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            SoRoMan

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            思考:計算機圖形學中的左上像素填充約定(top-left filling convention for filling geometry)

            我們知道目前顯示器顯示的原理,光柵化顯示最小的單元是pixel(或者說精度為piexl),一個pixel所占的區域一般是個正方形,顯示器上的畫面就由一個或多個這樣的小方格組成。如果以每個小方格為一個單元來制定屏幕坐標的話,問題就來了,因為方格本身有大小,不是一個嚴格意義上的"點"。

            問題來源:屏幕坐標點的選取以及像素方格本身的大小
            如果以方格中心點為基準制定坐標點(即對于任意一整數坐標點p(x,y),p必為某個像素方格的中心),以一個方格為跨度來制定屏幕坐標系的話。如圖,屏幕上3X3的方格組成一個正方形的畫面,如果按照方格中心點為基準制定坐標點,其區域屏幕坐標為(0,0,2,2)(注意:0,1,2都位于方格中心,其中,左上角坐標為(0,0),右下角坐標為(2,2)),而按照數學運算,其上下跨距就是2-0 = 2 pixels,左右跨距2-0 = 2 pixels,即總共包含2X2=4個方格.而實際畫面中的跨距是3X3,即共包含9個方格(從最左上端到最右下端),問題來了,前后矛盾了。左上像素填充約定可以解決這個問題。

            問題解決:左上像素填充約定
            還是舉剛才的例子,如果給定左上角坐標為(0,0),右下角坐標為(2,2)的矩形區域,叫顯示設備去繪制的話,按照左上像素填充約定,在屏幕上填充的像素點將是:(0,0),(0,1),(1,0),(1,0)這個2X2區域,而非圖中所示的3X3區域。反過來說圖中所示的3X3區域要用坐標表示的話應該是(0,0,3,3)。簡單來說,在左上像素填充約定下,要填充(x1,y1,x2,y2)(x1,y1,x2,y2為整數)的矩形,實際填充的區域會是(x1-0.5,y1-0.5,x2-0.5,y2-0.5),這個區域的左上角像素坐標為(x1,y1),右下角像素坐標為(x2-1,y2-1),即實際的填充區域會向左和向上各偏移0.5個像素。故稱左上像素填充約定。

            ? 0 1?2
            ?? 0 口口口
            ?? 1 口口口
            ?? 2 口口口

            D3D, GDI, OpenGL等圖形庫使用左上填充約定的,如果接觸過這些圖形庫,你可能會知道這個約定。還記得畫一個全屏幕的矩形吧:DrawRectangle(0, 0, Screen_Width-1, Screen_Height-1)。

            想法一:想到別的填充約定,比如右上,左下,右下等,這些不知道有哪些系統使用。

            想法二:如果以像素方格的左上角為基準制定坐標點(即對于任意一整數坐標點p(x,y),p必為某個像素方格的左上角),情況怎么樣?這時,給定(0,0,2,2),則填充時可以還會遇到一樣的問題,填充(0,0),(0,1),(1,0),(1,0),(2,0),(2,1),(0,2),(1,2),(2,2),最后還是包含了3X3= 9個像素。

            想法三:
            to be continued...

            posted on 2006-07-26 16:55 SoRoMan 閱讀(2129) 評論(7)  編輯 收藏 引用

            評論

            # re: 思考:計算機圖形學中的左上像素填充約定(top-left filling convention for filling geometry) 2006-07-26 17:50 mroske
            原來還有這種約定。。。

            在我的認識中一個坐標都是從 0 開始,而長度都是從 1 開始。(光柵)

            int w = 3, h = 3;
            for (int y = 0; y < h; ++y) {
            for (int x = 0; x < w; ++x) {
            SetPixel(x, y, 0xffffff);
            }
            }
            代碼說明 y = h - 1 和 x = w - 1。

            如果一個坐標它的長度因該為1,那么 p1(0, 0) 到 p2(2, 0) 的長度應該為3。即 (0,0), (1,0), (2,0),如果直接 2 - 0 = 2,那這個得到只是坐標差距,并不是長度。 換成長度為 2 = w - 1, w = 3;

            typedef struct tagRECT {
            LONG left;
            LONG top;
            LONG right;
            LONG bottom;
            } RECT, *PRECT, NEAR *NPRECT, FAR *LPRECT;
            其中 left 和 top 是左上角的 x, y 軸坐標. right 和 bottom 是右下角的 x, y 軸坐標。
            在設置這樣一個矩形范圍的時候,往往右下角坐標是不包括在內的,也就是說右下角實際坐標為 right - 1, bottom -1,所以 right - left 是可以直接算出其長度的。


            以上純屬個人瞎吹。。。。
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            # re: 思考:計算機圖形學中的左上像素填充約定(top-left filling convention for filling geometry) 2006-07-26 21:14 SoRoMan
            to mroske:

            如果一個坐標它的長度因該為1,那么 p1(0, 0) 到 p2(2, 0) 的長度應該為3。即 (0,0), (1,0), (2,0),如果直接 2 - 0 = 2,那這個得到只是坐標差距,并不是長度。
            ------------------------------------------
            不知道你這里說的長度是什么意思?

            在屏幕上的最小單位是一個像素,屏幕上的坐標是以以像素為單位的,所以坐標之間的差距就是多少個像素.

            p1(0, 0) 到 p2(2, 0) 之間的差距為2,表明中間跨越2個像素.或者說長度為2個像素. 所以不能填充(0,0),(1,0),(2,0) 3個像素.我們可以作個實驗,你調用一些圖形庫中的畫線函數,畫出p1(0, 0) 到 p2(2, 0)的直線,最后在屏幕上出現的應該是2個像素,而不是3個.  回復  更多評論
              

            # re: 思考:計算機圖形學中的左上像素填充約定(top-left filling convention for filling geometry) 2006-07-27 11:29 mroske
            :) 我所指的所謂“長度”即一個像素的長度,如果有3個像素,那我可能說長度為3。不好意思,讓你費解了。

            之所以我所 2 - 0 = 2 是坐標差距,是因為“0”在長度中是無意義的(但存在)。。

            “你調用一些圖形庫中的畫線函數,畫出p1(0, 0) 到 p2(2, 0)的直線,最后在屏幕上出現的應該是2個像素,而不是3個”
            ----- 或許你是對的。

            但是我認為畫線,它因該存在于一個矩形中,即任何的線都是一個矩形的對角線。不好意思我再引用我先前的回答:
            “在設置這樣一個矩形范圍的時候,往往右下角坐標是不包括在內的,也就是說右下角實際坐標為 right - 1, bottom -1,所以 right - left 是可以直接算出其長度的。 ”
            如果說 left = 0, top = 0, right = 2, bottom = 0,那么 right - left 應該等于 2,即長度為 2。 那么實際坐標有如下:(0,0), (1,0),不包括的坐標(2,0)。證明右下角坐標是不包括的。



            謝謝你的實驗,我去做了一下。
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            # re: 思考:計算機圖形學中的左上像素填充約定(top-left filling convention for filling geometry) 2006-07-27 11:40 mroske
            “即任何的線都是一個矩形的對角線”并非任何的線,我指任何的直線。:)  回復  更多評論
              

            # re: 思考:計算機圖形學中的左上像素填充約定(top-left filling convention for filling geometry) 2006-07-27 12:06 SoRoMan

            “在設置這樣一個矩形范圍的時候,往往右下角坐標是不包括在內的,也就是說右下角實際坐標為 right - 1, bottom -1,所以 right - left 是可以直接算出其長度的。 ”
            --------------------
            你說的這個是結論,至于原因,就是為什么在繪制的時候不去包括右下角(right, bottom),而去繪制(right - 1, bottom - 1)?正如我文中說的,是左上約定在起的作用。

            簡單概括一下就是:

            在一般的坐標系里面,比如畫一個矩形(0,0,2,2),會經過(2,2)這點。而在以像素為單位的屏幕坐標系里面,像素有大小,所以如果以其中心點為基準(坐標點),在繪制的時候,就會包含(right, bottom)這個像素的1/4部分,但是1個像素是最小單元,要么繪制,要么不繪制,所以,為了解決無法繪制1/4像素的問題,就統統向左向上移動1/2像素,繪制移動后的矩形區域,其大小(面積)不變,位置變了,新的矩形的右下角成了(right - 1, bottom - 1)。
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            # re: 思考:計算機圖形學中的左上像素填充約定(top-left filling convention for filling geometry) 2006-07-27 23:08 mroske
            :) 為了不污染你的 blog,我把我的想法寫在了我自己的 blog,
            http://blog.programfan.com/article.asp?id=16886
            上面連接正是。  回復  更多評論
              

            # re: 思考:計算機圖形學中的左上像素填充約定(top-left filling convention for filling geometry) 2006-11-29 13:11 asuna
            介個吧, 你們說的都很高深, 我看的也不是很懂. 偶只知道, 在(0, 0, 2, 2)的坐標里面, 畫矩形的話是8個格子, 但是填矩形的話是4個格子.
            不過我覺得如果你愿意, 既然坐標都設置成了中心點了, 矩形當然也可以填成9個格子.
            不過如果不是自己寫坐標和寫填充函數的話, ms默認的坐標設置是左上角的坐標.
            既然是約定么,應該就只是告訴大家他是照這個約定來填的象素.我的理解就是這個約定里面畫會比填在下面和右邊個多一個象素.
            cc...  回復  更多評論
              

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