstract:Thispaperstudiesthealgorithmofreal-timedrawinganti-aliasing,includingmethodssuchasgeometricdrawing,linearinterpolation,andcolorinterpolation.Thegeometricdrawingmethodusesthemethodofdividingstraightprismandcurvedtriangletogeneratepolygonmeshes;linearinterpolationandcolorinterpolationarerespectivelyusedtohandlethealiasingproblemsofpolygonsandtrianglepatches.Finally,anOpenGL-basedanti-aliasingrenderingengineisimplemented,whichcaneliminatethealiasingofpolygonsandtrianglesinreal-timerenderingandachievemorerealisticrenderingeffects.Keywords:Anti-Aliasing,GeometricDrawing,Polygon,Triangle,OpenGL1.引言在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，反走樣是為了消除數(shù)字圖像或計(jì)算機(jī)圖形中出現(xiàn)的圖像鋸齒而采用的一種技術(shù)。由于圖形是由像素構(gòu)成的，所以在圖像中會(huì)出現(xiàn)明顯的鋸齒，影響圖像質(zhì)量。所以我們需要一種技術(shù)來(lái)使圖形平滑地顯示在屏幕上，這就是反走樣技術(shù)。在本文中，我們研究幾何繪制方法來(lái)實(shí)現(xiàn)反走樣，該方法能夠?qū)缀涡螤罘纸鉃楦?xì)的面片，并通過(guò)線性插值和顏色插值來(lái)消除鋸齒。同時(shí)，我們實(shí)現(xiàn)了一個(gè)OpenGL反走樣渲染引擎，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其效果。2.相關(guān)工作反走樣技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的研究和應(yīng)用。在幾何繪制方面，很多算法都是基于三角形剖分或者四面體剖分的方法進(jìn)行多邊形繪制，例如Delaunay三角剖分算法、Half-Edge剖分算法和Loops算法等[1]。同時(shí)，也有一些方法是基于CUDA、OpenCL等計(jì)算平臺(tái)實(shí)現(xiàn)反走樣，例如近年來(lái)越來(lái)越流行的基于GPU的反走樣算法TAA和FXAA[2]。3.實(shí)現(xiàn)方法我們采用直線段棱柱及曲線段三角形剖分的方式來(lái)生成多邊形網(wǎng)格，并通過(guò)線性插值和顏色插值來(lái)消除鋸齒。3.1幾何繪制我們使用直線段棱柱的方式來(lái)生成多邊形網(wǎng)格。首先將多邊形形狀分解為直線段，每個(gè)直線段都建立一個(gè)棱柱，然后連接相鄰的棱柱，最終形成多邊形網(wǎng)格。對(duì)于曲線段，我們將其分解為多個(gè)小三角形來(lái)生成三角形網(wǎng)格。3.2線性插值對(duì)于多邊形和三角形面片，我們采用線性插值方法來(lái)平滑顯示邊緣鋸齒。具體來(lái)說(shuō)，我們將鋸齒發(fā)生的邊緣分解為多個(gè)小段，對(duì)于每個(gè)小段用線性插值的方式來(lái)生成新的像素顏色。3.3顏色插值除了線性插值外，我們還需要對(duì)顏色進(jìn)行插值來(lái)消除多邊形和三角形面片的走樣。我們采用加權(quán)平均的方式來(lái)對(duì)多邊形和三角形面片內(nèi)部像素的顏色進(jìn)行插值。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們使用OpenGL實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于幾何的反走樣渲染引擎，并對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。我們分別對(duì)三種不同大小的模型進(jìn)行了測(cè)試，這些模型包括球體，正方體和圓環(huán)。圖1給出的是未進(jìn)行反走樣的模型渲染，可以看到鋸齒非常明顯。圖2給出的是使用了本文所述的算法實(shí)現(xiàn)的反走樣效果，鋸齒得到了很好地消除。圖1：未進(jìn)行反走樣的模型渲染效果圖2：采用本文算法實(shí)現(xiàn)的反走樣效果5.結(jié)論本文研究了一種基于幾何的反走樣算法，該算法將幾何形狀分解為