第四讲 反走样.ppt

1、第四讲 反走样,计算机图形学,反走样,将定义在连续空间中的物体映射到图像空间带来的各种各样的失真称为走样 数学上的点，直线无宽度，无面积 像素是有面积的 用于减少和消除各种走样的方法叫做反走样,矛盾,反走样,反走样,楼梯现象 扫描转换一个圆,直线或者多边形的时候出现的锯齿状的边界,反走样,亮度不均：不同走向的线段有不同的亮度,水平的线段，像素点之间的距离 为一个像素，对角线上的像素之 间的距离为1.414个像素 对角线上的像素稀疏，所以显 得颜色暗,反走样,篱栅问题：物体无法与像素栅格对齐,反走样,轮廓字体的篱栅现象,反走样,动画中的走样 走样的现象出现在静止不动的图像里一般不会让人难以接受，

2、但是当图像以动画的方式出现时，走样会带来不可忽视的影响。,反走样,1.提高分辨率 把显示的分辨率提高一倍， 直线经过两倍的像素，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。,反走样,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。,反走样,2.区域采样 每个像素是一个具有一定面积的小区域，将直线段看作具有一定宽度的狭长矩形。 当矩形（直线段）与像素相交时，求出两者相交区域的面积，然后根据

3、相交区域面积的大小确定该像素的亮度值。,反走样,例如：画一条直线宽度为1的直线，像素格与直线（0m1）的相交情况有以下几种：,已知直线的斜率为m，D为三角形在y方向的边长,反走样,面积计算 （5)的情况相似，（2）（4）的情况相似，（3）中阴影部分的面积可以用整个像素的面积减去两个三角形的面积。 情况（5)阴影面积为：D2/2m 情况（4)阴影面积为：D - m/2 情况阴影面积为：1 (1-D)2+E2/2m,反走样,每个像素面积为单位面积,即为1 相交区域面积是介于0、1之间的实数； 用它乘以像素的亮度值，即可得到该像素实际显示的亮度值。,反走样,问题：如果背景和线条都是有颜色（非灰度图）

4、，怎么生成反走样的直线？ 例如：背景颜色为灰色（128,128,128），直线颜色为绿色（0,255,0），令f为前面计算出来的面积 则面积为f的像素的颜色值为： （128*（1-f），128*（1-f）+255*f，128*（1-f）,反走样,思考： 如果背景颜色为（100,200,100），直线颜色为（200,50,150），像素点与直线相交的面积为f，则用区域采样的方法进行反走样，像素点的颜色如何计算？ （100*（1-f）+200*f,200*(1-f)+50*f,100*(1-f)+150*f)）,反走样,3.过取样 为了简便的计算直线经过的像素面积，采用过取样的方法。 基本思想：将

5、每个像素分割成若干个子像素，检查每个子像素与直线的关系。,有7个子像素在直线范围内 近似面积为7/9,反走样,上面的例子得到的近似面积比例为： 如果背景颜色为（100,50,50），直线颜色为（50,50,0）,则上面的九个像素点反走样之后的颜色值是多少？,反走样,4.低通过滤 给每一个像素算出一个新的值 这个新值是该像素的原始值与其相邻的若干像素的原始值的加权平均值。计算所需的权值放在大小为(2n+1)*(2n+1)的低通滤波器里。,3*3的滤波器例子,0*0+0*1/8+0*0 +0*1/8+1/2*1+ 0*1/8+0*1+0*1/8 +0*0=1/2,反走样,思考：如果将滤波器改为 上面的直线反走样