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Dispositivos de Visualização e Rasterização Alex F. V. Machado

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Apresentação em tema: "Dispositivos de Visualização e Rasterização Alex F. V. Machado"— Transcrição da apresentação:

1 Dispositivos de Visualização e Rasterização Alex F. V. Machado

2 Dispositivos de Visualização Toda imagem criada através de recursos computacionais deve ser representada em algum dispositivo físico que permita a sua visualização. Diversas tecnologias e diferentes tipos de dispositivos são utilizados para gerar representações visuais.

3 Dispositivos de Visualização É possível classificar os dispositivos de exibição (traçadores, impressoras e terminais de vídeo) em duas principais categorias, segundo a forma pela qual as imagens são geradas: Dispositivos vetoriais: traçadores digitais, osciloscópio e monitor CRT (Cathode Ray Tube). Dispositivos matriciais: Impressoras e Dispositivos de Vídeo de Varredura (Raster Scanning VDUs)

4 Dispositivos de Visualização Dispositivo gráfico vetorial (osciloscópio)

5 Dispositivos de Visualização Dispositivo gráfico matricial ( Dispositivos de Vídeo de Varredura )

6 Dispositivos de Visualização Dispositivo gráfico matricial ( Dispositivos de Vídeo de Varredura )

7 Rasterização

8 Representação Vetorial x Matricial Normalmente, gráficos são definidos através de primitivas geométricas como pontos, segmentos de retas, polígonos, etc –Representação vetorial Dispositivos gráficos podem ser pensados como matrizes de pixels (rasters) –Representação matricial Rasterização é o processo de conversão entre representações vetorial e matricial

9 Representação Vetorial x Matricial Obs.: SRU - Sistema de Referência do Universo SRT - Sistema de Referência da Tela SRC - Sistema de Referência da Câmera (3D)

10 Considerações Gerais Rasterização é um processo de amostragem –Domínio contínuo discreto –Problemas de aliasing são esperados Cada primitiva pode gerar um grande número de pixels –Rapidez é essencial Em geral, rasterização é feita por hardware Técnicas de antialiasing podem ser empregadas, usualmente extraindo um custo em termos de desempenho

11 Rasterização de Segmentos de Reta Segmento de reta entre P 1 = (x 1, y 1 ) e P 2 = (x 2, y 2 ) –Já foi recortado com relação ao viewport Objetivo é pintar os pixels atravessados pelo segmento de reta –Na verdade, nem todos, apenas os mais próximos Reta de suporte dada por a x + b y + c = 0 Queremos distinguir os casos –Linhas ~ horizontais computar y como função de x –Linhas ~ verticais computar x como função de y

12 y i = m x i + b onde: m = y/ x b = y 1 - m x 1 Rasterização de Segmentos de Reta (algoritmo básico)

13 y i = m x i + b onde: m = y/ x b = y 1 - m x 1 Rasterização de Segmentos de Reta (algoritmo básico)

14 void Line1(int x1, int y1, int x2, int y2, int color) { float m = (y2-y1)/(x2-x1); float b = y1 - m*x1; float y; int x; PutPixel(x1,y1,color); for (x=x1+1; x<=x2; x++) { y = m*x + b; PutPixel(x,ROUND(y), color); } y i = m x i + b onde: m = y/ x b = y 1 - m x 1 Rasterização de Segmentos de Reta (algoritmo básico)

15 void Line1(int x1, int y1, int x2, int y2, int color) { float m = (y2-y1)/(x2-x1); float b = y1 - m*x1; float y; int x; PutPixel(x1,y1,color); for (x=x1+1; x<=x2; x++) { y = m*x + b; PutPixel(x,ROUND(y), color); } (x1,y1) (x2,y2) y=mx+b b (3,2) (9,4) y=(1/3)x (3,2) 4 (4,2.33) 5 2 (4,2) (5,3) (5,2.66) 3 2 Exemplo Calcula-se m e b 1 a iteração 2 a iteração 3 a iteração y i = m x i + b onde: m = y/ x b = y 1 - m x 1 Rasterização de Segmentos de Reta (algoritmo básico)

16 Como melhorar o algoritmo? void Line2(int x1, int y1, int x2, int y2, int color) { float m = (y2-y1)/(x2-x1); float b = y1 - m*x1; float y; int x; PutPixel(x1,y1,color); for (x=x1+1; x<=x2; x++) { y = m*x + b; PutPixel(x,ROUND(y), color); } multiplication addition round operation Como tirar a multiplicação?

17 Rasterização de Segmentos de Reta (outros algoritmos) (Algoritmo de linha incremental) (Algoritmo de Bresenham)

18 void LineDDA(int x1, int y1, int x2, int y2, int color) { float y; float m = (y2-y1)/(x2-x1); int x; PutPixel(x1,y1, color); y = y1; for (x=x1+1; x<=x2; x++) { y = y+m; PutPixel(x,ROUND(y), color); } Se x i+1 = x i + 1 então y i+1 = y i + y/ x m Rasterização de Segmentos de Reta (algoritmo de linha incremental)

19 void LineDDA(int x1, int y1, int x2, int y2, int color) { float y; float m = (y2-y1)/(x2-x1); int x; PutPixel(x1,y1, color); y = y1; for (x=x1+1; x<=x2; x++) { y = y+m; PutPixel(x,ROUND(y), color); } Se x i+1 = x i + 1 então y i+1 = y i + y/ x Ainda são necessários uma adição de floats e uma round operation. É possível fazer um algoritmo apenas com somas de inteiros. O nome desse algoritmo é: Bresenhams algorithm. m Rasterização de Segmentos de Reta (algoritmo de linha incremental)

20 Entendendo o prolema: Desenho de linhas

21 Rasterização de Segmentos de Reta (Algoritmo de Bresenham)

22

23

24 void BresLine(int x1, int y1, int x2, int y2, int cor) x = x1; y = y1; dy = y2-y1; dx = x2-x1; m = dy/dx; e = m – 0.5; for(i=1;i<=dx;i++){ WritePixel(x, y); IF (e > 0) { y = y+1; e = e – 1; } e = e+m; x = x+1; PutPixel(x,ROUND(y), color); }

25 Rasterização de Segmentos de Reta (Algoritmo de Bresenham) Outros Octantes

26 Rasterização de Segmentos de Reta (Algoritmo de Bresenham) Vantagens:


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