直线光栅化基础算法 - Bresenham实现算法简介Bresenham算法是计算机图形学中最基础的直线光栅化算法,通过整数运算高效确定最佳逼近直线路径的像素点。

核心特点

完全整数运算,无浮点计算

避免乘除法,仅用加减和位运算

一次生成一个像素,时间复杂度O(n)

实现原理基本思想算法通过误差项决定下一个像素的选择:

以x为步进方向

计算Δy/Δx的斜率

维护误差项跟踪实际直线与像素中心的距离

根据误差决定是否增加/decrease y

关键优化1234567bool steep = abs(y1 - y0) > abs(x1 - x0); // 是否为陡峭线if (steep) std::swap(x0, y0); // 统一处理为缓变线if (x0 > x1) std::swap(x0, x1); // 确保从左到右绘制int dx = x1 - x0;int dy = abs(y1 - y0);int err = dx / 2; // 初始误差

接口实现添加到Framebuffer类:

12345class Framebuffer {public: // ... void drawLine(int x0, int y0, int x1, int y1, const vec3f& color);};

测试用例测试不同方向的直线绘制:

12345678// 水平线(红色)framebuffer.drawLine(100, 100, 700, 100, vec3f(1,0,0));// 垂直线(蓝色) framebuffer.drawLine(400, 100, 400, 500, vec3f(0,0,1));// 对角线(绿色)framebuffer.drawLine(100, 150, 700, 500, vec3f(0,1,0));

效果验证生成图像应包含:

正确朝向的3D模型线框

所有边线完整连接

无断裂或缺失像素

坐标系统说明模型渲染时进行了坐标转换:

X坐标:保持原样 (x1 = (v1.x + 1) * width / 2)

Y坐标:翻转以符合屏幕坐标系 (y1 = height - (v1.y + 1) * height / 2)

Z坐标:暂时忽略

继续阅读

Bresenham原始论文

算法优化技巧

返回项目主页

License

本文采用 署名-非商业性使用-相同方式共享 4.0 国际 许可协议,转载请注明出处。