光栅化基本算法：区域填充与扫描线

本文主要介绍了多边形域的填充以及插补算法，特别是扫描线算法在填充中的应用。此外，还涵盖了基本图形生成算法、绘图元素、坐标系转换等重要概念。 在计算机图形学中，多边形域的填充是一项关键任务，通常通过扫描线算法来实现。这种算法基于有序边表，按照扫描线的顺序，计算出扫描线与多边形边界的交点，然后用预设的颜色填充这些交点所确定的区间内的像素。这种方法有效地将几何形状转化为屏幕上可见的像素集合。 插补算法是图形生成中的一种技术，用于将连续的图形轮廓转换为离散的像素集合。在填充多边形时，插补算法确保了颜色的平滑过渡，使得图形边缘看起来更自然。除了扫描线算法，还有其他填充策略，但扫描线算法因其简单高效而被广泛使用。 基本图形生成算法涉及多个方面，包括直线的扫描转换、圆形和椭圆的绘制，以及区域填充。直线的扫描转换通常使用Bresenham算法或DDA（Digital Differential Analyzer）算法；圆和椭圆则可能使用中点画圆算法或扫描转换方法。区域填充不仅限于多边形，还可以应用于其他实心图形，如矩形、圆等。 绘图元素是构成图形的基本单元，包括点、直线、曲线、多边形、曲线以及填充。每个元素都有其特定的几何信息和非几何信息，例如类型、位置、颜色等。点虽然在几何意义上没有大小，但在屏幕上通常表现为像素，是构成图像的最小单位。直线和曲线则定义了图形的边界。 坐标系在图形处理中扮演着重要角色，包括用户坐标系、笛卡尔坐标系、设备坐标系和规范坐标系。用户坐标系对应实际世界，笛卡尔坐标系用于计算，设备坐标系与硬件设备（如显示器）相关联，而规范坐标系则为图形软件提供了一种独立于硬件的标准表示。 在将笛卡尔坐标转换为设备坐标时，需要考虑设备的分辨率和屏幕中心点。理解这些坐标系之间的转换关系对于精确地在屏幕上定位和绘制图形至关重要。 多边形域的填充和插补算法是图形处理的核心技术，它们与基本图形生成算法、坐标转换以及其他图形元素紧密相连，共同构建了计算机图形学的基础。无论是简单的点、线还是复杂的多边形，这些算法和技术都能确保在屏幕上精确、高效地呈现。