工學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)PPT課件

1、1概述圖形顯示前需要：圖形顯示前需要：第1頁(yè)/共93頁(yè)2概述 坐標(biāo)系 直線、圓、橢圓的掃描變換 多邊形的生成 圖形剪裁 走樣與反走樣第2頁(yè)/共93頁(yè)33.1 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)坐標(biāo)系 用戶坐標(biāo)系(實(shí)數(shù)域) 設(shè)備坐標(biāo)系(整數(shù)域) 規(guī)范化設(shè)備坐標(biāo)系(01實(shí)數(shù)域)第3頁(yè)/共93頁(yè)43.2直線、圓、橢圓的掃描變換第4頁(yè)/共93頁(yè)53.2直線、圓、橢圓的掃描變換第5頁(yè)/共93頁(yè)63.2直線、圓、橢圓的掃描變換第6頁(yè)/共93頁(yè)73.2直線、圓、橢圓的掃描變換關(guān)鍵：如何判定關(guān)鍵：如何判定M M和和Q Q的關(guān)系的關(guān)系第7頁(yè)/共93頁(yè)83.2直線、圓、橢圓的掃描變換第8頁(yè)/共93頁(yè)93.2直線、圓、橢圓的掃描變換第9

2、頁(yè)/共93頁(yè)103.2直線、圓、橢圓的掃描變換P=(Xp, Yp)P1P2Q第10頁(yè)/共93頁(yè)113.2直線、圓、橢圓的掃描變換第11頁(yè)/共93頁(yè)123.2直線、圓、橢圓的掃描變換第12頁(yè)/共93頁(yè)133.2直線、圓、橢圓的掃描變換=,0.5,kyx edddk 由于由于xee 2可令可令第13頁(yè)/共93頁(yè)143.2直線、圓、橢圓的掃描變換v處理對(duì)象處理對(duì)象：圓心在原點(diǎn)的圓?。簣A心在原點(diǎn)的圓弧v圓的八對(duì)稱性圓的八對(duì)稱性圓的生成圓的生成第14頁(yè)/共93頁(yè)153.2直線、圓、橢圓的掃描變換中點(diǎn)畫(huà)圓中點(diǎn)畫(huà)圓第15頁(yè)/共93頁(yè)163.2直線、圓、橢圓的掃描變換中點(diǎn)畫(huà)圓中點(diǎn)畫(huà)圓第16頁(yè)/共93頁(yè)173.

3、2直線、圓、橢圓的掃描變換P=(Xp, Yp)P1P2M中點(diǎn)畫(huà)圓中點(diǎn)畫(huà)圓第17頁(yè)/共93頁(yè)183.2直線、圓、橢圓的掃描變換中點(diǎn)畫(huà)圓中點(diǎn)畫(huà)圓第18頁(yè)/共93頁(yè)193.2直線、圓、橢圓的掃描變換v橢圓方程橢圓方程:F(x,y)=b2x2+a2y2-a2b2=0v橢圓的對(duì)稱性橢圓的對(duì)稱性v橢圓上點(diǎn)橢圓上點(diǎn)(x,y)處的法向：處的法向：N(x,y) = (F)x i + (F)y j = 2b2 x i + 2a2 y j橢圓的生成橢圓的生成第19頁(yè)/共93頁(yè)203.2直線、圓、橢圓的掃描變換在上半部分,法向量的y分量大在下半部分,法向量的x分量大上半部分下半部分M1M2 在當(dāng)前中點(diǎn)處，法向量（ 2

4、b2 (Xp+1) ，2a2 (Yp-0.5)的y分量比x分量大,即： b2 (Xp+1) a2 (Yp-0.5), 而在下一中點(diǎn)，不等式改變方向，則說(shuō)明橢圓弧從上部分轉(zhuǎn)入下部分.橢圓的生成橢圓的生成第20頁(yè)/共93頁(yè)213.2直線、圓、橢圓的掃描變換1.直線段: Line2.射線: Ray3.構(gòu)造線: XLineAUTOCAD畫(huà)線畫(huà)線第21頁(yè)/共93頁(yè)223.2直線、圓、橢圓的掃描變換AUTOCAD畫(huà)圓畫(huà)圓v 1.圓圓 v (1)執(zhí)行方式執(zhí)行方式v 命令行：命令行：CIRCLEv 菜單：繪圖菜單：繪圖圓圓v 工具欄：繪圖工具欄：繪圖圓圓v (2)操作步驟操作步驟v命令命令: CIRCLE v

5、指定圓的圓心或指定圓的圓心或 三點(diǎn)三點(diǎn)(3P)/兩點(diǎn)兩點(diǎn)(2P)/相切、相切、半徑相切、相切、半徑(T)：(指定圓心指定圓心)v指定圓的半徑或指定圓的半徑或 直徑直徑(D): (直接輸入半徑數(shù)值或用鼠標(biāo)指定半徑長(zhǎng)度直接輸入半徑數(shù)值或用鼠標(biāo)指定半徑長(zhǎng)度)v指定圓的直徑指定圓的直徑 : (輸入直徑數(shù)值或用鼠標(biāo)指定直徑長(zhǎng)度輸入直徑數(shù)值或用鼠標(biāo)指定直徑長(zhǎng)度)v (3)選項(xiàng)說(shuō)明選項(xiàng)說(shuō)明v 三點(diǎn)三點(diǎn)(3P):用指定圓周上三點(diǎn)的方法畫(huà)圓。用指定圓周上三點(diǎn)的方法畫(huà)圓。v 兩點(diǎn)兩點(diǎn)(2P):指定直徑的兩端點(diǎn)畫(huà)圓。指定直徑的兩端點(diǎn)畫(huà)圓。v 相切、相切、半徑相切、相切、半徑(T):按先指定兩個(gè)相切對(duì)象，后給出半徑的

6、方法畫(huà)圓。按先指定兩個(gè)相切對(duì)象，后給出半徑的方法畫(huà)圓。v 菜單還提供一種菜單還提供一種“相切、相切、相切相切、相切、相切”模式畫(huà)圓模式畫(huà)圓第22頁(yè)/共93頁(yè)233.2直線、圓、橢圓的掃描變換v 2.圓弧圓弧 v (1)執(zhí)行方式執(zhí)行方式v 命令行：命令行：ARC（縮寫(xiě)名：（縮寫(xiě)名：A）v 菜單：繪圖菜單：繪圖弧弧v 工具欄：繪圖工具欄：繪圖圓弧圓弧v (2)操作步驟操作步驟v命令命令: ARC v指定圓弧的起點(diǎn)或指定圓弧的起點(diǎn)或 圓心圓心(C):（指定起點(diǎn)）（指定起點(diǎn)）v指定圓弧的第二點(diǎn)或指定圓弧的第二點(diǎn)或 圓心圓心(C)/端點(diǎn)端點(diǎn)(E):（指定第二點(diǎn)）（指定第二點(diǎn)）v指定圓弧的端點(diǎn)指定圓弧的端

7、點(diǎn):（指定端點(diǎn)）（指定端點(diǎn)）AUTOCAD畫(huà)圓畫(huà)圓第23頁(yè)/共93頁(yè)243.2直線、圓、橢圓的掃描變換v 3.圓環(huán)圓環(huán)v (1)執(zhí)行方式執(zhí)行方式v 命令行：命令行：DONUTv 菜單：繪圖菜單：繪圖圓環(huán)圓環(huán)v (2)操作步驟操作步驟v命令命令: DONUT v指定圓環(huán)的內(nèi)徑指定圓環(huán)的內(nèi)徑 ： (指定圓環(huán)內(nèi)徑指定圓環(huán)內(nèi)徑)v指定圓環(huán)的外徑指定圓環(huán)的外徑 : (指定圓環(huán)外徑指定圓環(huán)外徑)v指定圓環(huán)的中心點(diǎn)或指定圓環(huán)的中心點(diǎn)或 :（指定圓環(huán)的中心點(diǎn)）（指定圓環(huán)的中心點(diǎn)）v指定圓環(huán)的中心點(diǎn)或指定圓環(huán)的中心點(diǎn)或 :（繼續(xù)指定圓環(huán)的中心點(diǎn)，則繼續(xù)繪制相同內(nèi)外徑的圓環(huán)（繼續(xù)指定圓環(huán)的中心點(diǎn)，則繼續(xù)繪制相同內(nèi)

8、外徑的圓環(huán)。用回車、空格鍵或鼠標(biāo)右鍵結(jié)束命令）。用回車、空格鍵或鼠標(biāo)右鍵結(jié)束命令）。v (3)選項(xiàng)說(shuō)明選項(xiàng)說(shuō)明v 若指定內(nèi)徑為零，則畫(huà)出實(shí)心填充圓。若指定內(nèi)徑為零，則畫(huà)出實(shí)心填充圓。v 用命令用命令FILL可以控制圓環(huán)是否填充?？梢钥刂茍A環(huán)是否填充。v命令命令: FILL v輸入模式輸入模式 開(kāi)開(kāi)(ON)/關(guān)關(guān)(OFF) : （選擇（選擇ON表示填充，選擇表示填充，選擇OFF表示不填充）表示不填充）AUTOCAD畫(huà)圓畫(huà)圓第24頁(yè)/共93頁(yè)253.3 多邊形的生成第25頁(yè)/共93頁(yè)263.3 多邊形的生成第26頁(yè)/共93頁(yè)273.3 多邊形的生成目標(biāo)：利用相鄰像素之間的連貫性，提高算法效率目標(biāo)：

9、利用相鄰像素之間的連貫性，提高算法效率處理對(duì)象：非自交多邊形處理對(duì)象：非自交多邊形 （邊與邊之間除了頂點(diǎn)外（邊與邊之間除了頂點(diǎn)外無(wú)其它交點(diǎn)）無(wú)其它交點(diǎn)）掃描線算法掃描線算法綜合利用了區(qū)域的連貫性、掃描線的連貫性和綜合利用了區(qū)域的連貫性、掃描線的連貫性和邊的連貫性，避免對(duì)象素逐點(diǎn)運(yùn)算。邊的連貫性，避免對(duì)象素逐點(diǎn)運(yùn)算。第27頁(yè)/共93頁(yè)283.3 多邊形的生成第28頁(yè)/共93頁(yè)293.3 多邊形的生成第29頁(yè)/共93頁(yè)303.3 多邊形的生成第30頁(yè)/共93頁(yè)313.3 多邊形的生成基本原理基本原理一條掃描線與多邊形的邊有偶數(shù)個(gè)交點(diǎn)一條掃描線與多邊形的邊有偶數(shù)個(gè)交點(diǎn)步驟步驟(對(duì)于每一條掃描線對(duì)于每

10、一條掃描線):(1)求交點(diǎn)求交點(diǎn)(2)交點(diǎn)排序交點(diǎn)排序(3)交點(diǎn)配對(duì)，填充區(qū)段交點(diǎn)配對(duì)，填充區(qū)段。掃描線算法掃描線算法第31頁(yè)/共93頁(yè)323.3 多邊形的生成交點(diǎn)的取整規(guī)則交點(diǎn)的取整規(guī)則 要求：使生成的像素全部位于多邊形之內(nèi)要求：使生成的像素全部位于多邊形之內(nèi) 用于線畫(huà)圖元掃描轉(zhuǎn)換的四舍五入原則導(dǎo)致部分像素位于多用于線畫(huà)圖元掃描轉(zhuǎn)換的四舍五入原則導(dǎo)致部分像素位于多邊形之外，從而不可用邊形之外，從而不可用 假定非水平變與掃描線假定非水平變與掃描線y=e相交，交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為相交，交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為x,規(guī)則如下規(guī)則如下掃描線算法掃描線算法第32頁(yè)/共93頁(yè)333.3 多邊形的生成規(guī)則規(guī)則1：X為小數(shù)，

11、即交點(diǎn)落于掃描線上兩個(gè)相鄰像素之間為小數(shù)，即交點(diǎn)落于掃描線上兩個(gè)相鄰像素之間 (a)交點(diǎn)位于左邊之上，向右取整交點(diǎn)位于左邊之上，向右取整 (b)交點(diǎn)位于右邊之上，向左取整交點(diǎn)位于右邊之上，向左取整第33頁(yè)/共93頁(yè)343.3 多邊形的生成規(guī)則規(guī)則2：邊界上象素的取舍問(wèn)題，避免填充擴(kuò)大化。邊界上象素的取舍問(wèn)題，避免填充擴(kuò)大化。解決方法：解決方法： 邊界象素：規(guī)定落在右上邊界的象素不予填充。邊界象素：規(guī)定落在右上邊界的象素不予填充。 具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，只要對(duì)掃描線與多邊形的相交區(qū)間左閉右開(kāi)具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，只要對(duì)掃描線與多邊形的相交區(qū)間左閉右開(kāi)第34頁(yè)/共93頁(yè)353.3 多邊形的生成規(guī)則規(guī)則3：掃描線與多邊

12、形的頂點(diǎn)相交時(shí)，交點(diǎn)的取舍，保證交點(diǎn)正掃描線與多邊形的頂點(diǎn)相交時(shí)，交點(diǎn)的取舍，保證交點(diǎn)正確配對(duì)。確配對(duì)。解決方法：解決方法：檢查兩相鄰邊在掃描線的哪一側(cè)。檢查兩相鄰邊在掃描線的哪一側(cè)。 只要檢查頂點(diǎn)的兩條邊的另外兩個(gè)端點(diǎn)的只要檢查頂點(diǎn)的兩條邊的另外兩個(gè)端點(diǎn)的Y值，兩個(gè)值，兩個(gè)Y值中大于交值中大于交點(diǎn)點(diǎn)Y值的個(gè)數(shù)是值的個(gè)數(shù)是0，1，2，來(lái)決定取，來(lái)決定取0，1，2個(gè)交點(diǎn)。個(gè)交點(diǎn)。 第35頁(yè)/共93頁(yè)363.3 多邊形的生成1）活性邊活性邊：與當(dāng)前掃描線相交的邊。按交點(diǎn)：與當(dāng)前掃描線相交的邊。按交點(diǎn)x的增量順序的增量順序存放在一個(gè)鏈表中；該鏈表稱作存放在一個(gè)鏈表中；該鏈表稱作活性邊表（活性邊表（A

13、EL)。AEL 與ET的結(jié)點(diǎn)信息：lYmax: 所交邊的最高掃描線號(hào)lX：當(dāng)前掃描線與邊的交點(diǎn)的x坐標(biāo)lX：邊的斜率的倒數(shù)lNextage: 下一條邊的指針typedef struct int ymax; float x,deltax; Edge *nextEdge; Edge; 第36頁(yè)/共93頁(yè)373.3 多邊形的生成2）邊的分類表）邊的分類表（ET）按照邊的下端點(diǎn)按照邊的下端點(diǎn)y坐標(biāo)對(duì)非水平邊進(jìn)行分類的指針數(shù)組坐標(biāo)對(duì)非水平邊進(jìn)行分類的指針數(shù)組,下端點(diǎn)下端點(diǎn)y坐標(biāo)值等于坐標(biāo)值等于i的邊屬于第的邊屬于第i類類typedef struct int ymax; float x,deltax; E

14、dge *nextEdge; Edge; 邊的分類表的作用是避免盲目求交。當(dāng)處理一條掃描線時(shí)，為了求出它與多邊形邊的所有交點(diǎn)，必須將它與所有的邊進(jìn)行求交測(cè)試。而實(shí)際上只有某幾條邊與該掃描線有交點(diǎn)。邊的分類表正是用來(lái)排除不必要的求求交測(cè)試的。第37頁(yè)/共93頁(yè)383.3 多邊形的生成第38頁(yè)/共93頁(yè)393.3 多邊形的生成求補(bǔ)運(yùn)算求補(bǔ)運(yùn)算：假定：假定A為一個(gè)正整數(shù)，則為一個(gè)正整數(shù)，則M的補(bǔ)定義為的補(bǔ)定義為 A M, 記為記為 。計(jì)算機(jī)中取。計(jì)算機(jī)中取A為為n位能表示的最大位能表示的最大整數(shù)。即，整數(shù)。即，A=0 xFFFFFFFF由來(lái)：由來(lái)：光柵圖形中，如果某區(qū)域已著上值為光柵圖形中，如果某區(qū)

15、域已著上值為M的顏的顏色值做偶數(shù)次求補(bǔ)運(yùn)算，該區(qū)域顏色不變；而做奇色值做偶數(shù)次求補(bǔ)運(yùn)算，該區(qū)域顏色不變；而做奇數(shù)次求補(bǔ)運(yùn)算，則該區(qū)域顏色變?yōu)橹禐榈念伾?。這數(shù)次求補(bǔ)運(yùn)算，則該區(qū)域顏色變?yōu)橹禐榈念伾＿@一規(guī)律應(yīng)用于多邊形掃描轉(zhuǎn)換，就為邊緣填充算法一規(guī)律應(yīng)用于多邊形掃描轉(zhuǎn)換，就為邊緣填充算法。求補(bǔ)運(yùn)算可用異或顯示模式實(shí)現(xiàn)。求補(bǔ)運(yùn)算可用異或顯示模式實(shí)現(xiàn)。算法基本思想：算法基本思想：對(duì)于每條掃描線和每條多邊形邊的對(duì)于每條掃描線和每條多邊形邊的交點(diǎn)，將該掃描線上交點(diǎn)右方的所有象素取補(bǔ)。交點(diǎn)，將該掃描線上交點(diǎn)右方的所有象素取補(bǔ)。邊填充算法邊填充算法第39頁(yè)/共93頁(yè)403.3 多邊形的生成第40頁(yè)/共93頁(yè)

16、413.3 多邊形的生成：對(duì)多邊形的所有邊（水平邊除外）用特殊顏色打標(biāo)志， 計(jì)算掃描線與邊的交點(diǎn)，將交點(diǎn)置成特殊顏色。：對(duì)于每條與多邊形相交的掃描線，從左向右依次訪問(wèn)該掃描線上的每個(gè)像素，用一個(gè)布爾變量insideinside來(lái)表示當(dāng)前像素是在多邊形外部，還是在多邊形內(nèi)部。insideinside的初始值為falsefalse，在從左向右的訪問(wèn)過(guò)程中，每當(dāng)遇到一個(gè)被置成特殊顏色的像素，就將insideinside取反，如果訪問(wèn)的像素沒(méi)有被置成特殊顏色，就保持insideinside不變。經(jīng)過(guò)如上處理后，若insideinside為falsefalse，則當(dāng)前像素置成背景色或保持原來(lái)顏色；若in

17、sideinside為truetrue，則當(dāng)前像素置成指定的多邊形顏色。 (a) 打標(biāo)志后 (b) 填充后邊標(biāo)志算法邊標(biāo)志算法第41頁(yè)/共93頁(yè)423.3 多邊形的生成1.1.種子點(diǎn)（種子點(diǎn)（x,yx,y）入棧。）入棧。 2. 2. 棧頂元素（棧頂元素（x,yx,y）出棧作為種子點(diǎn)。）出棧作為種子點(diǎn)。3. 3. 從種子點(diǎn)（從種子點(diǎn)（x,yx,y）開(kāi)始沿著掃描線向左右兩個(gè)方向逐個(gè)）開(kāi)始沿著掃描線向左右兩個(gè)方向逐個(gè)像素進(jìn)行填充，直到到達(dá)邊界像素為止。像素進(jìn)行填充，直到到達(dá)邊界像素為止。4. 4. 將上述填充區(qū)段的左右端點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別記為將上述填充區(qū)段的左右端點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別記為x xleftleft

18、和和x xrightright。5. 5. 在與當(dāng)前掃描線相鄰的上下兩條掃描線的在與當(dāng)前掃描線相鄰的上下兩條掃描線的xxleftleft，x xrightright 范圍內(nèi)進(jìn)行檢查，看看是否全部為邊界像素或已填充像素，范圍內(nèi)進(jìn)行檢查，看看是否全部為邊界像素或已填充像素，若存在著非邊界且未填充的像素，那么將該區(qū)段的最右端若存在著非邊界且未填充的像素，那么將該區(qū)段的最右端像素作為種子點(diǎn)入棧。像素作為種子點(diǎn)入棧。種子填充算法種子填充算法第42頁(yè)/共93頁(yè)433.3 多邊形的生成v 1.創(chuàng)建面域創(chuàng)建面域 v (1)執(zhí)行方式執(zhí)行方式v 命令行：命令行：REGIONv 菜單：繪圖菜單：繪圖面域面域v 工具

19、欄：繪圖工具欄：繪圖面域面域v (2)操作步驟操作步驟v命令：命令：REGION v選擇對(duì)象：選擇對(duì)象：v 選擇對(duì)象后，系統(tǒng)自動(dòng)將所選擇的對(duì)象轉(zhuǎn)換成面域。選擇對(duì)象后，系統(tǒng)自動(dòng)將所選擇的對(duì)象轉(zhuǎn)換成面域。v 2.面域的布爾運(yùn)算面域的布爾運(yùn)算v (1)執(zhí)行方式執(zhí)行方式v 命令行：命令行：UNION（并集）或（并集）或INTERSECT（交集）或（交集）或SUBTRACT（差（差集）集）v 菜單：修改菜單：修改實(shí)體編輯實(shí)體編輯并集（交集并集（交集 、差集）、差集）v 工具欄：實(shí)體編輯工具欄：實(shí)體編輯并集并集 （交集（交集 、差集、差集 ） 第43頁(yè)/共93頁(yè)443.3 多邊形的生成v (2)操作步驟操

20、作步驟v命令：命令：UNION（INTERSECT） v選擇對(duì)象：選擇對(duì)象：v 選擇對(duì)象后，系統(tǒng)對(duì)所選擇的面域做并集（交集）計(jì)算。選擇對(duì)象后，系統(tǒng)對(duì)所選擇的面域做并集（交集）計(jì)算。v命令：命令：SUBTRACT v選擇對(duì)象：（選擇差集運(yùn)算的主體對(duì)象）選擇對(duì)象：（選擇差集運(yùn)算的主體對(duì)象）v選擇對(duì)象：（右鍵單擊結(jié)束）選擇對(duì)象：（右鍵單擊結(jié)束）v選擇對(duì)象：（選擇差集運(yùn)算的參照體對(duì)象）選擇對(duì)象：（選擇差集運(yùn)算的參照體對(duì)象）v選擇對(duì)象：（右鍵單擊結(jié)束）選擇對(duì)象：（右鍵單擊結(jié)束）v 選擇對(duì)象后，系統(tǒng)對(duì)所選擇的面域做差集計(jì)算。運(yùn)算邏輯是主體對(duì)象選擇對(duì)象后，系統(tǒng)對(duì)所選擇的面域做差集計(jì)算。運(yùn)算邏輯是主體對(duì)象減去

21、與參照體對(duì)象重疊的部分。減去與參照體對(duì)象重疊的部分。 （a）面域原圖 （b）并集 （c）交集 （d）差集 布爾運(yùn)算的結(jié)果 第44頁(yè)/共93頁(yè)45 線寬控制 重復(fù)像素法 優(yōu)點(diǎn)： 實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單用重復(fù)像素法繪制線段 用重復(fù)像素法繪制圓弧 線寬第45頁(yè)/共93頁(yè)46 線寬控制 缺點(diǎn)： 線段兩端要么為水平的，要么是豎直的 折線頂點(diǎn)處有缺口線寬第46頁(yè)/共93頁(yè)47 圖元的寬度不均勻 產(chǎn)生寬度為偶數(shù)像素的圖元效果不好(a)(a)水平線段 (b)45(b)45線段 線寬第47頁(yè)/共93頁(yè)48 移動(dòng)畫(huà)筆 常用畫(huà)筆的形狀 線寬第48頁(yè)/共93頁(yè)49 移動(dòng)畫(huà)筆用移動(dòng)畫(huà)筆法繪制線段 線寬第49頁(yè)/共93頁(yè)50 移動(dòng)畫(huà)筆

22、用移動(dòng)畫(huà)筆法繪制圓弧 線寬第50頁(yè)/共93頁(yè)51 移動(dòng)畫(huà)筆(a)(a)水平線段 (b)45(b)45線段 線寬第51頁(yè)/共93頁(yè)52 區(qū)域填充法 優(yōu)點(diǎn)： 生成的圖形質(zhì)量高 缺點(diǎn) 計(jì)算量大 有些圖形的等距線難以獲得 可以根據(jù)線條的寬度，計(jì)算出線條的外輪廓，再用區(qū)域填充的方法，產(chǎn)生具有一定線寬的線條。 線寬第52頁(yè)/共93頁(yè)53 區(qū)域填充法 為了改善線條端點(diǎn)處的形狀，可以在線條端點(diǎn)處加上線帽（line capline cap）。右圖為三種常用的線帽。 三種常用的線帽 粗線段的連接處需要特別考慮 三種常用的粗線段的連接方式 線寬第53頁(yè)/共93頁(yè)54 區(qū)域填充法 對(duì)于封閉曲線來(lái)說(shuō)，可以先生成兩條距離

23、為線寬的曲線，再填充兩條曲線之間的區(qū)域。 線寬第54頁(yè)/共93頁(yè)55 線型控制實(shí)線長(zhǎng)劃線短劃線點(diǎn)劃線 四種常用的線型 線型第55頁(yè)/共93頁(yè)56 線型控制1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 線型可以用0 0、1 1序列來(lái)表示，存放在數(shù)組中。例如，我們可以用包含8 8個(gè)元素的整數(shù)數(shù)組來(lái)表示線型（1111111111111111表示實(shí)線，1111000011110000表示長(zhǎng)劃線，1100110011001100表示短劃線），此時(shí)線型以8 8為周期重復(fù)。繪制 if ( if ( 線型i%8 ) write_pixel(x, y)i%8 ) write_pixel

24、(x, y)； 線型第56頁(yè)/共93頁(yè)573.4 線框圖形屬性v線寬和線型線寬和線型vAutoCAD圖層圖層第57頁(yè)/共93頁(yè)58AutoCAD圖層v 1.利用對(duì)話框設(shè)置圖層利用對(duì)話框設(shè)置圖層v (1)執(zhí)行方式執(zhí)行方式v 命令行：命令行：LAYERv 菜單：格式菜單：格式圖層圖層v 工具欄：圖層工具欄：圖層圖層特性管理器圖層特性管理器v (2)操作步驟操作步驟v命令：命令：LAYER v 系統(tǒng)打開(kāi)系統(tǒng)打開(kāi)“圖層特性管理器圖層特性管理器”v 對(duì)話框，如圖所示。對(duì)話框，如圖所示。v 可以按照需要設(shè)置。可以按照需要設(shè)置?！皥D層特性管理器”對(duì)話框 第58頁(yè)/共93頁(yè)59AutoCAD圖層v .利用工具

25、欄設(shè)置圖層利用工具欄設(shè)置圖層v AutoCAD提供了一個(gè)提供了一個(gè)“特性特性”工具欄，如圖所示。用戶能夠控制和使工具欄，如圖所示。用戶能夠控制和使用工具欄上的工具圖標(biāo)快速地察看和改變所選對(duì)象的圖層、顏色、線用工具欄上的工具圖標(biāo)快速地察看和改變所選對(duì)象的圖層、顏色、線型和線寬等特性。在繪圖屏幕上選擇任何對(duì)象都將在工具欄上自動(dòng)顯型和線寬等特性。在繪圖屏幕上選擇任何對(duì)象都將在工具欄上自動(dòng)顯示它所在圖層、顏色、線型等屬性。示它所在圖層、顏色、線型等屬性。 v “顏色控制顏色控制”下拉列表框：?jiǎn)螕粲覀?cè)的向下箭頭，彈出一下拉列表，下拉列表框：?jiǎn)螕粲覀?cè)的向下箭頭，彈出一下拉列表，用戶可從中選擇使之成為當(dāng)前顏

26、色，如果選擇用戶可從中選擇使之成為當(dāng)前顏色，如果選擇“選擇顏色選擇顏色”選項(xiàng)，選項(xiàng)，AutoCAD打開(kāi)打開(kāi)“選擇顏色選擇顏色”對(duì)話框以選擇其他顏色。對(duì)話框以選擇其他顏色?！疤匦浴惫ぞ邫?第59頁(yè)/共93頁(yè)60AutoCAD圖層v “線型控制線型控制”下拉列表框：?jiǎn)螕粲覀?cè)的向下箭頭，彈出一下拉列下拉列表框：?jiǎn)螕粲覀?cè)的向下箭頭，彈出一下拉列表，用戶可從中選擇某一線型使之成為當(dāng)前線型。表，用戶可從中選擇某一線型使之成為當(dāng)前線型。v “線寬線寬”下拉列表框：?jiǎn)螕粲覀?cè)的向下箭頭，彈出一下拉列表，下拉列表框：?jiǎn)螕粲覀?cè)的向下箭頭，彈出一下拉列表，用戶可從中選擇一個(gè)線寬使之成為當(dāng)前線寬。用戶可從中選擇一個(gè)線寬

27、使之成為當(dāng)前線寬。v “打印類型控制打印類型控制”下拉列表框：?jiǎn)螕粲覀?cè)的向下箭頭，彈出一下下拉列表框：?jiǎn)螕粲覀?cè)的向下箭頭，彈出一下拉列表，用戶可從中選擇一種打印樣式使之成為當(dāng)前打印樣式。拉列表，用戶可從中選擇一種打印樣式使之成為當(dāng)前打印樣式。第60頁(yè)/共93頁(yè)61AutoCAD圖層v AutoCAD允許用戶為圖層設(shè)置顏色，為新建的圖形對(duì)象設(shè)置當(dāng)前顏允許用戶為圖層設(shè)置顏色，為新建的圖形對(duì)象設(shè)置當(dāng)前顏色，還可以改變已有圖形對(duì)象的顏色。色，還可以改變已有圖形對(duì)象的顏色。v 1.執(zhí)行方式執(zhí)行方式v 命令行：命令行：COLORv 菜單：格式菜單：格式顏色顏色v 2.操作步驟操作步驟v 命令：命令：COL

28、OR v 單擊相應(yīng)的菜單項(xiàng)或在命令行輸入單擊相應(yīng)的菜單項(xiàng)或在命令行輸入v COLOR命令后回車，命令后回車，AutoCAD打開(kāi)打開(kāi)v “選擇顏色選擇顏色”對(duì)話框。對(duì)話框。v 其中：其中：“選擇顏色”對(duì)話框 顏色設(shè)置第61頁(yè)/共93頁(yè)62AutoCAD圖層v “索引顏色索引顏色”標(biāo)簽：打開(kāi)此標(biāo)簽，可以在系統(tǒng)所提供的標(biāo)簽：打開(kāi)此標(biāo)簽，可以在系統(tǒng)所提供的255色索引表中色索引表中選擇所需要的顏色，如選擇所需要的顏色，如“選擇顏色選擇顏色”對(duì)話框所示。對(duì)話框所示。v “真彩色真彩色”標(biāo)簽：標(biāo)簽：打開(kāi)此標(biāo)簽，可以選擇需要的任意顏色，可以拖動(dòng)打開(kāi)此標(biāo)簽，可以選擇需要的任意顏色，可以拖動(dòng)調(diào)色板中的顏色指示光

29、標(biāo)和調(diào)色板中的顏色指示光標(biāo)和“亮度亮度”滑塊選擇顏色及其亮度。也可以滑塊選擇顏色及其亮度。也可以通過(guò)通過(guò)“色調(diào)色調(diào)”、“飽和度飽和度”和和“亮度亮度”調(diào)節(jié)鈕來(lái)選擇需要的顏色。所調(diào)節(jié)鈕來(lái)選擇需要的顏色。所選擇的顏色的紅、綠、藍(lán)值顯示在下面的選擇的顏色的紅、綠、藍(lán)值顯示在下面的“顏色顏色”文本框中，也可以文本框中，也可以直接在該文本框中輸入自己設(shè)定的紅、綠、藍(lán)值來(lái)選擇顏色。直接在該文本框中輸入自己設(shè)定的紅、綠、藍(lán)值來(lái)選擇顏色。 “真彩色”標(biāo)簽 顏色設(shè)置第62頁(yè)/共93頁(yè)63AutoCAD圖層v “配色系統(tǒng)配色系統(tǒng)”標(biāo)簽標(biāo)簽 v 打開(kāi)此標(biāo)簽，可以從標(biāo)準(zhǔn)配色系統(tǒng)中選擇預(yù)定義的顏色，可以在打開(kāi)此標(biāo)簽，可

30、以從標(biāo)準(zhǔn)配色系統(tǒng)中選擇預(yù)定義的顏色，可以在“配配色系統(tǒng)色系統(tǒng)”下拉列表框中選擇需要的系統(tǒng)，然后拖動(dòng)右邊的滑塊來(lái)選擇下拉列表框中選擇需要的系統(tǒng)，然后拖動(dòng)右邊的滑塊來(lái)選擇具體的顏色，所選擇的顏色編號(hào)顯示在下面的具體的顏色，所選擇的顏色編號(hào)顯示在下面的“顏色顏色”文本框中，也文本框中，也可以直接在該文本框中輸入編號(hào)值來(lái)選擇顏色?？梢灾苯釉谠撐谋究蛑休斎刖幪?hào)值來(lái)選擇顏色。“配色系統(tǒng)”標(biāo)簽 顏色設(shè)置第63頁(yè)/共93頁(yè)64AutoCAD圖層v 1.在在“圖層特性管理器圖層特性管理器”中設(shè)置線型中設(shè)置線型v 按照上節(jié)講述方法，打開(kāi)按照上節(jié)講述方法，打開(kāi)“圖層特性管理器圖層特性管理器”對(duì)話框，在圖層列表的對(duì)話

31、框，在圖層列表的線型項(xiàng)下單擊線型名，系統(tǒng)打開(kāi)線型項(xiàng)下單擊線型名，系統(tǒng)打開(kāi)“選擇線型選擇線型”對(duì)話框，如下頁(yè)圖所示對(duì)話框，如下頁(yè)圖所示。其中：。其中：v “已加載的線型已加載的線型”列表框：顯示在當(dāng)前繪圖中加載的線型，可供用戶列表框：顯示在當(dāng)前繪圖中加載的線型，可供用戶選用，其右側(cè)顯示出線型的形式。選用，其右側(cè)顯示出線型的形式。v “加載加載”按鈕：?jiǎn)螕舸税粹o，打開(kāi)按鈕：?jiǎn)螕舸税粹o，打開(kāi)“加載或重載線型加載或重載線型”對(duì)話框，如下對(duì)話框，如下頁(yè)圖所示，用戶可通過(guò)此對(duì)話框加載線型并把它添加到線型列表中。頁(yè)圖所示，用戶可通過(guò)此對(duì)話框加載線型并把它添加到線型列表中。圖層線型設(shè)置第64頁(yè)/共93頁(yè)65A

32、utoCAD圖層“選擇線型”對(duì)話框 “加載或重載線型”對(duì)話框 圖層線型設(shè)置第65頁(yè)/共93頁(yè)66AutoCAD圖層v 2.直接設(shè)置線型直接設(shè)置線型v 執(zhí)行方式執(zhí)行方式v 命令行：命令行：LINETYPEv 在命令行輸入上述命令后，系統(tǒng)在命令行輸入上述命令后，系統(tǒng)v 打開(kāi)打開(kāi)“線型管理器線型管理器”對(duì)話框，如圖對(duì)話框，如圖v 所示。該對(duì)話框與前面講述的所示。該對(duì)話框與前面講述的v 相關(guān)知識(shí)相同。相關(guān)知識(shí)相同?！熬€型管理器”對(duì)話框 圖層線型設(shè)置第66頁(yè)/共93頁(yè)673.4 反走樣走樣走樣 ：用離散量用離散量(像素像素)表示連續(xù)的量表示連續(xù)的量(圖形圖形)而引起而引起 的失真，叫混淆或叫的失真，叫混

33、淆或叫走樣走樣(aliasing)。光柵圖形的走樣現(xiàn)象光柵圖形的走樣現(xiàn)象:階梯狀邊界；階梯狀邊界；圖形細(xì)節(jié)失真；圖形細(xì)節(jié)失真；狹小圖形遺失：動(dòng)畫(huà)序列中時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，狹小圖形遺失：動(dòng)畫(huà)序列中時(shí)隱時(shí)現(xiàn)， 產(chǎn)生閃爍。產(chǎn)生閃爍。第67頁(yè)/共93頁(yè)683.4 反走樣v不光滑不光滑(階梯狀）的圖形邊界階梯狀）的圖形邊界第68頁(yè)/共93頁(yè)693.4 反走樣v圖形細(xì)節(jié)失真圖形細(xì)節(jié)失真第69頁(yè)/共93頁(yè)703.4 反走樣v狹小圖形的遺失與狹小圖形的遺失與 動(dòng)態(tài)圖形的閃爍動(dòng)態(tài)圖形的閃爍第70頁(yè)/共93頁(yè)713.4 反走樣v什么是反走樣什么是反走樣在圖形顯示過(guò)程中，用于減少或消除走樣現(xiàn)象的方法在圖形顯示過(guò)程中，用于減少

34、或消除走樣現(xiàn)象的方法 1）提高分辨率方法）提高分辨率方法 2）非加權(quán)區(qū)域采樣）非加權(quán)區(qū)域采樣 3）加權(quán)區(qū)域采樣）加權(quán)區(qū)域采樣第71頁(yè)/共93頁(yè)72反走樣方法過(guò)采樣v提高分辨率的反走樣方法提高分辨率的反走樣方法 過(guò)采樣過(guò)采樣方法簡(jiǎn)單，但代價(jià)非常大。 顯示器的水平、豎直分辯率各提高一倍，則顯示器的點(diǎn)距減少一倍，幀緩存容量則增加到原來(lái)的4倍，而掃描轉(zhuǎn)換同樣大小的圖元卻要花4倍時(shí)間。第72頁(yè)/共93頁(yè)73v方法由來(lái)方法由來(lái)兩點(diǎn)假設(shè)兩點(diǎn)假設(shè)1、象素是數(shù)學(xué)上抽象的點(diǎn)，它的面積為、象素是數(shù)學(xué)上抽象的點(diǎn)，它的面積為0，它的亮度由，它的亮度由覆蓋該點(diǎn)的圖形的亮度所決定；覆蓋該點(diǎn)的圖形的亮度所決定；2、直線段是數(shù)

35、學(xué)上抽象直線段，它的寬度為、直線段是數(shù)學(xué)上抽象直線段，它的寬度為0?，F(xiàn)實(shí)現(xiàn)實(shí) 像素的面積不為像素的面積不為0； 直線段的寬度至少為直線段的寬度至少為1個(gè)像素；個(gè)像素；假設(shè)與現(xiàn)實(shí)的矛盾是導(dǎo)致走樣出現(xiàn)的原因之一假設(shè)與現(xiàn)實(shí)的矛盾是導(dǎo)致走樣出現(xiàn)的原因之一反走樣方法區(qū)域采樣第73頁(yè)/共93頁(yè)74反走樣方法區(qū)域采樣解決方法：改變直線段模型，由此產(chǎn)生算法解決方法：改變直線段模型，由此產(chǎn)生算法方法步驟方法步驟：1、將直線段看作具有一定寬度的狹長(zhǎng)矩形；2、當(dāng)直線段與某象素有交時(shí)，求出兩者相交區(qū)域的面積；3、根據(jù)相交區(qū)域的面積，確定該象素的亮度值 第74頁(yè)/共93頁(yè)75反走樣方法區(qū)域采樣方法性質(zhì)：1）直線段對(duì)一個(gè)

36、像素亮度的貢獻(xiàn)與兩者相交區(qū)域的面積成正比，從而和像素中心點(diǎn)距直線段的距離成反比(像素中心點(diǎn)距直線段距離越遠(yuǎn)，相交區(qū)域的面積越?。?；2） 當(dāng)直線段和某個(gè)像素不相交時(shí)，它對(duì)該像素的亮度無(wú)影響；3） 相同面積的相交區(qū)域?qū)ο袼氐牧炼蓉暙I(xiàn)相同，而與這個(gè)相交區(qū)域落在像素內(nèi)什麼位置無(wú)關(guān)。關(guān)鍵：如何計(jì)算這個(gè)面積？第75頁(yè)/共93頁(yè)76反走樣方法區(qū)域采樣- 計(jì)算相交區(qū)域的面積計(jì)算相交區(qū)域的面積像素實(shí)際顯示的灰度值 = 所得面積 * 該像素的最大灰度值xixi-0.5xi+0.5xi+1yi-0.5yiyi+0.5yi+1PLHy=k(xi-0.5)+by=k(xi+0.5)+by=k(xi+1)+b第76頁(yè)/共

37、93頁(yè)77反走樣方法區(qū)域采樣立方體濾波器立方體濾波器第77頁(yè)/共93頁(yè)78反走樣方法區(qū)域采樣求相交區(qū)域的近似面積的離散計(jì)算方法求相交區(qū)域的近似面積的離散計(jì)算方法 1、將屏幕象素分割成n個(gè)更小的子象素；2、計(jì)算中心點(diǎn)落在直線段內(nèi)的子象素的個(gè)數(shù)，記為k，3、k/n為線段與象素相交區(qū)域面積的近似值 目的：簡(jiǎn)化計(jì)算n = 16, k = 3近似面積 = 3/16第78頁(yè)/共93頁(yè)79反走樣方法區(qū)域采樣改進(jìn)改進(jìn)非加權(quán)區(qū)域采樣方法非加權(quán)區(qū)域采樣方法的的第第3條性質(zhì)條性質(zhì)：相交區(qū)域?qū)ο笏亓炼鹊呢暙I(xiàn)依賴于該區(qū)域與象素中心的距離不足點(diǎn)：不足點(diǎn)：l無(wú)論相交區(qū)域與理論直線多遠(yuǎn)，相同面積都會(huì)產(chǎn)生相同灰度值，不能完全消除鋸齒效應(yīng)；l沿理想直線方向兩個(gè)相鄰像素可能會(huì)有較大的灰度值差異。第79頁(yè)/共93頁(yè)80反走樣方法加權(quán)區(qū)域采樣圓錐體濾波器圓錐體濾波器第80頁(yè)/共93頁(yè)813.5 圖形剪裁線段的矩形窗口剪裁線段的矩形窗口剪裁第81頁(yè)/共93頁(yè)823.5 圖形剪裁第82頁(yè)/共93頁(yè)833.5 圖形剪裁100010011010000101010100001001100000裁剪窗口上上下下右右左左XXXX第83頁(yè)/共93頁(yè)843.5 圖形剪裁 Cohen_SutherlandCohen_Sutherland算