计算机图形学复习：Cohen-Sutherland直线裁剪算法详解

"Cohen-Sutherland算法是计算机图形学中用于判断直线段在窗口中的可视性的经典算法。这个算法主要用于二维图形生成，是图形系统中处理图形裁剪问题的关键技术之一。" Cohen-Sutherland算法的核心在于将直线段与窗口边界进行比较，通过定义一个编码系统来快速判断直线段的端点是否在窗口内或与窗口边界相交。窗口的边界通常被定义为四个象限，每个象限都有一个特定的编码，例如，左、右、上、下分别用码字0001、0010、0011和0100表示。直线段的两个端点根据它们相对于窗口的位置获得相应的编码。 算法的基本步骤如下： 1. 对直线段的两个端点进行编码，如果两个端点都在窗口内，直线段完全可见，无需进一步处理。 2. 如果两个端点的编码都包含窗口边界码字，直线段至少部分在窗口外，需要进行裁剪。 3. 计算出直线段与窗口边界的交点，然后根据交点和端点的编码确定新的直线段，更新端点编码。 4. 重复步骤2和3，直到直线段完全在窗口内或完全不可见。 Bresenham算法是一种常用的直线生成算法，它基于误差累积的思想，适用于绘制离散设备上的直线。对于斜率小于1的直线，Bresenham算法通过在x轴上进行步进，根据当前y坐标的小数部分来决定是否向上移动。例如，画直线段P0(0,0)到P1(5,2)，斜率为0.4，初始点(0,0)，每向右移动一格，y坐标向上递增0.4，直到达到点(5,2)。 在计算机图形学的考试内容中，除了直线生成算法，还包括二维图形生成的其他重要概念，如多边形填充、扫描线算法、反走样技术等。多边形填充通常使用x-扫描线算法或有效边表算法，而4-连通和8-连通填充算法则用于图像处理中的填充操作。计算机图形学还涉及图形系统架构、图形硬件原理、几何变换、观察技术、三维对象建模以及真实感渲染等。 Cohen-Sutherland算法是计算机图形学中处理直线裁剪问题的一个基础工具，而Bresenham算法则是生成精确离散化直线的有效方法。这两个算法在二维图形生成中扮演着重要角色，是学习计算机图形学时必须掌握的基础内容。