[TinyRenderer] Lesson 1 布兰森汉姆绘制线算法

最新推荐文章于 2022-10-20 09:29:19 发布

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最新推荐文章于 2022-10-20 09:29:19 发布 · 773 阅读

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#算法 #c++ #矩阵

本文详细介绍了优化Bresenham线算法的过程，从初步实现到逐步消除性能瓶颈，包括代码优化和浮点运算的替代方案。通过分析和测试，展示了如何减少不必要的像素设置和提高渲染效率，最终实现线框渲染的高效实现。

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布兰森汉姆绘制线算法

1 第一次尝试

第一课的目标是渲染金属丝网。要做到这一点，我们应该学习如何绘制线段。我们可以简单地读懂Bresenham的行算法，但是让我们自己写代码。在(x0, y0)点和(x1, y1)点之间绘制线段的最简单代码是什么样子的?
显然，是这样的:

void line(int x0, int y0, int x1, int y1, TGAImage &image, TGAColor color) { 
    for (float t=0.; t<1.; t+=.01) { 
        int x = x0 + (x1-x0)*t; 
        int y = y0 + (y1-y0)*t; 
        image.set(x, y, color); 
    } 
}

在这里插入图片描述

可用代码片段here

2 第二次尝试

这段代码的问题(除了效率低下)是选择常数，我取它等于.01。
如果取它为.1，线段就会像这样
在这里插入图片描述
我们可以很容易地找到必要的步骤:它就是要绘制的像素数。
最简单的(但错误的)代码看起来像以下:

void line(int x0, int y0, int x1, int y1, TGAImage &image, TGAColor color) { 
    for (int x=x0; x<=x1; x++) { 
        float t = (x-x0)/(float)(x1-x0); 
        int y = y0*(1.-t) + y1*t; 
        image.set(x, y, color); 
    } 
}

注意!
在我的学生的代码中，第一个错误的来源是整数除法，比如’ (x-x0)/(x1-x0) '。
然后，如果我们尝试用这段代码绘制以下线条:

line(13, 20, 80, 40, image, white); 
line(20, 13, 40, 80, image, red); 
line(80, 40, 13, 20, image, red);

在这里插入图片描述

原来一条线是好的，第二条是有孔的，第三条线根本就没有。
注意，第一行和第三行(在代码中)以不同的颜色和不同的方向绘制了同一条线(源点和目标点翻转了)。
我们已经看过白色的了，画得很好。
我希望把白线的颜色改成红色，但是我做不到。
这是对对称性的测试:绘制线段的结果不应该依赖于点的顺序:(a,b)线段应该与(b,a)线段完全相同。