计算机图形学学习笔记 第三章 光栅
基于许多均匀间距且平行排列的狭小缝隙构造的光学器件被称为光栅。
光栅显示器被像素矩阵用于呈现图像信息。
3.1 光栅显像
光栅显示器上的可显示元素被称为像素。显示器上通常采用有序对(i,j)的形式来标识像素索引。我们采用实际二维屏幕坐标系来描述每个像素的位置。整数点阵被普遍认为是最佳选择。
物理上的显像单元即为硬件上能够显示的实际最小单位元素，在不同的显示系统中所指的具体形态各异。各显示系统根据自身需求采用不同类型的显像单元，在CRT显示器中该单元对应于一个小而致密的荧光点群落，在其外围区域亮度逐渐减弱直至消失；而在LCD显示器上则表现为一种类似于方框式的透明滤波结构；目前大多数主流设备普遍采用了与上述两种技术相类似的原理
（FOURTH EDITION）
3.1 光栅设备
在抽象的讨论光栅图像之前，先介绍一下使用光栅图像的具体设备。一些常见的光栅设备可以简单的分为如下几类：
·输出
-显示
*透射型：液晶显示器（liquid crystal display LCD）
*放射型：LED（light-emitting diode）显示屏
-硬拷贝
*二值的（二进制的？） ：喷墨打印机
*连续调次的：热升华打印机
·输入
-2D传感器：数字摄像机
-1D传感器：平板扫描仪
……
3.2显示器亮度和γ值
显示器接收数字信号来表示每个像素的"值"。接着将其转换为亮度值。当电源关闭时,显示器的实际亮度并非零值,但我们通常认为此时呈现为"黑色",并用0来表示黑色像素的颜色状态;而完全开启时对应的是"白色",即1,其中中间灰度则对应数值0.5。需要注意的是,这里的"中间"指的是从像素发出光线强度的角度,而不是观察者的主观感受。
显示器主要涉及两个核心问题：
一、大多数显示器在处理输入信号时会采用非线性转换（即像素值与亮度值之间存在非线性关系）。
对于多数显示器来说，在这种情况下通常采用γ值来近似描述这种非线性特性；其中具体数值由以下公式中的指数项确定：
其中a参数代表亮度调节器在0至1范围内的输入数值，在显示设备中通过使用\gamma参数来表征其非线性特性仅作为一阶近似处理，在实际应用中估算设备\gamma参数时对精度的要求相对较低。一个评估方法如下：
如果能找到满足上式的a值，则
确定a值的标准方法包括：在显微镜下观察并记录显示黑白相间的棋盘状排列，并在旁边设置有具有特定a值得灰度方块区域。当从远处观察此图像时，在所选位置若此时所选中的a值得到了黑与白的比例中点，则左右两边看起来差不多。为了找到合适的数值参数，则需要反复进行多次测试和比较。
当确定γ值时即可完成对输入的伽马校正处理。使输入数值a=0.5能够在屏幕上呈现黑白之间的灰度效果。
（逆变换）
第二 个实际显示器的重要特征是，输入值通常经过了量化处理。
3.3RGB颜色
在计算机图形学领域中，在大多数情况下（即大部分情况下），显示效果都是基于RGB颜色空间来进行计算和呈现的。RGB颜色空间是一种相对简单的系统，在经过特定的转换后能够直接实现对大多数计算机屏幕设备显示效果的精确控制和调整。
真实的RGB数值采用量化表示方法，并且每个部分均以整数形式呈现（具体取值范围为0至255）。伽玛校正问题同样影响RGB的三个组成部分。
3.4 α通道
当存在像素孔洞时，在图像处理中有时需要将前景与背景融合在一起以达到某种效果。为此我们需要平衡像素在其作为 foreground 的时候所占的比例。通常我们用 α 来表示这一比例值。假设我们想要将 foreground 色 Cr 和 background 色 Cb 进行混合，并且其中 foreground 覆盖的部分占的比例是 α，则可以采用以下公式：
效果
但在很多情况下α以其他方式得到。
3.4.1图像存储
多数图像格式都进行某种形式的压缩，分为有损和无损压缩。
gif：损失色彩，在数字系统中只有256种颜色组合可用。这一特点仅限于第四版之前。
jpeg：基于人眼能区分的最小变化进行采样，在数字系统中也具有类似的特性。
tiff：无损压缩，在存储高精度细节方面表现突出。
这种文件格式特别适合存储二值图或者经过缩减处理后的RGB图形文件；然而，在当前版本软件中这一特点已经有所缺失。
ppm：原始数据不经过压缩即可使用；通常用于存储8-或16-bit RGB图像。
png：多种无损编码方案集合而成；该文件类型具有优秀的开源解码器/编码器社区支持。
书目：
计算机图形学（第二版） Peter Shirley/高春晓
Fundamentals of Computer Graphics Fourth Edition版本
Steve Marschner与Peter Shirley合著
在第二版中设置了第3.5节“直线绘制”，随后又安排了第3.6节“三角形的光栅化”以及第3.7节“简单反走样技术”。这些内容在第四版中被移至了第八章“《The Graphics Pipeline》”中。唉……等我看完整后再说吧？T T 英语太差劲了，看书速度确实很慢。
其实我也不知道我在写什么……