实现扫描线算法

我的任务是为作业实现扫描线算法的一个版本。 该程序通过从文本文件中读取顶点和颜色列表来工作。 一次从队列中弹出三个顶点和三种颜色，然后绘制三角形的边。 到目前为止，我的程序几乎完美地做到了这一点。 在这样做之前，我们接到了一项绘制矩形的任务，在运行测试后立即清楚，程序需要翻转 y 坐标才能正确绘制图像。

这就是问题所在。 我在这里找到了扫描线三角形填充函数的一些算法，但我注意到我必须修改它们才能解释图像翻转的事实。 在计算机图形网格中，较高的 y 值朝向底部。 在组织给定三角形的三个顶点时，正常的做法是将 y 值最低的顶点指定为顶部，将 y 值最高的顶点指定为底部。 我颠倒了这一点，以解释图像翻转。

无论我做什么，我都无法让我的图像正确填充。 它将按原样使用这些函数，只要我在绘制单个像素时不翻转 y 值，并且顶点按预期方式排序，其中较低的 y 值朝顶部。 但是，生成的图像是垂直翻转的。

以下功能几乎是程序的全部，除了我认为不需要任何更正的线条绘制功能。

void FrameBuffer::drawTriangle(const Vertex& v0, const Vertex& v1, const Vertex& v2, const Color& c0, const Color& c1, const Color& c2, Functional status) {
//Start by organizing vertices from top to botttom (need to rearrange colors as well)
Vertex vTop, vMid, vLow;
Color cTop, cMid, cLow;
vTop = v0;  cTop = c0;
if (v1[Y] > vTop[Y]) {
vMid = vTop;    cMid = cTop;
vTop = v1;      cTop = c1;
}
else {
vMid = v1;      cMid = c1;
}
if (v2[Y] > vTop[Y]) {
vLow = vMid;    cLow = cMid;
vMid = vTop;    cMid = cTop;
vTop = v2;      cTop = c2;
}
else if (v2[Y] > vMid[Y]) {
vLow = vMid;    cLow = cMid;
vMid = v2;      cMid = c2;
}
else {
vLow = v2;      cLow = c2;
}
//Draw the edges of the triangle
drawLine(vTop, vMid, cTop, cMid, status);
drawLine(vTop, vLow, cTop, cLow, status);
drawLine(vMid, vLow, cMid, cLow, status);
//Fill the triangle; first case is flat bottom
if (vMid[Y] == vLow[Y]) {
fillFlatBottom(vTop, vMid, vLow, status);
}
//Second case is flat top
else if (vTop[Y] == vMid[Y]) {
fillFlatTop(vTop, vMid, vLow, status);
}
//General case; triangle can be split into flat bottom above a flat top
else {
Vertex vNew;        //This represents the point on the triangle across from the "midpoint"
vNew[Y] = vMid[Y];
vNew[X] = vTop[X] + ((vMid[Y] - vTop[Y]) / (vLow[Y] - vTop[Y])) * (vLow[X] - vTop[X]);
vNew[Z] = (vLow[Z] * (vNew[X] - vTop[X]) * (vNew[Y] - vMid[Y]) + vTop[Z] * (vNew[X] - vMid[X]) * (vNew[Y] - vLow[Y]) + vMid[Z] * (vNew[X] - vLow[X]) * (vNew[Y] - vTop[Y]) - vMid[Z] * (vNew[X] - vTop[X]) * (vNew[Y] - vLow[Y]) - vLow[Z] * (vNew[X] - vMid[X]) * (vNew[Y] - vTop[Y]) - vTop[Z] * (vNew[X] - vLow[X]) * (vNew[Y] - vMid[Y])) / ((vNew[X] - vTop[X]) * (vNew[Y] - vMid[Y]) + (vNew[X] - vMid[X]) * (vNew[Y] - vLow[Y]) + (vNew[X] - vLow[X]) * (vNew[Y] - vTop[Y]) - (vNew[X] - vTop[X]) * (vNew[Y] - vLow[Y]) - (vNew[X] - vMid[X]) * (vNew[Y] - vTop[Y]) - (vNew[X] - vLow[X]) * (vNew[Y] - vMid[Y]));
fillFlatBottom(vTop, vMid, vNew, status);
fillFlatTop(vMid, vNew, vLow, status);
}
}
//Draw from bottom up (something is happening here that causes errors)
void FrameBuffer::fillFlatTop(const Vertex& v0, const Vertex& v1, const Vertex& v2, Functional status) {
double xSlope1 = -(v2[X] - v0[X]) / (v2[Y] - v0[Y]);
double xSlope2 = -(v2[X] - v1[X]) / (v2[Y] - v1[Y]);
Vertex curV0 = v2;
Vertex curV1 = v2;
//v0 is the highest point with the highest y value and v2 is the lowest (for this case) with the lowest y value
while (curV0[Y] < v0[Y] && curV1[Y] < v0[Y]) {
Color curC0 = image.get(curV0[X], curV0[Y]);
Color curC1 = image.get(curV1[X], curV1[Y]);
drawLine(curV0, curV1, curC0, curC1, status);
curV0[Y] += 1;  curV0[X] -= xSlope1;
curV1[Y] += 1;  curV1[X] -= xSlope2;
}
}
//Draw from top down (something is happening here that causes errors)
void FrameBuffer::fillFlatBottom(const Vertex& v0, const Vertex& v1, const Vertex& v2, Functional status) {
double xSlope1 = -(v1[X] - v0[X]) / (v1[Y] - v0[Y]);
double xSlope2 = -(v2[X] - v0[X]) / (v2[Y] - v0[Y]);
Vertex curV0 = v0;
Vertex curV1 = v0;
//v0 is the highest point with the highest y value and v1 (for this case) is the lowest with the lowest y value
while (curV0[Y] >= v1[Y] && curV1[Y] >= v1[Y]) {
Color curC0 = image.get(curV0[X], curV0[Y]);
Color curC1 = image.get(curV1[X], curV1[Y]);
drawLine(curV0, curV1, curC0, curC1, status);
curV0[Y] -= 1;  curV0[X] += xSlope1;
curV1[Y] -= 1;  curV1[X] += xSlope2;
}
}

为了提供一些视角，这是未填充任何内容时生成的图像：https://i.stack.imgur.com/av26e.jpg

当只有 fillFlatBottom 运行时会发生这种情况：https://i.stack.imgur.com/PjBRx.jpg

当只有 fillFlatTop 运行时，会发生这种情况：https://i.stack.imgur.com/lW4pG.jpg

我到底做错了什么？ 很明显，行算法没有导致此问题。 我要么错误地计算了中点(即 vNew)对面的点，要么以某种方式搞砸了填充算法。