基于FPGA的直线反走样算法研究

反走样是计算机图形学的基本问题。为了提高直线反走样的效率,针对FPGA硬件实现的特点,结合经典的Wu反走样算法,提出一种新的直线反走样算法。该算法根据像素点中心到理想直线的距离来计算灰度值,在生成直线时预测直线相邻像素点之间的灰度值变化,并建立递推公式,使用整数移位、加法和比较来完成直线反走样,计算简单,便于硬件实现。经计算机和FPGA分别实现验证,新算法的反走样效果较好,运算速度快于Wu反走样算法并能通过FPGA进一步提高速度。     

反走样技术在计算机图形仿真中的运用

阐述了反走样技术的基本原理和实现方法,重点描述了计算机图形中的直线反走样算法。该文采用的算法是基于三像素线宽的,通过调整像素的亮度来消除直线绘制中的锯齿现象。并把该算法推广到圆和椭圆的反走样。最后,采用改进的直线扫描转换算法与反走样算法相结合,进一步提高了反走样直线的绘制速度。该算法利用了直线的多段特性,以及空间对称特性。仿真表明,相比于Bresenham的算法,该算法的速度大为提高。     

基于FPGA的直线反走样算法研究

反走样是计算机图形学的基本问题.为了提高直线反走样的效率,针对FPGA硬件实现的特点,结合经典的Wu反走样算法,提出一种新的直线反走样算法.该算法根据像素点中心到理想直线的距离来计算灰度值,在生成直线时预测直线相邻像素点之间的灰度值变化,并建立递推公式,使用整数移位,加法和比较来完成直线反走样,计箅简单,便于硬件实现.经计算机和FPGA分别实现验证,新算法的反走样效果较好,运算速度快于Wu反走样算法并能通过FPGA进一步提高速度.     

嵌入半球形滤波快速反走样画线方法

直线生成算法的优劣对计算机绘图及应用至关重要。Bresenham算法是最有效的直线生成算法,利用直线的两侧对称性可以进一步加快生成速度。但由于受到光栅扫描显示器的限制,用离散像素绘制的直线存在走样问题,实际应用中经常需要进行反走样处理。基于Bresenham算法,并依据直线的对称生成原理,与Hemisphere-filter反走样技术相结合,提出了一种新的快速反走样直线的生成算法。     

基于点到直线距离的直线扫描转换算法

直线扫描转换算法是计算机图形学和计算机辅助设计等领域最基本、最重要的算法之一,直线反走样算法也是光栅化图形算法中的重要内容。文中提出了一种基于点到直线距离的直线扫描转换算法,给出了算法的推导过程及代码表示,并介绍了算法在直线反走样中的具体应用。该算法基于增量技术,采用点到直线的距离作为判别式,在扫描转换过程中,可方便地根据点到直线的距离,采用加权区域采样的方法进行直线的反走样,提高了反走样的效率;具有只使用整型变量、不涉及乘除运算的特点,适合硬件实现。     

基于屏幕背景色的彩色直线反走样算法

在真实感图形的绘制中,常需要在相机拍摄的自然背景上,对彩色直线进行反走样处理。彩色直线的反走样效果,不仅与前景色有关,而且受到背景色的影响。彩色直线上每一个像素点的反走样过程是由前景色向背景色的渐变融合,相邻像素的颜色分量的计算公式包含了背景色颜色分量。提出了彩色直线反走样算法将Wu反走样算法扩展到前景色和背景色的层面上去研究,深化了反走样理论。     

一种支持多线宽直线反走样算法

直线绘制中出现的锯齿现象称为走样,消除走样的方法称为反走样。文中通过对直线走样产生的原因进行理论上的分析,总结了现有的反走样技术。通过对经典的DDA直线绘制算法和Wu直线反走样绘制算法的研究,在二者结合的基础上,给出了一种任意宽度和复杂背景色下的直线反走样快速绘制算法：对于直线f（x）=mx＋b,0≤m≤1,x轴上每移动一个像素单位,根据直线所需绘制的宽度,在y轴上进行跨度像素着色,填充的色深值取决于该像素到对应直线边缘线的距离、原有背景色深和当前直线绘制色深。对算法进行了去浮点优化,给出了复杂度分析和实验结果,实践证明,该算法有很好的执行效率和反走样效果。     

一种快速的多线宽直线反走样算法

对于直线绘制中出现的锯齿现象称为走样,消除走样的方法称为反走样,通过对直线走样产生的原因进行理论上的分析,了现有的反走样技术。通过对经典的DDA直线绘制算法和Wu直线反走样绘制算法的研究,在二者结合的基础上,给出了一种任意宽度和复杂背景色下的直线反走样快速绘制算法：对于直线f（x）=mx+b,0≤m≤1,x轴上每移动一个像素单位,根据直线所需绘制的宽度,在y轴上进行跨度像素着色,填充的色深取决于该像素到对应直线边缘线的距离、原有背景色和当前直线绘制色。对算法进行了去浮点优化,给出了复杂度分析和实验结果。实践证明,该算法有很好的执行效率和反走样效果。     

基于嵌入式图形系统的改进Bresenham反走样算法

基于Bresenham算法，依据去浮点数计算原理，结合矩形滤波反走样技术，提出了一种快速的反走样直线的优化算法．并在配备ARM7微控制器LPC2290的Magic ARM2200仪器上得以实现。该算法明显加快了反走样直线的生成速度并在低分辨率的显示环境中获得非常好的效果。     

反走样直线的灰度循环生成算法

灰度转换是整数反走样直线和曲线绘制算法中较为耗时的操作.为了提高反走样直线的绘制效率,提出了一种直接利用灰度循环控制生成反走样直线的纯整数算法.该算法采用两点反走样模式,根据对灰度值的分解、每次步进时的像素及其灰度值直接利用灰度增量控制产生,从而避免了候选点与真实直线之间的距离计算,以及由距离到灰度的转换.分析表明,该算法每次步进仅需要4～5次整数基本运算,其效率较现有整数反走样直线生成算法有大幅度提高,且具有与基本直线生成算法相似的简单性.     

任意波形的彩色反走样算法研究与实现

由于智能仪器的不断发展,使用反走样技术来提高显示效果已成为一种趋势,针对现有反走样算法处理的图形种类比较单一的局限,设计了一种基于彩色图形的任意波形反走样方法。根据任意波数据的特征,对wu直线反走样算法进行了改进,使用连线的方式实现了任意波形的反走样。采用RGB颜色空间,根据亮度大小分别对前景色和背景色的3个分量值做处理,达到了任意背景色显示的要求。实验结果表明,该方法灵活高效、通用性强,能有效消除图形锯齿,且没有色彩失真。     

基于未来帧的时间性反走样研究及实践

时间性反走样算法具有效率优势,是近年来被广泛应用的实时反走样算法之一。该算法通过将 采样点平摊至历史多帧及复用历史数据的方式来实现实时反走样。在时域信息采样充分且历史数据可复用的前 提下,该算法能取得和超采样反走样算法类似的效果。然而在实际应用中,时间性反走样算法会有几何边缘锯 齿、重影及子像素细节缺失等问题。本文以时间性反走样算法为研究基础,针对时间性反走样算法存在的问题, 提出了一种基于未来帧的时间性反走样算法。其基本思想是,在使用已有时域信息的基础上,将未经反走样处 理的未来一帧纳入时间性反走样,通过使用未来帧的样本,提升几何反走样效果,实现抗重影以及改善子像素 细节缺失情况。本文算法提出了可复用未来帧数据提取以及未来帧数据复用的解决方案。实验结果表明,与时 间性反走样算法相比,该算法的反走样效果更优。     

基于稀疏超采样的时间性反走样算法

针对时间性反走样算法在处理帧间复用时,若场景中有较多高频颜色区域或精细模型会造成重 影、模糊、闪烁及子像素细节丢失的问题,提出了基于稀疏超采样的时间性反走样算法。基本思想是,在时间 性反走样算法的基础上,对于无法复用历史帧像素,重新引入空间域的超采样,利用剔除算法以避免不必要的 绘制开销,实现对场景的稀疏超采样。实验结果表明,该算法能够得到与超采样算法媲美的反走样效果,并具 有更高的渲染效率,有效避免重影、模糊、闪烁及子像素细节丢失的问题。      

平面投射多分辨率软阴影绘制算法

阴影生成技术在计算机真实感图形应用中发挥着独特而重要的作用。基于模板缓存技术、图像融合技术及反走样技术等,提出一种多分辨率多平面投射软阴影绘制方法。该方法首先通过在光源上进行离散采样,获得一组硬阴影绘制图像;再通过颜色混合和模板缓存技术对这组图像进行平均化处理,合成得到软阴影图像;最后利用累加缓存对场景进行反走样处理,使软阴影绘制效果更加自然、柔和。该方法提供了绘制精度的参数控制手段,使用户可以交互地设定生成软阴影的分辨率。     

基于对称的反走样直线生成算法

在对常用直线生成算法Bresenham及直线反走样算法Wu的深入研究后,在这两种算法的基础上提出一种适用于嵌入式环境下的快速直线绘制算法。该算法根据直线段的对称性特点,使上述两种算法的执行效率有了较大的提高,并能支持多像素宽度及反走样。     

一种基于灰度的三角形反走样算法

结合多边形扫描线填充算法,将Wu直线反走样算法的基本思想推广到三角形反走样中。同时提出了一种三角形顶点处反走样的处理方法,实现了对三角形绘制和反走样的全过程。最后,给出了算法实验结果分析及实际应用。     

基于VAPS虚拟仪表反走样设计仿真实现

针对飞机模拟机虚拟仪表设计仿真时存在刻度线走样、刻度线位置不准确以及会产生锯齿现象等缺陷而进行反走样技术研究,提出区域采样技术和Bresenham反走样算法结合,重点在刻度线、字符的反走样技术上对其进行优化设计与研究,提高虚拟仪表画面的显示质量。通过VAPS软件完成了虚拟仪表设计与仿真。试验表明,该算法能够在虚拟仪表研发中实现反走样设计,达到飞机机载电子显示系统对其性能的高要求和标准。     

一种快速高效的反走样算法*

快速近似反走样是一种后处理式反走样技术,其效果好、效率高,但由于是根据亮度值检测边缘,导致模型纹理贴图上的条纹和高光部分也会被检测出来,从而造成不必要的反走样。针对这一问题,该算法提出了一种改进的反走样方法:根据物理和阴影信息检测出模型与阴影边缘,再以边缘周围状况计算确定混合朝向,最后结合亚像素覆盖率进行反走样运算。实验表明,该算法在保留了原快速近似反走样效率的同时,有效地消除了不必要的反走样。     

圆的整数反走样生成算法

针对现有圆的反走样生成算法计算复杂,反走样效果一般的缺点,提出一种基于中点画圆法的整数反走样生成算法。该算法根据像素中心到理想圆弧的距离来分配灰度,生成64级灰度的反走样圆弧。通过省略二次项来简化计算,并用简单的计算修正省略带来的误差以保证精度。为了简化计算,提出相邻像素的灰度递推方法,利用整数移位、加法、比较来实现反走样。该算法结构简单,反走样效果较好,由于避免了浮点和除法运算,便于硬件实现。