第8講-文本生成及反走樣技術(shù)

2025/1/151本章內(nèi)容直線的掃描轉(zhuǎn)換圓與橢圓的掃描轉(zhuǎn)換區(qū)域填充二維裁剪字符生成反走樣第五節(jié)字符的表示和輸出字符編碼字庫2025/1/153字符表示--數(shù)字編碼ASCII

AmericanStandardCodeforInformationInterchange國標(biāo)碼中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)信息交換編碼(GB2312-80)

兩個七位編碼（區(qū)碼、位碼）2025/1/154《GB2312-80》內(nèi)容7445個圖形字符的二進(jìn)制數(shù)編碼，包括：3755+3008個漢字，使用頻度達(dá)99.99%以上202個一般符號22個數(shù)字52個拉丁字母169個日文假名48個希臘字母66個俄文字母26個漢語拼音符號37個漢語注音字母2025/1/155字符表示--字庫點(diǎn)陣字符矢量字符2025/1/156點(diǎn)陣字符用位圖表示字符。11111100110011011001101111100110011011001111111110000000000000011111100110011011001101111100110011011001

11111110000000100000002025/1/157點(diǎn)陣字符生成生成字符點(diǎn)陣的實(shí)現(xiàn)過程:掃描來自打字機(jī)并加以放大的字符的圖形對每個字符的單個像素進(jìn)行必要的修飾在字符緩存區(qū)(存儲字符圖象的畫布區(qū)域)存儲點(diǎn)陣各種不同的字體需要不同的點(diǎn)陣集合2025/1/158點(diǎn)陣字符的存儲字符緩存區(qū)技術(shù)：把字符一個連一個地存儲在畫布中（所需存儲空間非常寬，但存儲高度僅是最高字符的點(diǎn)陣高度）字符緩存區(qū)局部示例載入的字符可使用一個結(jié)構(gòu)來描述，該結(jié)構(gòu)包括：字符圖象在畫布中存儲的位置的索引字符的點(diǎn)陣高度信息相鄰字符之間的空間間隔2025/1/159續(xù)：typedefstruct{int

leftX,width;/*Horizontallocation,widthofimageinfontcache*/}charLocation;typedefstruct{canvasIDcache;int

descenderHeight,totalHeight;/*Heightisaconstant;

widthvaries*/intinterCharacterSpacing;/*Measuredinpixels*/charLocationlocationTable[128];/*Explainedinthetext*/}fontCacheDescriptor;2025/1/15102025/1/1511字體的實(shí)現(xiàn)針對不同的字符尺寸、字體、字型以及顯示或輸出設(shè)備的不同，需要不同的字符緩存超大存儲量要求!(a)斜體字符示例(b)黑體字符示例2025/1/1512矢量字符利用字符的筆劃信息表示字符-1直線段--〉二次曲線、三次曲線落筆抬筆2025/1/1513續(xù)：實(shí)現(xiàn)：使用字符的多邊形或者曲線輪廓（用浮點(diǎn)參數(shù)描述）以抽象的與設(shè)備無關(guān)的方式存儲字符按需對以上格式進(jìn)行變換優(yōu)點(diǎn)：通過定義適當(dāng)?shù)目s放比例，可由已存儲的單一表示形式生成多種不同尺度字符對字符輪廓進(jìn)行錯切變換可以實(shí)現(xiàn)斜體字符的快速生成字符輪廓可以進(jìn)行任意的平移、旋轉(zhuǎn)、縮放及裁剪2025/1/1514點(diǎn)陣字符與矢量字符的比較顯示：點(diǎn)陣字符--位塊拷貝:簡便快捷矢量字符--畫線:計(jì)算復(fù)雜速度慢變換：點(diǎn)陣字符：變形嚴(yán)重矢量字符：端點(diǎn)變換存儲：點(diǎn)陣字符占用空間大矢量字符占用空間小2025/1/1515優(yōu)化的使用策略綜合兩種方式的優(yōu)勢:以輪廓方式存儲字符將所需使用的字符按照指定的需求轉(zhuǎn)換為點(diǎn)陣格式2025/1/1516文本的裁剪裁剪精度串精度字符精度筆劃精度TEXTTEXTTEXT2025/1/1517小結(jié)字符生成字符編碼字符庫點(diǎn)陣字符：顯示方便、占用空間大矢量字符：畫線顯示、變換方便、占用空間小優(yōu)化策略：存儲矢量字符+轉(zhuǎn)換為點(diǎn)陣字符字符裁剪點(diǎn)陣字符：裁剪精度矢量字符：（曲）線段裁剪2025/1/1518第六節(jié)反混淆技術(shù)混淆:因真實(shí)圖形的離散表示而產(chǎn)生例如：掃描轉(zhuǎn)換時采用的“all-or-nothing”方式引起鋸齒或者階梯現(xiàn)象反混淆:應(yīng)用減少或者消除混淆的技術(shù)實(shí)現(xiàn)反混淆的圖元繪制2025/1/1519混淆的產(chǎn)生連續(xù)圖形表示為離散圖形時采樣不足產(chǎn)生?周期采樣時?周期采樣時2025/1/1520提高分辨率(過取樣或后過濾)區(qū)域采樣方法(前濾波)非加權(quán)區(qū)域采樣方法加權(quán)的區(qū)域采樣方法反混淆技術(shù)分類2025/1/1521提高分辨率實(shí)現(xiàn)(假設(shè)初始分辨率是m·n)單個象素被細(xì)分成s·t個子象素顯示圖形按照s·t·m·n分辨率進(jìn)行掃描轉(zhuǎn)換，記錄每個子象素的顏色原分辨率下象素所對應(yīng)的顏色由其細(xì)分后的子象素顏色值的某種平均來定義原理:2025/1/1522簡單平均計(jì)算子像素顏色的平均值1/41/41/41/42025/1/1523續(xù)：加權(quán)平均1/41/161/81/81/81/161/161/161/81/41/161/81/81/81/161/161/161/82025/1/1524算法特點(diǎn)圖形顯示效果得以改善弱化了鋸齒現(xiàn)象以存儲及掃描轉(zhuǎn)換時間的增加為代價是一種高代價的解決方案2025/1/1525區(qū)域采樣方法（1）原理：實(shí)際的線段總是有寬度的（至少是一個象素寬）當(dāng)鋸齒邊界與背景的對比度較為模糊時，顯示出的線段失真不明顯邊界模糊化的實(shí)現(xiàn)：象素亮度與象素落在線段內(nèi)的面積成正比01234567891011123450●●2025/1/1526實(shí)現(xiàn)：以線段的掃描轉(zhuǎn)換為例用無寬度的理想線段繪制每一線段的外輪廓：線段首末端點(diǎn)的象素中心連線，并向外左右各延伸w/2做其平行線，再連接端點(diǎn)構(gòu)成線段的輪廓區(qū)域采樣方法（2）2025/1/1527區(qū)域采樣方法（3）不妨認(rèn)為象素是正方形。規(guī)定象素的色度值與該象素與直線輪廓范圍的公共部分的面積大小成正比：重疊部分越大，說明該象素越接近直線的核心部位，色度應(yīng)接近前景色（完全落入時，則置為前景色）；當(dāng)公共部分面積較小時，表明它只在直線輪廓的邊緣處應(yīng)取介于前景色和背景色之間的色度值，以減輕鋸齒效應(yīng)。2025/1/1528區(qū)域采樣方法（4）12345678910110123450●●具體的色度取值采用非加權(quán)區(qū)域采樣方法或加權(quán)區(qū)域采樣方法2025/1/1529非加權(quán)區(qū)域采樣方法像素值由線段與像素重疊的面積決定?:重疊面積的計(jì)算2025/1/1530續(xù)：

重疊面積的近似計(jì)算：

像素分割為尺寸更小的子像素

計(jì)數(shù)落在線段輪廓內(nèi)部的子像素的數(shù)目2025/1/1531技術(shù)特點(diǎn)明顯改善掃描轉(zhuǎn)換圖元的失真現(xiàn)象具有以下三種屬性:與線段重疊的像素的值隨著像素中心與線段距離的增加而遞減與圖元不相交的像素的值將不受到圖元的任何影響相同的重疊面積產(chǎn)生相同的像素值分量，而與像素中心與區(qū)域的距離無關(guān)2025/1/1532改進(jìn)思路相同重疊面積產(chǎn)生不同的像素分量:

一個靠近像素中心的小區(qū)域比遠(yuǎn)離像素中心的較大區(qū)域應(yīng)具有更大的影響2025/1/1533非加權(quán)與加權(quán)1distance權(quán)值01distance權(quán)值0權(quán)函數(shù):(左)非加權(quán)的情形；(右)加權(quán)的情形繪制直線重疊區(qū)域像素子分體積Ws盒形加權(quán)函數(shù)W繪制直線重疊區(qū)域像素子分體積Ws錐形加權(quán)函數(shù)W2025/1/1534加權(quán)區(qū)域采樣改變了非加權(quán)區(qū)域采樣方法的兩個特點(diǎn)：全部落在單位寬度的線內(nèi)的像素的亮度值因受到權(quán)值的影響，亮度降低中心到線段距離足夠近的像素會獲得較多的線段亮度貢獻(xiàn)降低了相鄰像素之間的顏色對比，使過度更加光滑2025/1/1535近似計(jì)算2025/1/1536本章總結(jié)圖元生成線段圓與橢圓多邊形字符生成圖元處理二維裁剪反走樣數(shù)值微分法中點(diǎn)畫線法Bresenham畫線法圓的掃描轉(zhuǎn)換中點(diǎn)畫圓算法Bresenham畫圓算法內(nèi)接正多邊形迫近法橢圓的掃描轉(zhuǎn)換