《基本图形光栅化》课件VIP

基本图形光栅化图形光栅化是将矢量图形转换为像素图像的过程，是计算机图形学中的重要环节。将抽象的数学描述转换为屏幕上可见的像素，使计算机能够在显示器上显示图像。课程概述11.光栅化的基本概念介绍光栅化技术的核心概念，包括像素、分辨率和扫描转换算法。22.基本图形的生成算法深入探讨线段、圆形、椭圆等基本图形的生成算法，重点讲解Bresenham算法的原理和应用。33.多边形填充算法介绍扫描转换算法和边界填充算法，以及各种优化技巧。44.图形变换和颜色模型讲解平移、旋转、缩放等基本图形变换，以及RGB、HSV和RGBA等颜色模型。光栅化的基本概念光栅化是将矢量图形转换为位图的过程，即将连续的几何形状转换为离散的像素点。在光栅化过程中，需要将矢量图形中的每个点都映射到屏幕上的像素点，并将像素点填充颜色以呈现图形。扫描转换算法定义将几何图形转换为像素点阵的过程。作用将计算机中存储的几何图形信息转换为显示设备上的像素点。方法根据几何图形的形状和位置，确定其对应的像素点。应用广泛应用于图形绘制、图像处理、游戏开发等领域。线段生成算法1基本概念线段生成算法用于在计算机图形学中绘制直线。通过将直线分解为一系列离散的像素点，实现直线在屏幕上的显示。2算法步骤该算法需要确定直线的起始点和终点，然后根据直线的斜率和方向，逐点生成直线上的像素点。3算法分类常用的线段生成算法包括DDA算法、Bresenham算法等，每种算法都有其优缺点和适用场景。Bresenham线段算法1计算决策参数判断下一像素点2选择像素点绘制当前点3更新决策参数计算下一参数值4循环绘制重复步骤，直到线段结束Bresenham线段算法是一种高效的线段绘制算法，通过计算决策参数来选择最佳像素点，并使用增量式计算来提高效率。多边形填充算法1扫描线算法逐行扫描，判断像素是否在多边形内。2边界填充算法从边界像素开始填充，直到遇到边界。3种子填充算法从一个种子像素开始填充，直到遇到边界。多边形填充算法是计算机图形学中常用的算法之一，它用于填充多边形内部区域。常用的多边形填充算法包括扫描线算法、边界填充算法和种子填充算法。扫描转换算法1算法简介扫描转换算法是一种将连续的几何图形转换为离散的像素点的算法，主要用于将矢量图形转换为位图图形。2基本步骤扫描转换算法通常包括以下步骤：确定图形的边界，确定边界内的像素点，以及将像素点设置为特定的颜色。3常见应用扫描转换算法广泛应用于计算机图形学，例如，用于绘制线段、圆、椭圆以及多边形等。多边形边界检测边界点识别确定多边形的边界点，即位于多边形边界上的点。边界点可以通过扫描线算法或其他方法来确定。扫描线算法沿着扫描线移动，检测与多边形边界的交点，这些交点即为边界点。边界点排序按照扫描线的顺序对边界点进行排序，以便进行后续的填充操作。排序后的边界点序列能够帮助填充算法确定多边形的内外部区域。多边形边界填充算法扫描线算法扫描线算法是一种常用的多边形填充算法。它通过逐行扫描多边形区域来确定需要填充的像素。边表算法首先建立一个边表，记录多边形的每条边及其在扫描线上的交点信息。交点排序对于每条扫描线，算法按交点的横坐标排序，并将相邻的交点配对，形成填充区间。像素填充算法根据填充区间，对扫描线上的像素进行填充，最终完成整个多边形的填充。圆生成算法1直线逼近圆弧由一系列直线段组成2中点画圆算法利用圆的中心点和半径3Bresenham算法逐点绘制圆弧圆生成算法是将圆的几何形状在屏幕上进行绘制，常用的算法包括直线逼近算法、中点画圆算法和Bresenham算法。这些算法通过计算一系列离散点的坐标，来绘制圆弧，从而生成圆形。Bresenham圆算法11.初始化确定圆心坐标和半径。22.确定起始点通常从圆心右边的点开始。33.循环绘制使用Bresenham算法计算下一个像素点。44.对称性利用圆的对称性，减少计算量。Bresenham圆算法是一种高效的绘制圆形算法，它基于差值方法，通过计算决策参数来选择下一个绘制的像素点。椭圆生成算法1中点算法基于中点位置判断下一个像素点2Bresenham算法利用差分方程计算像素点3参数方程根据参数方程计算像素点椭圆生成算法是计算机图形学中常用的算法之一，用于在屏幕上绘制椭圆。常用的算法包括中点算法、Bresenham算法和参数方程法。这些算法通过计算椭圆边界上的像素点来生成椭圆形状。基本图形组合多边形多边形是许多其他图形的基础。圆形圆形是构成许多自然和人造物体的基本形状。直线直线是所有图形的构建块，用于定义边缘和轮廓。颜色模型RGB颜色模型RGB模型是最常见的三原色模型，红、绿、蓝三种颜色可以混合出各种其他颜色。HSV颜色模型HSV模型是一种更直观的颜色模型，它使用色调、饱和度和亮度来描述颜色。CMYK颜色模型CMYK模型主要用于印刷，它使用青色、洋红色、黄色和黑色四种颜色混合出各种颜色。RGB颜色模型基于光的混合RGB颜色模型是一种加色模型，使用红、绿、蓝三种基本颜色混合来生成其他颜色。三种颜色组合通过调整三种颜色的比例，可以创建出各种不同的颜色。广泛应用RGB颜色模型广泛应用于显示器、电视、相机和图像处理软件。数字表示每种颜色可以使用0到255之间的数值表示，表示该颜色的强度。HSV颜色模型1色调指的是颜色的基本属性，例如红色、绿色或蓝色。2饱和度表示颜色的纯度或强度，饱和度越高，颜色越鲜艳。3明度指的是颜色的亮度或暗度，明度越高，颜色越亮。RGBA颜色模型RGBA颜色模型RGBA模型是RGB颜色模型的扩展，增加了透明度通道（Alpha）。Alpha通道值范围为0到255，表示颜色的透明度。0表示完全透明，255表示完全不透明。应用场景RGBA颜色模型广泛用于图形设计、网页设计和计算机图形学中。它允许创建具有不同透明度的颜色，实现叠加和混合效果。图形操作平移图形沿指定方向移动一定距离。旋转图形绕着固定点旋转一定角度。缩放改变图形的大小，可以放大或缩小。剪切将图形沿某个方向拉伸或压缩。平移1定义平移是一种最简单的图形变换。它将图形上的所有点沿指定方向移动相同的距离。2矩阵表示平移变换可以使用一个3x3的矩阵表示，它将图形上的每个点的坐标(x,y)变换成(x+tx,y+ty)。3应用平移在图形处理中被广泛应用于移动物体、调整位置和创建动画效果。旋转1矩阵表示旋转变换可以用矩阵表示。2旋转中心图形绕着旋转中心旋转。3旋转角度旋转角度决定旋转的程度。旋转是一种重要的图形变换操作，它可以使图形绕着旋转中心旋转一定的角度。旋转变换可以通过矩阵表示，并用旋转中心和旋转角度来描述。缩放1缩放比例缩放比例是一个正数，表示图形沿各个方向的放大或缩小程度。比例大于1表示放大，比例小于1表示缩小。2缩放中心缩放中心是图形缩放的参考点，图形以缩放中心为基准进行放大或缩小。3缩放矩阵缩放矩阵是一个3x3的矩阵，用于描述图形的缩放变换。缩放矩阵的第1行和第2行分别表示水平方向和垂直方向的缩放比例。剪切定义剪切是一种几何变换，沿着特定方向将图形进行拉伸变形。原理剪切通过改变图形的坐标系，将图形沿一个方向拉伸。应用剪切操作在计算机图形学中广泛应用，例如创建倾斜效果或调整物体形状。变换矩阵二维变换矩阵二维变换矩阵用于描述图形的平移、旋转、缩放和剪切等操作。它通常是一个3x3的矩阵，每个元素代表对图形在x轴和y轴方向上的影响。三维变换矩阵三维变换矩阵用于描述三维空间中的图形变换，例如旋转、平移、缩放等。它通常是一个4x4的矩阵，每个元素代表对图形在x、y和z轴方向上的影响。矩阵乘法变换矩阵通常通过矩阵乘法应用于图形的坐标点，从而实现对图形的变换。矩阵乘法可以将一个坐标点从原始空间转换到新的空间。3D变换1平移沿坐标轴移动物体。2旋转绕坐标轴旋转物体。3缩放改变物体的大小。4剪切变形物体形状。3D变换是指将物体在三维空间中进行移动、旋转、缩放、剪切等操作。这些操作可以使用