Брезенхем в работе [] предложил алгоритм, не требующий деления, как и в алгоритме несимметричного ЦДА, но обеспечивающий минимизацию отклонения сгенерированного образа от истинного отрезка, как в алгоритме обычного ЦДА. Основная идея алгоритма состоит в том, что если угловой коэффициент прямой < 1/2, то естественно точку, следующую за точкой (0,0), поставить в позицию (1,0) (рис. а), а если угловой коэффициент > 1/2, то - в позицию (1,1) (рис. б). Для принятия решения куда заносить очередной пиксел вводится величина отклонения Е точной позиции от середины между двумя возможными растровыми точками в направлении наименьшей относительной координаты. Знак Е используется как критерий для выбора ближайшей растровой точки.
Рис. 0.2.3: Алгоритм Брезенхема генерации отрезков
Если Е < 0, то точное Y-значение округляется до последнего меньшего целочисленного значения Y, т.е. Y-координата не меняется по сравнению с предыдущей точкой. В противном случае Y увеличивается на 1.
Для вычисления Е без ограничения общности упрощающе положим, что рассматриваемый вектор начинается в точке (0,0) и проходит через точку (4, 1.5) (см. рис. 0.3в), т.е. имеет положительный наклон меньший 1.
Из рис. 0.3в видно, отклонение для первого шага:
|
поэтому для занесения пиксела выбирается точка (1,0).
Отклонение для второго шага вычисляется добавлением приращения Y-координаты для следующей X-позиции (см. рис. 0.3в):
|
поэтому для занесения пиксела выбирается точка (2,1). Так как отклонение считается от Y-координаты, которая теперь увеличилась на 1, то из накопленного отклонения для вычисления последующих отклонений надо вычесть 1:
|
Отклонение для третьего шага:
|
поэтому для занесения пиксела выбирается точка (3,1).
Суммируя и обозначая большими буквами растровые точки, а маленькими - точки вектора, получаем:
|
Возможны случаи:
Е1 > 0 | E1 Ј 0 |
ближайшая точка есть: | |
X1 = X0 + 1; Y1 = Y0 + 1; | X1 = X0 + 1; Y1 = Y0; |
E2 = Е1 + Py/Px - 1; | E2 = E1 + Py/Px. |
Так как интересует только знак Е, то можно избавиться от неудобные частных умножением E на 2×Px:
E1 = 2×Py - Px | |
E1 > 0: | E2 = E1 + 2×(Py - Px) |
E1 Ј 0: | E2 = E1 + 2×Py |
Таким образом получается алгоритм, в котором используются только целые числа, сложение, вычитание и сдвиг:
X= x1;
Y= y1;
Px= x2 - x1;
Py= y2 - y1;
E= 2*Py - Px;
i= Px;
PutPixel(X, Y); /* Первая точка вектора */
while (i= i- 1 і 0) {
if (E і 0) {
X= X + 1;
Y= Y + 1;
E= E + 2*(Py - Px);
} else
X= X + 1;
E= E + 2*Py;
PutPixel(X, Y); /* Очередная точка вектора */
}
Этот алгоритм пригоден для случая 0 Ј dY Ј dX. Для других случаев алгоритм строится аналогичным образом.
На рис. приведен пример генерации по алгоритму Брезенхема того же самого отрезка, что и показанного на рис. 0.2 для генерации по алгоритму несимметричного ЦДА. Из сравнения рисунков видно, что результаты различны.
Рис. 0.2.4: Генерация отрезка по алгоритму Брезенхема
В Приложении 2 приведена программа V_BRE, реализующая описанный выше алгоритм.
Разработаны алгоритмы цифрового генератора для окружностей и других конических сечений.