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05 光栅化(三角形的离散化)

2026-08-27

三角形

三角形的性质和优点:

  • 最基础的多边形
  • 其他图形可以拆解为三角形
  • 三角形内一定是平面
  • 内外的定义很明确
  • 定义三个顶点后,三角形内可以插值

光栅化(Rasterization)

光栅化关键:
判断一个像素和三角形的位置关系(像素中心点与三角形的位置关系)

下面研究光栅化的步骤。

采样(Sampling)

采样——把连续函数离散化

for(int x = 0; x < xmax; ++x)
	output[x] = f(x);

光栅化采样:利用像素中心对屏幕空间进行采样。

光栅化采样的目的:判断像素中心是否在三角形内。

for(int x = 0; x < xmax; ++x)
	for(int y = 0; y < ymax; ++y)
		image[x][y] = inside(tri, x+0.5, y+0.5);

判断像素是否在三角形内

方法:叉乘

三角形ABC:
AB\times AQ,~BC\times BQ,~CA\times CQ符号(方向)相同则在内部,否则在外部。(叉乘反映向量的左右位置关系)

特殊情况:边上的点

  • 不做处理:本课程
  • 特殊处理:OpenGL/DX

优化——Bounding Box

因此自然的,只需要遍历每一个点就可以得出三角形的光栅化结果了!

优化:因为显然并没有必要去测试屏幕中的每一个点,一个三角形面可能只占屏幕很小的部分,可以利用一个bouding box包围住想要测试的三角形,只对该bounding box内的点进行采样测试,如下图:

锯齿

在经过上述的光栅化过程后,会得到如下图片,称为锯齿或走样。
而反锯齿或反走样是图形学一大挑战。

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