11496

Алгоритмы растровой графики

Практическая работа

Информатика, кибернетика и программирование

Алгоритмы растровой графики Растром называется прямоугольная сетка точек формирующих изображение на экране компьютера. Каждая точка растра характеризуется двумя параметрами: своим положением на экране и своим цветом если монитор цветной или степенью яркости если м...

Русский

2013-04-08

153 KB

6 чел.

Алгоритмы растровой графики

Растром называется прямоугольная сетка точек, формирующих изображение на экране компьютера. Каждая точка растра характеризуется двумя параметрами: своим положением на экране и своим цветом, если монитор цветной, или степенью яркости, если монитор черно-белый. Поскольку  растровые изображения состоят из множества дискретных точек, то для работы с ними необходимы специальные алгоритмы. Рисование отрезка прямой линии - одна из простейших задач растровой графики. Смысл ее заключается в вычислении координат пикселов, находящихся вблизи непрерывных отрезков, лежащих на двумерной растровой сетке.

Рис. 28. Растеризация отрезка прямой линии.

Термин “пиксел” образован от английского pixel (picture element - элемент изображения)  - то есть точка на экране. Будем считать, что пикселы имеют целочисленные координаты. На первый взгляд кажется, что эта задача имеет простое решение. Пусть конечные точки отрезка имеют целочисленные координаты, и уравнение прямой, содержащей отрезок: . Не нарушая общности, будем также считать, что тангенс угла наклона прямой лежит в пределах от 0 до 1. Тогда для изображения отрезка на растре достаточно для всех целых , принадлежащих отрезку, выводить на экран точки с координатами . Однако в этом методе присутствует операция умножения . Хотелось бы иметь алгоритм без частого использования операции умножения вещественных чисел. Избавиться от операции умножения можно следующим образом. Поскольку , то один шаг по целочисленной сетке на оси  будет соответствовать . Отсюда получаем, что  будет увеличиваться на величину . Итерационная последовательность выглядит следующим образом:

,  

Когда , то шаг по  будет приводить к шагу по , поэтому  и  следует поменять ролями, придавая  единичное приращение, а  будет увеличиваться на  единиц. Этот алгоритм все же не свободен от операций с вещественными числами. Наиболее изящное решение задачи растровой развертки отрезков прямых было найдено Брезенхемом. В его алгоритме вообще не используются операции с вещественными числами, в том числе операции умножения и деления.

Для вывода формул алгоритма Брезенхема рассмотрим рис. 29.

Рис. 29. Рисование отрезков прямых по методу Брезенхема.

Пусть начало отрезка имеет координаты , а конец . Обозначим , . Не нарушая общности, будем считать, что начало отрезка совпадает с началом координат, и прямая имеет вид , где . Считаем что начальная точка находится слева. Пусть на -м шаге текущей точкой отрезка является . Выбор  следующей точки  или зависит от знака разности . Если , то  и тогда , , если же , то  и тогда , .

, ,

 

.

Поскольку знак  совпадает со знаком разности , то будем проверять знак выражения . Так как  и , то .

Пусть на предыдущем шаге , тогда  и . Если же на предыдущем шаге , то и .

Осталось узнать как вычислить . Так как при :

, .

Далее приводится листинг процедуры на языке Паскаль, реализующей алгоритм Брезенхема.

Procedure Bresenham(x1,y1,x2,y2,Color: integer);

var

dx,dy,incr1,incr2,d,x,y,xend: integer;

begin

 dx:= ABS(x2-x1);

 dy:= Abs(y2-y1);

 d:=2*dy-dx;  {начальное значение для d}

 incr1:=2*dy;  {приращение для d<0}

 incr2:=2*(dy-dx); {приращение для d>=0}

  if x1>x2 then  {начинаем с точки с меньшим знач. x}

 begin

 x:=x2;

 y:=y2;

 xend:=x1;

end

else

begin

 x:=x1;

 y:=y1;

 xend:=x2;

end;

PutPixel(x,y,Color); {первая точка отрезка}

 While x<xend do

 begin

x:=x+1;

  if d<0 then

    d:=d+incr1  {выбираем нижнюю точку}

  else

begin

 y:=y+1;

 d:=d+incr2; {выбираем верхнюю точку, y-возрастает}

end;

  PutPixel(x,y,Color);

 end;{while}

end;{procedure}


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

72186. Философия: Учебник для вузов 5.03 MB
  Учебник написан авторами, которые известны и как крупные ученые, и как педагоги, обладающие большим опытом преподавания в вузах. Фундаментальные вопросы философии рассматриваются в нем с позиций плюрализма, многообразия их интерпретации и обоснования.
72187. Религиоведение: Учебник для юридических вузов МВД России 1.61 MB
  В сочинениях отцов церкви четко проводится сравнение между повиновением царям и послушанием Богу. Филологический анализ религиозных текстов позволил мыслителям эпохи Возрождения не только развить античную традицию религиоведения но и подвергнуть критическому научному анализу некоторые важнейшие документы церкви.
72189. Базы данных: учебно-методический комплекс 3.24 MB
  Дисциплина посвящена изучению вопросов организации баз данных и систем управления базами данных. В основных ее разделах изучаются принципы построения, функционирования и оценки характеристик баз данных и их систем управления.
72190. УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ «ХИМИЯ ПИЩИ» 1.54 MB
  В основе производства пищевых продуктов лежат превращения основных компонентов пищи воды белковых веществ липидов углеводов солей и витаминов. Их классификацию состав и строение; пищевую энергетическую и биологическую ценность основных нутриентов...
72191. Захист інформації та інформаційна безпека: посібник 998.5 KB
  Інформація, будучи продуктом діяльності, виступає як власність держави, підприємств, установ, організацій, громадян, і, як об’єкт власності, вимагає захищеності. Проте проблема захисту інформації не зводиться тільки до захисту прав її власників, але і містить в собі такий важливий аспект...
72192. БАЗЫ ДАННЫХ: УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС 7.9 MB
  Методические указания к выполнению лабораторных работ являются составной частью раздела «Информационные ресурсы дисциплины» учебно-методического комплекса и содержат описание лабораторных работ, порядок их выполнения и требования к оформлению отчета.
72193. Безопасность жизнедеятельности: Учебно-методический комплекс 503.5 KB
  Безопасность жизнедеятельности БЖД - наука о сохранении здоровья и безопасности человека в процессе жизнедеятельности; об опасностях среды обитания в том числе производственной среды; о выявлении и анализе опасностей и защите от них.
72194. Высокотехнологичное оборудование предприятий общественного питания: Учебное пособие 2.76 MB
  К механическому высокотехнологичному оборудованию для предприятий общественного питания относятся: ленточные пилы; мясорубки с системой охлаждения в процессе измельчения продукта; иньекторы; вакуумные массажеры-маринаторы; вакуумные упаковочные машины.