Rasteralgorithmus

Bei der Rasterung einer Vektorgrafik, in diesem Beispiel im SVG-Format, müssen die Pixel-Farbwerte der resultierenden Rastergrafik ermittelt werden.

In der 2D-Computergrafik bezeichnet Rasterung, auch Rendern oder Scankonvertierung genannt, die Umwandlung einer Vektor- in eine Rastergrafik.

Verfahren

Es gibt eine Vielzahl von Algorithmen zur Rasterung von grafischen Primitiven, wie Linien, Kreisen und dergleichen mehr, siehe dazu:

• Rasterung von Linien
• Rasterung von Polygonen
• Rasterung von Kreisen
• Rasterung von Ellipsen

Ein bekanntes Problem der Rasterung ist der Treppeneffekt. Steht für die zu erzeugende Rastergrafik eine Farbtiefe von mehr als 1 bpp zur Verfügung, so kann dieser Effekt mittels „Kantenglättung“ (Antialiasing) vermindert werden. Dazu gibt es mehrere Methoden, die teils ungewichtet arbeiten, teils einen speziellen Rekonstruktionsfilter verwenden. Bei der Rasterung von Text treten spezielle Probleme auf, die mittels Hinting vermieden werden können.

Rasterung dicker Primitiven

Bei der Rasterung von Primitiven mit einer bestimmten Dicke gibt es, sofern sie nicht bereits vom verwendeten Antialiasing-Algorithmus unterstützt wird, mehrere Möglichkeiten. Bei Polygonen müssen hierbei auch die Verbindungsstellen zwischen den einzelnen Liniensegmenten beachtet werden, siehe hierzu Rasterung von Polygonen.

• Pixelwiederholung. Eine Methode ist, bei der Rasterung anstatt einem mehrere Pixel vertikal bzw. horizontal zu zeichnen. Ein Problem ist, dass Kurvenenden bei dicken Kurven „abgeschnitten“ wirken. Daneben kann es an den Stellen, an denen von horizontaler zu vertikaler Wiederholung oder umgekehrt gewechselt wird, zu merklichen Lücken kommen. Außerdem weisen derartig gerasterte Kurven, ähnlich wie dünne Linien, eine unterschiedliche Dicke in Abhängigkeit von der lokalen Steigung auf.

• Pinsel. Hierbei wird eine bestimmte Rastergrafik als „Pinsel“, im einfachsten Fall ein Quadrat mit gewünschter Kantenlänge, entlang der Kurve bewegt. Auch hier variiert die Dicke in Abhängigkeit von der Steigung, im Gegensatz zur Pixelwiederholung ist die Linie jedoch bei Diagonalschritten am dicksten. Dieses Problem lässt sich dadurch umgehen, dass das Quadrat gemäß der lokalen Steigung der Kurve gedreht wird, einfacher ist es jedoch, einen Kreis als Pinsel zu verwenden. Ein Nachteil der Methode ist, dass man bei der Rasterung auf sehr viele bereits in den vorhergehenden Schritten eingefärbte Pixel stößt. Dieser Effekt ist umso größer, je dicker die Kurve ist. Um das Problem der variierenden Kurvendicke zu lösen, können polygonförmige Pinsel verwendet werden.^[1]

• Füllen zwischen Rändern. Eine andere Methode zur Rasterung einer dicken Kurve besteht darin, ihre beiden Ränder in einigem Abstand voneinander zu zeichnen und den dazwischen liegenden Bereich auszufüllen. Ein Nachteil ist, dass bei der zweifarbigen Rasterung die Kurve wegen Rundungsfehlern möglicherweise etwas verschoben erscheint. Bei Ellipsen muss beachtet werden, dass die Rasterung durch das Zeichnen zweier konfokaler Ellipsen mit unterschiedlich langen Halbachsen geometrisch nicht korrekt ist.

• Liniensegmente. Schließlich gibt es die Möglichkeit, dicke Kurven durch eine Aneinanderreihung kurzer Liniensegmente zu zeichnen. Dabei müssen die gleichen Besonderheiten wie bei der Rasterung von Polygonen beachtet werden, damit die Liniensegmente korrekt miteinander verbunden werden.

Löschung von Primitiven

Bereits gezeichnete Figuren können selektiv gelöscht werden, indem sie nochmals mit der Hintergrundfarbe gezeichnet werden. Das funktioniert jedoch nicht, wenn sie andere Figuren überschneiden, da hierbei auch unerwünschte Bildteile gelöscht werden können. Eine effiziente Möglichkeit, dies zu vermeiden, sind Minimax- oder Boxing-Tests. Hierbei wird zunächst geprüft, ob sich in dem von der zu löschenden Figur aufgespannten Rechteck andere Figuren befinden. Nur wenn dies der Fall ist, muss auf Schnittpunkte getestet und gegebenenfalls der gesamte Bereich neu gezeichnet werden.

Literatur

• James D. Foley u. a.: Computer Graphics: Principles and Practice. Addison-Wesley, Reading 1995, ISBN 0-201-84840-6
• David F. Rogers: Procedural Elements for Computer Graphics. WCB/McGraw-Hill, Boston 1998, ISBN 0-07-053548-5

Einzelnachweise

1. ↑ John D. Hobby: Digitized Brush Trajectories. Dissertation, Stanford University, 1985 (PDF, 30 MB)