計(jì)算機(jī)圖形學(xué)--字符講解培訓(xùn)講學(xué)

1、2.4 字符(z f) 字符指數(shù)字、字母、漢字等符號(hào)。 計(jì)算機(jī)中字符由一個(gè)數(shù)字編碼唯一標(biāo)識(shí)。 國(guó)際上最流行的字符集：“美國(guó)信息(xnx)交換用標(biāo)準(zhǔn)代碼集”，簡(jiǎn)稱(chēng)ASCII碼。它是用7位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼表示128個(gè)字符；包括字母、標(biāo)點(diǎn)、運(yùn)算符以及一些特殊符號(hào)。 清華大學(xué)清華大學(xué)(qn(qn hu d xu) hu d xu) 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)第一頁(yè)，共21頁(yè)。 漢字編碼的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)字符集：GB231280。該字符集分為94個(gè)區(qū)，94個(gè)位，每個(gè)符號(hào)由一個(gè)區(qū)碼和一個(gè)位碼共同(gngtng)標(biāo)識(shí)。區(qū)碼和位碼各用一個(gè)字節(jié)表示。 為了能夠區(qū)分ASCII碼與漢字編碼，采用字節(jié)的最高位來(lái)標(biāo)識(shí)：最高位為0

2、表示ASCII碼；最高位為1表示表示漢字編碼。 清華大學(xué)清華大學(xué)(qn(qn hu d xu) hu d xu) 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)第二頁(yè)，共21頁(yè)。 字庫(kù)：為了在顯示器等輸出設(shè)備上輸出字符，系統(tǒng)(xtng)中必須裝備有相應(yīng)的字庫(kù)。字庫(kù)中存儲(chǔ)了每個(gè)字符的形狀信息，字庫(kù)分為矢量型和點(diǎn)陣型兩種。 清華大學(xué)清華大學(xué)(qn(qn hu d hu d xu) xu) 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)第三頁(yè)，共21頁(yè)。 點(diǎn)陣字符點(diǎn)陣字符(z f):每個(gè)字符每個(gè)字符(z f)由一個(gè)位圖表由一個(gè)位圖表示，該位為示，該位為1表示字符表示字符(z f)的筆畫(huà)經(jīng)過(guò)此位，的筆畫(huà)經(jīng)過(guò)此位，對(duì)應(yīng)于此位的象素應(yīng)置為字符對(duì)應(yīng)于

3、此位的象素應(yīng)置為字符(z f)顏色。該顏色。該位為位為0表示字符表示字符(z f)的筆畫(huà)不經(jīng)過(guò)此位，對(duì)應(yīng)的筆畫(huà)不經(jīng)過(guò)此位，對(duì)應(yīng)于此位的象素應(yīng)置為背景顏色。于此位的象素應(yīng)置為背景顏色。 清華大學(xué)清華大學(xué)(qn(qn hu d xu) hu d xu) 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)第四頁(yè)，共21頁(yè)。 點(diǎn)陣字符(z f) 點(diǎn)陣字庫(kù)中的位圖表示1111110001010101010101010111110001010101010101011111110000000000 清華大學(xué)清華大學(xué)(qn(qn hu d hu d xu) xu) 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)第五頁(yè)，共21頁(yè)。 在實(shí)際應(yīng)用中，有多種字體(

4、zt)（如宋體、楷體等），每種字體(zt)又有多種大小型號(hào)，因此字庫(kù)的存儲(chǔ)空間是很龐大的。解決這個(gè)問(wèn)題一般采用壓縮技術(shù)。 點(diǎn)陣字符的顯示分為兩步。首先從字庫(kù)中將它的位圖檢索出來(lái)。然后將檢索到的位圖寫(xiě)到幀緩沖器中。 清華大學(xué)清華大學(xué)(qn(qn hu d xu) hu d xu) 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)第六頁(yè)，共21頁(yè)。 矢量字符矢量字符:記錄字符的筆畫(huà)信息，而不是整個(gè)記錄字符的筆畫(huà)信息，而不是整個(gè)位圖，具有存儲(chǔ)空間小，美觀、變換方便等優(yōu)位圖，具有存儲(chǔ)空間小，美觀、變換方便等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于字符的旋轉(zhuǎn)、縮放等變換，點(diǎn)。對(duì)于字符的旋轉(zhuǎn)、縮放等變換， 點(diǎn)陣字符的變換需要對(duì)表示字符位圖中的每一點(diǎn)陣字符的變

5、換需要對(duì)表示字符位圖中的每一象素進(jìn)行象素進(jìn)行(jnxng)； 矢量字符的變換只要對(duì)其筆畫(huà)端點(diǎn)進(jìn)行矢量字符的變換只要對(duì)其筆畫(huà)端點(diǎn)進(jìn)行(jnxng)變換就可以了。矢量字符的顯示也分變換就可以了。矢量字符的顯示也分為兩步。為兩步。 清華大學(xué)清華大學(xué)(qn(qn hu d hu d xu) xu) 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)第七頁(yè)，共21頁(yè)。 顯示(xinsh)：首先從字庫(kù)中將它的字符信息。然后取出端點(diǎn)坐標(biāo)，對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)膸缀巫儞Q，再根據(jù)各端點(diǎn)的標(biāo)志顯示(xinsh)出字符。 點(diǎn)陣字符 點(diǎn)陣字庫(kù)中的位圖表示 矢量輪廓字符111111000101010101010101011111000101010101

6、0101011111110000000000 清華大學(xué)清華大學(xué)(qn(qn hu d hu d xu) xu) 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)第八頁(yè)，共21頁(yè)。 特點(diǎn)(tdin)： 點(diǎn)陣字符：存儲(chǔ)量大，易于顯示 矢量字符：存儲(chǔ)量小，美觀，變換方便; 但需要光柵化后才能顯示。 清華大學(xué)清華大學(xué)(qn(qn hu d xu) hu d xu) 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)圖形學(xué)第九頁(yè)，共21頁(yè)。字符字符(z f)屬性屬性字體 宋體 仿宋體 楷體 黑體 隸書(shū)(lsh)字高 宋體 宋體 宋體 宋體字寬字傾斜角傾斜 傾斜對(duì)齊 (左對(duì)齊、中心對(duì)齊、右對(duì)齊)字色 紅色、綠色、藍(lán)色 大 海 大 海 大 海 大 海 清華大學(xué)清

7、華大學(xué)(qn(qn hu d xu) hu d xu) 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)圖形學(xué)第十頁(yè)，共21頁(yè)。 字符也是圖形 方正的啟發(fā)：符合國(guó)情才有生命力。 對(duì)軟件的啟發(fā)：ISO、CMM？中國(guó)(zhn u)特色？ 思考：CAD軟件 清華大學(xué)清華大學(xué)(qn(qn hu d xu) hu d xu) 計(jì)算機(jī)圖形計(jì)算機(jī)圖形學(xué)學(xué)第十一頁(yè)，共21頁(yè)。 用離散量表示連續(xù)量引起的失真現(xiàn)象稱(chēng)之為走樣(aliasing) 用于減少(jinsho)或消除這種效果的技術(shù)稱(chēng)為反走樣(antialiasing) 2.6.1提高分辨率 2.6.2 區(qū)域采樣 2.6.3 加權(quán)區(qū)域取樣2.6 2.6 反走樣反走樣(zu yng)(zu

8、 yng) 清華大學(xué)清華大學(xué)(qn(qn hu d hu d xu) xu) 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)第十二頁(yè)，共21頁(yè)。2.6.1提高(t go)分辨率 把顯示器分辨率提高一倍， 直線經(jīng)過(guò)兩倍的象素，鋸齒也增加一倍， 但同時(shí)每個(gè)階梯的寬度也減小了一倍， 所以(suy)顯示出的直線段看起來(lái)就平直光滑了一些。 增加分辨率雖然簡(jiǎn)單，但是不經(jīng)濟(jì)的方法，有物理上的困難 而且它也只能減輕而不能消除鋸齒問(wèn)題 清華大學(xué)清華大學(xué)(qn(qn hu d xu) hu d xu) 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)圖形學(xué)第十三頁(yè)，共21頁(yè)。2.6.2 區(qū)域(qy)采樣 基本(jbn)思想： 每個(gè)象素是一個(gè)具有一定面積的小區(qū)域，將

9、直線段看作具有一定寬度的狹長(zhǎng)矩形。當(dāng)直線段與象素有交時(shí)，求出兩者相交區(qū)域的面積，然后根據(jù)相交區(qū)域面積的大小確定該象素的亮度值。 示意圖 清華大學(xué)清華大學(xué)(qn(qn hu d xu) hu d xu) 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)第十四頁(yè)，共21頁(yè)。 有寬度的線條輪廓 象素相交的五種(w zhn)情況及用于計(jì)算面積的量0112233445567891011DD/mDm(1)(2)(3)(4)(5) 清華大學(xué)清華大學(xué)(qn(qn hu d xu) hu d xu) 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)圖形學(xué)第十五頁(yè)，共21頁(yè)。 面積(min j)計(jì)算 情況（5)陰影面積(min j)為：D2/2m； 情況（4)陰影面

10、積(min j)為：D - m/2； 情況陰影面積(min j)為：1 - D2/m 清華大學(xué)清華大學(xué)(qn(qn hu d xu) hu d xu) 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)圖形學(xué)第十六頁(yè)，共21頁(yè)。 為了簡(jiǎn)化計(jì)算可以采用離散的方法 n=9,k=3近似面積為1/3 首先將屏幕象素均分成n個(gè)子象素， 然后計(jì)算中心(j sun zhn xn)點(diǎn)落在直線段內(nèi)的子象素的個(gè)數(shù)k。 將屏幕該象素的亮度置為相交區(qū)域面積的近似值可k/n。 清華大學(xué)清華大學(xué)(qn(qn hu d xu) hu d xu) 計(jì)算機(jī)圖形計(jì)算機(jī)圖形學(xué)學(xué)第十七頁(yè)，共21頁(yè)。 非加權(quán)區(qū)域采樣方法有兩個(gè)缺點(diǎn)： 象素的亮度與相交區(qū)域的面積成正比

11、，而與相交區(qū)域落在象素內(nèi)的位置無(wú)關(guān)，這仍然會(huì)導(dǎo)致鋸齒效應(yīng)。 直線(zhxin)條上沿理想直線(zhxin)方向的相鄰兩個(gè)象素有時(shí)會(huì)有較大的灰度差。 清華大學(xué)清華大學(xué)(qn(qn hu d xu) hu d xu) 計(jì)算機(jī)圖形計(jì)算機(jī)圖形學(xué)學(xué)第十八頁(yè)，共21頁(yè)。2.6.3 加權(quán)區(qū)域(qy)取樣 基本思想： 使相交區(qū)域?qū)ο?duxing)素亮度的貢獻(xiàn)依賴(lài)于該區(qū)域與象素中心的距離 當(dāng)直線經(jīng)過(guò)該象素時(shí)，該象素的亮度F是在兩者相交區(qū)域A上對(duì)濾波器（函數(shù)w）進(jìn)行積分的積分值。222221),(yxeyxw),(AdAyxwF 清華大學(xué)清華大學(xué)(qn(qn hu d xu) hu d xu) 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)圖形學(xué)第十九頁(yè)，共21頁(yè)。 可采用(ciyng)離散計(jì)算方法 如：我們將屏幕劃分為n=33個(gè)子象素，加權(quán)表可以取作： 權(quán)函數(shù)w（x,y）為微面元dA與象素中心距離d的函數(shù)121242121161987654321wwwwwwwwwddAxy 清華大學(xué)