尝试在 c 中扩大正弦波的问题

Question

希望有人能指出为什么这不起作用或我可能出错的地方。我通过 c 中的 for 循环产生正弦波。最终目标是生成一个显示此内容的 .ppm 文件。我正在研究 1 比 1 的像素比。我的盒子是128H*256W。正弦波正在显示，但由于答案是以弧度产生的，结果是一个非常小的两个像素高的“波”。我认为这是由于 rad 值介于 1 和 -1 之间。这是我的代码。我尝试只是简单地通过更大的时间来增加 y 值的大小，希望它能够正确绘制，但这几乎没有或更糟会导致应用程序停止运行。任何想法都非常欢迎。

for (x = 0; x < H; x++)
    {

        y =(int) H/2+ sin(x*(2*PI));
        y = y * 50;
        image[y][x][1] = 0;
        image[y][x][2] = 255;
        image[y][x][3] = 0;
    }

编辑：这是通过 infraview 打开时在 .ppm 文件中生成的内容。我也是#defining PI 3.141592653589793。这也可能是一个问题领域。

first sine wave .ppm

Answer 1

我推测y 是int。

您的sin 值将被截断为整数；大多数情况下为 0，但偶尔为 -1 或 +1。

解决方法很简单：对y 使用浮点数，并在您想将其用作数组索引时进行转换。

Answer 2

由于y 是commented 是int 和H 似乎是一个int 常量，所以首先以double 执行计算，然后转换为int。

使用round 避免简单地将double 转换为int 的截断效果。

y = (int) round(50*(sin(x*(2*PI)) + H/2.0));

原始代码也将H/2 缩放了50。我认为代码可能只想缩放sin() 而不是偏移量。

#define XOffset 0
#define YOffset (H/2.0)
#define XScale (2*PI)
#define YScale 50
y = (int) round(YScale*sin(x*XScale + XOffset) + YOffset);

防御性编程提示：由于 y 是计算出来的，所以在将其用作索引之前，请确保它在有效的索引范围内。

// Assuming image` is a fixed sized array
#define Y_MAX (sizeof image/sizeof image[0] - 1)
if (y >= 0 && y <= Y_MAX) { 
  image[y][x][1] = 0;
  image[y][x][2] = 255;
  image[y][x][3] = 0;
}

Answer 3

一个更接近的近似值是这样的：

y = (int) ( H/2 + H/2 * sin(x*2*PI) )

这给出了极端的H/2 - H/2 = 0 和H/2 + H/2 = H，这太高了。所以，我们的缩放比例不是H/2，而是(H-1)/2：

y = (int) ( H/2 + (H-1)/2 * sin(x*2*PI) )

这为我们提供了一个 y 范围 0 到 H-1。

为了更好地控制正弦波的周期，让我们这样写：

sin( x/W * 2*PI )

在这里，我们将x 除以W，这样x/W 本身的范围就是0 到1。 然后按2*PI 缩放以产生从0 到2π 的范围。这将在整个宽度上绘制一个周期的正弦波。如果我们引入一个频率因子f：

sin( f * x/W * 2*PI )

我们现在可以说出要绘制多少个句点，甚至是分数。对于f=1，它将绘制一个句点，f=2 两个句点和f=1 半个句点。

这是一个小的 JS 演示，显示了 f 的三个值：0.5 是红色，1 是绿色，2 是白色：

var c = document.getElementById('c'),
    W = c.width,
    H = c.height,
    ctx = c.getContext('2d'),
    image = ctx.getImageData(0,0,W,H);

for ( var i = 0; i < image.data.length; i +=4) {
 image.data[i+0]=0;
 image.data[i+1]=0;
 image.data[i+2]=0;
 image.data[i+3]=255;
}  



function render(image,colidx,f) {
  for ( var x = 0; x < W; x++ )
  {
    var y = H/2 - Math.round( H/2 * Math.sin(f*x/W*Math.PI*2) );
    if ( y >=0 && y < H ) {
      if ( colidx & 1 ) image.data[ 4*( W*y + x ) + 0] = 255;
      if ( colidx & 2 ) image.data[ 4*( W*y + x ) + 1] = 255;
      if ( colidx & 4 ) image.data[ 4*( W*y + x ) + 2] = 255;      
    }
  }
}
  
render(image,1,0.5);
render(image,2,1);
render(image,7,2);

ctx.putImageData(image, 0,0);

canvas{ border: 1px solid red;}

<canvas id='c' width='256' height='128'></canvas>

然后代码变成：

float f = 1;
for (x = 0; x < W; x++)
{
    y = (int) ( (H-1)/2 + (H-1)/2 * sin(f * x/W * 2*PI) );
    image[y][x][0] = 0;
    image[y][x][1] = 255;
    image[y][x][2] = 0;
}