專利名稱：輪廓邊緣的去混疊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及計算機圖形學(xué)，特別涉及輪廓邊緣的去混疊(antialising)。
在計算機圖形學(xué)中，由選擇性地組合各個多邊形來形成圖象，這些多邊形表示在顯示單元的象素網(wǎng)格(pixel grid)上。
例如，

圖1表示一多邊形106，表示在包括一多個象素104的象素網(wǎng)格102上，每一象素104包括一個取樣點103。若一個象素的取樣點103在多邊形106內(nèi)，則象素104的顏色設(shè)定為與多邊形106的顏色相同，取樣點103在多邊形106內(nèi)的這些象素104集中表示為一個描繪的多邊形(rendered polygon)107(在圖1中用陰影表示這些象素)。描繪的多邊形107是多邊形106在象素網(wǎng)格102中的表示。
圖1中的多邊形106包括三條邊，其中包括一條實際的多邊形邊緣108，描繪的多邊形107包括一描繪多邊形邊緣105，由它表示實際的多邊形邊緣108。描繪的多邊形邊緣105不能準(zhǔn)確地表示實際的多邊形邊緣108，因為描繪的多邊形邊緣105是鋸齒狀的，而實際的多邊形邊緣108是直線的。這樣，描繪的多邊形邊緣105不是多邊形106的準(zhǔn)確表示。
多邊形106與描繪的多邊形107之間的區(qū)別在于不足的象素取樣，如上所述，每一象素104在單個取樣點103取樣，以確定象素是否在多邊形106中，這一取樣過程導(dǎo)致產(chǎn)生誤差。例如，作為這種取樣過程的結(jié)果，象素104A被看作完全在多邊形106的外面，盡管其一部分被多邊形106所覆蓋。類似地，象素104B被看作是完全在多邊形106內(nèi)，盡管其一部分在多邊形106以外，這種影響被稱為混疊(aliasing)。
這種混疊通常由過取樣(supessampling)來減輕。這種去混疊措施如圖2所示，這里表示多邊形106和象素網(wǎng)格102。還示出第2多邊形202，第2多邊形202在第1多邊形106下面(換句話說，第1多邊形106在第1表面內(nèi)，而第2多邊形202在第2表面內(nèi))。這樣，第1多邊形106表示前景(即接近觀察者的表面)，而第2多邊形202表示背景。
在圖2例子中，象素網(wǎng)格102的有一象素104包括多個過取樣點130(具體地說，每一象素104包括四個過取樣點130)。第一多邊形106對每一象素104的顏色的貢獻(xiàn)正比于象素104包括在第1多邊形106中的過取樣點130的數(shù)目。例如，象素104A四個取樣點有一個包括在第1多邊形106內(nèi)，這樣，第一多邊形106對象素104A的顏色作出25％的貢獻(xiàn)。
象素104A的其余三個取樣點在第2多邊形202中。這樣，第2多邊形202對象素104A的顏色作為75％的貢獻(xiàn)。
這樣，象素104A的顏色可表示如下象素104A的顏色＝0.25×第1多邊形106的顏色+0.75×第2多邊形202的顏色式1更一般地，每一象素104的顏色可表示為象素顏色＝(象素在前景中的百分比)×(前景顏色)+(象素在背景中的百分比)×(背景顏色)式2式2中的關(guān)系易于延伸到象素由兩個以上多邊形覆蓋的情形。
為了實現(xiàn)如上所述過取樣，有必要對每一過取樣點存儲一顏色值(colorvalue)換句話說，有必要對每一象素104存儲多個顏色值(這與圖1的方法不同，圖1中對每一象素104只需存儲一種顏色值)。例如，假定第1多邊形106的顏色是紅的第2多邊形202的顏色是綠的。在本例中，象素104A中過取樣點204、206和208各有等于綠色的顏色值過取樣點210有一等于紅色的顏色值。若這些過取樣點的顏色值未存儲，則不能夠解出式2。
高級昂貴的計算機圖形系統(tǒng)具有對每一過取樣點存儲顏色值(即對每一象素存儲多個顏色值)的能力。但是，普通廉價的計算機圖形系統(tǒng)沒有足夠的存儲容量來對每一象素存儲多個顏色值。這些廉價的計算機圖形學(xué)系統(tǒng)中的存儲容量通常是僅夠?qū)γ恳幌笏卮鎯σ粋€顏色值。
這樣，廉價的計算機圖形學(xué)系統(tǒng)不能采用過取樣技術(shù)來消除混疊。相反，這種廉價的計算機圖形學(xué)系統(tǒng)一般采用非過取樣技術(shù)，如圖1所述，這樣，廉價的普通計算機圖象系統(tǒng)的視覺質(zhì)量(Visual guality)較差。
簡短說來，本發(fā)明針對包括混合單元、幀緩沖器和視頻接口(以及其它部件)的計算機圖形系統(tǒng)，混合單元執(zhí)行內(nèi)部邊緣去混疊。特別，混合單元確定一新的要被打底的多邊形與一個存儲在幀緩沖器中的已有的多邊形是否在同表面中。若新的多邊形和已有的多邊形在該表面中，則混合單元對新的多邊形的每一個落在新的多邊形邊緣上的每一個邊緣象素去混疊。
這種內(nèi)部邊緣去混疊如下進(jìn)行，把邊緣象素的覆蓋值(coverage value)加到已有的多邊形相應(yīng)的象素的覆蓋值，作為存儲在幀緩沖器的幀緩沖器登記項(entry)中的值。這個和代表一新的覆蓋值。新的覆蓋值存儲在幀緩沖器入口中。由對邊緣象素的顏色值和相應(yīng)的象素的顏色值平均，產(chǎn)生一新的顏色值，正比于邊緣象素和相應(yīng)的象素的各自的覆蓋值。新的顏色值也存儲在幀緩沖器登記項中。
視頻接口執(zhí)行輪廓邊緣的去混疊。視頻接口操作如下，視頻接口訪問幀緩沖器，取出落在邊緣上的邊緣象素的前景顏色，視頻接口根據(jù)接近該邊緣象素的鄰近象素的前景顏色估計該邊緣象素的背景顏色。然后，視頻接口在前景顏色和估計的背景顏色之間進(jìn)行內(nèi)插，以確定該邊緣象素的輸出顏色。
本發(fā)明的進(jìn)一步特點和優(yōu)點，以及本發(fā)明各實施例的結(jié)構(gòu)和工作，將參照附圖詳細(xì)敘述。在圖中，相同的標(biāo)號一般代表同樣的、功能相似和/或結(jié)構(gòu)相似的元件，某個元件首次出現(xiàn)的圖由對應(yīng)標(biāo)號中最右面兩位數(shù)字左側(cè)的數(shù)字來表示。
下面將參考附圖敘述本發(fā)明，其中圖1和2是用來描述本發(fā)明解決的問題的例示的象素網(wǎng)格。
圖3A和3B是用來描述本發(fā)明的作用的附加的例示的象素網(wǎng)格。
圖4是按照本明一較佳實施例的一種計算機圖形學(xué)系統(tǒng)。
圖5表示幀緩沖器登記項的一種較佳結(jié)構(gòu)。
圖6、7和10是表示本發(fā)明較佳的操作的流程圖。
圖8用來敘述外部和內(nèi)部邊緣之間的差別。
圖9用來敘述本發(fā)明在內(nèi)部和外部邊緣之間進(jìn)行區(qū)分(differentiate)的方法，以及圖11表示中心象素與其鄰近象素之間的空間關(guān)系。
本發(fā)明導(dǎo)致對輪廓邊緣(例如某個表面的外緣)進(jìn)行去混疊的系統(tǒng)和方法，本發(fā)明可用于多種圖象結(jié)構(gòu)，例如不透明表面、透明表面、移畫印花(decal)條邊形、線、網(wǎng)孔邊緣、偽粒子系統(tǒng)、霧等。
本發(fā)明不要求對每個象素存儲多個顏色值以進(jìn)行輪廓邊緣的去混疊。這樣，本發(fā)明以最小的幀緩沖器達(dá)到了輪廓邊緣的去混疊。
圖3表示第1多邊形302(在第1表面內(nèi))和第2多邊形304(在第2表面內(nèi))。第1多邊形302在第2多邊形304上面(從觀察者方向看去)。這樣，第一多邊形302表面前景，第2多邊形304表示背景。
第一多邊形302包括一條邊緣，象素306落在該邊緣上，為說明起見，落在多邊形邊緣上的象素(如象素306)稱為邊緣象素。
邊緣310不僅是多邊形(即第1多邊形302)的邊緣，而且也是某一表示(即前面提到的第一表面)的邊緣，為說明起見，落在表面(即，輪廓)邊緣上的邊緣象素(如象素306)稱為外部或輪廓邊緣象素。
圖3B更詳細(xì)地表示圖3A的情形，外部邊緣象素306包括在第一多邊形302內(nèi)的一個部分306A，以及在第二多邊形304內(nèi)的另一部分306B。換句話說，部分306A表示在前景中的外部邊緣象素306的部分，而部分306B表示在背景中的外部邊緣象素306的部分。
圖3B還表示出象素320，它接近(在某些情形中，直接鄰接)外部邊緣象素306。
按照本發(fā)明，每一外部邊緣象素(例如外部邊緣象素306)受前景顏色和背景顏色影響，前景對一個外部邊緣象素顏色的貢獻(xiàn)正比于在前影中的外部邊緣象素的數(shù)目。類似地，背影對外部邊緣象素顏色的貢獻(xiàn)正比于在背景中的外部邊緣象素的數(shù)目。外部連續(xù)象素的顏色可由下式表示外部邊緣象素顏色＝(在前景中的象素百分比)×(前景顏色)+(背景中的象素百分比)×(背景顏色) 式3如上所述，本發(fā)明對每個象素不存儲多個顏色值。相反，本發(fā)明對每個象素存儲單個顏色值。本發(fā)明的一個優(yōu)點是其用有限數(shù)量的存儲信息的式3的能力。
本發(fā)明包括一個幀緩沖器408(如圖4中所示，后面詳述)，它包括用于視頻顯示裝置412的每一象素的幀緩沖器登記項。例示的幀緩沖器登記項502和較佳結(jié)構(gòu)如圖5所示，幀緩沖器登記項502包括顏色值字段504、覆蓋值字段506、Z值字段508以及ΔZ值字段510。最好是，顏色值字段504和覆蓋值字段506是雙緩沖器(前和后)。Z值字段508和ΔZ值字段510是單緩沖的(只有前)。
顏色值字段504中存儲顏色值(最好是紅值、綠值和藍(lán)值)，確定前影的顏色覆蓋值字段506中存儲一百分值，它確定有關(guān)的象素(即，對應(yīng)于幀緩沖器登記項502的象素)落入前景中的百分比。
例如，假定前景(即，第一條邊形302)的顏色是紅的，并且部分306A表示邊緣象素306的57％。在外部邊緣象素306的幀緩沖器登記項502中，顏色值504設(shè)定為等于表示紅色的一個值，而覆蓋值506設(shè)定為等于表示57％的一個值。
注意，外部邊緣象素306的幀緩沖器登記項502不對背景(即，第2多邊形304)存儲任何顏色值或覆蓋值。
下面敘述Z值字段508和ΔZ值字段510。
圖4是按照本發(fā)明較佳實施例的一種計算機圖形系統(tǒng)402的方框圖。系統(tǒng)402包括一幀緩沖器408，它具有用于視頻顯示裝置412的每個象素的幀緩沖器登記項502，如上所述。存儲在幀緩沖器登記項502中的數(shù)據(jù)由幀緩沖器408從混合單元406接收?；旌蠁卧墓ぷ髯龅?1)在已有的(即，已經(jīng)在幀緩沖器48中)表面前面顯然出現(xiàn)新表面的情形下提供一新的象素值；(2)與新的象素與舊的象素對應(yīng)的覆蓋成比例地混合它們，若它們被計算出在同一個表面內(nèi)，或(3)若新的象素顯然在已有的表面后面，則拒絕該新的象素?；旌蠁卧?06從其它圖形處理裝置404接收數(shù)據(jù)，這些圖形處理裝置404是熟知的。
來自幀緩沖器408的幀緩沖器登記項目502的數(shù)據(jù)傳送到視頻接口410。視頻接口410處理并傳送這一數(shù)據(jù)到視頻顯示裝置412，以顯示給觀察者。
通常，輪廓邊緣的去混疊由混合單元406進(jìn)行。按照本發(fā)明，多邊形可以任何次序來描繪，換句話說，多邊形不必從后到前(從觀察者方向來看)描繪(換句話說，多邊形不必按深度分類的次序來描繪)。在這些情形下，若輪廓邊緣的去混疊由混合單元的406進(jìn)行，則可產(chǎn)生不希望有的假象。
上述討論集中在外表面邊緣(即，表示表面的邊緣(也稱為輪廓)的多邊形邊緣)上。顯然，一個表面可由多個多邊形組成，不表示表面邊緣的那些多邊形的邊緣稱為內(nèi)部邊緣。
考慮由一個表面的兩個多邊形形成的該表面的內(nèi)部邊緣，假定輪廓邊緣去混疊是由混合單元406進(jìn)行的，當(dāng)描繪兩個多邊形的第一個，混合單元406不知道該邊緣是一外部(輪廓)邊緣(因而需要同背景混合)，還是一內(nèi)部邊緣(因而無需同背景混合)。若一內(nèi)部邊緣與背景混合，那未一旦第2多邊形與第1多邊形混合，會沿該邊緣形成一條線，沒有辦法去掉這條線。
這樣，按照本發(fā)明，輪廓邊緣去混疊最好推遲到混合單元406對整個景象描繪后，輪廓邊緣的最終混合(即，進(jìn)行輪廓邊緣去混疊)最好由視頻接口410在顯示時進(jìn)行。
應(yīng)當(dāng)注意，混合單元、幀緩沖器、視頻接口和視頻顯示裝置都是普遍熟知的裝置。這樣，下面的討論將限于混合單元406、幀緩沖器408、視頻接口410和視頻顯示裝置412的有關(guān)本發(fā)明的方面。
本發(fā)明最好通過在前景顏色和背景顏色之間內(nèi)插來確定每一外部(輪廓)邊緣象素的顏色值。這種內(nèi)插由上面的式3表示，回想起緩沖器408僅存儲前景的覆蓋值和顏色值，式3可重寫為如下形式的最好地利用存入的信息外部邊緣象素顏色＝cvg×前景顏色+(1-cvg)×(背景顏色) 式4在該式中，cvg等于前景覆蓋值(即，外部邊緣象素落在前景中的百分比)。
背景顏色不存儲在幀緩沖器408中，這樣，發(fā)明人面臨的課題是發(fā)展一種確定背景顏色表示的方法(背景在混合單元406進(jìn)行的描繪處理過程中被重寫(overwrite)。
本發(fā)明分析有關(guān)的外部邊緣象素(即，其顏色要按照式4決定的象素)的相鄰象素，以確定背景顏色的表示。
一種解決方法是觀察Z緩沖器(假定Z緩沖器接通時描繪圖象)以區(qū)別前景象素和背景象素(也許使用具有最大Z的相鄰的象素作為背景的表示)。但是，若這樣做，那末視頻接口410必須讀Z緩沖器，這會增加所需的存儲器帶寬。更槽糕的是，這會要求Z的雙緩沖，因為若顯示時使用它，不允許由下一幀的描繪重寫，但是，假定用于幀緩沖器408的存儲器較小，Z的雙緩沖是不允許的。這樣，問題仍在于不用深度信息而僅用對每一象素及其鄰近象素前景顏色和覆蓋值來找出背景的表示。
發(fā)明人已確定，假定在前景的相鄰象素中顏色的相對對比度和在背景的相鄰象素中顏色的相對對比度，僅用對每一象素及其鄰近象素的前景顏色和覆蓋值可確定象素背景的表示至一合理的近似程度。注意這必須對背景作假設(shè)，因為對于一前景象素的真正的背景已被重寫。這種假設(shè)中的錯誤趨于不顯著。因為它們與“邊緣效應(yīng)”(繞射等)一致。同時也要注意，這一顏色對比度的假定對前景物體來說接近于真實的，即使時有紋理的物體(textured object)，由于mip映象(mipmapping)，靠近物體輪廓的象素(它們是在視頻接口中由顯示時間去混疊的改變僅有象素)趨于沿切向和徑向無高的空間頻率(因為mip映象對細(xì)部的層次無方向性)。
現(xiàn)在參見圖6所示流程圖602詳細(xì)敘述本發(fā)明。流程圖602表示在輪廓邊緣去混疊時本發(fā)明的工作。更特別地，流程圖602表示在確定外部(輪廓)邊緣象素(為說明起見，該外部邊緣象素稱為“中心象素”)的顏色時本發(fā)明的工作。最好是，視頻接口410執(zhí)行流程圖602的步驟，流程圖602從步驟604開始，控制立即進(jìn)行到步驟606。
在步驟606視頻接口410訪問幀緩沖器408，以確定中心象素的前景顏色和前景覆蓋。步驟606的執(zhí)行是取出存儲在對應(yīng)于中心象素的幀緩沖器登記項502中的顏色值字段504和覆蓋字段506中的值。
步驟608，視頻接口410根據(jù)相鄰的象素估算中心象素的背景顏色。圖7中流程圖702表示按照本發(fā)明較佳實施例進(jìn)行步驟608的方式。流程圖702從704開始，控制立即進(jìn)行到706。
注意，有各種可能的方法來根據(jù)相鄰的象素估算背景顏色。下面所述的技術(shù)僅為其一種方法，有可作出許多改變，包括但不限于使用不同的相鄰象素和/或不同的估計函數(shù)。
在步驟706，視頻接口410識別中心象素的相鄰象素?！跋噜徬笏亍笔墙咏行南笏氐南笏氐囊粋€子集。下面進(jìn)一步討論構(gòu)成一個相鄰象素的問題。
在步驟707中，所述部分覆蓋的相鄰象素都被拒絕。一個“部分覆蓋的相鄰象素”是一個部分在前景、部分在背景中的象素。為圖7中流程圖702的其余討論。“相鄰象素”一詞是包括完全覆蓋的相鄰象素(即，在下面討論中，“相鄰象素”不包括在步驟707中被拒絕的相鄰象素)。
在步驟708的視頻接口410對相鄰象素獨立地按其前景RGB(紅/綠/藍(lán))顏色成分進(jìn)行分類。換句話說，視頻接口410建立相鄰象素的三個邏輯列表，第一個按前景紅色成分分類，第2個按前景綠色成分分類，而第三個按前景藍(lán)色成分分類。
在步驟710中，視頻接口410拒絕每一顏色成分的最大和最小值。剩下的每一顏色成分的最大和最小值被稱為次最大值和次最小值。例如，假定紅色的分類列表如下(該列表由執(zhí)行步驟708得到){79，101，152，205，233，244}。視頻接口410在步驟710拒絕79(對于紅色的最小值)和244(對于紅色的最大值)，并選擇101(剩下的對于紅色的最小值)和233(剩下的對于紅色的最大值)作為對于紅色的次最小值和次最大值。
在步驟712，視頻接口410用中心象素(在步驟606中確定)的前景顏色值和對于中心象素的相鄰象素的紅、綠、藍(lán)色的次最大值和次最小生產(chǎn)估算的前景顏色值。步驟712如下進(jìn)行。
首先，對于每一顏色成分，確定中心象素前景顏色值的最大值和次最大值。例如，若中心象素的紅色值等于241，則在后面操作中使用中心象素的紅色值(因為241大于233，后者是上例中對于紅色的次最大值)。
其次，對每一顏色成分，確定中心象素前景顏色值的最小值和次最小值。例如，若中心象素的紅色值等于241，則在后面操作中使用對于紅色的次最小值(因為241大于101，后者為上例中紅色的次最小值)。
第三，對于每一顏色成分的最大值和最小值(如在前兩步中識別的)求平均。在上例中，241和101被平均，得到平均紅色份量值為171。該步驟的結(jié)果，得到平均的色值，平均綠色值和平均藍(lán)色值。這些平均值表示前景和背景當(dāng)中的顏色。
第四，視頻接口410從中心象素的前景顏色(在顏色成分接顏色成分的基礎(chǔ)上)中減去平均色。這表示前量與背景顏色差值的一半。在上例中，紅色的平均色是171，中心象素前景紅色的顏色值是241，這樣，在該步驟中，從241減去171，得到70，其代表前景和背景紅邊差值的一半。
第五，視頻接口410將該差值乘2，并從中心象素前景顏色中減去它(在顏色成分接顏色成分的基礎(chǔ)上，該值是背景顏色的較佳估計。這樣，在該步驟的紅色差值70加倍為140，從241(中心象素前景紅色的顏色值)減去該值，得到101，表示背景紅色的較佳估計。
等價地進(jìn)行步驟712如下，首先，對每一顏色的次最小值和次最大值求和，其和表示前景顏色和背景顏色的估計和。其次，中心象素的前景顏色被從該值中減去。由此得到背景顏色的估計。對于上例，101(對于紅色的次最小值)與233(對于紅色的次最大值)相加得到334，該值表示前景紅色與背景紅色的估計，然后，從該和中減去241(中心象素的前景紅色顏色值)，由此得到值93，表示有背景紅色的估計。
再來看圖6，在步驟610中視頻接口410在前景顏色(從步驟606得到)和估計的背景顏色(步驟608中估計)之間內(nèi)插，以確定中心象素的顏色(也稱為中心象素的“輸出顏色”)。由解式4進(jìn)行步驟610，這里事先在步驟606中得到cvg(前景覆蓋值)。
在步驟612中，視頻接口410的熟知的方式輸出中心象素的顏色到視頻顯示裝置。
在執(zhí)行步驟612后完成流程圖602，如步驟614所示。注意對每一外部邊緣象素進(jìn)行流程602。
應(yīng)當(dāng)注意，上述所有操作(最大、最小、平均等)是連續(xù)的和單調(diào)的(盡管是非線性的)。這些特性保證當(dāng)物體越過象素網(wǎng)格時沒有過度的偽影跳出。相鄰象素上面討論的算法易受相鄰象素選擇的影響。在相鄰象素少時(四個以下)，沒有足夠的樣本能確?？傆型耆采w的象素出現(xiàn)在相鄰象素中。另一方面，在更多相關(guān)的相鄰象素時(如3×3，有8個相鄰象素)，事實是某些(垂直)相鄰象素比其它(對角)相鄰象素明顯接近，導(dǎo)致一偏移，產(chǎn)生不能接受的偽影。
理想的情況是具有三角形網(wǎng)格，每一象素一般有6個相鄰象素，都是等距的(這樣沒有偏移)。但是，如果在正方形(或至少為矩形)的網(wǎng)格上進(jìn)行描繪，則這一理想情形是不可能的。
發(fā)明人確定，可由對象素進(jìn)行“排列”(checkerboarding)來近似三角形網(wǎng)格。若僅考慮方格上同一顏色的相鄰方塊，可得到一略微變形的三角形網(wǎng)格。(這種變形不會產(chǎn)生問題，因為在一矩形網(wǎng)格上對某圖象進(jìn)行正確去混疊的任何處理也能在另一不同縱橫比的矩形網(wǎng)格上工作。
較好的相鄰象素如圖11所示，該圖示出中心象素和相鄰象素(在圖11中表示為“相鄰象素”)。注意在隔行掃描情形下，由于一次描繪一場，相鄰象素的上下行實際上離開2行，注意這只是以別的方式使三角形網(wǎng)格變形，沒有任何真正的不同。內(nèi)部邊緣的處理圖8表示由兩個多邊形802、804組成的第1表示811，以及由單個多邊形806組成的第2表面。第1表面811是前景，第2表面812是背景。多邊形802有兩條外部(輪廓)邊緣808、809和一條內(nèi)部邊緣810，該邊緣810是與多邊形804共有的。由于上面討論的理由，外部邊緣(如邊緣808、809)應(yīng)以上述方法去混疊，但內(nèi)部邊緣(如邊緣810)不應(yīng)去混疊。
為區(qū)分外部和內(nèi)部邊緣，本發(fā)明在每一幀緩沖器登記項502(圖5)的Z值字段508中存儲Z值。本發(fā)明也在每一幀緩沖器登記項502的ΔZ值字段510中存儲ΔZ值。
一個象素的Z值表示從該象素到成象平面(例如監(jiān)視器的顯示屏)的垂直距離，象素的ΔZ值是Z值在象素附近變化的度量。
例如，考慮圖9所例示的情形。示出第一象素906和第2象素908。第一象素906的Z值，表示為Z1，等于2。注意Z值最好是從每一象素中心測量，第一象素906的ΔZ值，表示為ΔZ1，其等于4，表明Z值在第1象素906的長度上的變化為4。
這樣，有可能確定第一象素906兩端的Z值。具體地說，一端的Z值由Z1B表示，等于0，而另一端的Z值由Z1A表示，等于4。
結(jié)果，由直接處理象素的Z值和ΔZ值，有可能確定象素Z范圍的大小，例如，象素906的Z范圍是0到4，象素908的Z范圍是4至8。
按照本發(fā)明，兩個多邊形若重疊就被認(rèn)為是在同一個表面上。本發(fā)明由參照Z值和ΔZ值決定兩個多邊形是否重疊。具體地說，若在兩多邊形中的邊緣象素的Z范圍重疊，則這兩個多邊形被認(rèn)為處在同一表面中。
考慮圖9，假定象素906在一個多邊形中，而象素908在另一條邊形中，如已提到的那樣，象素906的Z范圍是0至4，象素908的Z范圍是4至8。這樣，兩象素906、908的Z范圍重疊。由此，這些象素906、908所在表面重疊。由于它們重疊，象素906和908之間的邊緣代表一內(nèi)部邊緣，而不是外部邊緣。
作一附加判定來防止Z值接近不相接的表面相混合。若舊的和新的象素的覆蓋值之和大于1，則新的象素(若它在前面)作為新的鄰接表面的一部分，并完全覆蓋舊的象素。
圖10給出流程圖1002，其表示在對內(nèi)部邊緣去混疊時本發(fā)明的操作。注意流程圖1002的步驟最好由混合單元406執(zhí)行。混合單元406在視頻接口410對外部邊緣去混疊之前執(zhí)行流程圖1002的步驟。在執(zhí)行流程圖1002的步驟時混合單元406確定顏色值和覆蓋值并存入幀緩沖器408。這些顏色值和覆蓋值以后由視頻接口410在按上述方法對外部邊緣去混疊時使用。(注意幀緩沖器408中的覆蓋值被初始化，從而每一象素完全被前景覆蓋)。
在流程圖1002中處理的兩個多邊形是(1)已存儲在幀緩沖器408中的多邊形(即，在執(zhí)行步驟1006前存儲在幀緩沖器408中的)，為說明起見，該多邊形稱為“已有的多邊形”，(2)要在已被已有的多邊形占據(jù)的幀緩沖器408的至少一部分存儲器中描繪的多邊形(稱為“新的多邊形”)。
現(xiàn)在參見圖10，混合單元406在步驟1006確定新的多邊形和已有的多邊形是否在同一表面。這由確定已有的和新的多邊形的Z范圍是否重疊(用上述方法)來完成。特別，混合單元406在步驟1006決定當(dāng)前描繪的新的多邊形象素是否與存儲在幀緩沖器408中已有的多邊形象素重疊。
若它們確實重疊，則這兩個象素沿一在新的多邊形和已有的多邊形之間形成內(nèi)部邊緣。在此情形下，在步驟1010中由對新的多邊形象素的覆蓋值和相應(yīng)的已有的多邊形象素的覆蓋值求和來進(jìn)行對該內(nèi)部邊緣的去混疊。把這一新的覆蓋值存儲在適當(dāng)?shù)膸彌_器登記項502的覆蓋值字段506中(即，對應(yīng)于已有的多邊形象素的幀緩沖器登記項502)。
而且，按兩個象素的覆蓋值的比例對兩個象素的顏色值求平均，產(chǎn)生新的顏色值。把新的顏色值存儲在幀緩沖器登記項502的顏色值字段504中。具體地說，新的顏色值如下產(chǎn)生。
新的顏色值＝(已有的多邊形的象素的顏色值)×(已有的多邊形的象素的覆蓋值)+(新的多邊形的象素的顏色值)×(新的多邊形的象素的覆蓋值)最終未被這一重復(fù)過程完全覆蓋的任何邊緣象素表示輪廓邊緣，由視頻接口410用上述方法進(jìn)行去混疊。
若在步驟1006中確定兩個多邊形不在同一表面，則執(zhí)行1014步驟。步驟1014中混合單元406確定新的多邊形是否在包括已有的多邊形的表面之前的表面內(nèi)(看它們的Z值)。若新的多邊形的表面在已有的多邊形的表面之前，則執(zhí)行步驟1016。
在步驟1016中，把被描繪的新的多邊形象素的顏色值和覆蓋值存儲在適當(dāng)?shù)膸彌_器登記項502(即，對應(yīng)于已有的多邊形的象素的幀緩沖器登記項502)的顏色值字段504和覆蓋值字段506中。事實上，已有的多邊形的象素被重寫。
若在步驟1014中混合單元406確定新的多邊形的表面在包含已有的多邊形的表面的后面，則拒絕新的多邊形的象素(即，不用它更新幀緩沖器408)。
對于由混合單元406描繪的每一多邊形中的每個象素進(jìn)行步驟1006、1010、1014、1016和1018的操作，在混合單元406的這種操作后，按上述方式由視頻接口410進(jìn)行外部邊緣的去混疊。這由圖1002的步驟1011表示。
在作最后的處理之前，對已去混疊再進(jìn)行一個操作(可選地)，以解決該算法的可能的、輕微的偽影，對在或接近輪廓邊緣上的任何象素，視頻接口410采用三個相鄰象素的中間數(shù)作為要顯示的顏色以代替中心象素。對任何單個輪廓，這將會使象素基本不受擾動，而濾去由于多個重疊輪廓的“草皮”，(divot)(一個象素的V形痕)。這一簡單電路有效地消除了大多數(shù)“草皮”偽影，注意這一中間值濾波器不用在完全覆蓋區(qū)內(nèi)。這樣在一個表面內(nèi)的高空間頻率紋理不會由該操作擴散開來。
盡管已如上敘述了本發(fā)明的各種實施例，應(yīng)理解其僅以例子方式表示，而非限制，這樣，本發(fā)明的范圍不應(yīng)限于上述任一例舉的實施例，而只應(yīng)按權(quán)利要求書及等同物來確定。
權(quán)利要求
1.一種對輪廓邊緣去混疊的方法，其特征在于，包括下述步驟(1)訪問幀緩沖器以取出落在輪廓邊緣上的邊緣象素的前景顏色；(2)根據(jù)接近所述邊緣象素的相鄰象素的前景顏色估計所述邊緣象素的背景顏色；以及，(3)在所述前景顏色和所述估計的背景顏色之間內(nèi)插以確定所述邊緣象素的輸出顏色。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述幀緩沖器僅存儲前景信息，不存儲背景信息。
3.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于步驟(2)包括下列步驟(a)識別所述邊緣象素的相鄰象素；(b)拒絕任一被前景部分覆蓋的和被背景部分覆蓋的所述相鄰象素；(c)對未在步驟(b)中被拒絕的所述相鄰象素的每一前景顏色成份識別次最大值和次最小值；以及，(d)根據(jù)所述邊緣象素的所述前景顏色和所述未被拒絕的相鄰象素的每一種前景顏色成份的所述次最大值和次最小值，估計所述邊緣象素的所述背景顏色。
4.如權(quán)利要求3的方法，其特征在于，步驟(C)包括下列步驟對未在步驟(b)中被拒絕的所述相鄰象素的每一前景顏色成分產(chǎn)生一顏色值的列表。拒絕每一例表中最大顏色值和最小顏色值，以及對每一列表，設(shè)定一等于所述每一例表中剩下的最大值的次最大值，設(shè)定一等于所述每一例表中剩下的最小值的次最小值。
5.如權(quán)利要求4的方法，其特征在于，步驟(d)包括步驟對于所述未拒絕的相鄰象素每一前景顏色成分將次最大值加到次最小值，以對所述每一前景顏色成分得到一顏色值之和，以及從所述顏色值之和減去所述邊緣象素的相應(yīng)前景顏色成分的顏色值，以對所述每一前景顏色成分得到一差值，所述差值要于估計所述邊緣象素的相應(yīng)背景顏色成分的顏色值。
6.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括下述步驟(4)訪問幀緩沖器，取出所述邊緣象素的前景覆蓋值，其中步驟(3)包括確定所述邊緣象素的所述輸出顏色的如下步驟(前景覆蓋值×前影顏色)+(1一前景覆蓋值)×估計的背景顏色
7.一種去混疊的方法，其特征在于，包括下述步驟(1)確定一個正被描繪的新的多邊形和一個存儲在幀緩沖器中的已有的多邊形是否在一個表面中；以及(2)若所述新的多邊形和所述已有的多邊形在所述表面中，則對落在所述新的多邊形邊緣上的所述新的多邊形的邊緣象素，進(jìn)行去混疊。其中步驟(2)包括下述步驟(a)對所述邊緣象素的覆蓋值和存儲在幀緩沖器的幀緩沖器登記項中的所述已有的多邊形的對應(yīng)象素的覆蓋值求和，得到一個新的覆蓋值；(b)將所述新的覆蓋值存入所述幀緩沖器登記項；(c)按所述邊緣象素和所述對應(yīng)的象素的各自的覆蓋值的比例對所述邊緣象素顏色值和所述對應(yīng)的象素的顏色值求平均，產(chǎn)生一新的顏色值；以及(d)將所述新的顏色值存入所述幀緩沖器登記項。
8.如權(quán)利要求7的方法，其特征在于步驟(1)包括下述步驟參照與所述邊緣象素相關(guān)的Z值和ΔZ值確定所述邊緣象素的Z范圍；參照與所述對應(yīng)的象素相關(guān)的Z值和ΔZ值確定所述對應(yīng)的象素的Z范圍；以及若所述邊緣象素的Z范圍與所述對應(yīng)的象素的Z范圍，重疊確定所述新的多邊形與所述已有的多邊形在所述表面中。
9.如權(quán)利要求7的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括下述步驟(3)若在步驟(1)中確定所述新的多邊形和所述已有的多邊形不在所述表面中，則確定所述新的多邊形是否在包含所述已有的多邊形的表面之前的一個表面中；(4)若所述新的多邊形在包含所述已有的多邊形的表面之前的一個表面中，則將所述邊緣象素的覆蓋值和顏色值存入所述幀緩沖器登記項中；以及(5)若所述新的多邊形不在包含所述已有的多邊形的表面之前的表面中，則拒絕所述邊緣象素。
10.如權(quán)利要求7的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括下述步驟(3)從幀緩沖器取出落入輪廓邊緣上的輪廓邊緣象素的前景顏色；(4)根據(jù)鄰近所述輪廓邊緣象素的相鄰象素的前景顏色，估計所述輪廓邊緣象素的背景顏色；以及(5)在所述前景顏色和所述估計的背景顏色之間內(nèi)插，以確定所述輪廓邊緣象素的輸出顏色。
11.一種對輪廓邊緣去混疊的系統(tǒng)，其特征在于幀緩沖器，以及視頻接口，包括幀緩沖器訪問裝置，訪問所述幀緩沖器以取出落在輪廓邊緣上的邊緣象素的前景顏色；背景顏色估計裝置，根據(jù)鄰近所述邊緣象素的相鄰象素的前景顏色，估計所述邊緣象素的背景顏色；以及內(nèi)插裝置，在所述前景顏色和所述估計的背景顏色之間內(nèi)插，確定所述邊緣象素的輸出顏色。
12.如權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其特征在于，所述幀緩沖器僅有存儲前景信息，不存儲背景信息。
13.如權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其特征在于，所述背景顏色估計裝置包括用于識別所述邊緣象素的相鄰象素的裝置；用于拒絕任何被前景部分覆蓋和被使背景部分覆蓋的所述相鄰象素的裝置；次最大值和次最小值識別裝置，用于對未被拒絕的所述相鄰象素的每一前景顏色成分識別次最大值和次最小值；以及估計裝置，用于根據(jù)所述邊緣象素的所述前景顏色和所述未拒絕的相鄰象素的所述每一前景顏色成分的所述次最大值和所述次最小值，估計所述邊緣象素的所述背景顏色。
14.如權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其特征在于，所述次最大值和次最小值識別裝置包括對未被拒絕的所述相鄰象素的每一前景顏色成分產(chǎn)生一顏色值列表的裝置；拒絕包括在每一列表中最大顏色值和最小顏色值的裝置；以及對每一列表設(shè)定一個等于所述每一列表中剩下的最大值的次最大值和設(shè)定一個等于所述每一列表中剩下的最小值的次最小值的裝置。
15.如權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其特征在于，所述估計裝置包括用于對所述未拒絕的相鄰象素的每一前景顏色成分將次最大值加到次最小值的對所述每一前景顏色成分得到一顏色值之和的裝置；以及用于從所述顏色值之和減去所述邊緣象素的相應(yīng)的前景顏色成分的顏色值以對所述每一前景顏色成分得到一差值的裝置，所述差值用作所述邊緣象素的對應(yīng)的背景顏色成分的顏色值的估計值。
16.如權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括用于訪問幀緩沖器以取出所述邊緣象素的前景覆蓋值的裝置；其中，所述內(nèi)插裝置確定所述邊緣象素的輸出顏色如下(前景覆蓋值×前景顏色)+(1-前景覆蓋值)×估計的背景顏色
17.一種去混疊系統(tǒng)，其特征在于，包括幀緩沖器；混合單元，包括同一表面確定裝置，確定一個被描繪的新的多邊形和一個存儲在所述幀緩沖器中已有的多邊形是否在同一表面；以及內(nèi)部邊緣去混疊裝置，若所述新的多邊形和所述已有的多邊形在所述表面中，則對落在所述新的多邊形邊緣上的所述新的多邊形的邊緣象素去混疊；其中所述內(nèi)部邊緣去混疊裝置包括用于將所述邊緣象素的覆蓋值和存儲在幀緩沖器的幀緩沖器登記項中已有的多邊形的對應(yīng)象素的覆蓋值相加以得到新的覆蓋值的裝置；用于將所述新的覆蓋值存入所述幀緩沖器登記項的裝置；用于通過對所述邊緣象素的顏色值和所述對應(yīng)的象素的顏色值按所述邊緣象素和所述對應(yīng)的象素的各自的覆蓋值的比例求平均以產(chǎn)生新的顏色值的裝置；用于在所述該緩沖器登記項中存儲所述新的顏色值的裝置。
18.如權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其特征在于，所述同一表面確定裝置包括用于參照與所述邊緣象素相關(guān)的Z值和ΔZ值確定所述邊緣象素的Z范圍的裝置；用于參照與所述對應(yīng)的象素相關(guān)的Z值和ΔZ值確定所述的對應(yīng)的象素的Z范圍的裝置；以及用于若所述邊緣象素的Z范圍與所述對應(yīng)象素的Z范圍重疊時確定所述新的多邊形和所述已有的多邊形在所述表面中的裝置。
19.如權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其特征在于，所述混合單元進(jìn)一步包括用于在已確定所述新的多邊形上所述已有的多邊形不在所述表面中時確定所述新的多邊形是否在一包含所述已有的多邊形的表面之前的表面中的裝置；用于在所述新的多邊形在一包含所述多邊形的表面之前的表面中時將所述邊緣象素的覆蓋值和顏色值存入所述幀緩沖器登記項的裝置；以及用于在所述新的多邊形不包含所述已有的多邊形的表面之前的表面中時拒絕所述邊緣象素的裝置。
20.如權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括視頻接口，包括從幀緩沖器中取出落在輪廓邊緣上的輪廓邊緣象素的前景顏色的裝置；根據(jù)鄰近所述輪廓邊緣象素的相鄰象素的前景顏色估計所述輪廓邊緣象素背景顏色的裝置；以及在所述前景顏色上所述估計的背景顏色之間內(nèi)插以確定所述輪廓邊緣象素輸出顏色的裝置。
全文摘要
敘述了一種對輪廓邊緣去混疊的方法和裝置。視頻接口訪問幀緩沖器以取出落在輪廓邊緣上的邊緣象素的前景顏色。視頻接口根據(jù)鄰近邊緣象素的相鄰象素的前景顏色估計邊緣象素的背景顏色。然后，視頻接口在前景顏色和估計的背景顏色之間內(nèi)插以確定邊緣象素的輸出顏色。還敘述了內(nèi)部邊緣去混疊的系統(tǒng)和方法。
文檔編號G06T11/20GK1155715SQ96112418
公開日1997年7月30日 申請日期1996年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月6日
發(fā)明者卡羅爾·菲利普·戈斯特, 蒂蒙西J·范霍克 申請人:任天堂株式會社, 硅圖股份有限公司