第3章 基本图形生成算法(Ⅱ)
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3基本图形生成算法由于绘图机传动机构的限制,绘图时绘图笔只能作四个基本方向及组合的运动(共8个方向)。
每送一个信号就会驱使绘图笔沿8个方向之一移动一个步距,经过多次移动(形成阶梯状折线),即可给出人们需要的由折线逼近的复杂图形。
在显示器中绘制图形时,由于图形显示器像元的点阵分布,只能在显示器所给定的有限个像素组成的矩阵中,确定最佳逼近于该图形的一组像素。
绘图机的移动步距及显示器的像素决定着绘图的精度。
3.1直线的生成3.1.1数值微分法直线的斜率:x y k ∆∆=/。
其中,),(),(,,11000101y x y x y y y x x x 和-=∆-=∆分别是直线的端点坐标。
然后,从直线的起点开始,确定最佳逼近于直线的y 坐标。
假定端点坐标均为整数,让x 从起点到终点变化,每步递增1,计算对应的y 坐标,y=kx+B ,并取像素(x ,round(y))。
用这种方法既直观,又可行,然而效率较低。
这因为每步运算都需要一个浮点乘法与一个舍入运算。
注意到 xk y xk B kx Bx x k Bkx y i i i i i ∆+=∆++=+∆+=+=++)(11因此,当1=∆x 时,又k y y i i +=+1,既当x 每递增1时,y 递增k (即直线斜率)。
一开始,直线起点(x 0,y 0注意上述分析和算法仅适用于|k|<=1的情形。
在这种情况下,x 每增加1,y 最多增加1,故在迭代过程的每一步,只要确定一个像素。
而当直线斜率k 的绝对值超过1时,必须把x,y 的地位交换,y 每增加1,x 相应增加1/k 。
数值微分法的本质,是用数值方法解微分方程,通过同时对x,y 各增加一个小增量,计算下一步的x,y 值。
在一个迭代算法中,如果每一步的x,y 值是用前一步的值加上个增量来获得的,那么,这种算法就成为增量算法。
在这个算法中,y 和k 必须用浮点数表示,而且每一步运算都必须对y 进行舍入取整。