反走样技术的研究与实现 文献综述.doc
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反走样技术的研究与实现 文献综述,一、查阅中外文献资料目录，所查阅的中外文献资料不得少于5篇（含作者、书名或论文题目、出版社或刊名、出版年月或期号及页码等，未经本人查阅的文献资料目录不得列上）[1]曾平等. 一种图象空间类快速反走样算法[j]，计算机辅助设计与图形学学报，1999,11(1),11-14[2]王荣林，陈文飞. 计算机图形学反走样技术的探...
内容介绍
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一、查阅中外文献资料目录，所查阅的中外文献资料不得少于5篇（含作者、书名或论文题目、出版社或刊名、出版年月或期号及页码等，未经本人查阅的文献资料目录不得列上）
[1]曾平等. 一种图象空间类快速反走样算法[J]，计算机辅助设计与图形学学报，1999,11(1),11-14
[2]王荣林，陈文飞. 计算机图形学反走样技术的探索与应用[J],科技进步与对策，2000，17（2）：89-90
[3]杜海涛等. 小号汉字反走样旋转算法的研究与实现[J]，数据采集与处理，1999，14（4）：480-484
[4]Aliasing Problems and Anti-AliasingTechniques[OL].
http://www.siggraph.org/education/materials/HyperGraph/aliasing/alias0.htm
[5] Anti-aliasing - Computerworld[OL].
http://www.computerworld.com/softwaretopics/software/story/0,10801,71480,00.html
[6] Anti-aliasing and Fractals[OL]. http://www.fractalus.com/info/antialias.htm
[7] Anti-aliasing in Fractal Domains[OL].
http://www.fractaldomains.com/anti-alias/anti-alias.html
[8]蔡士杰等译.计算机图形学[M]. 北京: 电子工业出版社, 1998.4 : 118~125
[9]刘峻. Delphi数字图像处理及高级应用[M]. 北京: 科学出版社, 2003.6
[10]陆枫，陈传波.计算机图形学基础[M]. 北京: 电子工业出版社,2002.3
[11]倪田平编著.计算机图形学[M]. 北京:北京大学出版社，1999.11
[12]石教英等译.计算机图形学的算法基础[M]. 北京:机械工业出版社，2002.1
二、文献综述（含本选题国内外研究现状、研究主要成果、发展趋势、存在问题等内容，字数不少于3000字，力求内容切题，具综合归纳性）
一、光栅图形反走样
在光栅显示器上显示图形时，当我们对非水平且非垂直的直线或多边形边界进行扫描转换时，或多或少的会呈现出锯齿状或阶梯状，如图一所示。原因是直线或多边形边界的数学描述是连续的，而在光栅图形显示器中，像素却是有面积的，并不是数学中的面积为零的点。这种离散量来表示连续量引起的失真，就叫做走样（Liasing）。走样是伴随着光栅显示系统而出现的（实际上，走样是数字化的必然产物）。
那么为什么光栅显示系统会出现走样呢？光栅图形显示器是一个画点设备，在这种图形显示器中，被显示的线段、字符、图形及背景色都按像素点一一存储在帧缓冲存储器中。当我们要画一条直线时，它不可能从一个可编址的像素点画一条直线到另一个可编址的像素点，只可能用尽可能靠近这条直线路径的像素点集来近似地表示这条直线。显然只有画水平线、垂直线及正方形对角线时，像素点集在直线路径上的位置才是准确的，其他情况下的直线均呈阶梯状或称之为锯齿状。
光栅图形的走样现象除了上面介绍的锯齿状边界外，还有图形细节失真，狭小图形遗失等现象。
在光栅显示器上显示宽度小于一个像素的图形时，会出现图形细节失真，这是由于光栅系统中表示图形的最小单位是一个像素，图形中那些比像素更窄的细节丢失了，这就出现了图形细节失真现象。
一些狭小的图形分布在两条扫描线之间，由于它不覆盖任何一个像素中心，故不会被显示出来。当这些狭小的图形进行运动时，覆盖像素中心时被显示出来，不覆盖像素中心时不被显示出来。这样在运动的过程中时隐时现，产生闪烁。
为了提高图形的显示质量，需要减少或消除上面所介绍的一些走样现象。用于减少或消除这种走样现象的技术，称为反走样（Antialiasing）。
图一锯齿状边界
总之，走样和反走样是计算机图形学中经常出现的术语，尤其在光栅图形显示系统中图形的走样现象相当普遍。
二、反走样方法
实现反走样的一种简单的方法是以较高的分辨率显示对象，如图二。假设把显示器分辨率提高一倍，由于每个锯齿在x方向与y方向都只有低分辨率的一半，所以效果看起来会好一些。但是这种方法是以4倍的存储器代价和扫描转换时间获得的，并且受到硬件的限制。但是这个思想给我们以后的方法有了一定的启示。
图二 分辨率提高一倍，阶梯状程度减小一倍
一种可行的反走样方法：在高于分辨率的较高分辨率下用点取样方法计算，然后对几个像素的属性进行平均得到较低分辨率下的像素属性。这种技术称为过取样（Supersampling），或后滤波（Postfiltering）。该技术是把显示器看成是比实际更细的网格来增加取样率，然后根据这种更细的网格使用取样点来确定每个屏幕像素合适的亮度等级。
反走样的另一种方法是根据图形对象在每个像素点上的覆盖率来确定像素点的亮度，这种计算覆盖率的反走样技术称为区域取样（Area Sampling），或前滤波（Prefiltering）。
1、过取样
1.1 提高分辨率方法
过取样方式的一个简单实现是用较高的分辨率进行计算，如图三，在x方向和y 方向上把分辨率提高一倍，使每个像素都对应4个子像素，然后扫描转换求得各子像素的颜色亮度，在对4个像素的颜色亮度进行平均，得到较低分辨率下的像素颜色亮度。由于像素中可供选择的子像素最大数目是4，因此，该例中提供的亮度等级数是5。如图三中，编号为1和7的像素亮度级别是1，编号为2，3，4，5和6的像素亮度是2。通过这个方法为图中的每个像素设定不同的灰度值，可以使显示出来的直线看起来平滑一些，达到减少走样现象。
[1]曾平等. 一种图象空间类快速反走样算法[J]，计算机辅助设计与图形学学报，1999,11(1),11-14
[2]王荣林，陈文飞. 计算机图形学反走样技术的探索与应用[J],科技进步与对策，2000，17（2）：89-90
[3]杜海涛等. 小号汉字反走样旋转算法的研究与实现[J]，数据采集与处理，1999，14（4）：480-484
[4]Aliasing Problems and Anti-AliasingTechniques[OL].
http://www.siggraph.org/education/materials/HyperGraph/aliasing/alias0.htm
[5] Anti-aliasing - Computerworld[OL].
http://www.computerworld.com/softwaretopics/software/story/0,10801,71480,00.html
[6] Anti-aliasing and Fractals[OL]. http://www.fractalus.com/info/antialias.htm
[7] Anti-aliasing in Fractal Domains[OL].
http://www.fractaldomains.com/anti-alias/anti-alias.html
[8]蔡士杰等译.计算机图形学[M]. 北京: 电子工业出版社, 1998.4 : 118~125
[9]刘峻. Delphi数字图像处理及高级应用[M]. 北京: 科学出版社, 2003.6
[10]陆枫，陈传波.计算机图形学基础[M]. 北京: 电子工业出版社,2002.3
[11]倪田平编著.计算机图形学[M]. 北京:北京大学出版社，1999.11
[12]石教英等译.计算机图形学的算法基础[M]. 北京:机械工业出版社，2002.1
二、文献综述（含本选题国内外研究现状、研究主要成果、发展趋势、存在问题等内容，字数不少于3000字，力求内容切题，具综合归纳性）
一、光栅图形反走样
在光栅显示器上显示图形时，当我们对非水平且非垂直的直线或多边形边界进行扫描转换时，或多或少的会呈现出锯齿状或阶梯状，如图一所示。原因是直线或多边形边界的数学描述是连续的，而在光栅图形显示器中，像素却是有面积的，并不是数学中的面积为零的点。这种离散量来表示连续量引起的失真，就叫做走样（Liasing）。走样是伴随着光栅显示系统而出现的（实际上，走样是数字化的必然产物）。
那么为什么光栅显示系统会出现走样呢？光栅图形显示器是一个画点设备，在这种图形显示器中，被显示的线段、字符、图形及背景色都按像素点一一存储在帧缓冲存储器中。当我们要画一条直线时，它不可能从一个可编址的像素点画一条直线到另一个可编址的像素点，只可能用尽可能靠近这条直线路径的像素点集来近似地表示这条直线。显然只有画水平线、垂直线及正方形对角线时，像素点集在直线路径上的位置才是准确的，其他情况下的直线均呈阶梯状或称之为锯齿状。
光栅图形的走样现象除了上面介绍的锯齿状边界外，还有图形细节失真，狭小图形遗失等现象。
在光栅显示器上显示宽度小于一个像素的图形时，会出现图形细节失真，这是由于光栅系统中表示图形的最小单位是一个像素，图形中那些比像素更窄的细节丢失了，这就出现了图形细节失真现象。
一些狭小的图形分布在两条扫描线之间，由于它不覆盖任何一个像素中心，故不会被显示出来。当这些狭小的图形进行运动时，覆盖像素中心时被显示出来，不覆盖像素中心时不被显示出来。这样在运动的过程中时隐时现，产生闪烁。
为了提高图形的显示质量，需要减少或消除上面所介绍的一些走样现象。用于减少或消除这种走样现象的技术，称为反走样（Antialiasing）。
图一锯齿状边界
总之，走样和反走样是计算机图形学中经常出现的术语，尤其在光栅图形显示系统中图形的走样现象相当普遍。
二、反走样方法
实现反走样的一种简单的方法是以较高的分辨率显示对象，如图二。假设把显示器分辨率提高一倍，由于每个锯齿在x方向与y方向都只有低分辨率的一半，所以效果看起来会好一些。但是这种方法是以4倍的存储器代价和扫描转换时间获得的，并且受到硬件的限制。但是这个思想给我们以后的方法有了一定的启示。
图二 分辨率提高一倍，阶梯状程度减小一倍
一种可行的反走样方法：在高于分辨率的较高分辨率下用点取样方法计算，然后对几个像素的属性进行平均得到较低分辨率下的像素属性。这种技术称为过取样（Supersampling），或后滤波（Postfiltering）。该技术是把显示器看成是比实际更细的网格来增加取样率，然后根据这种更细的网格使用取样点来确定每个屏幕像素合适的亮度等级。
反走样的另一种方法是根据图形对象在每个像素点上的覆盖率来确定像素点的亮度，这种计算覆盖率的反走样技术称为区域取样（Area Sampling），或前滤波（Prefiltering）。
1、过取样
1.1 提高分辨率方法
过取样方式的一个简单实现是用较高的分辨率进行计算，如图三，在x方向和y 方向上把分辨率提高一倍，使每个像素都对应4个子像素，然后扫描转换求得各子像素的颜色亮度，在对4个像素的颜色亮度进行平均，得到较低分辨率下的像素颜色亮度。由于像素中可供选择的子像素最大数目是4，因此，该例中提供的亮度等级数是5。如图三中，编号为1和7的像素亮度级别是1，编号为2，3，4，5和6的像素亮度是2。通过这个方法为图中的每个像素设定不同的灰度值，可以使显示出来的直线看起来平滑一些，达到减少走样现象。
