[工学]图形学第13章

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1、12.5图形反走样技术图形走样表现图形上的直线或光滑的曲线呈现锯齿状彩色花纹失去原有的形态和色彩细小物体在画面上得不到反映等等。图形走样原因生成图象时对真实画面的采样频率过低解决走样问题理想的方法是把点采样改成面积采样，即求出像素内不同可见景物表面所占据的面积，然后按其面积对这些表面的光亮度进行加权平均。另一种常用的反走样方法是增加采样密度。本节我们介绍两种图形反走样算法。1.A缓冲器方法2.光线跟踪的图形反走样技术12.5.1A缓冲器方法(1)场景中的多边形先按y排序，然后，对位于给定扫描线活化多边形表中的多边形先按x再按z排序。(2)如果某个像素被一个多边

2、形完全覆盖，且该多边形离视点最近，则像素显示该多边形的颜色。如果像素窗口中含有多个多边形（包括已裁剪的多边形面片），则采用z排序多边形表，从最近的多边形开始，用前面的多边形裁剪后面的多边形，直至遇到包围多边形（或背景）或裁剪到最后一个多边形为止。像素的光亮度由各裁剪多边形的光亮度按其在像素中可见区域所占面积进行加权平均得到。xyz象素射线射线平面A缓冲器算法A缓冲器算法采用子像素位屏蔽字来近似计算多边形在像素内的可见区域及面积。将整个像素划分为8×4个子区域，每一子区域用一机器位来表示，因此整个像素可用一32位字长的机器字来表示0000000000000000

3、00001111111111111100000000000000000000000xorxor0000000000000111000000000000000000000000000000000011111111111111=000000000000001110010110通过边的位屏蔽字构造多边形的位屏蔽字多边形所覆盖的像素位屏蔽字可采用下述方法确定:首先求得表面多边形每一条边的像素位屏蔽字（右边屏蔽位全置1），然后异或所有边的像素位屏蔽字即可获得该像素的位屏蔽字。边的像素位屏蔽字可通过一查找表来求得一个8×4的像素位屏蔽字对应9×5个网格点，每一网格点可与其

4、余任一网格点构成一条边，因此屏蔽位查找表总共包括45×45个像素位屏蔽字。对于多边形的任一边，首先在像素位屏蔽字中求得与其端点最近的网格点，然后由这两个网格点构成一索引在查找表中查得该边的像素位屏蔽字。由和计算Ain和Aout的面积取全1像素屏蔽字作为查找屏蔽字当前多边形的像素位屏蔽字为A缓冲器各像素颜色的计算M:8X4的像素位屏蔽字A:面积(0-1)C:颜色Opacity:不透明度(0-1)设最前面的多边形片为，它将整个像素区域分为被覆盖的部分和未被覆盖的部分，其对应的像素位屏蔽字分别为和，面积分别为和。设和分别表示和部分的颜色，则该像素的颜色可表示为111

5、f求Ain和AoutAout=1-Ain12.5.1A缓冲器方法例：设像素被A和B两个物体覆盖，物体A较物体B更靠近观察者，像素位屏蔽字为，设和分别表示A和B两表面的像素位屏蔽字，则查找屏蔽字和像素位屏蔽字为的初始状态如下：111111111AB像素被A，B两物体覆盖3.将作为新的，将作为新的，12.5.1A缓冲器方法1.处理面片A2.处理面片B111111111AB像素被A，B两物体覆盖得Ain=6/13，Aout=7/13得Ain=7/7，Aout=0/7不透明为该多边形片的颜色值透明区域的颜色＝的颜色＋紧跟后面的多边形的颜色的不透明度和颜色值分别为Opa

6、cityfront和Cfront，紧跟后面且其投影区域与重叠的多边形为back，其像素位屏蔽字为颜色为12.5.1A缓冲器方法确定区域的颜色设面片f挡住了面片e111fe如果面片e不透明如果面片e透明，则由下式计算Ain=1，Aout=212.5.1A缓冲器方法上述方法是一递归过程，当为零时递归结束A缓冲器方法可直接用于基于z-缓冲器消隐的图形绘制算法中，稍加修改后也可用于扫描线绘制算法。使用A缓冲器技术可有效克服边界像素中的图形走样现象，绘制出复杂场景的高质量的真实感图形，而且计算耗费增加不多，这使得它在一些实用图形系统中得到广泛应用。茶壶轮廓细节描述茶壶把

7、交叉处细节描述12.5.2光线跟踪的图形反走样技术一束入射光线射至曲面相交于A，B和C三点。入射光线相对于A，B和C三点的镜面反射光线分别为r1，r2和r3，当曲面的曲率较大时，反射光线r1，r2和r3将不能和位于这些反射光线之间的物体相交，从而使曲面的镜面映射效果变得不真实。中心RB点采样导致图形走样G入射光线ABCr1r2r3反射产生的图形走样像素细分技术：其基本思想是将发生图形走样的像素细分为四个子像素，分别对子像素进行光线跟踪。若子像素仍有图形走样，则对子像素继续细分，直到每一子像素的光亮度都大致正确为止。最后取各子像素光亮度的加权平均即可得到整个像素

8、的光亮度。I3I4I34I41：原有的