DDA直线算法生成
计算机图形学实验二:直线的生成算法的实现

实验二: 直线的生成算法的实现班级 08信计2班学号 20080502055 姓名分数一、实验目的和要求:1.理解直线生成的原理;2.掌握几种常用的直线生成算法;3.利用C实现直线生成的DDA算法。
二、实验内容:1.了解直线的生成原理2、掌握几种基本的直线生成算法: DDA画线法、中点画线法、Bresenham画线法。
3、仿照教材关于直线生成的DDA算法, 编译程序。
4.调试、编译、运行程序。
三、实验过程及结果分析1.直线DDA算法:算法原理:已知过端点P0(x0,y0), P1(x1,y1)的直线段L(P0,P1), 斜率为k=(y1-y0)/(x1-x0), 画线过程从x的左端点x0开始, 向x右端点步进, 步长为1个像素, 计算相应的y坐标为y=kx+B。
计算y i+1 = kx i+B=kx i +B+kx=y i +kx当x=1,yi+1=yi+k, 即当x每递增1, y递增k。
由计算过程可知, y与k可能为浮点数, 需要取y整数, 源程序中round(y)=(int)(y+0.5)表示y四舍五入所得的整数值。
(1)程序代码:#include"stdio.h"#include"graphics.h"void linedda(int x0,int y0,int x1,int y1,int color){int x,dy,dx,y;float m;dx=x1-x0;dy=y1-y0;m=dy/dx;y=y0;for(x=x0;x<=x1;x++){putpixel(x,(int)(y+0.5),color);y+=m;setbkcolor(7);}}main(){int a,b,c,d,e;int graphdriver=DETECT;int graphmode=0;initgraph(&graphdriver,&graphmode,"");a=100;b=100;c=200;d=300;e=5;linedda(a,b,c,d,e);getch();closegraph();}运行结果:2.中点画线算法:假定所画直线的斜率为k∈[0,1], 如果在x方向上增量为1, 则y方向上的增量只能在0~1之间。
分别解释直线生成算法dda法,中点画线法和bresenham法的基本原理

分别解释直线生成算法dda法,中点画线法和
bresenham法的基本原理
直线生成算法DDA法、中点画线法和Bresenham法的基本原理如下:
1. DDA直线生成算法:基于差分运算的直线生成算法。
通过将直线分割成
若干个相邻的像素点,并按照一定的步长进行逐点绘制,实现直线的绘制。
算法主要涉及到线性插值的思想,即根据已知的两点坐标,通过计算它们之间的差值,然后根据这个差值和步长来确定新的像素点的位置。
2. 中点画线法:一种线段绘制算法,从线段的起点和终点出发,按照一定的规则向终点逐步逼近,并在途中以控制变量的方式得出每个像素点的坐标,从而绘制出所需的线条。
具体实现中,通过计算线段斜率的变化情况,分为斜率小于1和大于等于1两种情况,并采用Bresenham的对称性原理,以中点的颜色来控制每个像素点的生长方向,从而获得较高的绘制效率和图像质量表现。
3. Bresenham算法:通过一系列的迭代来确定一个像素点是否应该被绘制。
对于一条从点(x1,y1)到点(x2,y2)的直线,首先计算出斜率k。
然后,通过比较每个像素点的y值到直线上的y值,来决定哪些像素点应该被绘制。
当斜率k大于等于1时,在x方向上迭代,而对于每个x值,计算出y值,并将像素点(x,y)绘制。
当斜率k小于1时,在y方向上迭代,而对于每个y值,计算出x值,并将像素点(x,y)绘制。
以上内容仅供参考,如需更多信息,建议查阅相关文献或咨询数学专业人士。
直线生成算法DDA、Midpoint、Bresenham

1、直线生成算法1.算法分析1)DDA设直线两端点:P1(x1,y1)及 P0(x0,y0),dx=x1-x0,dy=y1-y0直线斜率:k=dy/dx直线方程: y=k*x+b有:y1=k*x1+b=k*x0+k*dx+b=y0+k*dx当dx=1时,有y1=y0+k算法复杂度:加法+取整优点:避免了y=k*x+b 方程中的浮点乘法,比直接用点斜式画线快 缺点:需浮点数加法及取整运算,不利于硬件实现.2)Midpoint当前像素点为P(xP,yP),下一个像素点有两种可选择点P1(xP+1,yP),P2(xP+1,yP+1)。
若M=(xP+1,yP+0.5)为P1与P2的中点,Q 为理想直线与x=xP+1垂线的交点。
x Pi=(xi, yi ) M Q P1 p2y当M 在Q 的上方时,应取P1为下一点;当M 在Q 的下方时,应取P2为下一点;直线段L (P0(x0,y0),P1(x1,y1)),用方程F (x,y )=ax+by+c=0表示 a=y0-y1,b=x1-x0,c=x0y1-x1y0有点与L 的关系:线上:F (x,y )=0上方:F (x,y )>0下方:F (x,y )<0判别式:d=F(M)=F(xP+1,yP+0.5)=a(xP+1)+b(yP+0.5)+cD 是xP,yP 的线性函数,可采用增量计算,提高运算效率:1)若d>=0,取P1,d1=d+a,增量为a2)若d<=,取P2,d2=d+a+b,增量为a+b可用2d 代替d 来摆脱浮点运算,写出仅含整数运算的算法3)Bresenhamy x F(x,y)=0 F(x,y)>0 F(x,y)<0 (x1,y1)(x0,y0)设直线方程为y=kx+b,有y1=y0+k(x-x0)=y0+k是否增1取决于误差项d的值,初始值d0=0X每增加1,有d=d+k令e=d-0.5,e0=-0.5,增量为k当e>=0时,取当前像素(xi,yi)的右上方像素(xi+1,yi+1),e 减小1;当e<0时,更接近于右方像素(xi+1,yi)。
《计算机图形学》实验指导书

计算机图形学实验指导书袁科计算机技术实验中心目录实验一实现DDA、中点画线算法和Bresenham画线算法 (24)实验二实现Bezier曲线 (25)实验三实现B样条曲线 (26)实验四实现多边形填充的边界标志算法 (27)实验五实现裁剪多边形的Cohen-Sutherland算法 (28)实验六二维图形的基本几何变换 (30)实验七画图软件的编制 (31)实验一实现DDA、中点画线算法和Bresenham画线算法【实验目的】1、掌握直线的多种生成算法;2、掌握二维图形显示原理。
【实验环境】VC++6.0/ BC【实验性质及学时】验证性实验,2学时,必做实验【实验内容】利用任意的一个实验环境,编制源程序,分别实现直线的三种生成算法,即数字微分法(DDA)、中点画线法以及Bresenham画线算法。
【实验原理】1、数字微分法(Digital Differential Analyzer,DDA)算法思想:基于直线的微分方程来生成直线。
ε=1/max(|△x|,|△y|)max(|△x|,|△y|)=|△x|,即|k|≤1 的情况:max(|△x|,|△y|)=|△y|,此时|k|≥1:2、中点画线法算法思想:每次在最大位移方向上走一步,另一方向是否走步取决于误差项的判断。
3、Bresenham画线算法算法思想:其基本思想同中点算法一样,即每次在最大位移方向上走一步,而另一个方向是否走步取决于误差项的判断。
【实验要求】1.上交源程序;2.上交实验报告,实验报告内容如下:(1) 实验名称(2) 实验目的(3) 算法实现的设计方法及程序流程图(4) 程序结果分析【分析与思考】(1) 上述所阐述的三个算法,其基本算法只能适用于直线的斜率(|K|<=1) 的情形,如何将上述算法进行推广,使其能够处理任意斜率的直线?(2) 计算机显示屏幕的坐标圆心在哪里,与我们平时的习惯有什么差异,如何协调二者?实验二 实现Bezier 曲线【实验目的】1、掌握Bezier 曲线的定义;2、能编程实现N 次Bezier 曲线的绘制与显示。
DDA算法

2.1.1 生成直线的DDA算法数值微分法即DDA法(Digital Differential Analyzer),是一种基于直线的微分方程来生成直线的方法。
一、直线DDA算法描述:设(x1,y1)和(x2,y2)分别为所求直线的起点和终点坐标,由直线的微分方程得= m =直线的斜率(2-1) 可通过计算由x方向的增量△x引起y的改变来生成直线:x i+1=x i+△x (2-2)y i+1=y i+△y=y i+△x·m (2-3) 也可通过计算由y方向的增量△y引起x的改变来生成直线:y i+1=y i+△y (2-4)x i+1=x i+△x=x i+△y/m (2-5) 式(2-2)至(2-5)是递推的。
二、直线DDA算法思想:选定x2-x1和y2-y1中较大者作为步进方向(假设x2-x1较大),取该方向上的增量为一个象素单位(△x=1),然后利用式(2-1)计算另一个方向的增量(△y=△x·m=m)。
通过递推公式(2-2)至(2-5),把每次计算出的(x i+1,y i+1)经取整后送到显示器输出,则得到扫描转换后的直线。
之所以取x2-x1和y2-y1中较大者作为步进方向,是考虑沿着线段分布的象素应均匀,这在下图中可看出。
另外,算法实现中还应注意直线的生成方向,以决定Δx及Δy是取正值还是负值。
三、直线DDA算法实现:1、已知直线的两端点坐标:(x1,y1),(x2,y2)2、已知画线的颜色:color3、计算两个方向的变化量:dx=x2-x1dy=y2-y14、求出两个方向最大变化量的绝对值:steps=max(|dx|,|dy|)5、计算两个方向的增量(考虑了生成方向):xin=dx/stepsyin=dy/steps6、设置初始象素坐标:x=x1,y=y17、用循环实现直线的绘制:for(i=1;i<=steps;i++){ putpixel(x,y,color);/*在(x,y)处,以color色画点*/ x=x+xin;y=y+yin;}四、直线DDA算法演示:五、直线DDA算法特点:该算法简单,实现容易,但由于在循环中涉及实型数的运算,因此生成直线的速度较慢。
dda算法生成两点之间的线段

dda算法生成两点之间的线段DDA算法是一种数字微分算法,可以通过计算直线两个端点的坐标来生成两点之间的线段。
在计算机图形学中,生成线段是非常重要的,因此DDA算法在该领域有着广泛的应用。
这里我们将分步骤阐述DDA算法生成两点之间的线段的过程:1. 计算线段的斜率:通过计算两个端点的坐标差值和斜率来确定线段的方向。
斜率可以使用下面的公式来计算:slope = (y2 - y1) / (x2 - x1),其中(x1, y1)和(x2, y2)表示线段的两个端点。
2. 确定像素数量:为了生成线段,我们需要知道需要绘制多少个像素。
如果线段是水平的,则需要计算x轴上像素的数量;如果线段是垂直的,则需要计算y轴上像素的数量。
可以使用下面的公式来计算数量:pixels = max(abs(x2 - x1), abs(y2 - y1))3. 计算增量:增量是每个像素步长的大小,我们可以使用斜率来计算它。
如果线段的斜率小于1,则x方向的增量为1,并且y方向的增量为斜率。
如果线段的斜率大于1,则y方向的增量为1,并且x 方向的增量为1/斜率。
可以使用下面的公式来计算增量:xincr = sign(x2 - x1), yincr = sign(y2 - y1), xdelta = abs(x2 - x1), ydelta = abs(y2 - y1), slope = ydelta / xdelta, x = x1, y = y1。
4. 绘制像素:现在我们有了每个像素步长的大小和像素数量,我们可以使用DDA算法来绘制像素。
在每个步骤中,我们先绘制一个像素,并更新当前位置(x, y)。
增量的值可以用于计算下一个点的位置,如x += xincr和y += yincr。
在绘制过程中,我们可以使用Bresenham算法进行像素的绘制。
5. 更新位置:在每次绘制后,我们需要更新当前位置(x, y)。
如果线段的斜率小于1,则需要更新x的值,如果线段的斜率大于1,则需要更新y的值。
计算机图形学直线DDA算法和Bresenham算法

Graphicsgraphics =this.CreateGraphics();
bmp =newBitmap(this.ClientRectangle.Width,this.ClientRectangle.Height);
DDAline(27, 19, 200, 183, bmp);
graphics.DrawImage(bmp,newRectangle(0, 0,this.ClientRectangle.Width,this.ClientRectangle.Height));
{
x++;
y = x + k;
}
else
{
y++;
x = y + (1 / k);
}
{
bmp.SetPixel(x, y,Color.Red);
}
}
}
privatevoidbutton1_Click(objectsender,EventArgse)
{
Graphicsgraphics =this.CreateGraphics();
④代码与运行结果;
usingSystem;
usingSystem.Collections.Generic;
ponentModel;
usingSystem.Data;
usingSystem.Drawing;
usingSystem.Linq;
usingSystem.Text;
③实验步骤:
1、在C#环境下,设计界面,添加4个文本框,三个命令按钮;
2、在代码编写窗口,编写DDA、中点直线生成算法、Bresenham直线生成算法子程序,子程序名分别设为DDALine,MidPointLine和BresenhamLine;
dda算法生成两点之间的线段

dda算法生成两点之间的线段DDA算法是一种用于生成两点之间线段的计算机图形学算法。
它是一种比较简单而又常用的算法,可以在计算机屏幕上绘制出直线。
DDA算法的核心思想是通过计算斜率来确定每个像素点的位置,从而形成一条连续的直线。
该算法的优点在于简单易懂,计算速度快,能够满足常见的直线绘制需求。
我们需要确定两个点的坐标。
假设点A的坐标为(x1, y1),点B的坐标为(x2, y2)。
然后,我们需要计算出直线的斜率k,即k = (y2 - y1) / (x2 - x1)。
接下来,我们需要根据斜率k的绝对值来判断直线是近似为水平线还是垂直线。
如果|k| ≤ 1,则直线近似为水平线,我们选择以x 为基准,逐个计算每个像素点的y坐标。
如果|k| > 1,则直线近似为垂直线,我们选择以y为基准,逐个计算每个像素点的x坐标。
对于水平线的情况,我们从x1到x2依次计算每个像素点的y坐标。
假设当前正在计算第i个像素点,那么其坐标为(xi, yi),其中xi = x1 + i,而yi可以通过以下公式计算得出:yi = y1 + k * i。
对于垂直线的情况,我们从y1到y2依次计算每个像素点的x坐标。
假设当前正在计算第i个像素点,那么其坐标为(xi, yi),其中yi = y1 + i,而xi可以通过以下公式计算得出:xi = x1 + i / k。
在计算过程中,我们需要对坐标进行取整操作,以获取最接近的整数坐标。
这是因为计算机屏幕上的像素点是离散的,无法表示小数坐标。
通过以上步骤,我们可以得到直线上的所有像素点的坐标。
然后,我们可以使用绘图函数将这些像素点连接起来,形成一条连续的直线。
需要注意的是,DDA算法存在一些问题。
首先,由于使用了浮点数计算,可能会产生误差。
其次,如果斜率k过大或过小,可能会导致直线显示不完整或过于密集。
为了解决这些问题,可以进行取整操作或者进行优化算法。
DDA算法是一种简单而有效的直线生成算法。
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int steps = abs(x2 - x1) > abs(y2 - y1) ? abs(x2 - x1) : abs 9 页
y = (float)y1; cx = (float)(x2 - x1) / steps; cy = (float)(y2 - y1) / steps; for(int i = 0; i < steps; i++) { putpixel(Round(x), Round(y), color); // 在坐标 (x, y) 处画一个 color 颜色的点 x += cx; y += cy; } } // 主函数 void main() { initgraph(640, 480); // 测试画线 Line_DDA(100, 1, 1, 478, WHITE); Line_DDA(1, 478, 638, 1, GREEN);//待测试直线 // 按任意键退出 getch(); closegraph(); }
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int steps = abs(x2 - x1) > abs(y2 - y1) ? abs(x2 - x1) : abs(y2 - y1);
x = (float)x1; y = (float)y1; cx = (float)(x2 - x1) / steps; cy = (float)(y2 - y1) / steps; for(int i = 0; i < steps; i++) { putpixel(Round(x), Round(y), color); // 在坐标 (x, y) 处画一个 color 颜色的点 x += cx; y += cy; } } // 主函数 void main() { initgraph(640, 480); // 测试画线 Line_DDA(100, 1, 1, 478, WHITE); Line_DDA(1, 478, 638, 1, GREEN);//待测试直线 // 按任意键退出
2. 直线 DDA 算法思想 选定 x2 x1 和 y2 y1 中较大者作为步进方向(假设 x2 x1 较大),取该方向上的
增量为一个象素单位(△x=1),然后利用(1)式计算另一个方向的增量(△y=△x·m=m)。
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通过递推公式(2) ,把每次计算出的 ( xi 1 , yi 1 ) 经取整后送到显示器输出,则得到扫 描转换后的直线。 之所以取 x2 x1 和 y2 y1 中较大者作为步进方向, 是考虑沿着线段分布的象素 应均匀,这在下图中可看出。
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x=x+xin; y=y+yin; } 4. 直线 DDA 算法演示 Step1: Step2:
Step3:
Step**:
5. 直线 DDA 算法的特点 该算法简单,实现容易,但由于在循环中涉及实型数的运算,因此生成直线的 速度较慢。
【实验环境】 1、 硬件环境
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数学与计算科学学院 实 验 报 告
实验项目名称 所属课程名称 实 验 类 型 实 验 日 期 线的生产 计算机图形学 验证型 2015—4—13
班 学 姓 成
级 号 名 绩
信计 12-2 201253100212 黄全林
一、实验概述: 【实验目的】
1、理解直线生成的基本算法。如:直线 DDA 算法、直线 Breseham 等; 2、掌握直线生成的基本程序实现。
【实验原理】
直线生的 DDA 算法基本原理 1. 直线 DDA 的描述 设(x1,y1)和(x2,y2)分别为所求直线的起点和终点坐标,由直线的微分方程 得
dy y2 y1 y m 直线斜率 dx x2 x1 x
(1)
可通过计算由 x 方向的增量△x 引起 y 的改变来生成直线:
xi 1 xi x yi 1 yi x yi xm
也可以通过向 y 方向实现
(2)
yi 1 yi y xi 1 xi x xi ym
通过(2)式递推就能实现直线的绘制。
(3)
yi 1 yi y xi 1 xi x xi ym
2、软件环境
二、实验内容: 【实验方案】 直线 DDA 算法的 VC++程序实现 根据上述算法,源程序如下: #include <graphics.h> #include <conio.h> // 四舍五入 int Round(float x) {
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return (int)(x < 0 ? x - 0.5 : x + 0.5); } // 使用 DDA 算法画任意斜率的直线(包括起始点,不包括终止点) void Line_DDA(int x1, int y1, int x2, int y2, int color) { float x, y; float cx, cy; // 当前坐标 // x、y 方向上的增量
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getch(); closegraph(); }
【实验结论】 (结果) 运行上述程序
Step1:一条直线测试
Step2:多条直线绘制
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【实验小结】 (收获体会)
通过本实验的,基本掌握了直线的 DDA 算法实现。由于 DDA 算法的特点,对于高速的 图形显示将不能适应。因此,需要掌握其他的经典算法。
另外,算法实现中还应注意直线的生成方向,以决定Δx 及Δy 是取正值还是负 值。 3. 直线 DDA 算法实现 1、已知直线的两端点坐标:(x1,y1),(x2,y2); 2、已知画线的颜色:color; 3、计算两个方向的变化量:dx=x2-x1 dy=y2-y1 4、求出两个方向最大变化量的绝对值:steps=max(|dx|,|dy|); 5、计算两个方向的增量(考虑了生成方向):xin=dx/steps yin=dy/steps; 6、设置初始象素坐标:x=x1,y=y1; 7、用循环实现直线的绘制:for(i=1;i<=steps;i++) ; { putpixel(x,y,color);/*在(x,y)处,以 color 色画点*/
三、指导教师评语及成绩: 评语等级 评 语 优 良 中 及 格 不及格
1.实验报告按时完成,字迹清楚,文字叙述流畅,逻辑性强 2.实验方案设计合理 3.实验过程(实验步骤详细,记录完整,数据合理,分析透彻) 4 实验结论正确.
成
绩: 指导教师签名: 批阅日期:
附录 1:源 程 序
源程序
#include <graphics.h> #include <conio.h> // 四舍五入 int Round(float x) { return (int)(x < 0 ? x - 0.5 : x + 0.5); } // 使用 DDA 算法画任意斜率的直线(包括起始点,不包括终止点) void Line_DDA(int x1, int y1, int x2, int y2, int color) { float x, y; float cx, cy; // 当前坐标 // x、y 方向上的增量