栅格化

在计算机图形学中，光栅化（英式英语）或光栅化（美式英语）是获取以矢量图形格式（形状）描述的图像并将其转换为光栅图像（一系列像素、点或线， 当一起显示时，创建通过形状表示的图像）。 然后可以将光栅化图像显示在计算机显示器、视频显示器或打印机上，或以位图文件格式存储。 光栅化可能是指绘制 3D 模型的技术，或将 2D 渲染图元（如多边形、线段）转换为光栅化格式的技术。

术语光栅化来自德语光栅“网格、模式、模式”和拉丁语 rāstrum“刮刀、耙子”。

Bresenham 的直线算法是用于绘制直线的算法示例。

诸如中点圆算法之类的算法用于将圆渲染到像素化画布上。

光栅化是渲染 3D 模型的典型技术之一。 与光线追踪等其他渲染技术相比，光栅化速度极快，因此被大多数实时 3D 引擎所采用。 然而，光栅化只是计算从场景几何到像素的映射的过程，并没有规定计算这些像素颜色的特定方法。 每个像素的特定颜色由像素着色器分配（在现代 GPU 中是完全可编程的）。 阴影可能会考虑物理效果，例如光线位置、它们的近似值或纯粹的艺术意图。

将 3D 模型光栅化到 2D 平面以在计算机屏幕（屏幕空间）上显示的过程通常由图形管道内的固定功能（非可编程）硬件执行。 这是因为没有动机修改渲染时使用的光栅化技术，并且专用系统允许高效率。

数字 3D 模型的常见表示形式是多边形。 在栅格化之前，单个多边形被分解成三角形，因此 3D 栅格化中要解决的一个典型问题是三角形的栅格化。 三角形光栅化算法通常需要的属性是光栅化两个相邻的三角形（即共享边的三角形）

• 在三角形之间不留空洞（非光栅化像素），因此光栅化区域被完全填充（就像相邻三角形的表面一样）。 和
• 没有像素被光栅化超过一次，即光栅化的三角形不重叠。 这是为了保证结果不依赖于三角形光栅化的顺序。 过度绘制像素也可能意味着在将被覆盖的像素上浪费计算能力。

这导致建立光栅化规则来保证上述条件。 一组这样的规则称为左上角规则，它规定像素被光栅化当且仅当

• 它的中心完全位于三角形内。 或者
• 它的中心恰好位于三角形边缘（或多条边，如果是角），即（或者，如果是角，所有是）上边或左边。

顶边是完全水平且位于其他边之上的边，左边是三角形左侧的非水平边。

此规则已实施，例如 通过 Direct3D 和许多 OpenGL 实现（即使规范没有定义它，只需要一个一致的规则）。

光栅化的质量可以通过抗锯齿来提高，这会产生平滑的边缘。 亚像素精度是一种在比像素网格更精细的尺度上考虑位置的方法，即使图元的端点落在相同的像素坐标中，也可以产生不同的结果，从而产生更平滑的运动动画。 简单或较旧的硬件，例如 PlayStation 1，在 3D 光栅化中缺乏亚像素精度。