Χρήσιμες Συμβουλές

Διαδικασία ραστεροποίησης

Pin
Send
Share
Send
Send


Ο έλεγχος είναι μία από τις βασικές έννοιες της βιομηχανίας εκτύπωσης. Η κατανόηση των μηχανισμών των ράστερ διαδικασιών καθιστά τον σχεδιαστή όχι μόνο επαγγελματία στον τομέα του, αλλά παρέχει επίσης μια πρόσθετη ευκαιρία για τη δημιουργική χρήση αυτής της γνώσης. Ένας συγγραφέας που γνωρίζει πολύ καλά τις δυνατότητες αυτής ή της μεθόδου πολυγραφικής αναπαραγωγής θα είναι σε θέση να χρησιμοποιήσει τα πλεονεκτήματα, να αποφύγει τις «λεπτά» στιγμές και απλώς να προετοιμάσει με ευκολία την εργασία του για να επιτύχει το υψηλότερο ποιοτικό αποτέλεσμα.

Ένα από τα εμπόδια για πολλούς αρχαρίους σχεδιαστές είναι η σύγχυση που εγκαταστάθηκε στην ορολογία της εκτύπωσης της χώρας μας με την αρχή της εποχής της προετοιμασίας των εικόνων για εκτύπωση με υπολογιστή. Η σύγχυση εισήχθη με δύο ίδιες ρίζες: rasterization και rasterization, που ήρθαν στην εκτυπωτική βιομηχανία μας σε διαφορετικές χρονικές στιγμές από διαφορετικές χώρες. Και οι δύο σημαίνουν διαδικασίες μετατροπής εικόνας, αλλά πολύ διαφορετικές στην ουσία.

Ο μετασχηματισμός (Rasterization) είναι η διαδικασία μετατροπής μιας εικόνας με έναν συνεχή (ή υπό όρους συνεχή) τόνο σε μια διακριτή εικόνα τόνου, που αποτελείται από εικονοστοιχεία που έχουν πολλές διακριτές τιμές τόνου. Με άλλα λόγια, τα επίπεδα συνεχών τόνων μετατρέπονται σε εικονοστοιχεία του ίδιου επιπέδου τόνου. Η εικόνα γραμμής θα μετατραπεί σε μια συλλογή ασπρόμαυρων εικονοστοιχείων. Τέτοιες ψηφιακές εικόνες ονομάζονται μονόπιθος, αφού κάθε εικονοστοιχείο περιγράφεται από ένα μόνο bit πληροφορίας. Μια εικόνα σε κλίμακα του γκρι μετατρέπεται σε μια συλλογή από εικονοστοιχεία διαφορετικών τόνων. Για την προετοιμασία εικόνων για εκτύπωση, χρησιμοποιούνται εικόνες 8 bit. Ένα εικονοστοιχείο μιας τέτοιας εικόνας μπορεί να έχει από 0 έως 255 διαφορετικές τιμές τόνου. Αλλά στον χώρο της οθόνης μπορούν να χρησιμοποιηθούν εικόνες 16-bit και 32-bit. Η ραστεροποίηση λαμβάνει χώρα στις διαδικασίες σάρωσης, μετατροπής εικόνων διανυσμάτων και τέχνης γραμμής εκτύπωσης. Ο όρος "rasterization" μπορεί να βρεθεί στο μενού των προγραμμάτων διανυσματικών γραφικών, όπου υποδηλώνει τη διαδικασία μετατροπής μιας εικόνας που περιγράφεται από καμπύλες (vector) σε μια εικόνα που περιγράφεται κατά σημείο (εδώ είναι ένα raster, αν και η ελάχιστη μονάδα τέτοιων εικόνων είναι ένα pixel).

Ο μετασχηματισμός (ημιτελής) προέρχεται από το γερμανικό raster - το πλέγμα - τη διαδικασία μετατροπής μιας τοικής εικόνας σε ασπρόμαυρη εικόνα (συγκεκριμένα σε μια κουκίδα), η οποία δημιουργεί μόνο τις συνθήκες για την ανίχνευση του τόνου. Με άλλα λόγια, τα επίπεδα τόνων μετατρέπονται πάντοτε σε σταθερές τελείες. Επιπλέον, τα σημεία είναι τόσο μικρά που με την οπτική αντίληψη της εικόνας υπό κανονικές συνθήκες, δεν μπορούν να θεωρηθούν ως ξεχωριστά στοιχεία. Η ραστεροποίηση λαμβάνει χώρα μόνο κατά τη διαδικασία προετοιμασίας για την εκτύπωση ενόεων ή έγχρωμων εικόνων και σχετίζεται άμεσα με το τελικό προϊόν γραφικού σχεδιασμού.

Η διαδικασία αναπαραγωγής και αναπαραγωγής εικόνων, καθώς και το αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας, ονομάζεται αναπαραγωγή. Η αρχή της αναπαραγωγής του ράστερ, που εξακολουθεί να χρησιμοποιείται, προτάθηκε από τον Georg Meisenbach από το Μόναχο. Προηγουμένως, οι αναπαραγωγές κόπηκαν με το χέρι χρησιμοποιώντας τομές (χάραξη σε χαλκό) ή με μεταλλική χαρακτική (χαρακτική) · στα τέλη του 19ου και στις αρχές του 20ού αιώνα χρησιμοποιήθηκε ενεργά η λιθογραφία (χάραξη σε πέτρα). Ωστόσο, οι πλούσιοι σε αποχρώσεις, που έγιναν με χειροκίνητη χάραξη χαλκού, χαρακτικά, λιθογραφίες δεν μπορούσαν να αποτελέσουν τη βάση για τη βιομηχανική παραγωγή εντύπων. Το 1881, ο Georg Meisenbach έθεσε τα θεμέλια για την προβολή χάρη στην εφεύρεση της αρχής του αυτοτυπίας. Ο Meisenbach έλαβε μια αναπαραγωγιμότητα δομή ράστερ χρησιμοποιώντας ένα περιοδικό πλέγμα. Για φωτογραφικές αναπαραγωγές δημιουργήθηκαν πλέγματα με μια περιοδική δομή πλέγματος. Με τη βοήθειά τους, η συνεχής αλλαγή στους τόνους του πρωτότυπου (για παράδειγμα, φωτογραφιών ή ζωγραφικής) χρησιμοποιώντας οπτικά-φωτογραφικά μέσα μεταφέρθηκε σε σημεία ράστερ διαφόρων μεγεθών. Οι πρώτες δύο φωτογραφίες που αναπαράγονται στο τυπογραφείο εκτυπώθηκαν στην εικονογραφημένη εφημερίδα, που δημοσιεύτηκε στη Λειψία, στο τεύχος της 15ης Μαρτίου 1885.

Τώρα, αυτός ο παραδοσιακός τρόπος επεξεργασίας ενδιάμεσων τόνων εκτελείται με τη μέθοδο υλικού-λογισμικού (ηλεκτρονική ραστεροποίηση) χρησιμοποιώντας τη γλώσσα PostScript από έναν ειδικό προπαρασκευαστή όταν παράγει ένα αρχείο PostScript ή (πιο συχνά) στο στάδιο της παραγωγής (εκτύπωσης) φορμών (ή προ-φωτογραφιών). Η δομή κουκκίδων της εικόνας για εκτύπωση που σχηματίζεται με αυτό τον τρόπο ονομάζεται ράστερ, η μονάδα ράστερ ονομάζεται σημείο raster και η διαδικασία μετατροπής μιας εικόνας σε μια δομή κουκίδων ονομάζεται ράστερ. Οι κουκίδες ραψίματος μπορούν να βρεθούν σε σφραγισμένο χαρτί, σε φωτογραφική μηχανή (φιλμ) ή σε έντυπη μορφή, αλλά δεν θα τις δείτε στην οθόνη ή κατά τη σάρωση.

Μπορείτε να προσομοιώσετε διαφορετικούς τόνους χρησιμοποιώντας κουκκίδες με διαφορετικούς τρόπους. Υπάρχουν δύο βασικοί τρόποι να ραστερίσετε.

Η παραδοσιακή, που χρονολογείται από την εποχή του Meisenbach, καλείται rasterization με διαμόρφωση πλάτους (AM), δημιουργώντας το λεγόμενο κανονικό raster. Με το rasterization AM, τα σημεία τοποθετούνται σε κανονικό πλέγμα (πλέγμα). Τα κέντρα των σημείων είναι τα ίδια, σταθερή απόσταση μεταξύ τους. Οι διαβαθμίσεις τόνου επιτυγχάνονται μεταβάλλοντας το μέγεθος των κουκίδων. Οι κύριες παράμετροι της ραδιοποίησης ΑΜ: γωνία περιστροφής, χωρική συχνότητα του διαγράμματος, το σχήμα του σημείου ράστερ.

Για τις περισσότερες εικόνες ράστερ, η καλύτερη αναπαραγωγή επιτυγχάνεται όταν εκτυπώνετε ένα πλέγμα υπό γωνία 45 °. Στην περίπτωση αυτή, τα μέρη που βρίσκονται κάθετα ή οριζόντια είναι πιο λειαντικά σε σύγκριση με ένα ορθογώνιο πλέγμα. Επιπλέον, ένα τέτοιο πλέγμα θα είναι λιγότερο αισθητό στο ανθρώπινο μάτι. Η γωνία 45 ° το περισσότερο από όλα ξεφεύγει από την οριζόντια γραμμή και θεωρείται η μέγιστη γωνία περιστροφής. Χρησιμοποιείται για μονοχρωματική εκτύπωση εικόνων. Στην περίπτωση αναπαραγωγής τεσσάρων χρωμάτων, οι δομές ράστερ για κάθε μπογιά περιστρέφονται κατά 30 ° σε σχέση μεταξύ τους. Σε αυτή την περίπτωση, η μέγιστη γωνία (45 °) δίνεται στο πιο σκούρο χρώμα (μαύρο) και το ελάχιστο (0 ° ή 90 °) - στο πιο ανοιχτό (κίτρινο).

Χωρική συχνότητα του ράστερ ή της γραμμής του ράστερ (Συχνότητα) - ο αριθμός των κυψελών για την τοποθέτηση των σημείων του διαγράμματος ανά μονάδα μέτρησης. Μετρώνται σε γραμμές ανά ίντσα (γραμμή ανά ίντσα - lpi). Το μέγεθος αυτών των σημείων και η δυνατότητα μετάδοσης μικρών λεπτομερειών της εικόνας εξαρτώνται από τον αριθμό των σημείων. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή της γραμμής, τόσο λιγότερο παρατηρείται η δομή και η εικόνα. Ωστόσο, τα χαρακτηριστικά της εκτυπωτικής μηχανής, του υλικού από το οποίο κατασκευάζεται το καλούπι και του χαρτιού που χρησιμοποιείται, περιορίζουν τη χωρική συχνότητα. Η χρήση μιας συχνότητας ράστερ που είναι υπερβολικά υψηλή για ένα συγκεκριμένο περιβάλλον εκτύπωσης μπορεί να οδηγήσει σε απώλεια λεπτομερειών εικόνας σε σκιές και ανοιχτά χρώματα. Αυτό πρέπει να θυμάται ο σχεδιαστής όταν επιλέγει και προετοιμάζει μια εικόνα για μια συγκεκριμένη μέθοδο αναπαραγωγής. Η γραμματοσειρά μετράται σε γραμμές ανά ίντσα παρά σε κουκκίδες λόγω της περιστροφής του πλέγματος ράστερ. Η διαγώνια δομή καθιστά δύσκολη την μέτρηση του αριθμού των κουκίδων, ειδικά επειδή μεταβάλλεται σε διαφορετικές σειρές και για διαφορετικά χρώματα. Ως εκ τούτου, άρχισαν να χρησιμοποιούν τον όρο γραμμές, πράγμα που σημαίνει ότι δεν μετριάζουν τελείες, αλλά σειρές.

Το σχήμα ενός σημείου είναι ορατό μόνο σε εξαιρετικά χαμηλές χωρικές συχνότητες, αλλά με την αύξηση της γραμμικής γραμμής καθίσταται όλο και πιο δύσκολο να εντοπιστεί με γυμνό μάτι. Διακρίνονται κυρίως στρογγυλά, τετράγωνα, ελλειπτικά και αλυσοειδή. Στο μέγιστο βαθμό, η επιλογή του σχήματος της κουκίδας εξαρτάται από τις τεχνολογικές συνθήκες του τύπου και πρέπει να παρέχεται στους ειδικούς του τυπογραφείου.

Παρά την τόσο μεγάλη διάρκεια αυτής της τεχνολογίας αναπαραγωγής, έχει κάποια μειονεκτήματα.

Moire, τα λεγόμενα εφέ παρεμβολής - ένα μειονέκτημα που προκύπτει ακριβώς όταν χρησιμοποιείται κανονικό raster (AM). Οραματικά, εκδηλώνεται με τη μορφή εξωγενών σχεδίων, κηλιδωμένων λεκέδων, παρόμοιων με τους λεκέδες πάνω στο ύφασμα moire. Η Moiré εμφανίζεται πολύ συχνά: όταν οι γωνίες περιστροφής του raster δεν είναι επιτυχείς για διαφορετικά χρώματα ή όταν η κανονική δομή dot του raster επικαλύπτεται σε μια εικόνα που έχει επίσης μια αντίστοιχη κανονική δομή (για παράδειγμα, ύφασμα, filigree μοτίβο, ψηφιακά δημιουργημένη υφή, προηγουμένως ραστεροποιημένες εικόνες).

Οι υποδοχές Raster σχηματίζονται κατά την εκτύπωση CMYK από κουκκίδες raster διαφορετικών χρωμάτων. Η χρήση υψηλότερων γραμμών καθιστά αυτές τις υποδοχές αόρατες στο μάτι. Αλλάζοντας το σχήμα αυτών των εξόδων μπορεί να προκύψει λόγω δυσλειτουργίας (ευθυγράμμιση) των πολύχρωμων σχημάτων, που μπορεί επίσης να οδηγήσει στην εμφάνιση του moire.

Η τεχνολογία των υπολογιστών επέτρεψε την ανάπτυξη μιας εναλλακτικής μεθόδου διαλογής, που ονομάζεται διαμόρφωση συχνοτήτων (FM), σχηματίζοντας το λεγόμενο στοχαστικό ράστερ. Σε αυτή την περίπτωση, τα σημεία ράστερ έχουν ένα σταθερό μέγεθος, είναι διατεταγμένα τυχαία (με τυχαία διαστήματα) και οι διαβαθμίσεις τόνου επιτυγχάνονται με την αλλαγή της συχνότητας (ποσότητας ανά μονάδα επιφάνειας) των σημείων. Οι κύριες παράμετροι είναι η ανάλυση που μετράται σε κουκκίδες ανά ίντσα (dpi) και το μέγεθος της κουκκίδας του raster. Τώρα για ραστεροποίηση FM, χρησιμοποιούνται κουκίδες πολύ μικρού μεγέθους, γεγονός που τους καθιστά σχεδόν αόρατους, ενώ οι λεπτομέρειες εικόνας αυξάνονται. Αυτή η μέθοδος εξαλείφει ουσιαστικά την εμφάνιση του moire, επιτρέπει την εκτύπωση εικόνων χαμηλότερης ανάλυσης. Αυτή η προβολή έχει βρει την ευρύτερη εφαρμογή σε ψηφιακή εκτύπωση μεγάλου μεγέθους. Ωστόσο, ο έλεγχος FM έχει επίσης τα μειονεκτήματά του: τη σταδιακή μετάδοση των γεμάτων κλίσης, την αδυναμία χρήσης μικρών κουκίδων σε ορισμένες τεχνολογίες εκτύπωσης.

Υπάρχουν επίσης διάφορες υβριδικές μέθοδοι διαλογής που συνδυάζουν και τις δύο βασικές αρχές. Για παράδειγμα, η χρήση κουκκίδων διαφορετικών μεγεθών σε ένα στοχαστικό ράστερ ή η χρήση ραδιοποίησης FM σε φωτεινές περιοχές της εικόνας ενός κανονικού ράστερ για να αποφευχθεί η χρήση σημείων πολύ μικρών που δεν πληρούν τις τεχνολογικές απαιτήσεις των μεγεθών. Ο σχηματισμός τέτοιων δομών ράστερ έγινε επίσης δυνατή μόνο με την εισαγωγή λογισμικού ελέγχου διεργασιών ραστεροποίησης.

Έτσι, υπάρχει μια εντελώς διαφορετική έννοια των δύο αυτών όρων ρίζας. Το μόνο που τους ενώνει είναι ότι μιλάμε για τη διαίρεση της αρχικής εικόνας στα μικρότερα στοιχεία με σκοπό την περαιτέρω αναπαραγωγή. Όταν το rasterizing - στην οθόνη, όταν rasterizing - στην εκτύπωση ή ακόμα και μόνο σε έναν οικιακό εκτυπωτή. Αλλά η έννοια παραμένει ενός bitmap. Ακούγεται αρκετά θεμιτό όσον αφορά τις τυπωμένες εικόνες, αυτό είναι κατανοητό. Αλλά το χρησιμοποιούμε για να καθορίσουμε τον τύπο της ψηφιακής εικόνας (σε αντίθεση με τον φορέα), που περιγράφεται ως pixel από pixel. Ακόμα και ονομάζουμε προγράμματα επεξεργασίας ή δημιουργίας "επεξεργαστών γραφικών", ο όρος "rasterization" χρησιμοποιείται ήδη ενεργά σε γραφικές εφαρμογές και δεν έχει κοινή ρίζα με τη λέξη "pixel". Επιπλέον, μια προσπάθεια κλήσης pixel rasterized εικόνων θα οδηγήσει σε νέες παρεξηγήσεις, αφού αυτή η έννοια έχει ήδη αποκτήσει μια διαφορετική, στενότερη έννοια. Τα γραφικά των Pixel ονομάζονται τώρα εικόνες που έχουν δημιουργηθεί και επεξεργαστεί σε επίπεδο pixel, τα μικρότερα στοιχεία μιας ψηφιακής εικόνας, αφού οι ίδιες οι εικόνες είναι πολύ μικρές. Αυτά τα γραφικά χρησιμοποιούνται σε απλές οθόνες, όπως οι οθόνες των παλιών τηλεφώνων, καθώς και για να προσομοιώνουν την κουλτούρα των ψηφιακών γραφικών στην αυγή των πρώτων παιχνιδιών στον υπολογιστή.

Είναι επίσης σημαντικό να μην εξισωθεί η δομή "raster-pixel" με πολυγραφικό ράστερ, αν και αυτό φαίνεται σαν μια ελκυστική έκδοση της λύσης αυτού του προβλήματος. Ένα εικονοστοιχείο, ως μονάδα μιας τέτοιας δομής, περιέχει πολύπλοκες ψηφιακές πληροφορίες χρώματος σύμφωνα με το μαθηματικό μοντέλο χρώματος που επιλέγεται για μια δεδομένη εικόνα. Σε ένα παραδοσιακό (κανονικό) raster εκτύπωσης, η μονάδα της δομής είναι ένα σημείο ράστερ, το οποίο έχει μόνο μία τιμή για κάθε μελάνι αλλά αλλάζει το μέγεθός του ανάλογα με την τιμή του τόνου σε ένα δεδομένο τμήμα της εικόνας. Στην υποδεικνυόμενη περιοχή υπό όρους, κατά την εκτύπωση CMYK, υπάρχουν έως και τέσσερις ράστερ κουκκίδες από κάθε χρώμα. Δηλαδή, η δομή του δικτύου ράστερ και η δομή του πλέγματος που αποτελείται από εικονοστοιχεία μόνο από το αυτί φαίνεται πανομοιότυπη.

Βρισκόμασταν στη διασταύρωση δύο γλωσσικών συστημάτων: βασισμένα σε υπολογιστή αγγλο-αμερικανικά και παραδοσιακά τυπογραφικά, σχηματιζόμενα από άποψη γερμανικής και γαλλικής προέλευσης, ορολογίες. Κατά τύχη, στην πρακτική της εργασίας με ψηφιακές εικόνες και στη διαδικασία της προετοιμασίας εικόνων για εκτύπωση, χρησιμοποιούμε πολύ μορφολογικούς παρόμοιους όρους που περιγράφουν ουσιαστικά διαφορετικές διαδικασίες. Σε αυτήν την περίπτωση, ένα σημαντικό καθήκον του μελλοντικού σχεδιαστή και του μέντορα του είναι η σαφής κατανόηση αυτών των προβλημάτων με βάση τη γνώση της τεχνολογίας εκτύπωσης και των βασικών στοιχείων της ψηφιακής εικόνας, ώστε, εάν είναι απαραίτητο, να επιτευχθεί μέγιστη κατανόηση με ειδικούς από διαφορετικούς τομείς σχεδιασμού.

Η διαδικασία rasterizing εικόνες φορέα είναι μια διαδικασία που εμφανίζεται συνεχώς και είναι κρυμμένη από το χρήστη. Μετατροπή τόσο του συνολικού εγγράφου όσο και μιας αυθαίρετης συλλογής αντικειμένων σε μια εικόνα εικονοστοιχείων. Κλιμάκωση θραυσμάτων περιγράμματος.

ΕπικεφαλίδαΠρογραμματισμός, υπολογιστές και κυβερνητική
Προβολήδοκιμαστική εργασία
ΓλώσσαΡωσικά
Ημερομηνία προσθήκης20.05.2014
Μέγεθος αρχείου1,4 Μ

Η υποβολή της καλής εργασίας σας στη βάση γνώσεων είναι εύκολη. Χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα

Οι σπουδαστές, οι μεταπτυχιακοί φοιτητές, οι νέοι επιστήμονες που χρησιμοποιούν τη βάση γνώσεων στις σπουδές και την εργασία τους θα σας ευχαριστήσουν πολύ.

Καταχωρήθηκε στις http://www.allbest.ru/

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΤΗΣ ΡΩΣΙΚΗΣ ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑΣ

ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΥΒΕΡΝΗΣΕΩΝ

ΥΨΗΛΗ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΗ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ

ΡΩΣΙΚΟ ΚΡΑΤΙΚΟ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΟ-ΠΑΙΔΑΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

ΤΜΗΜΑ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ

ΚΛΑΔΟΣ ΣΤΟ OMSK

Stud. στήλη Om - 212C ID M.S. Kurelenok

Έλεγχος: N.V. Albach

1.1 Η έννοια της ραστεροποίησης

1.2 Αυτόματη ραστεροποίηση

1.3 Χειροκίνητη ραστεροποίηση

2. Ραστερίωση στο Adobe Photoshop

2.1 Ακολουθία μετασχηματισμού εικόνων στο Adobe Photoshop

Κατάλογος πηγών που χρησιμοποιούνται

Προσάρτημα Α (Η έννοια της ραστεροποίησης)

Παράρτημα Β (Αυτόματη Ραστοποίηση)

Παράρτημα B (Ραστοποίηση εικόνων στο Adobe Photoshop)

Το Adobe Photoshop είναι ένας από τους πιο δημοφιλείς και δυναμικούς επεξεργαστές εικόνων που σας επιτρέπει να επεξεργάζεστε υπάρχοντα αρχεία εικόνων και να δημιουργείτε νέες εικόνες. Το Photoshop χρησιμοποιείται για την εργασία με σαρωμένες και έγχρωμες εικόνες, ταξινόμηση χρωμάτων, ρετουσάρισμα, κολάζ, κλπ. Το πρόγραμμα έχει τη δυνατότητα να δουλεύει με στρώματα - αυτή είναι η κύρια διαφορά του από άλλους γραφικούς επεξεργαστές.

Χρησιμοποιώντας το Photoshop, θα εξετάσουμε και θα προσπαθήσουμε να καταλάβουμε ένα από τα πολλά εργαλεία αυτού του καταπληκτικού προγράμματος, κατά τη διαδικασία rasterization.

1.1 Η έννοια της ραστεροποίησης

Ο μετασχηματισμός είναι η μετατροπή των πληροφοριών του φορέα σε μορφή ράστερ.

Το αποτέλεσμα της διαδικασίας rasterization είναι μια εικόνα pixel, η οποία χρησιμοποιείται για παρουσίαση σε οθόνη οθόνης ή ακόμα και για εκτύπωση.

Η διαδικασία rasterizing εικόνες φορέα είναι μια διαδικασία που εμφανίζεται συνεχώς και είναι κρυμμένη από το χρήστη. Η λειτουργία rasterization είναι ένα απαραίτητο χαρακτηριστικό οποιουδήποτε προγράμματος που χρησιμοποιεί εικόνες φορέα. Για εκείνα τα προγράμματα που δεν προσανατολίζονται αρχικά για εργασία με διανυσματικά αντικείμενα, απαιτούνται πρόσθετες ενότητες ή ειδικές εφαρμογές.

Έτσι, τα γραφικά διανύσματος σχεδόν πάντα κλειδώνουν σε συσκευές που είναι pixel στη φύση. Πρώτον, πρόκειται για οθόνες, καθώς και για όλους τους εκτυπωτές, plotters, μηχανήματα φωτοσύνθεσης και ψηφιακές συσκευές εκτύπωσης offset. Όλες αυτές οι συσκευές δημιουργούν εικόνες από διακριτά στοιχεία που έχουν όλα τα παραπάνω μειονεκτήματα.

Για να μετασχηματίζεται συνεχώς μια εικόνα διανύσματος για παρουσίαση σε συσκευές εικονοστοιχείων, χρησιμοποιείται μια διαδικασία, η οποία ονομάζεται "rasterization".

Όταν εργάζεστε σε έναν επεξεργαστή διανυσμάτων, η οθόνη εμφανίζει κάθε φορά το αποτέλεσμα της ραστεροποίησης. Ταυτόχρονα, ο χρήστης, σε γενικές γραμμές, δεν έχει κανένα μέσο για να ελέγξει αυτή τη διαδικασία. Στους επεξεργαστές γραφικών και κειμένων, η μονάδα ραστεροποίησης ενσωματώνεται στο υφάσμα του προγράμματος και εκτελεί συνεχώς τη διαδικασία, ανεξάρτητα από την επιθυμία του χρήστη.

Με πολύ σημαντική κλιμάκωση θραυσμάτων διανυσμάτων, η απεικόνιση της γραμμής εξασφαλίζεται από σχεδόν τα ίδια pixel (βλέπε προσάρτημα Α, εικόνα 1.2),

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το πλέγμα των εικονοστοιχείων δεν αλλάζει και ένα μαθηματικό περίγραμμα που δεν έχει διαδρομή και πλήρωση εμφανίζεται κάθε φορά με εικονοστοιχεία του ίδιου μεγέθους.

Για το λόγο αυτό, οι κλίμακες κλιμάκωσης σε εικονοστοιχεία και διανυσματικά γραφικά διαφέρουν εκατοντάδες φορές. Για παράδειγμα, για σύγκριση: στο πρόγραμμα γραφικών pixel Adobe Photoshop μπορείτε να αυξήσετε τις εικόνες από 100 σε 1600%, δηλ. δεκαέξι φορές.

Суть этого процесса заключается в том, что векторный объект сначала подвергается пространственной дискретизации, т. е. на это изображение "накладывается" сетка с определенными заранее ячейками. Затем в пределах этих ячеек обеспечивается квантование по уровню тона (или трем уровням для фиксирования цвета) и последующее кодирование [3,4,5].

1.2 Автоматическая растеризация

Вывод на печать также обеспечивает автоматическую растеризацию, но здесь есть определенный выбор, связанный с выбором устройства печати. А это, в свою очередь, определяет качество печати. Выбор принтера с точки зрения растеризации означает всего-навсего активизацию того или иного драйвера печати. Принтер не всегда и необходим, например для выполнения так называемой отложенной печати, которую обеспечивает известный флажок Print to File (Печать в файл), находящийся в диалоговом окне Print (Печать) подавляющего числа приложений (см. Приложение Б рис 1). Η καθυστερημένη εκτύπωση σάς επιτρέπει να ξεπεράσετε τα προβλήματα που σχετίζονται με την αναντιστοιχία των ρυθμίσεων και των ρυθμίσεων των λειτουργικών συστημάτων σε διαφορετικούς υπολογιστές.

Αυτό το χαρακτηριστικό προσφέρεται επίσης από το λειτουργικό σύστημα, στο οποίο είναι εγκατεστημένο ένα συγκεκριμένο σύνολο εκτυπωτών (βλ. Παράρτημα Β, σχήμα 2),

Ο οδηγός μιας συγκεκριμένης συσκευής εκτύπωσης παρέχει μόνο τη διαδικασία rasterization, δηλαδή τη λογιστική για όλες τις ρυθμίσεις του εκτυπωτή και ορισμένες πρόσθετες λειτουργίες που έχει [4,5].

1.3 Χειροκίνητη ραστεροποίηση

Επί του παρόντος, οποιοσδήποτε διανυσματικός επεξεργαστής έχει τη δυνατότητα να μετατρέπει τόσο το σύνολο του εγγράφου όσο και μια αυθαίρετη συλλογή αντικειμένων σε μια εικονοστοιχείο που παραμένει τοποθετημένη στο έγγραφο διανυσματικού στοιχείου.

Η απεικόνιση των εικονοστοιχείων εικόνων διανυσμάτων μπορεί να συγκριθεί με την εικόνα των εικονοστοιχείων του ηχείου στην οθόνη της τηλεόρασης, η οποία δεν επηρεάζει τη φυσική της ύπαρξη στο στούντιο.

Η ραστεροποίηση στο πρόγραμμα του φορέα λαμβάνει χώρα με την απώλεια της αρχικής εικόνας διάνυσμα και τη μετατροπή της σε ένα σύνολο εικονοστοιχείων, δηλ. Σε μία μήτρα τιμών χρωμάτων (με όλες τις επακόλουθες συνέπειες).

Επιλέγοντας την εντολή Rasterize ή κάτι παρόμοιο, ο χρήστης αντιμετωπίζει την ανάγκη να επιλέξει τις παραδοσιακές παραμέτρους της εικονοστοιχίας στο αντίστοιχο παράθυρο διαλόγου: μέγεθος, ανάλυση και βάθος χρώματος (λειτουργία χρώματος), αν και μπορούν να καλούνται διαφορετικά. εικονοστοιχείο εικόνας διαμετρήματος ραστεροποίησης

Μια άλλη επιλογή για rasterization είναι να εξάγετε ολόκληρη την εικόνα ή απλά επιλεγμένα αντικείμενα σε ένα έγγραφο pixel. Σε προγράμματα διανυσματικών γραφικών, υπάρχουν εντολές που επιτρέπουν την τοποθέτηση αυτού του τύπου rasterization, όπως το Bitmap Export (Export Bit Format).

Προφανώς, η λογική των παραμέτρων ραστεροποίησης της εικόνας του φορέα τόσο στο εσωτερικό του προγράμματος όσο και κατά την εξαγωγή είναι η ίδια:

· Καθορίστε πρώτα το συνολικό μέγεθος του πλέγματος εικονοστοιχείων,

· Ορίστε το μέγεθος του στοιχείου discretization - pixel,

· Προσδιορίστε το βάθος χρώματος για κάθε εικονοστοιχείο [4,5].

2. Ραστερίωση εικόνων στο Adobe Photoshop

2.1 Ακολουθία μετασχηματισμού εικόνων στο Adobe Photoshop

Το Photoshop είναι σε θέση να κάνει το rasterization των εικόνων από μόνο του, ακριβώς όπως κάνει ένας εκτυπωτής ή μηχανή φωτοτυπίας. Προσομοιώνουμε τη λειτουργία ενός rasterizer χρησιμοποιώντας το Adobe Photoshop.

Η πιο κοινή μέθοδος rasterization είναι γραμμική:

1. Ανοίξτε το αρχείο εικόνας στο Adobe Photoshop (δείτε Παράρτημα Β στο σχήμα 1),

2. Ορίστε την εικόνα σε κλίμακα του γκρι χρησιμοποιώντας την εντολή Grayscale από τη λίστα Mode του μενού Image. Τώρα είναι έτοιμο για ραστεροποίηση (βλ. Παράρτημα Β στο Σχήμα 2),

3. Επιλέξτε την εντολή Bitmap (Monochrome) από την ίδια λίστα. Ανοίγει ένα παράθυρο διαλόγου με το ίδιο όνομα, καθορίζοντας τον τρόπο μετατροπής της εικόνας σε γκρι σε μονόχρωμη (βλέπε προσάρτημα Β στο σχήμα 3),

4. Η γραμμική ραστεροποίηση αντιστοιχεί στην επιλογή ημιτονική οθόνη (ημιτονική ράστερ). Επιλέξτε το από τη λίστα μεθόδων,

5. Το πεδίο Έξοδος (δηλαδή η ανάλυση της προκύπτουσας μονόχρωμης εικόνας) υποδεικνύεται στο πεδίο Έξοδος. Εισάγουμε στο πεδίο αυτό την ανάλυση της μηχανής φωτοσύνθεσης που υπολογίσαμε, η οποία είναι απαραίτητη για εκτύπωση με γραμμή 150 lpi, - 2400 dpi. Το πεδίο πληροφοριών εισαγωγής εμφανίζει την ανάλυση της αρχικής εικόνας του γκρι έτσι ώστε να μπορείτε να επαληθεύσετε την επάρκεια της για την επιθυμητή γραμμική γραμμή εκτύπωσης,

6. Κάντε κλικ στο κουμπί OK. Εμφανίζεται το παράθυρο διαλόγου Ημιχρόνου οθόνης με τις επιλογές προβολής (δείτε Παράρτημα Β στο σχήμα 4),

7. Πληκτρολογήστε μια γραμμή 150 lpi στο πεδίο Συχνότητα. Βεβαιωθείτε ότι στη λίστα στα δεξιά, η μονάδα μέτρησης της γραμμής είναι η γραμμή / ίντσα, όχι η γραμμή / cm,

8. Αφήστε τη γωνία διαλογής στο πεδίο γωνίας να παραμείνει η ίδια με εκείνη που υιοθετήθηκε για το μαύρο χρώμα - 45 °,

9. Στη λίστα Σχήμα, το σχήμα του σημείου ράστερ έχει οριστεί. Επιλέξτε την επιλογή Γύρος,

10. Η εικόνα είναι ραστεροποιημένη, αλλά στην οθόνη για κάποιο λόγο καλύπτεται με κάποιο περίπλοκο μοτίβο. Αυτό που παρατηρείτε είναι moiré (βλ. Παράρτημα Β στο σχήμα 5). Το πλέγμα του φωσφόρου της οθόνης, που επικαλύπτει τη ράστερ της ίδιας της εικόνας, δίνει την εντύπωση ενός μοτίβου. Οι εικόνες σε κακές εφημερίδες φαίνονται παρόμοιες. Η εικόνα που σαρώθηκε από το τυπωμένο πρωτότυπο περιέχει ήδη το raster. Τοποθετημένο πάνω στο ράστερ της συσκευής εξόδου, δημιουργεί το ίδιο μοτίβο moire. Για να αποφευχθεί η εμφάνισή του, το raster εικόνας μετά τη σάρωση θα πρέπει να εξομαλυνθεί, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας το φίλτρο Gaussian Blur.

Για να εξετάσετε λεπτομερώς το raster, ρυθμίστε την κλίμακα της επίδειξης του εγγράφου "pixel by pixel" κάνοντας διπλό κλικ στο εργαλείο ζουμ ή πατώντας Alt + Ctrl + 0. Με την αύξηση αυτή, το ορατό moire εξαφανίζεται [1,2].

Αφού μελετήσαμε το θέμα, καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι η ραστεροποίηση, όπως και κάθε άλλο εργαλείο στον πίνακα ελέγχου, έχει δικό του αριθμό πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων, τα οποία θα εξετάσουμε παρακάτω:

Πλεονεκτήματα: Μετά την rasterizing μια εικόνα φορέα σε ένα raster, είναι πολύ εύκολο να εμφανιστεί και να δείτε μικρές λεπτομέρειες, ομαλή μεταβάσεις των χρωμάτων, θολή και ασαφή άκρα. Είναι επίσης εύκολο να επεξεργαστείτε λεπτομέρειες, να αλλάξετε χρώμα, φωτεινότητα, να χρησιμοποιήσετε τις επιπτώσεις μεμονωμένων εικονοστοιχείων, που ποτέ δεν θα λειτουργούσαν με μια εικόνα διάνυσμα. Περαιτέρω, δεν θα υπάρχει δυσκολία στην εισαγωγή μιας ραστεροποιημένης εικόνας στην οθόνη, όπως είναι "μητρική" σε πολλές συσκευές PC. Και στο τέλος, ένα bitmap φαίνεται πάντα πιο ρεαλιστικό από ένα διάνυσμα.

Μειονεκτήματα: Με τα μειονεκτήματα, αποδίδεται ένα πολύ μεγάλο ποσό εικόνας, επειδή Υπάρχουν πολλά pixel και κάθε ένα από αυτά έχει το δικό του "βάρος". Ένα άλλο πολύ σημαντικό μειονέκτημα είναι ότι όταν η κλιμάκωση της ποιότητας της εικόνας υποβαθμίζεται σε μεγάλο βαθμό. Και το τελευταίο μείον είναι η απουσία οποιασδήποτε μορφής του αντικειμένου, κάθε αντικείμενο είναι ένα σύνολο εικονοστοιχείων.

Για να συνοψίσουμε τη δουλειά μας, καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι η ραστεροποίηση εικόνας είναι πολύ σημαντική στις γραφικές παραστάσεις των υπολογιστών.

Κατάλογος πηγών που χρησιμοποιούνται

1. PPt4WEB. Παρουσίαση φιλοξενίας. Παρουσίαση με θέμα: Τρόποι παρουσίασης γραφικών πληροφοριών [Ηλεκτρονικός πόρος] / Λειτουργία πρόσβασης: http://ppt4web.ru - 2014

2. SAMOUCKA.RU. Εικονογραφημένο σεμινάριο για ψηφιακά γραφικά [Ηλεκτρονικός πόρος] / Λειτουργία πρόσβασης: http://samoucka.ru - 2010

3. Wikipedia - η ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια [Ηλεκτρονικός πόρος] / L. Sanger, D. Wales .-: Τρόπος πρόσβασης: http://ru.wikipedia.org. - 15 Ιανουαρίου 2001

4. Ιστοσελίδα τεκμηρίωσης υπολογιστή [Ηλεκτρονικός πόρος] / Λειτουργία πρόσβασης: http://e-dok.narod.ru,

5. Μαθήματα Photoshop. Ραστερίωση [Ηλεκτρονικός πόρος] / Λειτουργία πρόσβασης: http://www.lessonsphotoshop.ru - 2005

Σχήμα 1. Α - διάνυσμα περίγραμμα

Σχήμα 2. Α - 1000 φορές αύξηση του περιγράμματος του φορέα

Σχήμα 1. B - το πλαίσιο ελέγχου Εκτύπωση σε αρχείο σε ένα τυπικό παράθυρο διαλόγου Εκτύπωση

Εικόνα 2. B - Φάκελος "Εκτυπωτές" με ένα σύνολο προγραμμάτων οδήγησης εκτυπωτή

Ρατερίωση εικόνας στο Adobe Photoshop

Εικόνα 1. Εικόνα πηγή B

Εικόνα 2. Β - μετάφραση σε μονόχρωμη εικόνα

Εικόνα 3. Παράθυρο διαλόγου Bitmap

Εικόνα 4. Παράθυρο διαλόγου In-Halftone

Εικόνα 5. Β - ραστεροποιημένη εικόνα

Καταχωρήθηκε στο Allbest.ru

Παρόμοια έγγραφα

Κατασκευή τρισδιάστατων μοντέλων βασισμένων σε αναλογικά φορέα 2D. Μετατροπή διανυσματικών και τρισδιάστατων γραφικών σε αντικείμενα ράστερ. Μεταφέρετε εικόνες φορέα και bitmap σε έγγραφα MS Word. Δημιουργία εκπαιδευτικού εγγράφου κατάρτισης με εικόνα bitmap του τμήματος.

Εξέταση [1,5 Μ], προστιθέμενη 1/14/2015

Ανάλυση των υφιστάμενων μεθόδων κλιμάκωσης εικόνων. Βελτίωση της ταχύτητας επεξεργασίας και αλλαγής εικόνων. Αλγόριθμος κλιμάκωσης χρησιμοποιώντας παραλληλισμό. Επιλογή των εικονοστοιχείων για τον σωστό υπολογισμό της κλίσης. Επιλογή μεθόδου παρεμβολής εικόνων.

[5.8 M], προστέθηκε στις 17.7.2017

Τα πλεονεκτήματα των εικόνων του φορέα. Περιγραφή της εργασίας με το πρόγραμμα για τη δημιουργία γραφικών εικόνων - Illustrator. Μια μέθοδος δημιουργίας καμπύλης τεσσάρων σημείων για ένα καμπύλο τμήμα. Δημιουργήστε διαδρομές χρησιμοποιώντας το εργαλείο πένας. Εργασία με μάσκες.

Εξέταση [575,8 K], προστέθηκε 09/11/2010

Ανάλυση του συστήματος απεικόνισης μικρού μεγέθους Atlant-micro. Ανάπτυξη αλγορίθμων αντιστοίχισης μοντέλων. Ανάπτυξη διεπαφής χρήστη συστήματος. Αξιολόγηση της ποιότητας του συνδυασμού θραυσμάτων με τον αλγόριθμο με την αποικοδόμηση με βάση ιστογράμματα.

διατριβή [8,0 M], προστέθηκε 09/23/2012

Τρισδιάστατα γραφικά ως τμήμα γραφικών υπολογιστών, ένα σύνολο τεχνικών και εργαλείων σχεδιασμένων να αντιπροσωπεύουν τρισδιάστατα αντικείμενα. Σχήματα εφαρμογής τρισδιάστατων γραφικών. Η διαδικασία μοντελοποίησης τρισδιάστατων αντικειμένων. Ο όγκος των υπολογισμών στην προσομοίωση, ο υπολογισμός της σκηνής.

Περίληψη [1,4 M], προστέθηκε 1/1/2015

Επισκόπηση του υπάρχοντος λογισμικού για την αυτόματη επιλογή των συνόρων στην εικόνα. Ανάπτυξη μαθηματικού μοντέλου επεξεργασίας εικόνας και περιγράμματος σε αποχρώσεις του γκρι και λογισμικού για αλγόριθμους επεξεργασίας εικόνας.

διατριβή [1,7 M], προστέθηκε 03/27/2013

Η κατασκευή ρεαλιστικών εικόνων, τα στάδια, οι αρχές τους. Η επίδραση της ταυτόχρονης αντίθεσης: η φύση και η σημασία της. Ο μηχανισμός φωτισμού αντικειμένων. Κανονικό στην επιφάνεια και τα χαρακτηριστικά του για αντικείμενα διαφόρων υλικών. Επιφάνειες εκπομπής φωτός.

[986.9 K], προστέθηκε στις 21/3/2011

Γενική έννοια του συστήματος ανάλυσης δεδομένων γη πόρων. Υπολογισμός της μήτρας μετασχηματισμού της απεικόνισης χώρου της χαράδρας. Γεωμετρικά εργαλεία διόρθωσης, μετασχηματισμός. Δημιουργία διανυσματικών στρώσεων. Ψηφιοποιημένες κατηγορίες αντικειμένων. Η διαδικασία σύνδεσης μιας δέσμης ενεργειών.

[4,3 M], προστέθηκε στις 17/12/2013

Περιγραφή μαθηματικών μεθόδων για την αναπαραγωγή και την επεξεργασία γραφικών εικόνων. Περιγραφή του αναπτυγμένου πρόσθετου λογισμικού. Περιγραφή των λειτουργιών και των χαρακτηριστικών τους. Αντιπροσώπευση και επεξεργασία γραφικών εικόνων. Αποτελέσματα δοκιμής προγράμματος.

(1,7 εκατ.), προστέθηκε 1/27/2015

Ορθολογική ενοποιημένη διαδικασία - Διαμορφώσιμη διαδικασία ανάπτυξης λογισμικού, ο σκοπός και η χρήση της. RUP μεθοδολογία, διαδικασία, βήματα και συστατικά. Δομή του κύκλου ζωής του έργου. Παραδείγματα οικοδομικών διαγραμμάτων και ιεραρχιών τάξεων.

παρουσίαση [175,7 K], προστέθηκε 12/07/2013

Τα έργα στα αρχεία είναι όμορφα σχεδιασμένα σύμφωνα με τις απαιτήσεις των πανεπιστημίων και περιέχουν σχέδια, διαγράμματα, φόρμουλες κλπ.
Τα αρχεία PPT, PPTX και PDF παρουσιάζονται μόνο σε αρχεία.
Συνιστάται η λήψη της εργασίας.

Συμφωνία πλήρωσης

Υποθέστε λοιπόν ότι αντιμετωπίζουμε την κατάσταση που περιγράψαμε παραπάνω - δύο πολύγωνα μοιράζονται ένα πρόσωπο που περνά ακριβώς από το κέντρο του εικονοστοιχείου. Ο στόχος μας είναι να ανακαλύψουμε ποια από τα πολύγωνα ανήκει σε αυτό το εικονοστοιχείο.

Το de facto πρότυπο είναι ο λεγόμενος κανόνας από πάνω αριστερά: ακολουθεί τις εφαρμογές DirectX και τις περισσότερες εφαρμογές του OpenGL. Η ουσία αυτού του κανόνα είναι αυτή: αν το πρόσωπο του πολυγώνου περνάει από το κέντρο του εικονοστοιχείου, τότε αυτό το εικονοστοιχείο ανήκει στο πολύγωνο σε δύο περιπτώσεις - αν είναι η αριστερή ή η κορυφαία όψη (εξ ου και το όνομα).

Οι έννοιες της αριστερής, δεξιάς, άνω και κάτω όψεων απαιτούν διευκρίνιση. Μέχρι στιγμής, δεν θα δώσουμε ακριβείς ορισμούς (θα το κάνουμε αυτό όταν φτάσουμε στους αλγόριθμους traversal), αλλά θα τις περιγράψουμε σε μια απλούστερη γλώσσα:

  • Η επάνω όψη είναι η οριζόντια όψη που είναι πάνω από όλα τα άλλα πρόσωπα
  • Κάτω - μια οριζόντια όψη που είναι κάτω από όλα τα άλλα πρόσωπα
  • Αριστερή πλευρά - μια όψη που βρίσκεται στην αριστερή πλευρά του τριγώνου και δεν είναι οριζόντια
  • Η δεξιά πλευρά είναι το πρόσωπο που βρίσκεται στη δεξιά πλευρά του τριγώνου και δεν είναι οριζόντια

Παραδείγματα:

Τώρα εξετάστε την περίπτωση των γειτονικών πολυγώνων. Αν το πρόσωπο είναι παρακείμενο και παραμείνει σε ένα πολύγωνο, τότε το ίδιο πρόσωπο είναι κατάλληλο για όλα τα πολύγωνα που μοιράζονται αυτό το πρόσωπο με αυτό το πολύγωνο. Ένας παρόμοιος κανόνας λειτουργεί για τα ανώτερα και τα κάτω πρόσωπα:

Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτήν την ιδιότητα για να προσδιορίσουμε ποιο από τα γειτονικά πολύγωνα ανήκει ένα εικονοστοιχείο. Εάν συμφωνούμε ότι ένα εικονοστοιχείο του οποίου το κέντρο ευρίσκεται σε ένα κοινό πρόσωπο ανήκει μόνο σε πολύγωνα για τα οποία έχει απομείνει αυτό το πρόσωπο, τότε αυτό δεν θα ανήκει αυτομάτως σε γειτονικά πολύγωνα, γιατί γι 'αυτούς το πρόσωπο είναι σωστό. Και το ίδιο για το ανώτερο όριο.

Παρά το γεγονός ότι ο κανόνας της άνω και αριστεράς όψεων βρίσκεται συχνότερα, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε οποιοδήποτε κατάλληλο συνδυασμό. Για παράδειγμα, ο κανόνας της κάτω και αριστεράς πλευράς, επάνω και δεξιά, κλπ. Το Direct3D απαιτεί τη χρήση κανόνα από πάνω αριστερά, το OpenGL δεν είναι τόσο αυστηρό και σας επιτρέπει να χρησιμοποιήσετε οποιονδήποτε κανόνα που λύνει το πρόβλημα ιδιοκτησίας pixel. Θα συνεχίσω να υποθέτω τη χρήση κανόνα πάνω αριστερά.

Εξετάστε τα ακόλουθα δύο πολύγωνα:

Το δεύτερο πολύγωνο μπορεί να ληφθεί από την πρώτη ως αποτέλεσμα της περιστροφής υπό ορισμένη γωνία. Ως αποτέλεσμα, μερικά εικονοστοιχεία συμπεριλαμβάνονται επιπρόσθετα στην τελική εικόνα (τέτοια εικονοστοιχεία σημειώνονται με πράσινο χρώμα) και ορισμένα, αντίθετα, εξαφανίζονται από αυτήν (σημειώνονται με κόκκινο χρώμα). Συνεπώς, πρέπει να λάβουμε υπόψη τα κλασματικά τμήματα των συντεταγμένων των κορυφών. Εάν τα απορρίψουμε, θα έχουμε προβλήματα όταν σχεδιάζουμε μια μη στατική σκηνή. Εάν, για παράδειγμα, κάνετε το πολύγωνο να περιστρέφεται πολύ αργά, τότε θα το κάνει σπαστά - αφού οι άκρες θα "πηδήξουν" απότομα από τη μια θέση στην άλλη, αντί να επεξεργαστούν σωστά τα ενδιάμεσα αποτελέσματα. Η διαφορά είναι εύκολο να κατανοηθεί συγκρίνοντας αυτά τα δύο βίντεο:


Φυσικά, στην περίπτωση μιας στατικής σκηνής, τέτοια προβλήματα δεν θα προκύψουν.

Παράμετροι χαρακτηριστικών

Πριν προχωρήσουμε απευθείας στους αλγόριθμους rasterization, ας ασχοληθούμε με την παρεμβολή των χαρακτηριστικών.

Ένα χαρακτηριστικό είναι μερικές πληροφορίες που σχετίζονται με ένα αντικείμενο, το οποίο είναι απαραίτητο για τη σωστή απόδοση του σύμφωνα με έναν δεδομένο αλγόριθμο. Οτιδήποτε μπορεί να είναι ένα τέτοιο χαρακτηριστικό. Μία από τις πιο συνηθισμένες επιλογές είναι: χρώμα, συντεταγμένες υφής, κανονικές συντεταγμένες. Οι τιμές των χαρακτηριστικών ορίζονται στις κορυφές του πλέγματος αντικειμένων. Όταν rasterizing πολύγωνα, αυτά τα χαρακτηριστικά παρεμβάλλονται κατά μήκος της επιφάνειας των τριγώνων και χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό του χρώματος κάθε ενός από τα εικονοστοιχεία.

Το απλούστερο παράδειγμα (και ένα περίεργο ανάλογο του "hello world") είναι το σχέδιο ενός τριγώνου, σε κάθε κορυφή του οποίου δίνεται ένα χαρακτηριστικό - χρώμα:

Σε αυτή την περίπτωση, εάν εκχωρήσουμε ένα χρώμα σε κάθε εικονοκύτταρο του πολυγώνου που είναι αποτέλεσμα γραμμικής παρεμβολής των χρωμάτων των τριών κορυφών, έχουμε την ακόλουθη εικόνα:

Ο τρόπος με τον οποίο γίνεται η παρεμβολή εξαρτάται από τα δεδομένα που λειτουργούμε στη διαδικασία απόδοσης και εξαρτώνται με τη σειρά τους από τον αλγόριθμο που χρησιμοποιήθηκε για τη ραδιοποίηση. Για παράδειγμα, όταν χρησιμοποιούμε τον "πρότυπο" αλγόριθμο, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε απλή γραμμική παρεμβολή τιμών μεταξύ δύο εικονοστοιχείων, και όταν χρησιμοποιούμε traversal-αλγορίθμους - βαριεντρικές συντεταγμένες. Επομένως, θα το αναβάλουμε μέχρι την περιγραφή των ίδιων των αλγορίθμων.

Ωστόσο, εξακολουθεί να υπάρχει ένα σημαντικό θέμα που πρέπει να αντιμετωπιστεί εκ των προτέρων: η παρεμβολή των χαρακτηριστικών με προοπτική διόρθωση.

Η απλούστερη μέθοδος παρεμβολής είναι η γραμμική παρεμβολή στον χώρο της οθόνης: αφού προβάλλεται το πολύγωνο πάνω στο επίπεδο προβολής, παρεμβάλλουμε γραμμικά τα χαρακτηριστικά κατά μήκος της επιφάνειας του τριγώνου. Είναι σημαντικό να καταλάβουμε ότι αυτή η παρεμβολή δεν είναι σωστή, δεδομένου ότι δεν λαμβάνει υπόψη την προβολή που εκτελείται.

Εξετάστε την προβολή μιας γραμμής σε ένα επίπεδο προβολής d = 1. Στις κορυφές εκκίνησης και λήξης, ορισμένες ιδιότητες που έχουν ρυθμιστεί γραμμικά στο χώρο της φωτογραφικής μηχανής (και στον κόσμο). Αφού γίνει η προβολή, αυτά τα χαρακτηριστικά δεν αυξάνονται γραμμικά στον χώρο της οθόνης. Εάν, για παράδειγμα, παίρνετε το μέσο στο χώρο της φωτογραφικής μηχανής (v = v0 * 0.5 + ν1 * 0.5), τότε μετά την προβολή αυτό το σημείο δεν θα βρίσκεται στη μέση της προβαλλόμενης γραμμής:

Αυτό γίνεται πιο εύκολα αντιληπτό όταν δημιουργούμε υφή αντικειμένων (θα χρησιμοποιήσω απλή υφή χωρίς φιλτράρισμα στα παρακάτω παραδείγματα). Δεν έχω περιγράψει λεπτομερώς τη διαδικασία δημιουργίας υφής (και αυτό είναι το θέμα ενός ξεχωριστού άρθρου), γι 'αυτό τώρα θα περιοριστώ σε μια σύντομη περιγραφή.

Κατά την υφή, σε κάθε κορυφή του πολυγώνου, ορίζεται η τιμή του χαρακτηριστικού των συντεταγμένων υφής (συχνά ονομάζεται uv με το όνομα των αντίστοιχων αξόνων). Αυτές είναι κανονικοποιημένες συντεταγμένες (από 0 πριν 1), που καθορίζουν ποιο μέρος της υφής θα χρησιμοποιηθεί.
Τώρα φανταστείτε ότι θέλουμε να σχεδιάσουμε ένα ορθογώνιο με υφή και να ορίσουμε τις τέσσερις τιμές του χαρακτηριστικού uv έτσι ώστε να χρησιμοποιηθεί ολόκληρη η υφή:

Όλα φαίνονται καλά:

Είναι αλήθεια ότι το μοντέλο αυτό βρίσκεται παράλληλα στο επίπεδο προβολής και επομένως δεν πρέπει να υπάρχουν στρεβλώσεις λόγω της προοπτικής. Ας προσπαθήσουμε να αλλάξουμε τις κορυφαίες δύο κορυφές κατά μία κατά μήκος του άξονα z, και το πρόβλημα θα είναι άμεσα ορατό:

Έτσι, οι προοπτικές πρέπει να λαμβάνονται υπόψη όταν παρεμβάλλονται ιδιότητες. Το βασικό γεγονός σε αυτό είναι ότι αν και z δεν μπορεί να παρεμβληθεί σωστά στο χώρο της οθόνης, 1 / ζ - ίσως. Και πάλι, εξετάστε την προβολή μιας γραμμής:

Γνωρίζουμε επίσης ότι με παρόμοια τρίγωνα:

Interpolating x στον χώρο της οθόνης, παίρνουμε:

Interpolating x σε χώρο κάμερας, παίρνουμε:

Αυτές οι τρεις ισοτιμίες είναι βασικές και στη βάση τους προκύπτουν όλες οι επόμενες φόρμουλες. Δεν θα ολοκληρώσω, διότι είναι εύκολο να το πράξουμε μόνοι μου και θα το περιγράψω μόνο εν συντομία, εστιάζοντας στα αποτελέσματα.

Αντικαθιστώντας αυτές τις δύο εξισώσεις στην εξίσωση που λαμβάνεται από τις αναλογίες πλευρών του τριγώνου και απλουστεύοντας όλες τις εκφράσεις, καταλήγουμε τελικά ότι η αμοιβαία z- συντονισμός, μπορεί να παρεμβληθεί γραμμικά στον χώρο της οθόνης:

Важно, что в данном выражении интерполяция происходит между величинами, обратными z-координатам в пространстве камеры.

Далее, предположим, что в вершинах Α και Β заданы значения некого атрибута, обозначим их T1 και T2, который так же может быть линейно интерполирован в пространстве камеры:

Используя промежуточные результаты из вывода выше, мы можем записать, что величина Tc / Zc может быть так же корректно интерполирована в пространстве экрана:

Подведя итоги, мы получили, что 1 / Zc και Tc / Zc могут быть линейно интерполированы в пространстве экрана. Τώρα μπορούμε να πάρουμε εύκολα την αξία Tc:

Στην πραγματικότητα, το κόστος της μελλοντικά σωστής παρεμβολής έγκειται κυρίως σε αυτή τη διαίρεση. Εάν δεν είναι πολύ απαραίτητο, είναι προτιμότερο να ελαχιστοποιήσετε τον αριθμό των χαρακτηριστικών για τα οποία χρησιμοποιείται και να απαλλαγείτε από απλή γραμμική παρεμβολή στον χώρο της οθόνης, αν είναι δυνατόν. Το σωστό αποτέλεσμα υφής εμφανίζεται παρακάτω:

Για να εφαρμόσουμε διόρθωση προοπτικής, χρειαζόμαστε τιμές που είναι αντίστροφα στο βάθος (z-συντονισμένες) κορυφές στο χώρο της κάμερας. Ανακαλέστε τι συμβαίνει όταν πολλαπλασιάζεται με τον πίνακα προβολής:

Οι κορυφές από το χώρο της φωτογραφικής μηχανής μπαίνουν στον χώρο περικοπής. Συγκεκριμένα zτο συντονισμό υφίσταται ορισμένες αλλαγές (που θα χρειαστούν στο μέλλον για το buffer βάθους) και δεν συμπίπτει με z- η κορυφή των συντεταγμένων στο χώρο της κάμερας, έτσι δεν μπορούμε να την χρησιμοποιήσουμε. Και τι είναι το ίδιο είναι wσυντονισμό, όπως το θέτουμε με σαφήνεια z από το χώρο της φωτογραφικής μηχανής (δείτε μόνο την 4η στήλη του πίνακα). Στην πραγματικότητα, δεν χρειάζεται καν οι ίδιοι z, και 1 / ζ. Και το παίρνουμε πραγματικά "δωρεάν", γιατί όταν μεταβούμε στο NDC, διαιρούμε όλες τις κορυφές z (που βρίσκεται στη συντεταγμένη w):

Και, ως εκ τούτου, μπορούμε απλώς να την αντικαταστήσουμε με την αντίθετη τιμή:

Αλγόριθμοι Rasterization

Παρακάτω θα περιγράψουμε τρεις προσεγγίσεις για τα πολυγωνία rasterizing. Θα λείπουν τα πλήρη παραδείγματα κώδικα, δεδομένου ότι τόσο μεγάλο μέρος εξαρτάται από την εφαρμογή, και αυτό θα είναι πιο συγκεχυμένο από το να βοηθήσουμε. Στο τέλος του άρθρου θα υπάρχει μια σύνδεση με το έργο και, εάν είναι απαραίτητο, μπορείτε να δείτε τον κώδικα εφαρμογής σε αυτό.

"Τυπικός" αλγόριθμος

Κάλεσα αυτόν τον αλγόριθμο "πρότυπο", επειδή είναι ο πιο συχνά περιγραφόμενος αλγόριθμος rasterization για προγράμματα αναπαραγωγής λογισμικού. Είναι ευκολότερο να κατανοηθεί από αλγορίθμους μετατόπισης και rasterization σε ομοιόμορφες συντεταγμένες, και, κατά συνέπεια, πιο εύκολο να εφαρμοστεί.

Ας αρχίσουμε με το τρίγωνο που θέλουμε να ραστερίσουμε. Ας υποθέσουμε, για αρχή, ότι πρόκειται για ένα τρίγωνο με οριζόντια κάτω επιφάνεια.

Η ουσία αυτού του αλγορίθμου είναι η διαδοχική κίνηση κατά μήκος των πλευρικών επιφανειών και η πλήρωση σε εικονοστοιχεία μεταξύ τους. Για να γίνει αυτό, πρώτα υπολογίστε τις τιμές μετατόπισης κατά μήκος του άξονα Χ για κάθε μονάδα που μετατοπίζεται κατά μήκος του άξονα y.

Στη συνέχεια αρχίζει η κίνηση κατά μήκος των πλευρών. Είναι σημαντικό η κίνηση να ξεκινά από το πλησιέστερο κέντρο και όχι από Υ- συντεταγμένες κορυφών v0, αφού τα εικονοστοιχεία αντιπροσωπεύονται από αυτά τα σημεία. Αν Υσυντονίστε v0 βρίσκεται ήδη στο κέντρο, τότε συνεχίζουμε στο επόμενο κέντρο σε αυτόν τον άξονα, από τότε v0 βρίσκεται τόσο στην αριστερή όσο και στη δεξιά πλευρά, πράγμα που σημαίνει ότι αυτό το εικονοστοιχείο δεν θα πρέπει να συμπεριληφθεί στην εικόνα:

Όταν μεταβαίνουμε στην επόμενη γραμμή, αρχίζουμε να κινούμαστε μόνο από το επόμενο κέντρο κατά μήκος του άξονα Χ. Εάν το πρόσωπο περνάει από το κέντρο του εικονοστοιχείου, τότε συμπεριλαμβάνουμε το εικονοστοιχείο στην εικόνα στην αριστερή πλευρά, αλλά όχι στα δεξιά.

Ομοίως, ο αλγόριθμος λειτουργεί για τρίγωνα με οριζόντια κορυφή. Τα τρίγωνα που δεν έχουν οριζόντιες πλευρές χωρίζονται απλά σε δύο τρίγωνα - ένα με οριζόντια κορυφή και ένα με οριζόντιο πυθμένα. Για αυτό, η τομή της οριζόντιας γραμμής που διέρχεται από μία από τις κορυφές του τριγώνου (μέσος όρος πάνω από Υσυντονισμός), αφετέρου:

Μετά από αυτό, κάθε ένα από αυτά τα τρίγωνα είναι ραστεροποιημένο σύμφωνα με τον παραπάνω αλγόριθμο. Είναι επίσης απαραίτητο να υπολογίσουμε σωστά τις τιμές των συντεταγμένων z και w στη νέα κορυφή - για παράδειγμα, να τις παρεμβάλουμε. Ομοίως, η παρουσία αυτής της κορυφής πρέπει να λαμβάνεται υπόψη όταν παρεμβάλλονται ιδιότητες.

Τα χαρακτηριστικά παρεμβάλλονται χωρίς προοπτική διόρθωση ως εξής - όταν μετακινείται κατά μήκος των πλευρικών επιφανειών, υπολογίζουμε τις τιμές παρεμβολών χαρακτηριστικών στα αρχικά και τελικά σημεία της γραμμής που πρόκειται να ραστερίσουμε. Στη συνέχεια, οι τιμές αυτές παρεμβάλλονται γραμμικά κατά μήκος αυτής της γραμμής. Εάν χρειάζεται διόρθωση προοπτικής για το χαρακτηριστικό, τότε αντ 'αυτού παρεμβάλλουμε Τ / ζ κατά μήκος των άκρων του πολυγώνου (αντί για απλή παρεμβολή) Τ - τιμή του χαρακτηριστικού), καθώς και 1 / ζ. Στη συνέχεια, αυτές οι τιμές στα σημεία έναρξης και στο τέλος της γραμμής παρεμβάλλονται κατά μήκος αυτής και χρησιμοποιούνται για να πάρουν την τελική τιμή χαρακτηριστικού λαμβάνοντας υπόψη την προοπτική, σύμφωνα με τον παραπάνω τύπο. Πρέπει να το θυμόμαστε αυτό 1 / ζ, στην οποία αναφέρομαι, στην πραγματικότητα βρίσκεται στη συντεταγμένη w του φορέα μετά από όλες τις μεταμορφώσεις που έγιναν.

Αλγόριθμοι μετατόπισης

Αυτή είναι μια ολόκληρη ομάδα αλγορίθμων που χρησιμοποιούν την ίδια προσέγγιση με βάση τις εξισώσεις των όψεων ενός πολύγωνου.

Η εξίσωση ενός προσώπου είναι η εξίσωση της γραμμής στην οποία βρίσκεται αυτό το πρόσωπο. Με άλλα λόγια, αυτή είναι η εξίσωση μιας γραμμής που διέρχεται από δύο κορυφές ενός πολυγώνου. Κατά συνέπεια, κάθε τρίγωνο χαρακτηρίζεται από τρεις γραμμικές εξισώσεις:

Αρχικά, περιγράφουμε την εξίσωση μιας γραμμής που διέρχεται από δύο σημεία (είναι ένα ζεύγος κορυφών ενός τριγώνου):

Μπορούμε να το ξαναγράψουμε ως εξής:

Από την τελευταία έκφραση μπορεί να φανεί ότι ο φορέας n είναι κάθετος προς τον φορέα v0 - v1 (οι συντεταγμένες αλληλοσυνδέονται και η συντεταγμένη Χ λαμβάνεται με το σύμβολο μείον). Έτσι, το n είναι το κανονικό στην γραμμή που σχηματίζεται από δύο κορυφές. Αυτή είναι η ίδια εξίσωση μιας γραμμής και, ως εκ τούτου, υποκαθιστώντας το σημείο (x, y) εκεί και μηδενισμό, γνωρίζουμε ότι αυτό το σημείο βρίσκεται στη γραμμή. Τι γίνεται με τις υπόλοιπες αξίες; Εδώ η φόρμα καταγραφής με ένα κανονικό είναι χρήσιμη για εμάς. Γνωρίζουμε ότι το κλιμακωτό προϊόν δύο διανυσμάτων υπολογίζει το μήκος της προβολής του πρώτου διανύσματος πάνω στο δεύτερο, πολλαπλασιαζόμενο με το μήκος του δεύτερου φορέα. Η κανονική ενεργεί ως ο πρώτος φορέας και ο φορέας ως ο δεύτερος από την πρώτη κορυφή ως το σημείο (x, y):

Και έχουμε τρεις πιθανές επιλογές:

  • Η τιμή είναι 0 - το σημείο βρίσκεται σε ευθεία γραμμή.
  • Η τιμή μεγαλύτερη από 0 - σημείο βρίσκεται στο θετικό μισό επίπεδο
  • Τιμή μικρότερη από 0 - το σημείο βρίσκεται στο αρνητικό μισό επίπεδο

Όλα αυτά φαίνονται παρακάτω:



Μπορούμε επίσης να ορίσουμε την εξίσωση της γραμμής έτσι ώστε τα κανονικά σημεία στην αντίθετη κατεύθυνση - απλώς πολλαπλασιάστε την κατά το μείον ένα. Στο μέλλον, θα υποθέσω ότι η εξίσωση έχει σχεδιαστεί με τέτοιο τρόπο ώστε τα κανονικά σημεία μέσα στο τρίγωνο.

Χρησιμοποιώντας αυτές τις εξισώσεις, μπορούμε να ορίσουμε ένα τρίγωνο ως τη διασταύρωση τριών θετικών μισών αεροπλάνων.

Έτσι, το γενικότερο μέρος των αλγορίθμων μετατόπισης έχει ως εξής:

  • Υπολογίστε τις τιμές των εξισώσεων των προσόψεων για το σημείο
  • Εάν όλες οι τιμές είναι θετικές, το εικονοστοιχείο είναι βαμμένο. Αν ένα από αυτά είναι μηδέν, τότε το εικονοστοιχείο βρίσκεται σε μία από τις επιφάνειες και χρησιμοποιούμε τον κανόνα "άνω αριστερά" για να αποφασίσουμε αν το εικονοστοιχείο ανήκει στο πολύγωνο
  • Μεταβείτε στο επόμενο εικονοστοιχείο

Ας ασχοληθούμε με την εφαρμογή του κανόνα "άνω αριστερά". Τώρα που λειτουργούμε κανονικά στο πρόσωπο, μπορούμε να δώσουμε αυστηρότερους ορισμούς για τα αριστερά και τα κορυφαία πρόσωπα:
  • Η αριστερή πλευρά είναι το πρόσωπο του οποίου το φυσιολογικό έχει θετική συντεταγμένη x (δηλαδή, δείχνει προς τα δεξιά)
  • Η άνω όψη είναι το πρόσωπο του οποίου το φυσιολογικό έχει αρνητική συντεταγμένη y, αν ο άξονας Υ δείχνει προς τα πάνω. Εάν ο άξονας Y δείχνει προς τα κάτω (θα παραμείνω στην επιλογή αυτή), τότε η συντεταγμένη y των ανώτερων επιφανειών είναι θετική

Είναι επίσης σημαντικό να σημειωθεί ότι οι συντεταγμένες του κανονικού συμπίπτουν με τους συντελεστές α και β στην κανονική εξίσωση της γραμμής: άξονα + από + c = 0.

Παρακάτω είναι ένα παράδειγμα μιας συνάρτησης που καθορίζει αν ένα εικονοστοιχείο είναι σε θετικό μισό επίπεδο σε σχέση με ένα από τα πρόσωπα (χρησιμοποιώντας τον κανόνα του άνω αριστερού κανόνα). Αρκεί να πάρει τρία επιχειρήματα στην είσοδο: η αξία της εξίσωσης του προσώπου στο σημείο και οι συντεταγμένες του φυσιολογικού:

Απλή και χρήσιμη βελτιστοποίηση κατά τον υπολογισμό τιμών εξίσωσης: αν γνωρίζουμε την τιμή σε ένα εικονοστοιχείο με συντεταγμένες (χ, γ), στη συνέχεια, για να υπολογίσετε την τιμή στο σημείο (χ + 1, γ) απλά προσθέστε την τιμή του συντελεστή α. Ομοίως, για να υπολογίσετε την τιμή σε (χ, γ + 1) απλά προσθέστε τον συντελεστή β:

Το επόμενο βήμα είναι η παρεμβολή και η διόρθωση προοπτικών. Γι 'αυτό, χρησιμοποιούνται βαριεντρικές συντεταγμένες. Αυτές είναι συντεταγμένες στις οποίες ένα σημείο τριγώνου περιγράφεται ως ένας γραμμικός συνδυασμός κορυφών (τυπικά, υποδηλώνοντας ότι το σημείο είναι το κέντρο μάζας του τριγώνου, με το αντίστοιχο βάρος κορυφής). Θα χρησιμοποιήσουμε την κανονικοποιημένη έκδοση - δηλ. το συνολικό βάρος των τριών κορυφών είναι ίσο με ένα:

Αυτό το σύστημα συντεταγμένων έχει επίσης μια πολύ χρήσιμη ιδιότητα που τους επιτρέπει να υπολογιστούν: οι βαριεντρικές συντεταγμένες είναι ίσες με την αναλογία της περιοχής των τριγώνων που σχηματίστηκαν στο παραπάνω σχήμα με τη συνολική περιοχή του τριγώνου (γι 'αυτό και συχνά ονομάζονται συντεταγμένες)

Η τρίτη συντεταγμένη μπορεί να υπολογιστεί όχι μέσω της περιοχής των τριγώνων, αφού το άθροισμα των τριών συντεταγμένων είναι ίσο με την ενότητα - στην πραγματικότητα, έχουμε μόνο δύο βαθμούς ελευθερίας.

Τώρα όλα είναι έτοιμα για γραμμική παρεμβολή χαρακτηριστικών: η τιμή χαρακτηριστικού στο δεδομένο σημείο του τριγώνου είναι ίση με τον γραμμικό συνδυασμό των βαριεντρικών συντεταγμένων και των τιμών χαρακτηριστικών στις αντίστοιχες κορυφές:

Για να διορθώσουμε την προοπτική, χρησιμοποιούμε μια διαφορετική φόρμουλα - πρώτα, υπολογίζουμε την παρεμβαλλόμενη τιμή Τ / ζ, τότε η παρεμβαλλόμενη τιμή 1 / ζ, και στη συνέχεια να τα διαιρέσετε μεταξύ τους για να πάρετε την τελική τιμή Τ λαμβάνοντας υπόψη τις προοπτικές:

Η διαφορά μεταξύ των διαφόρων αλγορίθμων μετατόπισης είναι ο τρόπος με τον οποίο επιλέγονται τα εικονοστοιχεία για επαλήθευση. Θα εξετάσουμε διάφορες επιλογές.

Αλγόριθμος βάδισης

Αυτός ο αλγόριθμος αποτελείται από τα ακόλουθα βήματα:

  • Ξεκινήστε από το κορυφαίο εικονοστοιχείο κάτω από την κορυφή της κορυφής
  • Μετακινούμε προς τα αριστερά μέχρι να συναντήσουμε ένα εικονοστοιχείο στα αριστερά του πολυγώνου (αναστροφή)
  • Μετακινήστε δεξιά και ζωγραφίστε τα εικονοστοιχεία μέχρι να συναντήσετε ένα εικονοστοιχείο στα δεξιά του πολυγώνου
  • Μεταβείτε στην παρακάτω γραμμή και ξεκινήστε ξανά από το δεύτερο βήμα.

Αυτό μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής:

Μπορείτε να επαληθεύσετε ότι το εικονοστοιχείο είναι στα αριστερά του πολυγώνου ως εξής - για τουλάχιστον μία όψη για την οποία το κανονικό δείχνει προς τα δεξιά (δηλ.> 0), η τιμή της εξίσωσης αυτής της όψης είναι αρνητική.

Αλγόριθμος Zigzag

Αυτός ο αλγόριθμος μπορεί να θεωρηθεί ως μια βελτιωμένη έκδοση του αλγόριθμου εκτροπής. Αντί να "τρέξουμε" για να περάσουμε από τα εικονοστοιχεία σε μια γραμμή έως ότου υπάρχει ένα εικονοστοιχείο από το οποίο μπορούμε να αρχίσουμε να κινούμαστε προς τα δεξιά, θυμόμαστε τις πληροφορίες σχετικά με το εικονοστοιχείο από το οποίο αρχίσαμε να κινούμαστε στη γραμμή και μετά περάσαμε τα εικονοστοιχεία στα αριστερά και στα δεξιά αυτόν.

  • Ξεκινήστε από το κορυφαίο εικονοστοιχείο κάτω από την κορυφή της κορυφής
  • Θυμηθείτε τη θέση
  • Μετακινούμε προς τα αριστερά και ζωγραφίζουμε τα εικονοστοιχεία που εισέρχονται στο πολύγωνο μέχρι να συναντήσουμε ένα εικονοστοιχείο στα αριστερά του πολυγώνου (αναστροφή)
  • Επιστρέφουμε στο εικονοστοιχείο από το οποίο ξεκινήσαμε (το θυμόμασταν στο βήμα 2) και μετακινήσαμε δεξιά, συμπληρώνοντας τα εικονοστοιχεία που εισέρχονται στο πολύγωνο, μέχρι να συναντήσουμε ένα εικονοστοιχείο έξω από το πολύγωνο
  • Μεταβείτε στην παρακάτω γραμμή και ξεκινήστε ξανά από το δεύτερο βήμα.

Αλγόριθμος Rasterization σε Ομογενείς Συντεταγμένες

Αυτός ο αλγόριθμος περιγράφηκε αρχικά στη μετατροπή σάρωσης τριγώνου δημοσίευσης χρησιμοποιώντας ομοιογενείς συντεταγμένες 2D, Marc Olano & Trey Greer. Τα κύρια πλεονεκτήματα της είναι η απουσία της ανάγκης για αποκοπή και διαίρεση από τη συντεταγμένη w κατά τη μετατροπή των κορυφών (με εξαίρεση κάποιες επιφυλάξεις - θα περιγραφούν αργότερα).

Πρώτα απ 'όλα, ας υποθέσουμε ότι, κατά την έναρξη της ραστεροποίησης, x και y οι συντεταγμένες των κορυφών περιέχουν τιμές που εμφανίζονται στις συντεταγμένες στην οθόνη απλά διαιρώντας με την αντίστοιχη w-συντονισμός. Αυτό μπορεί να αλλάξει ελαφρώς τον κώδικα μετασχηματισμού κορυφής, υπό την προϋπόθεση ότι υποστηρίζονται αρκετοί αλγόριθμοι rasterization, δεδομένου ότι δεν περιλαμβάνει τη διαίρεση από την συντεταγμένη w. Οι συντεταγμένες σε έναν ομοιογενή δισδιάστατο χώρο μεταφέρονται απευθείας σε μια λειτουργία που εκτελεί ραστεροποίηση.

Ας εξετάσουμε λεπτομερέστερα το ζήτημα της γραμμικής παρεμβολής χαρακτηριστικών κατά μήκος του πολυγώνου. Δεδομένου ότι η τιμή χαρακτηριστικού (ας το καλέσουμε σ) μεγαλώνει γραμμικά, πρέπει να ικανοποιεί την ακόλουθη εξίσωση (σε τρισδιάστατο χώρο):

Από το σημείο (χ, γ, ζ) προβάλλεται σε ένα επίπεδο χρησιμοποιώντας ομοιόμορφες συντεταγμένες (χ, γ, νν)όπου w = z, μπορούμε επίσης να γράψουμε αυτή την εξίσωση σε ομοιογενείς συντεταγμένες:

Φανταστείτε ότι γνωρίζουμε τους συντελεστές α, β και με (θα εξετάσουμε το ενδεχόμενο να τα βρούμε αργότερα). Κατά τη διάρκεια της ραστεροποίησης, έχουμε να κάνουμε με τις συντεταγμένες των εικονοστοιχείων στον χώρο της οθόνης, οι οποίες συνδέονται με τις συντεταγμένες σε ένα ομοιογενές χώρο σύμφωνα με τον ακόλουθο τύπο (αυτή ήταν η αρχική μας παραδοχή):

Μπορούμε να εκφράσουμε την έννοια p / w χρησιμοποιώντας μόνο τις συντεταγμένες στο χώρο της οθόνης, διαιρώντας με w:

Για να λάβετε τη σωστή τιμή σ χρησιμοποιώντας συντεταγμένες οθόνης, πρέπει απλώς να διαιρέσουμε αυτή την τιμή 1 / w (ή, που είναι το ίδιο πράγμα, πολλαπλασιάζεται με w):

1 / w, με τη σειρά του, μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας έναν παρόμοιο αλγόριθμο - αρκεί να φανταστούμε ότι έχουμε μια συγκεκριμένη παράμετρο που είναι η ίδια σε όλες τις κορυφές: p = [1 1 1].

Τώρα εξετάστε πώς μπορούμε να βρούμε τους συντελεστές α, β και με. Δεδομένου ότι για κάθε χαρακτηριστικό οι τιμές του καθορίζονται στις κορυφές του πολυγώνου, έχουμε στην πραγματικότητα ένα σύστημα εξισώσεων της φόρμας:

Μπορούμε να ξαναγράψουμε αυτό το σύστημα σε μορφή μήτρας:

Είναι σημαντικό να σημειώσουμε ότι πρέπει να υπολογίσουμε μόνο ένα αντίστροφο πλέγμα ανά πολύγωνο - τότε αυτοί οι συντελεστές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να βρεθεί η σωστή τιμή χαρακτηριστικού σε οποιοδήποτε σημείο της οθόνης. Επίσης, δεδομένου ότι πρέπει να υπολογίσουμε τον καθοριστικό παράγοντα μιας μήτρας για να την αντιστρέψουμε, παίρνουμε μερικές βοηθητικές πληροφορίες, αφού ο καθοριστικός παράγοντας υπολογίζει επίσης τον όγκο ενός τετράεδρου με κορυφές στην αρχή και τα σημεία του πολυγώνου πολλαπλασιασμένα επί δύο (αυτό προκύπτει από τον ορισμό ενός μικτού προϊόντος των φορέων). Εάν ο προσδιοριστής είναι ίσος με το μηδέν, αυτό σημαίνει ότι το πολύγωνο δεν μπορεί να τραβηχτεί, επειδή είτε εκφυλίζεται είτε περιστρέφεται από μια άκρη σε σχέση με την κάμερα. Επίσης, ο όγκος του τετράεδρου μπορεί να είναι με ένα σύμβολο συν και με σημάδι μείον - και αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να κόψει τα πολύγωνα που μετατρέπονται "πίσω" στην κάμερα (η αποκαλούμενη σφαγή πλάτης). Εάν θεωρούμε σωστό να διατάξουμε τις κορυφές αντίθετα από τη φορά των δεικτών του ρολογιού, τότε θα πρέπει να παραλειφθούν τα πολύγωνα για τα οποία η τιμή του προσδιοριστικού είναι θετική (με την προϋπόθεση ότι χρησιμοποιείται ένα σύστημα συντεταγμένων αριστερά).

Έτσι, το πρόβλημα της παρεμβολής χαρακτηριστικών έχει ήδη λυθεί - μπορούμε να υπολογίσουμε τη σωστή τιμή (λαμβάνοντας υπόψη την προοπτική) οποιουδήποτε χαρακτηριστικού σε ένα δεδομένο σημείο στην οθόνη. Απομένει να αποφασίσουμε μόνο ποια σημεία στην οθόνη ανήκει το πολύγωνο.

Ας θυμηθούμε πώς επαληθεύτηκε η υπαγωγή του εικονοστοιχείου στο πολύγωνο σε αλγόριθμους traversal. Υπολογίσαμε τις εξισώσεις των προσώπων και έπειτα ελέγξαμε τις τιμές τους στο επιθυμητό σημείο της οθόνης. Εάν ήταν όλα θετικά (ή μηδέν, αλλά ανήκαν στα αριστερά ή τα κορυφαία πρόσωπα), τότε ζωγραφίσαμε πάνω από το εικονοστοιχείο. Δεδομένου ότι ήδη γνωρίζουμε πώς να παρεμβάλλουμε χαρακτηριστικά κατά μήκος της επιφάνειας ενός τριγώνου, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ακριβώς την ίδια προσέγγιση, υποθέτοντας ότι παρεμβάλλουμε κάποιο ψευδο-χαρακτηριστικό το οποίο είναι μηδέν κατά μήκος του προσώπου και κάποια θετική τιμή (το πιο βολικό είναι 1) στην αντίθετη κορυφή (στην πραγματικότητα, περνώντας μέσα από αυτά τα πρόσωπα):

Συνεπώς, οι τιμές αυτών των ψευδο-χαρακτηριστικών για κάθε μία από τις επιφάνειες:

Χρησιμοποιώντας τους μπορούμε να υπολογίσουμε τους αντίστοιχους συντελεστές α, β και με για κάθε ένα από τα πρόσωπα και να πάρει τις εξισώσεις τους:

Τώρα μπορούμε επίσης να παρεμβάλουμε τις αξίες τους κατά μήκος της επιφάνειας του τριγώνου και να υπολογίσουμε τις αξίες τους στο σημείο που χρειαζόμαστε. Αν είναι θετικό ή αν είναι μηδέν, αλλά βρισκόμαστε στην αριστερή και την κορυφή, το εικονοστοιχείο βρίσκεται μέσα στο πολύγωνο και πρέπει να συμπληρωθεί. Μπορούμε επίσης να εφαρμόσουμε μια μικρή βελτιστοποίηση - δεν χρειαζόμαστε καθόλου τις ακριβείς τιμές των εξισώσεων των προσώπων, αρκεί μόνο η πινακίδα. Επομένως, διαιρώντας με 1 / wμπορούμε απλά να ελέγξουμε τα σημάδια p / w και 1 / w - Πρέπει να ταιριάζουν.

Δεδομένου ότι λειτουργούμε με τις ίδιες εξισώσεις προσώπου, πολλά από αυτά που ειπώθηκαν στο τμήμα σχετικά με αλγόριθμους traversal μπορούν να εφαρμοστούν και σε αυτόν τον αλγόριθμο. Για παράδειγμα, μπορεί να εφαρμοστεί ένας κανόνας από πάνω αριστερά

Pin
Send
Share
Send
Send