GAMES101-现代计算机图形学入门-闫令琪——Lecture 05 Rasterization 1 (Triangles)
GAMES101-现代计算机图形学入门-闫令琪——Lecture 05 Rasterization 1 (Triangles)
目录
- GAMES101-现代计算机图形学入门-闫令琪——Lecture 05 Rasterization 1 (Triangles)
- Finishing up Viewing
- Rasterization 光栅化
- Perspective Projection
- Canonical Cube to Screen
- Different raster displays 不同的光栅化设备
- Rasterizing a triangle
- 为什么用三角形
- 如何用像素表示三角形（判断像素中心点与三角形位置关系）
- 函数：inside(tri, x, y)
- Evaluating inside(tri, x, y)
- Checking All Pixels on the Screen? **Bounding Box**
- Faster
- Real LCD Screen Pixels
- Aliasing (Jaggies)
- Occlusions and Visibility
Finishing up Viewing
- Viewport transformation
Rasterization 光栅化
在做完观测矩阵以后，所有的物体都已经在（-1，1)的三次方这么一个空间中，下一步就是画在屏幕里，这一步就叫光栅化。几何数据经过一系列变换后最终转换为像素，从而呈现在显示设备上的过程。
Perspective Projection
- 如何定义一个视锥（frustum）?
– 定义长宽比(r/t)和垂直可视角度(fovY)，可以用这两个推出水平可视角度
Canonical Cube to Screen
- What is a screen?
– An array of pixels（由像素组成的二维数组）
– Size of the array: resolution
– A typical kind of raster display（屏幕是一个经典的光栅化设备） - Raster == screen in German
– Rasterize == drawing onto the screen
光栅化的过程就是把东西画在屏幕上的过程 - Pixel (FYI，short for “picture element”)
– For now: A pixel is a little square with uniform color
– Color is a mixture of (red, green, blue) - Defining the screen space
– 屏幕的左下角是原点，向右是x，向上是y
– 像素的坐标是写成 (x, y)的。x和y都是整数
– 如果一个屏幕的分辨率是 (width, height)，那么所有的像素可以用 (0, 0)到 (width - 1, height - 1)来表示。
– 像素实际的中心是 (x+0.5, y+0.5)
– 整个屏幕空间可以覆盖 (0, 0)到 (width, height)范围 - 我们现在要做的实际上就是从 [-1,1]的三次方到 (0, 0)×(width, height)这么一个屏幕空间的变换
– 先不管z
– 把xy从[-1,1]2变到[0,width] × [0,height]
– 变换矩阵如下：（视口变换）
- 现在需要的是把图像打散变成像素，也就是光栅化。
Different raster displays 不同的光栅化设备
- Oscilloscope 示波器
阴极射线管 Cathode Ray Tube
隔行扫描(视频压缩也用过)但是高速运动会发生画面撕裂 - 现在显示的图像就是内存中的一块区域
- 屏幕分辨率超过视网膜：视网膜屏幕
- 显示器现在一般是LCD液晶显示器
液晶现实的原理：通过竖直的光栅再通过液晶的扭曲，把光渐渐的扭过来，再从水平光栅出去。 - Electrophoretic (Electronic Ink) Display
Kindle
刷新率很低
好处是看起来自然
Rasterizing a triangle
为什么用三角形
用三角形表示面：
- 最简单的多边形
- 任何其他的多边形都可以被拆成三角形
- 三角形内部一定是平面的
- 三角形内外定义十分清楚，也可以用叉积判断
- 给定三角形三个顶点的属性，三角形内部的属性也可以用渐变得到（插值）
如何用像素表示三角形（判断像素中心点与三角形位置关系）
- 采样方法（Sampling a Function）
– 采样就是把函数离散化的过程
– 就是相当于某一个函数在不同像素中心的值是多少
函数：inside(tri, x, y)
- 判断像素是否在三角形内
Evaluating inside(tri, x, y)
- 如果在边界上，可以自己定义（比较牛的设定是落在上边和左边算三角形内，落在下边和右边不算三角形内）
Checking All Pixels on the Screen? Bounding Box
实际上三角形只是很小的区域，没必要遍历所有像素。
可以做一个包围盒 (Axis - Aligned Bounding Box)简称AABB
Faster
Real LCD Screen Pixels
Aliasing (Jaggies)
走样体现在：锯齿
原因：像素本身有一定体积
解决：抗锯齿、反走样
Occlusions and Visibility
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