WU反走样算法

WU反走样算法

由离散量表示连续量而引起的失真称为走样，用于减轻走样现象的技术成为反走样，游戏中称为抗锯齿。走样是连续图形离散为想想点后引起的失真，真实像素面积不为 零。走样是光栅扫描显示器的一种固有现象，只能减轻，不可避免。

原理

Wu 反走样算法是对距离进行加权的反走样算法。

空间混色原理指出，人眼对某一区域颜色的识别是取这个区域颜色的平均值，Wu 反走样算法原理是对理想直线上的任一点，同时用两个不同亮度等级的相邻像素来表示。

算法

1. 确定直线起点 $P_0$ 的坐标 $(x_0,y_0)$ 和终点 $P_1$ 的坐标 $(x_1,y_1)$；
2. 定义直线当前点坐标 $x,y$ 下方像素点和直线的距离 $e$ 直线的斜率 $k$；
3. 把当前点设置为直线的起点，也就是 $x=x_0,y=y_0$ 并且设置 $e$ 的初始值 0；
4. 设置像素点 $(x,y)$ 的亮度为 $RGB(e?255,e?255,2?255)$, 设置像素点 $(x,y+1)$ 的亮度为 $RGB((1?e)?255,(1?e)?255,(1?e)?255)$；
5. 计算 $e=e+k$，判断 $e$ 是否大于等于 1, 若 $e\ge 1$， $x$ 和 $y$ 方向都要递增，并且 $e=e?1$，否则 $y$ 方向不递增；
6. 如果 $x<x_1$ 重新计算 (4) 和 (5) 否则结束。

void WUAntiLine(QPainter* painter, QPoint P0, QPoint P1) {
    int dx = P1.x() - P0.x();
    int dy = P1.y() - P0.y();

    double k = static_cast<double>(dy) / dx;
    double e = 0.0;

    for (int x = P0.x(), y = P0.y(); x < P1.x(); x++) {
        qreal intensity = 1.0 - e;

        QColor color1(255 * intensity, 255 * intensity, 255 * intensity);
        QColor color2(255 * e, 255 * e, 255 * e);

        painter->setPen(color1);
        painter->drawPoint(x, y);

        painter->setPen(color2);
        painter->drawPoint(x, y + 1);

        e += k;

        if (e >= 1.0) {
            y++;
            e--;
        }
    }
}

#include <QApplication>
#include <QPainter>
#include <QWidget>

void WUAntiLine(QPainter* painter, QPoint P0, QPoint P1) {
    int dx = P1.x() - P0.x();
    int dy = P1.y() - P0.y();

    double k = static_cast<double>(dy) / dx;
    double e = 0.0;

    for (int x = P0.x(), y = P0.y(); x < P1.x(); x++) {
        qreal intensity = 1.0 - e;

        QColor color1(255 * intensity, 255 * intensity, 255 * intensity);
        QColor color2(255 * e, 255 * e, 255 * e);

        painter->setPen(color1);
        painter->drawPoint(x, y);

        painter->setPen(color2);
        painter->drawPoint(x, y + 1);

        e += k;

        if (e >= 1.0) {
            y++;
            e--;
        }
    }
}

class MyWidget : public QWidget {
public:
    MyWidget(QWidget* parent = nullptr) : QWidget(parent) {
        setFixedSize(800, 600);
    }

protected:
    void paintEvent(QPaintEvent* event) override {
        Q_UNUSED(event);

        QPainter painter(this);
        painter.setRenderHint(QPainter::Antialiasing, true);
        QPoint P0(100, 100);
        QPoint P1(500, 500);
        WUAntiLine(&painter, P0,P1);

    }
};


int main(int argc, char* argv[]) {
    QApplication app(argc, argv);

    MyWidget widget;
    widget.show();

    return app.exec();
}