计算机图形学4

1、Attributes of Output PrimitivesLectured by Hua YanContentsn图元属性参数概念图元属性参数概念n颜色和灰度颜色和灰度(Color and gray scale)n直线的属性直线的属性Line attributesn曲线的属性曲线的属性Curve attributesn字符属性字符属性n填充区属性及填充算法填充区属性及填充算法(Area-Fill attributes)n反走样反走样(Antialiasing)nQ&AnDef. 任何影响图元显示方法的参数任何影响图元显示方法的参数n属性选择设计属性选择设计n扩展每个输出图元函数的参

2、数列表扩展每个输出图元函数的参数列表n维护一张系统当前属性值表，并且软件包提供相维护一张系统当前属性值表，并且软件包提供相应的函数设置当前值应的函数设置当前值nOpenGL的所有图元使用当前属性值表中的属性的所有图元使用当前属性值表中的属性显示显示4.1 属性参数属性参数 nvoid glutInitDisplayMode (GLUT_RGB| GLUT_INDEX)n颜色信息存储方式颜色信息存储方式n直接存储直接存储nColor Lookup Tables颜色查找表颜色查找表n灰度的概念灰度的概念nOpenGL颜色函数颜色函数(P.143-147)4.2 颜色和灰度颜色和灰度 直接存储直接存

3、储nIdea: 直接在帧直接在帧缓冲区中存储颜缓冲区中存储颜色信息色信息 Color Lookup TablesnIdea：颜色：颜色信息存储在信息存储在查找表中，查找表中，而帧缓冲区而帧缓冲区中存储指向中存储指向查找表的索查找表的索引值。引值。nExample(P.143, Fig4.1)nAdvantagesn特别灵活特别灵活 可同时使用颜色范围内的任一颜色可同时使用颜色范围内的任一颜色n硬件简单（仅仅在概念上）硬件简单（仅仅在概念上） nDisadvantagesn帧缓冲区存储容量需求大帧缓冲区存储容量需求大n视频操作速度慢（例如视频操作速度慢（例如24位色光栅系统，改变一位色光栅系统，

4、改变一个像素需要操作个像素需要操作3个字节）个字节）直接存储直接存储nAdvantagesn使用彩色表可提供合理的、同时显示的颜色数量，而使用彩色表可提供合理的、同时显示的颜色数量，而无需大容量帧缓冲器。无需大容量帧缓冲器。 256或或512种不同颜色足以显种不同颜色足以显示单个图像。示单个图像。n表项可随时改变，容易在场景设计、图形使用时试验表项可随时改变，容易在场景设计、图形使用时试验不同颜色组合的效果，而无需改变对图形数据结构的不同颜色组合的效果，而无需改变对图形数据结构的属性设置。属性设置。n视频操作速度快，因为每个像素在帧缓冲区中占有更视频操作速度快，因为每个像素在帧缓冲区中占有更少

5、的数据位。少的数据位。n有些图形系统提供两种能力，方便用户选择有些图形系统提供两种能力，方便用户选择Color Lookup TablesnDisadvantagesn需要高速需要高速 RAM-DAC n能同时使用颜色数有限能同时使用颜色数有限 Color Lookup Tables灰度的概念灰度的概念n当RGB函数中指定相同的红、绿、蓝分量时，产生的色彩是某种程度的灰色。CyanMegentaYellowWBlackGreenRedBlueRGBBlackWhitenLine Type线型线型nHow to? 绘制像素段绘制像素段nPixel mask像素掩码像素掩码eg. 1111000n

6、Problem 根据直线斜率调整实心根据直线斜率调整实心段和空白段的像素数目段和空白段的像素数目4.3 Line Attributes线属性线属性nLine WidthnHow to? display adjacent parallel lines显示相显示相邻平行线段邻平行线段4.3 Line Attributes|m|1 (x,y) & (x+1,y)& (x-1,y)&(x-2,y)nPen and Brush OptionsnShape形状形状nSize尺寸尺寸nPattern 样式样式nPixel Mask4.3 Line AttributesnLine Co

7、lor4.3 Line AttributesnCurve typenPixel masks eg.11100n根据曲线斜率根据曲线斜率设置像素掩码设置像素掩码的实心段和空的实心段和空白段像素数目白段像素数目4.4 Curve Attributes曲线属性曲线属性4.4 Curve AttributesnCurve width 水平水平(|m|1)或垂直或垂直 (|m|走样走样nSimple method Display objects at higher resolution提高提高分辨率分辨率4.7.1 Concept of AliasingSampling theoremnNyquist

8、theorem: the sampling 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 通过修改沿图元边界像素的亮度来平滑边界、通过修改沿图元边界像素的亮度来平滑边界、减小锯齿现象减小锯齿现象n硬件需求硬件需求nTypesn过取样技术过取样技术(Supersamp

9、ling)n区域取样技术区域取样技术n像素移相技术像素移相技术n4.7.2 Antialiasing Tech.n过取样技术过取样技术 Def. 在在高分辨率高分辨率下对对象下对对象取样取样而在而在较低分辨率较低分辨率下下显显示示结果的技术。结果的技术。n把屏幕看成比实际所具有的更细的网格来增加取把屏幕看成比实际所具有的更细的网格来增加取样率样率n沿这种更细网格使用取样点来确定每个屏幕像素沿这种更细网格使用取样点来确定每个屏幕像素的合适亮度等级的合适亮度等级nIDEAn每个像素分为若干子像素；每个像素分为若干子像素；n统计沿直线路径的子像素数目；统计沿直线路径的子像素数目；n每个像素的亮度等级

10、正比于子像素数目每个像素的亮度等级正比于子像素数目Example 直线段过取样直线段过取样202122101112Level 3(10,20)Level 2(11,21)(12,21)Level 1(11,20)(12,22) 单像素宽度直线的过取样单像素宽度直线的过取样 202122101112 有限宽度直线的过取样有限宽度直线的过取样 n区域取样技术区域取样技术Def. 通过计算待显示的对象在每个像素上的通过计算待显示的对象在每个像素上的覆盖覆盖区域区域从而确定像素亮度的技术。从而确定像素亮度的技术。n像素覆盖区域通过确定对象边界与单个像素边界像素覆盖区域通过确定对象边界与单个像素边界的相

11、交处而得到的相交处而得到nIDEA 设置每个像素亮度设置每个像素亮度正比于像素与有限正比于像素与有限宽度直线的重叠区宽度直线的重叠区域域Example 直线段区域采样直线段区域采样n像素移相技术像素移相技术Def. 通过通过移动像素区域移动像素区域的的显示位置显示位置实现反走样的实现反走样的技术。技术。n通过与对象几何形状相关的电子束的微定位而作通过与对象几何形状相关的电子束的微定位而作用用Example 直线段像素移相直线段像素移相nIDEA将电子束移动象素点直径的1/4，1/2或3/4，使描绘的点更接近直线的真实路径。 n加权像素掩模加权像素掩模n 赋给接近于像素区域中赋给接近于像素区域中

12、心的子像素更大的权值心的子像素更大的权值n离散的加权方案离散的加权方案像素加权方案像素加权方案1212421213X3子像素网格子像素网格相对权值相对权值n过滤技术过滤技术n连续的加权方案，一种更精确的反走样方法。连续的加权方案，一种更精确的反走样方法。n类似于应用加权像素掩码，用一个连续的加权曲面类似于应用加权像素掩码，用一个连续的加权曲面(或或过滤函数过滤函数)覆盖像素，而不是一个离散的象素掩模。覆盖像素，而不是一个离散的象素掩模。n常用过滤函数：正方形、圆锥和高斯函数常用过滤函数：正方形、圆锥和高斯函数n应用过滤函数的方法是将像素曲面集成来得到加权的应用过滤函数的方法是将像素曲面集成来得到加权的平均亮度平均亮度n为减少计算，常用查找表来求整数值。为减少计算，常用查找表来求整数值。 直线段亮度差的校正直线段亮度差的校正n现象：光栅系统中，斜线现象：光栅系统中，斜线比水平和垂直线暗比水平和垂直线暗n原因：斜线单位长度的亮原因：斜线单位长度的亮度低