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。
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?? 0 口口口
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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...