【正文】 系統(tǒng)對(duì)圖象信息的處理方式。 （ 2）求出所有中心落在直線段內(nèi)的子像素的集合 F。 ?????????????????????121242121161987654321 21 WU 像素反走樣 1） WU反走樣 普通的 Breshenham 算法畫線很快 ,但并不是很精細(xì) .通常的整數(shù)畫線因?yàn)橹荒茉谡麛?shù)坐標(biāo)上繪圖 ,所以產(chǎn)生難看的鋸齒 .介紹的 WU 像素反走樣算法就采用了非整數(shù)坐標(biāo)改進(jìn)它 ,效果也十分的好。 WU 反走樣直線不是這樣做，而是跨騎著直線繪制一對(duì)像素。你可以看到 ,頂點(diǎn)不在像素的中心點(diǎn)上，那么如何計(jì)算直線端點(diǎn)的兩個(gè)像素的正確亮度呢？方法就是把直線延長(zhǎng) (向后或向前 )到最近的整數(shù) x坐標(biāo) (p)，像計(jì)算直線上普通的像素對(duì)的亮度一樣計(jì)算這些像素對(duì)。在第二章已經(jīng)介紹并實(shí)現(xiàn)了幾種反走樣算法 ,但是它們都需要對(duì)直線上的每一個(gè)像素進(jìn)行反走樣處理，我們研究的多段反走樣直線算法利用直線段像素可能存在的多段相似性，大大提高反走樣速度，節(jié)省了反走樣時(shí)間。 計(jì)算效率分析 本算法需要通過(guò)計(jì)算獲取的掃描轉(zhuǎn)換像素個(gè)數(shù)最多為 dx 的一半：若 m1，則僅需計(jì)算 dx/m 個(gè)像素后就會(huì)出現(xiàn) dk=0；若計(jì)算達(dá)到 dx 的一半時(shí)仍未遇到精確落在直線上的像素，則由性質(zhì) 1 可知 m=1，從而利用性質(zhì) 2 進(jìn)行對(duì)稱復(fù)制。總之，算法充分利用圓的八對(duì)稱性，以加權(quán)過(guò)取樣算法基礎(chǔ) 下圖 是圓反走樣算法的部分效果實(shí)現(xiàn)圖： 圖 圓反走樣效果 本課題采用的反走樣技術(shù) —— 累積緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)反走樣 原理概述 累積緩沖區(qū)的一個(gè)應(yīng)用就是全屏消除鋸齒功能。 i ++) { /* Clear the color and depth buffers... */ glClearColor(, , , )。 。 for (i = 0。 圓的每一個(gè)八分之一圓弧都是由一段段的水平線段組成，因此圓弧反走樣的問(wèn)題就是反走樣一段段小的水平線段的問(wèn)題。 設(shè)計(jì)思想 1 反走樣直線段 l 掃描轉(zhuǎn)換生成的像素序列 {（ xi， yi） |i=0， 1， 2，?， n}可被劃分成具有相同形狀的 m 個(gè)片段： l1， l2，?， lm加終點(diǎn)像素，每個(gè)片段含p 個(gè)像素，每個(gè)片段的第一個(gè)像素精確地落在 l 上，且在整個(gè)像素序列中有且僅有 m+1 個(gè)像素精確地落在 l 上（如圖 所示）。其中 Bresenham 算法是最著名的，它在繪制線段的過(guò)程當(dāng)中只涉及整數(shù)的加法和符號(hào)的判斷，是一種簡(jiǎn)單、高效的算法。 在畫完了中間端點(diǎn)后，我們要畫起始端點(diǎn)和終結(jié)端點(diǎn)，如圖 所示。 根據(jù) WU 像素的這兩個(gè)屬性我們就可以實(shí)現(xiàn) WU反走樣直線。如果 yl+my5，則 說(shuō)明直線和像素的相交區(qū)域是由上中下三個(gè)相鄰像素中的兩個(gè)三角形和一個(gè)四邊形組成，否則相交區(qū)域是由上下兩個(gè)相鄰像素中的兩個(gè)梯形組成。 （ 3）上面得到的值介于 0和 1 之間，用它乘以像素的最大灰度值，即得到該像素顯示灰度值。 2）加權(quán)區(qū)域取樣 簡(jiǎn)單區(qū)域取樣由于相同面積重疊區(qū) 域?qū)ο袼氐呢暙I(xiàn)相同，但是這樣仍然會(huì)出現(xiàn)走樣現(xiàn)象，接下來(lái)介紹的加權(quán)區(qū)域取樣對(duì)此進(jìn)行了改善，使得相交區(qū)域?qū)ο袼亓炼鹊呢暙I(xiàn)依賴于該區(qū)域與像素中心的距離。那么相交區(qū)域如何計(jì)算呢 ？ 假設(shè)一條直線的斜率是 m，若規(guī)定它的顯示寬度是一個(gè)像素，那么直線和像素的相交有如下三種情況，如圖所示。屏幕上所畫的直線不是數(shù)學(xué)意義上的無(wú)寬度的理想線段，而是一個(gè)寬度至少為一個(gè)像素單位的線條。 由于接近像素區(qū)域中心的子像素在決定像素的顏色亮度值中發(fā)揮著重要的作用，因此過(guò)取樣算法中采用了加權(quán)平均的方法來(lái)計(jì)算顯示像素的顏色亮度值（基于加權(quán)模板的過(guò)取樣）。這種技術(shù)稱為過(guò)取樣（ Supersampling），或后濾波（ Postfiltering）。 相關(guān)的反走樣技術(shù) 常用的反走樣方法主要有：提高分辨率、區(qū)域采樣和加權(quán)區(qū)域采樣等。 光柵圖形的走樣現(xiàn)象除了上述鋸齒狀邊界外，還有圖形細(xì)節(jié)失真，狹小圖形遺失 等現(xiàn)象。在光柵顯示系統(tǒng)中，構(gòu)成圖形的最小圖 形元素是像素，這樣只要計(jì)算屏幕上位于給定區(qū)域以內(nèi)的所有像素，并且賦予一定的顏色，就完成了圖形的繪制。 GLUquadricObj* q = gluNewQuadric()。使用 glPushMatrix 可以精確地把當(dāng)前矩陣保存下來(lái)，并用 glPopMatrix 把它恢復(fù)出來(lái)。 glVertex3f(, ,)。 glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,m_Texture[0])。 } 對(duì)象模型的建立 在場(chǎng)景模型建立方面，我們選擇了 3個(gè)物體立方體、金字塔、圓球體。 int pixelformat。（ 1024 X 768 亦可） ? CPU： M380 ? 內(nèi)存： 256MB 以上 10 2 OpenGL實(shí)現(xiàn)三維圖像顯示的基本理論 概要設(shè)計(jì) 因?yàn)?OpenGL 與 VC++是通過(guò)接口程序相連的，所以在實(shí)現(xiàn)三維圖形的生成及顯示時(shí)，需要一個(gè)應(yīng)用程序入口；然后要注冊(cè)窗口類，注冊(cè)完成后需要?jiǎng)?chuàng)建OpenGL 顯示窗口；之后便可以進(jìn)行三維圖形的繪制；繪制完成后銷毀窗口、注冊(cè)窗口，整個(gè)過(guò)程便結(jié)束。運(yùn)動(dòng)模糊的繪圖方式（ motionblured），模擬物體運(yùn)動(dòng)時(shí)人眼觀察所感覺(jué)的動(dòng)感現(xiàn)象。 光照和材質(zhì)設(shè)置： OpenGL 光有輻射光（ Emitted Light）、環(huán)境光（ Ambient Light）、漫反射光（ Diffuse Light）和鏡面光（ Specular Light）。例如： OpenGL 提供一系列的三維圖形單元（圖元）供開(kāi)發(fā)者調(diào)用。語(yǔ)言的通用性較強(qiáng)。 7 數(shù)據(jù)類型豐富、齊全。是一種靜態(tài)數(shù)據(jù)類型檢查的，支持多重編程范式的通用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。技能要求并不是太復(fù)雜，一般的初學(xué)者都能夠完成。建模是把數(shù)據(jù)映射成物體的幾何圖元。為此，美國(guó)計(jì)算機(jī)成像專業(yè)委員會(huì)提出了解決方法 —— 可視化。 OpenGL 是網(wǎng)絡(luò)透明的，在客戶 — 服務(wù)器(ClientServer)體系結(jié)構(gòu)中， OpenGL 允許本地和遠(yuǎn)程繪圖。 OpenGL 成為目前三維圖形開(kāi) 發(fā)標(biāo)準(zhǔn) 在計(jì)算機(jī)發(fā)展初期，人們就開(kāi)始從事計(jì)算機(jī)圖形的開(kāi)發(fā)。使用者不僅能夠通過(guò) 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 感受到在客觀物理世界中所經(jīng)歷的“身臨其境”的逼真性，而且能夠突破空間、時(shí)間以及其他客觀限制，感受到真實(shí)世界中無(wú)法親身經(jīng)歷的體驗(yàn)。所有這些都依賴于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)的發(fā)展。 最近幾年計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展使得三維表現(xiàn)技術(shù)得以形成，這些三維表現(xiàn)技術(shù)使我們能夠再現(xiàn)三維世界中的物體，能夠用三維形體來(lái)表示復(fù)雜的信息，這種技術(shù)就是可視化 ( Visualization ) 技術(shù)。目前 OpenGL 已成為三維圖形的開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。建立一個(gè)多維的信息空間，感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)相結(jié)合的綜合集成環(huán)境，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將是支撐這個(gè)信息空間的關(guān)鍵技術(shù)。 OpenGL 應(yīng)用開(kāi)發(fā)的這種廣泛適應(yīng)性給從事三維 圖形開(kāi)發(fā)的人員帶來(lái)的好處是不言而喻的。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，已經(jīng)滲透到科研、工程、商業(yè)、藝術(shù)等社會(huì)生活和工業(yè)生產(chǎn)的幾乎一切領(lǐng)域，并與這些領(lǐng)域的發(fā)展相互推動(dòng)和促進(jìn)。 計(jì)算效率分析 .................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 1 系統(tǒng)概述 ............................................................................................. 2 課題研究的背景及意義 .............................................. 2 目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究和發(fā)展趨向 ...................................... 3 可視化是計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì) ............................ 3 OpenGL 提供直觀的三維圖形開(kāi)發(fā)環(huán)境 .......... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 關(guān)鍵詞 ： 系統(tǒng)設(shè)計(jì) OpenGL 技術(shù) 三維圖形設(shè)計(jì) 消鋸齒 虛擬現(xiàn)實(shí) II The ThreeDimensional graphics Antialiasing Abstract With the development of the Inter and the multimedia technology, visualization technology, Graphics technology, We can accurately emersion the 3D object in the reality world that use puter, and pletely exert the creationary thinking of ourselves. Through manmachine conversation to simulate or transform the real world, that’s the most fashionably technology of the Virtual Reality. Through this technology, the architect could design the beauty model of building directly。 題目： 三維畫面鋸齒處理 I 三維畫面鋸齒處理 摘要 隨著計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)、可視化技術(shù)及圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們可以使用計(jì)算機(jī)來(lái)精確地再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中絢麗多彩的三維物體，并充分發(fā)揮自身的創(chuàng)造性思維，通過(guò)人機(jī)交互來(lái)模擬、改造現(xiàn)實(shí)世界，這就是目前最為流行的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。論文運(yùn)用 OpenGL 工具 在 MFC 單文檔平臺(tái)下 創(chuàng)建了一個(gè) 虛擬三維環(huán)境 ，繪制一些常見(jiàn)的 三維圖形 , 并實(shí)現(xiàn)消鋸齒處理以 增加物體的真實(shí)感。 緒 論 ............................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 4 反走樣算法改進(jìn) ................................................................................ 23 多段直線反走樣算法 ............................................................................................... 23 概述 .............................................................................................................. 23 算法的設(shè)計(jì)思想 ............................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 緒 論 1 緒 論 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在圖形 處理領(lǐng)域中的應(yīng)用而發(fā)展起來(lái)的一門實(shí)踐性的學(xué)科，是游戲、數(shù)字媒體、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、圖像處理、地理信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等專業(yè)技術(shù)的基礎(chǔ)。 OpenGL 被設(shè)計(jì)成一個(gè)獨(dú)立于硬件的軟件編程接口，適用于多種不同的計(jì)算環(huán)境，包括個(gè)人計(jì)算機(jī)、圖形工作站、超級(jí)計(jì)算機(jī)及多機(jī)互連的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。人們不再只要求能夠通過(guò)人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)，參與到處理信息環(huán)境中去，而獲得身臨其境的體驗(yàn)。隨著 3D 游戲越來(lái)越多的被開(kāi)發(fā)，更多的游戲開(kāi)發(fā)人員選擇 OpenGL 作為開(kāi)發(fā)工具，以簡(jiǎn)化操作。我們又生活在一個(gè)充滿信息的世界中，能否盡快地理解并運(yùn)用這些信息將直接影響事業(yè)的成敗，所 以我們需要用一種最直接的形式來(lái)表示這些信息。 更令人驚奇的是目前正在發(fā)展的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) ,它能使人們進(jìn)入一個(gè)三維的、多媒體的虛擬世界，人們可以游歷遠(yuǎn)古時(shí)代的城堡 ,也可以遨游浩翰的太空。他綜合利用了計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 、 仿真技術(shù) 、 多媒體技術(shù) 、 人工智能 技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、 并行處理技術(shù) 和多傳感器技術(shù)，模擬人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感覺(jué)器官功能，使人能 4 夠沉浸在計(jì)算機(jī)生成的虛擬境界中，并能夠通過(guò)語(yǔ)言、手勢(shì)等自然的方式與之進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間。 例如： . OpenGL 提供一系列的三維圖形單元供開(kāi)發(fā)者調(diào)用 . OpenGL 提供一系列的圖形變換函數(shù) . OpenGL 提供一系列的外部設(shè)備訪問(wèn)函數(shù)，使開(kāi)發(fā)者可以方便地訪