【正文】 左底邊長(zhǎng)為 D，則右底邊長(zhǎng)為 Dm，從而梯形的面積為 22 1)( mDMDD ????? ； 所得到的面積介于 0， 1 之間的實(shí)數(shù)，用它乘以像素的最大灰度值，即可得到像素實(shí)際顯示的灰度值。 20 （ 3）計(jì)算所有這些子像素對(duì)原像素亮度的貢獻(xiàn)之和。一個(gè)主循環(huán)將沿著直線的長(zhǎng)度畫(huà)一對(duì)像素 ,端點(diǎn)的像素對(duì)將被分別計(jì)算處理，如圖 所示。 算法的設(shè)計(jì)思想 設(shè)平面直線 l 的方程為 y=kx+b，根據(jù)斜率為 k 的取值范圍，可將平面直線分為 5類(lèi)： （ 1） 0〈 k〈 1；（ 2） 1〈 k〈 ?；（ 3） ?〈 k〈 1； （ 4） 1〈 k〈 0；（ 5） k=0， |k|=1， |k|=?； 根據(jù)數(shù)字圖形的特點(diǎn)，對(duì)第（ 5）類(lèi)直線不必反走樣掃描轉(zhuǎn)換就可簡(jiǎn)單地生成直線。基本策略是在幾個(gè)不同的方向上抖動(dòng)半個(gè)像素， 這樣就可以使對(duì)象的邊緣部分出現(xiàn)模糊效果，而其實(shí)體區(qū)卻沒(méi)有變化。 glPushMatrix()。因此我們只要反走樣八分之一圓弧其余的都可以對(duì)稱(chēng)得到反走樣。 23 4 反走樣算法改進(jìn) 多段直線反走樣算法 概述 直線是最基本的圖形元素，是構(gòu)成復(fù)雜圖形的基礎(chǔ)，人們?cè)谠O(shè)計(jì)和改進(jìn)直線生成算法方面已經(jīng)進(jìn)行了較深的研究。 WU 像素的中心亮度被定位在原始粒子的非整數(shù)位置。 ),(S dSyxf =1 。 這個(gè)方法中，起關(guān)鍵作用的是直線段與像素相交區(qū)域面積的計(jì)算。 6 7 5 3 4 1 2 圖 簡(jiǎn)單的過(guò)取樣方式 2）基于加權(quán)模板的過(guò)取樣 另一種過(guò)取樣方式（重疊過(guò)取樣），如圖 ，假設(shè)顯示器分辨率為 m*n，其 17 中 m=4， n=3，首先把顯示窗口劃分為（ 2m+1） *（ 2n+1）個(gè)像素，然后通過(guò)掃描轉(zhuǎn)換求得各子像素的顏色值，在對(duì)為于子像素中心及四周的 9個(gè)子像素的顏色值進(jìn)行平均，最后得到顯示像素的顏色亮度值。用于減少或消除這種走樣現(xiàn)象的技術(shù)，稱(chēng)為反走樣（ Antialiasing）。 } 14 3 三維圖像顯示鋸齒處理技術(shù) 圖像顯示產(chǎn)生鋸齒原因 光柵圖形顯示器是目前使用最廣泛的圖形顯示器，因?yàn)樗哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：光柵掃描顯示器具有固定的刷新順序，掃描從屏幕的左上角開(kāi)始，從左到右，從上到下的順序進(jìn)行刷新，從而刷新控制部件得以簡(jiǎn)化，節(jié)約了成本。當(dāng)我們調(diào)用 glPopMatrix 時(shí)，最后壓入棧的矩陣恢復(fù)為當(dāng)前矩陣。 glEnable(GL_TEXTURE_2D)。 BOOL CDifferentView::SetupPixelFormat() { PIXELFORMATDESCRIPTOR pfd = { sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR), // pfd 結(jié)構(gòu)的大小 1, // 版本號(hào) PFD_DRAW_TO_WINDOW | // 支持在窗口中繪圖 PFD_SUPPORT_OPENGL | // 支持 OpenGL PFD_DOUBLEBUFFER, // 雙緩存模式 PFD_TYPE_RGBA, // RGBA 顏 色模式 程序初始化 形體建模 渲染色彩 動(dòng)畫(huà)的應(yīng)用 12 24, // 24 位顏色深度 0, 0, 0, 0, 0, 0, // 忽略顏色位 0, // 沒(méi)有非透明度緩存 0, // 忽略移位位 0, // 無(wú)累加緩存 0, 0, 0, 0, // 忽略累加位 32, // 32 位深度緩存 0, // 無(wú)模板緩存 0, // 無(wú)輔助緩存 PFD_MAIN_PLANE, // 主層 0, // 保留 0, 0, 0 // 忽略層 ,可見(jiàn)性和損毀掩模 }。 特殊效果：利用 OpenGL 還能實(shí)現(xiàn)深度暗示（ Depth Cue ）、運(yùn)動(dòng)模糊（ Motion Blur）等特殊效果。 OpenGL 強(qiáng)有力的圖形函數(shù)不要求開(kāi)發(fā)人員把三維物體模型的數(shù)據(jù)寫(xiě)成固定的數(shù)據(jù)格式，也不要求開(kāi)發(fā)人員編寫(xiě)矩陣變換、外部設(shè)備訪問(wèn)等函數(shù)，大大地簡(jiǎn)化了編寫(xiě)三維圖形的程序。 程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、書(shū)寫(xiě)格式自由。另外就是能使用一個(gè)開(kāi)發(fā)工具，如本課題所采用的 VC++。由于缺乏大量數(shù)據(jù)的有效分析手段，大約有 95%的計(jì)算被浪費(fèi)，這嚴(yán)重阻礙了科學(xué)研究的進(jìn)展。 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)者可以方便地訪問(wèn)鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、空間球、數(shù)據(jù)手套等這種直觀的三維圖形開(kāi)發(fā)環(huán)境體現(xiàn)了 OpenGL的技術(shù)優(yōu)勢(shì) ,這也是許多三維圖形開(kāi)發(fā)者熱衷于 OpenGL 的緣由所在。 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。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。 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。 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(shū)簽。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。 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。 計(jì)算效率分析 .................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 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。目前 OpenGL 已成為三維圖形的開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。所有這些都依賴(lài)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。 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)。為此，美國(guó)計(jì)算機(jī)成像專(zhuān)業(yè)委員會(huì)提出了解決方法 —— 可視化。技能要求并不是太復(fù)雜，一般的初學(xué)者都能夠完成。 7 數(shù)據(jù)類(lèi)型豐富、齊全。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。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。 int pixelformat。 glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,m_Texture[0])。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)。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?xún)?nèi)的所有像素，并且賦予一定的顏色，就完成了圖形的繪制。 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。 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）。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。 （ 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。 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。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。 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。 。總之，算法充分利用圓的八對(duì)稱(chēng)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。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。 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。 （ 2）求出所有中心落在直線段內(nèi)的子像素的集合 F。接下來(lái)介紹（ a）和（ b）兩種情況。中心子 像素的權(quán)是角子像素的 4倍，是其他子像素的 2倍，中心子像素的加權(quán)系數(shù)是 1/4，頂部和底部及兩側(cè)子像素的加權(quán)系數(shù)是 1/8，而角子像素的加權(quán)系數(shù)是1/16。 反走樣的方法很多，一種簡(jiǎn)單的反走樣方法是以較高的分辨率顯示對(duì)象，如圖 。光柵掃描顯示器是一個(gè)畫(huà)點(diǎn)設(shè)備，與圖形的復(fù)雜度無(wú)關(guān)，刷新頻率固定，因此不會(huì)象隨機(jī)掃描顯示器那樣出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，人眼看上去更舒服。使用 GLUquadricObj 構(gòu)建二次曲面，并定義相關(guān)屬性，使用設(shè)定好的相關(guān)參數(shù)用 gluSphere 畫(huà)出圓球體。 //前面 glTexCoord2f(0,0)。pfd)。其工作流程如圖 ：