Đang tải... (xem toàn văn)
Các giải thuật cơ sở
Khoa CNTT-DDHBK Hà nộiEmail: hunglt@it-hut.edu.vn09130307311(c) SE/FIT/HUT 20021Bài 3:Các giảithuậtcơ sởLe Tan Hunghunglt@it-hut.edu.vn0913030731(c) SE/FIT/HUT 20022Nội dung Các giảithuậtxéntỉa - ClippingCác thuậttoántômiềnkínPhép tô mầuPhép xử lý Antialiasing(c) SE/FIT/HUT 20023Xén tỉa - ClippingA fundamental task in graphics is to keep those parts of an object that lie outside a selected view from being drawnClipping is the removal of all objects or part of objects in a modelled scene that are outside the real-world window.Việcloạitừng điểm ảnh của đốitượngthường chậmnhấtlàkhiđốitượng màphầnlớnnằm ngoài cửasổ hiểnthị.More practical techniques are necessary to speed up the task Khái niệmXén tỉalàtiếntrìnhxácđịnh các điểmcủa1 đốitượng nằm trong hay ngoài cửasổ hiểnthịClipping điểmxmin ≤ x ≤ xmaxymin ≤ y ≤ ymax(c) SE/FIT/HUT 20024Clipping đoạnthẳngLines are defined by their endpoints, so it should be possible just to examine these (in a similar way to points) and determine whether or not to clip without considering every pixel on the lineWe often have windows that are either very large, i.e. nearly the whole scene fits inside, or very small, i.e. most of the scene lies inside the windowHence, most lines may be either trivially accepted or rejected(c) SE/FIT/HUT 20025GiảithuậtCohen Sutherland OutcodeThe Cohen-Sutherland line-clipping algorithm is particularly fast for “trivial” cases, i.e. lines completely inside or outside the window.Non-trivial lines, i.e. ones that cross a boundary of the window, are clipped by computing the coordinates of the new boundary endpoint of the line where it crosses the edge of the windowEach point on all lines are first assigned an “outcode”defining their position relative to the clipping rectangle(c) SE/FIT/HUT 20026NếumãcủaP1và P2đều = 0000 thì toàn bộđoạnthẳng thuộcphầnhiểnthị.If P1.Mã OR P2.Mã == 0000 then “ cảđoạnthẳng thuộccửasổ hiểnthị”NếumãcủaP1và P2có cùng mộtvị trí mà ởđó ≠ 0 thì P1và P2=> cùngphíaIf P1.Mã AND P2.Mã != 0000 then “ 2 điểmnằmvề 1 phía củacửasổ” Khoa CNTT-DDHBK Hà nộiEmail: hunglt@it-hut.edu.vn09130307312(c) SE/FIT/HUT 20027Giảithuật Cyrus-BeckLyang BarskyThe Cohen-Sutherland algorithm requires the window to be a rectangle, with edges aligned with the co-ordinate axesIt is sometimes necessary to clip to any convex polygonal window, e.g. triangular, hexagonal, or rotated.The, and Liang-Barsky line clippers better optimise the intersection calculations for clipping to window boundaryNicholl-Lee-Nicholl reducing redundant boundary clipping by identifying edge and corner regions(c) SE/FIT/HUT 20028x = x1+ (x2-x1)u = x1+ uDxy = y1+ (y2-y1)u = y1+ uDyxmin ≤ x1+ Dx.u ≤ xmax ⇔ x ∈ [xm, xM]ymin ≤ y1+ Dy.u ≤ ymax ⇔ y ∈ [ym, yM]Pk u ≤ qk k = 1, 2, 3, 4⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=−==−=DyPDyPDxPDxP4321⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧−=−=−=−=14131211yyqyyqxxqxxqMmMm(c) SE/FIT/HUT 20029NếuPk= 0 : điều đótương đương vớiviệc đoạnthẳng đangxét song song vớicạnh thứ kcủahìnhchữ nhật clipping.a) Nếuqk< 0 ⇒ Đường thẳng nằm ngoài cửasổ (hệ bấtphươngtrìnhtrênvônghiệm)b)Nếuqk>= 0 thì đoạnthẳng nằm trong hoặcnằmtrêncạnhcủacửasổ clipping.Hệ bấtphương trình luôn thoả mãn.(c) SE/FIT/HUT 200210NếuPk≠ 0 : đoạnthẳng đang xét sẽ cắtcạnh k tương ứng củacửasổ clipping tạivị trí trên đoạnthẳng uk = qk/Pk. Pk < 0 đoạnthẳng có dạng đitừ ngoài vào trong• bấtphương trình sẽ có dạng u ≥ qk/Pk Ù u ≥ uk. Pk > 0 • u ≥ uk sẽ thuộccửasổ hiểnthị.• bấtphương trình sẽ có dạng u ≤ qk/Pk• u ≤ uk vớiuk= qk/Pk là giao của đoạnthẳng vớicạnhkcủacửasổ clipping• đoạnthẳng có dạng đitừ trong ra ngoài so vớicạnh k.(c) SE/FIT/HUT 200211Pk < 0 và uk < 0 cạnhkcủacửasổ clipping cắt đoạnthẳng tạiphầnmở rộng nằmngoài đoạnthẳng. uk ≤ u< 0 thoả mãn bấtphương trình sẽ không nằmtrênđoạnthẳng cầnxét. => uk sẽ nhậnlà0 khi uk<0 Pk > 0 và uk > 1=> uk tương ứng sẽ nhận giá trị 1. điểmnằm trong cửasổ clipping sẽ có dạng như sau:U1≤ u ≤ U2(c) SE/FIT/HUT 200212{}⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛⎭⎬⎫⎩⎨⎧<=∪= 0,:0max1 kkkkkPPquuU{}⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛⎭⎬⎫⎩⎨⎧>=∪= 0,:1min2 kkkkkPPquuU Khoa CNTT-DDHBK Hà nộiEmail: hunglt@it-hut.edu.vn09130307313(c) SE/FIT/HUT 200213Nicholl-Lee-Nicholl clippingSome edges are irrelevant to clipping, particularly if one vertex lies inside region.Cases: x1inx1in corner regionx1in edge regionFor each case, we generate specialized test regions for x2, which use simple tests (slope, >, <), and tell which edges to clip against. aaa(c) SE/FIT/HUT 200214Nicholl-Lee-Nicholl (2)Special cases for each endpoint location and slopeNumber of cases explodes in 3D, making it unsuitable1234RejectTopTop, RightTop, BottomLeftLeft, bottom(c) SE/FIT/HUT 200215Giảithuật đường biên (Boundary - File Algorithm)Giải_thuật_đường_biên ( x, y )Color : biếnmầuBegin Color = Readpixel ( x, y );If ( Color = mầutô) or ( Color = mầu đường biên ) Kết thúc vì chạmbiênhoặcchạmphần đãtôElse Giải_thuật_đường_biên ( x+1, y );Giải_thuật_đường_biên ( x-1, y );Giải_thuật_đường_biên ( x, y+1 );Giải_thuật_đường_biên ( x, y-1 );// Thựchiệnlạigiảithuậtvới các điểmlâncậnEnd. (c) SE/FIT/HUT 200216Giảithuật dòng quét-Scanline cho việctômầu vùngAET =ymaxcurrent x denominator current numeratorround upround down(c) SE/FIT/HUT 200217Giảithuậttôvùngkíntheomẫu(Pattern Filling)Phương pháp 1Phương pháp 2(c) SE/FIT/HUT 200218Hiệu ứng răng cưaAliasingSPATIAL ALIASING, IN PICTURESmoire patterns arise inimage warping & texture mappingjaggies arise in renderingTEMPORAL ALIASING, IN AUDIOwhen resampling an audio signal at a lower sampling frequency,e.g. 50KHz (50,000 samples per second) to 10KHzTEMPORAL ALIASING, IN FILM/VIDEOstrobing and the “wagon wheel effect”jaggies in foreground.jaggies Khoa CNTT-DDHBK Hà nộiEmail: hunglt@it-hut.edu.vn09130307314(c) SE/FIT/HUT 200219When Does Spatial Aliasing Occur?During image synthesis:when sampling a continuous (geometric) model to create a raster image,e.g. scan converting a line or polygon.Sampling: converting a continuous signal to a discrete signal.During image processing and image synthesis:when resampling a picture, as in image warping or texture mapping.Resampling: sampling a discrete signal at a different sampling rate.Example: “zooming” a picture from nx by ny pixels to snx by sny pixelss>1: called upsampling or interpolationcan lead to blocky appearance if point sampling is useds<1: called downsampling or decimationcan lead to moire patterns and jaggies(c) SE/FIT/HUT 200220Phương pháp khử hiệu ứng răng cưaAntialiasing Methods1. Cốđịnh tín hiệubằng phương pháp lọc-prefiltering:Giảm độ rộng dảitầntínhiệubỏibộ lọcthấphơntrướckhilấymẫu.Highest quality method, but often impractical.2. Cốđịnh mẫubằng siêu mẫu supersampling:Use more samples to raise the Nyquist frequency.Simple and widely used.3. Cốđịnh mẫubằng phương pháp mẫubấtkỳ- stochastic sampling:Sample randomly, not uniformly.Relatively simple, usually used in combination with supersampling.(c) SE/FIT/HUT 200221AntialiasingMéo thông tin trong quá trình lấymẫutầnsố thấpIn raster images – leads to jagged edges with hiệuứng bậc thang – staircase effectWe can reduce effects by antialiasing methods to compensate for undersamplingsampling frequency(c) SE/FIT/HUT 200222Antialiasing by supersampling(c) SE/FIT/HUT 200223(c) SE/FIT/HUT 200224anti aliasing (1) Khoa CNTT-DDHBK Hà nộiEmail: hunglt@it-hut.edu.vn09130307315(c) SE/FIT/HUT 200225Antialiasing (2) . SE/FIT/HUT 20021Bài 3 :Các giảithuậtcơ sởLe Tan Hunghunglt@it-hut.edu.vn0913030731(c) SE/FIT/HUT 20022Nội dung Các giảithuậtxéntỉa - Clipping Các thuậttoántômiềnkínPhép. Giải_ thuật_ đường_biên ( x+1, y ) ;Giải_ thuật_ đường_biên ( x-1, y ) ;Giải_ thuật_ đường_biên ( x, y+1 ) ;Giải_ thuật_ đường_biên ( x, y-1 );// Thựchiệnlạigiảithuậtvới