專利名稱：視頻插入處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以多路獨(dú)立信息源為基礎(chǔ)的處理、產(chǎn)生及合并多重圖象用的體系結(jié)構(gòu)和方法。
具體地講，本發(fā)明公開了一種體系結(jié)構(gòu)和方法，它為并行處理通道創(chuàng)造條件以支持獨(dú)立處理多重圖象的產(chǎn)生。本發(fā)明還提供了一種結(jié)構(gòu)和方法，它能使這些多重結(jié)果圖象按逐個(gè)象素地合并，而且不影響或降低該并行處理通道的性能。
計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)領(lǐng)域由于提高了處理能力且降低了造價(jià)從而已經(jīng)具有重要意義，這個(gè)領(lǐng)域便是“多種介質(zhì)”(multimedia)領(lǐng)域。多種方式涉及到協(xié)調(diào)地顯示從各種不同源來(lái)的圖形和/或各種原文圖象在顯示器上的問(wèn)題。這些源可以包括全運(yùn)動(dòng)的實(shí)況視頻，從另一個(gè)圖形子系統(tǒng)來(lái)的RGB(紅、綠、蘭)視頻源，可含有諸如等值線圖或醫(yī)療圖象信息的各項(xiàng)目的信息數(shù)據(jù)庫(kù)，或者是可以提供聲納或雷達(dá)信息的一個(gè)前端處理子系統(tǒng)。從每個(gè)源收到的信息能夠用于建立單一圖象或多重圖象。從每個(gè)源收到的信息可以在被顯示之前要求不同的處理電平。
從不同源來(lái)的多重圖象的產(chǎn)生和處理的問(wèn)題之一就是沒有適當(dāng)?shù)拿鞔_的方法或結(jié)構(gòu)。產(chǎn)生和處理這些多路源時(shí)常會(huì)存在不能被一個(gè)單一的處理通道所支持的種種性能要求。例如對(duì)于完全運(yùn)動(dòng)的視頻和聲納顯示的修改兩者的實(shí)時(shí)要求不會(huì)被一個(gè)單一的處理通道所完成。因?yàn)樵S多顯示圖象。例如聲納顯示，是在整段時(shí)間集成的，所以它們需要連續(xù)地處理。這就意味著聲納顯示不會(huì)被顯示，而它仍然要求同樣的處理量。
還有，沒有適當(dāng)?shù)拿鞔_的方法或結(jié)構(gòu)來(lái)確定這些多重產(chǎn)生的圖象應(yīng)當(dāng)怎樣地合并成一個(gè)單一的顯示圖象。通常，這些圖象或者相繼地被顯示，被分配到屏幕的不同部分處，或者在某些情況下它們彼此重疊起來(lái)。如果這些圖象重疊，則它們通常被限制成矩形區(qū)域，一般稱為“窗口(window)”。在大多數(shù)情況下，多重圖象合并的復(fù)雜性會(huì)直接影響該系統(tǒng)的整個(gè)圖形性能。
固此期望提供一種用于獨(dú)立地并同時(shí)地處理和顯示多重圖形圖象的體系結(jié)構(gòu)和方法。還期望有一種方法用于當(dāng)存在一個(gè)以上圖象時(shí)確定一個(gè)視頻圖象的哪些象素獲得顯示。
所以，本發(fā)明的一個(gè)目的就是提供一種體系結(jié)構(gòu)和方法用于處理、產(chǎn)生和合并多重圖象。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種體系結(jié)構(gòu)和方法用于逐個(gè)象素地合并各圖象而不影響系統(tǒng)性能。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一個(gè)體系結(jié)構(gòu)和方法，它用于處理並行處理通道中的圖形圖象。
這些目的，以及其它明顯的特征，通過(guò)視頻插入處理系統(tǒng)(VIPS)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該結(jié)構(gòu)對(duì)圖形處理提供一個(gè)模數(shù)的和並行途徑。利用一組圖形模塊芯組能滿足一個(gè)寬范圍的圖形處理要求。利用提供支持獨(dú)立圖形通道的能力，對(duì)每組附加的圖形通道其性能可被增加N倍。利用獨(dú)立圖形通道還提高了系統(tǒng)滿足實(shí)時(shí)響應(yīng)要求的能力。該結(jié)構(gòu)的模塊性質(zhì)允許當(dāng)需要時(shí)容易提高。
該VIPS結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是將圖象從多幀緩沖器合并到一個(gè)單個(gè)顯示圖象的能力。這個(gè)最終圖象就是根據(jù)象素優(yōu)先權(quán)選擇每個(gè)象素源的結(jié)果，這就提供各圖形系統(tǒng)具有圖形復(fù)蓋、下墊、合并和隱藏的能力而與與形狀或大小無(wú)關(guān)。并行流水線的方法對(duì)VIPS結(jié)構(gòu)提供了從不同圖形通道在逐個(gè)象素的基礎(chǔ)上產(chǎn)生合并多重圖象的能力，并不降低整個(gè)系統(tǒng)的性能。


圖1是一個(gè)典型的圖形顯示系統(tǒng)的方框圖;
圖2是顯示器存儲(chǔ)器的示意代表圖;
圖3是視頻輸入處理系統(tǒng)的基本方框圖;
圖4是加倍緩沖器的VIPS實(shí)施的方框圖;
圖5是具有復(fù)蓋的加倍緩沖器的VIPS實(shí)施的方框圖;
圖6是幀插入緩沖器的方框圖;
圖7是表示在合并過(guò)程中圖象數(shù)據(jù)流程的方框圖;
圖8是一個(gè)復(fù)式DIP實(shí)施的方框圖;
圖9是包括NTSC視頻處理的VIPS的方框圖。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例是結(jié)合到一臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，該系統(tǒng)利用了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)VME和VSB總線，闡述VME和VSB總線不屬于本發(fā)明范圍，並且更多的信息可從下述出版物中獲得，即VME總線技術(shù)規(guī)范手冊(cè)，修訂版C.1，1985年10月，以及VSB技術(shù)規(guī)范手冊(cè)，修訂版C，1986年11月，兩者皆可從Motorola公司獲得。VME和VSB的主要功能便是提供高速數(shù)據(jù)傳輸總線，它能用于系統(tǒng)之間的聯(lián)系。
圖1的方框圖表示一個(gè)典型的圖形處理系統(tǒng)。圖形系統(tǒng)10一般分割成4個(gè)獨(dú)立部分並由功能塊12、14、16和18來(lái)代表。主存儲(chǔ)器12負(fù)責(zé)發(fā)送圖形命令到顯示產(chǎn)生通道，該通道包括14、16、18和19。發(fā)送圖形命令到顯示產(chǎn)生通道的電平根據(jù)應(yīng)用來(lái)定。發(fā)布的圖形命令可存在于公知的高級(jí)顯示語(yǔ)言中，例如GKS、PHIGS或基本圖形原語(yǔ)，主處理器12控制該系統(tǒng)全部圖形流程。根據(jù)裝入和系統(tǒng)的要求，單一主處理器12可以處理多個(gè)應(yīng)用，或者有多個(gè)主處理器而每個(gè)處理一件應(yīng)用。在最佳實(shí)施例中，主處理器12是一個(gè)CPV-3A處理器，可從Radstone工藝技術(shù)公司買到。
顯示接口處理器14負(fù)責(zé)主存儲(chǔ)器12和顯示產(chǎn)生通道之間的聯(lián)系。它還負(fù)責(zé)處理顯示產(chǎn)生通道中一個(gè)及以上應(yīng)用的命令，顯示接口處理器14翻譯從主處理器12來(lái)的圖形指令。它響應(yīng)這些指令而執(zhí)行通用的和面向圖象的計(jì)算。根據(jù)這些計(jì)算，顯示接口處理器14修改和操作在顯示存儲(chǔ)器16中的一個(gè)圖形圖象，它還能產(chǎn)生或接收視頻同步信號(hào)以維持屏幕的更新。顯示存儲(chǔ)器16對(duì)將在顯示監(jiān)視器19上顯示的圖象的每個(gè)象素保持一個(gè)值。被保持的每個(gè)值的范圍將取決于顯示存儲(chǔ)器16的深度“Z”。該深度Z可以在各圖形系統(tǒng)之間變化。顯示存儲(chǔ)器的深度是該顯示器存儲(chǔ)器支持的位平面的數(shù)目。每位平面將具有該顯示監(jiān)視器19的X、Y位尺寸作為最小值。在位平面中每個(gè)位包含該顯示監(jiān)視器上顯示的部分圖象。每個(gè)象素的值沿著顯示存儲(chǔ)器16的Z方向存儲(chǔ)著。存取一個(gè)具有的X、Y象素值時(shí)，所有的位平面都並行存取，故在每個(gè)平面中可取得或修改相應(yīng)的X、Y位值。圖2示出顯示存儲(chǔ)器16的示意表示，在此例中，在X方向有X個(gè)象素，Y方向有Y個(gè)象素，以及Z表示位平面數(shù)或顯示存儲(chǔ)器的深度。
返回參照?qǐng)D1，數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(DAC)18是由取顯示存儲(chǔ)器16的數(shù)字輸出並對(duì)換這些數(shù)字輸入成為紅、綠和蘭的模擬信號(hào)的邏輯所構(gòu)成，這些信號(hào)激勵(lì)顯示監(jiān)視器19，該DAC18還可以激勵(lì)該系統(tǒng)的視頻定時(shí)。
視頻輸入處理系統(tǒng)的基本配置如圖3所示。主處理器12負(fù)責(zé)發(fā)送圖形命令到該顯示產(chǎn)生通道中的一個(gè)或以上的顯示接口處理器14。到該顯示產(chǎn)生通道的接口是在VSB總線303上，它在主處理器12和顯示產(chǎn)生通道之間提供一個(gè)專用總線。發(fā)生在這路總線上的通信不影響或不受VME總線304上的總線通信的影響。VSB總線302允許在每個(gè)VSB總線上設(shè)置多個(gè)主導(dǎo)裝置。在VIPS中主處理器12的性能可以用一個(gè)較高性能的模塊代替或外加並行的附加處理器。
如上所述，該顯示器接口處理器14對(duì)該系統(tǒng)提供一個(gè)可編程圖形的工具。它接受從主處理器12通過(guò)VSB總線302來(lái)的指令。顯示接口處理器(DIP)14翻譯、執(zhí)行並響應(yīng)于這些主指令，根據(jù)這些指令，該DIP14將更新和操作保持在它的顯示存儲(chǔ)器中的各數(shù)字圖象?？筛鶕?jù)該系統(tǒng)的需要，在該系統(tǒng)中設(shè)置多個(gè)DIP模塊14。此DIP設(shè)計(jì)還可支持多個(gè)顯示存儲(chǔ)器。除更新和操作顯示存儲(chǔ)器中的各圖象以外，該DIP14還根據(jù)系統(tǒng)視頻定時(shí)維持外部視頻同步，該定時(shí)是由數(shù)-模轉(zhuǎn)換器18產(chǎn)生的。
幀插入緩沖器(FIB)模塊310起顯示存儲(chǔ)器16的作用，用于VIPS的顯示產(chǎn)生通道。FIB模塊310在系統(tǒng)中的數(shù)目取決于應(yīng)用的要求和設(shè)在每個(gè)FIB310模塊上的存儲(chǔ)器數(shù)量。FIB310的最低要求就是對(duì)顯示監(jiān)視器19上的每個(gè)象素產(chǎn)生一個(gè)值(圖1)。
FIB310提供兩個(gè)接口。第一個(gè)接口支持從DIP14中存取以為。DIP模塊存取FIB310提供一個(gè)通道;第二個(gè)接口用于支持通過(guò)DAC18更新顯示監(jiān)視器19的屏幕。
數(shù)-模轉(zhuǎn)換器18為整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生視頻定時(shí)。有關(guān)在屏幕更新期間產(chǎn)生所用信息的在顯示產(chǎn)生通道上的所有元件將保持同步。根據(jù)這個(gè)定時(shí)，有關(guān)在屏幕更新期間產(chǎn)生所用信息在顯示產(chǎn)生通道內(nèi)的所有元件保持在同步。在屏幕更新期間，DAC18接受一個(gè)數(shù)字象素?cái)?shù)據(jù)流，該數(shù)據(jù)流代表被顯示的圖象。該數(shù)字象素?cái)?shù)據(jù)流是系統(tǒng)中所有的FIB合并的結(jié)果。收到的每個(gè)象素將是某些數(shù)目的位深度(bitdeep)。這個(gè)值必須被轉(zhuǎn)換成三個(gè)亮度電平，用于產(chǎn)生紅、綠和蘭模擬信號(hào)，以為顯示監(jiān)視器之用。這是由將該象素經(jīng)過(guò)一個(gè)顏色查表法即CLT來(lái)實(shí)現(xiàn)的，實(shí)質(zhì)上它是三個(gè)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)。這三個(gè)RAM各自專用于紅、綠或是蘭色模擬信號(hào)。在亮度轉(zhuǎn)換以后，DAC利用這些值產(chǎn)生模擬信號(hào)。該DAC18聯(lián)系到VME總線304上，以便它能被任一主處理器12所訪問(wèn)。
在許多應(yīng)用中，要求雙緩沖器以便消除閃爍。當(dāng)大量象素值在正顯示于監(jiān)視器上的圖象內(nèi)要加以移動(dòng)時(shí)就會(huì)發(fā)生閃爍。雙緩沖器還被用來(lái)模擬監(jiān)視器上圖象中的瞬時(shí)變化。例如，假定一個(gè)圖的圖象當(dāng)時(shí)存在于圖4的FIB＃1400中並且被顯示在一個(gè)監(jiān)視器上。該圖的圖象利用監(jiān)視器的全屏幕尺寸並要求FIB400的全深度。然后主處理器12發(fā)布將該圖向下卷到一個(gè)新位置的指令。由于大量的數(shù)據(jù)，如果DIP14試圖修改FIB＃1400內(nèi)的圖象，則監(jiān)視器上的圖象就可能出現(xiàn)閃爍。然而，如果DIP14首先在FIB＃2402中建立新圖的圖象，隨后將該監(jiān)視器輸入從FIB＃1400轉(zhuǎn)換到FIB＃2402，則在監(jiān)視器上的更新將呈現(xiàn)為暫時(shí)的，這就要求顯示產(chǎn)生通道能夠選擇在產(chǎn)生該圖象中DAC18使用哪個(gè)FIB。
例如，如果要求在圖的圖象的頂端顯示目標(biāo)信息，並且該圖的圖象取FIB的全深度，那么就需要另一個(gè)FIB模塊404來(lái)維持該目標(biāo)信息，如圖5所示，在屏幕更新的時(shí)候，該系統(tǒng)只得選擇活動(dòng)的圖的圖象和目標(biāo)信息以建立一個(gè)單一圖象。盡管在圖的圖象之間的選擇是在FIB基礎(chǔ)上執(zhí)行的，在目標(biāo)圖象和圖的圖象之間的選擇則必須在逐個(gè)象素的基礎(chǔ)上進(jìn)行。因?yàn)槟繕?biāo)位置可以連續(xù)地更新/運(yùn)動(dòng)。所以在圖的圖象或目標(biāo)圖象之間的象素選擇必定在屏幕更新的周期期間發(fā)生。如果在FIB＃3404中的一個(gè)象素等于零，那么在圖的圖象中相應(yīng)的象素應(yīng)該被顯示。如果在FIB＃3中的一個(gè)象素不等于零，則從目標(biāo)圖象來(lái)的象素應(yīng)被顯示。如前所述，這個(gè)應(yīng)用需要合并以便既執(zhí)行用于圖的圖象的幀緩沖器的選擇又執(zhí)行逐個(gè)象素地合并以包括該目標(biāo)信息。
現(xiàn)在敘述合并圖象的步驟。在某些應(yīng)用中，一個(gè)單一的FIB不會(huì)提供足夠的位平面以無(wú)損的方式來(lái)支持的期望的圖象。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，圖象必須逐個(gè)象素的基礎(chǔ)上確定。在前面的例中，一個(gè)具有目標(biāo)信息的FIB緩沖器總是復(fù)蓋在其它包含有該圖的圖象的FIB之上的。放在圖象之上或之下要求在合并這兩個(gè)FIB輸出的期間象素的選擇要在逐個(gè)象素的基礎(chǔ)上進(jìn)行。
此外，如果一個(gè)象素的值等于零，如上述簡(jiǎn)單的復(fù)蓋的例子，則象素選擇的基礎(chǔ)一定會(huì)超出檢驗(yàn)的范圍之外。對(duì)付這個(gè)問(wèn)題一個(gè)方法就是對(duì)圖象中的每個(gè)象素值賦與一個(gè)優(yōu)先權(quán)。然后，用這個(gè)優(yōu)先權(quán)值確定哪些象素將被顯示在顯示監(jiān)視器上，分配優(yōu)先權(quán)值的算法決定于具體的應(yīng)用和FIB模塊的設(shè)計(jì)。
如圖6所示，每個(gè)FIB模塊803包括一個(gè)幀緩沖器804，本地圖象緩沖器805，象素合并緩沖器806，優(yōu)先權(quán)分配緩沖器807，象素輸出接口800和一個(gè)象素輸入接口802。在合并的過(guò)程中，對(duì)每個(gè)本地圖象的一個(gè)具體(X、Y)位置的每一象素的各優(yōu)先權(quán)將進(jìn)行比較，對(duì)于一個(gè)具體(X、Y)位置，具有最高優(yōu)先權(quán)值的象素可以覆蓋在較低優(yōu)先權(quán)的所有象素之上並被顯示在顯示監(jiān)視器上。如果在兩個(gè)不同的本地圖象805中處于同一(X、Y)位置的兩個(gè)象素具有同等優(yōu)先權(quán)，則包含在距DAC較近的FIB模塊中的本地圖象被顯示。
如上所述，從多個(gè)FIB模塊來(lái)的各本地圖象必須在某些點(diǎn)處合并，隨著FIB模塊數(shù)目的增加，合并就變得更加復(fù)雜，顯然，用于執(zhí)行8個(gè)FIB系統(tǒng)在一個(gè)點(diǎn)上的合并的I/O和邏輯的總量將是不適宜的。VIPS體系結(jié)構(gòu)給合并這些本地圖象在一起提供了唯一的方法，VIPS將此合并分布到各個(gè)FIB模塊上。在每個(gè)FIB模塊上，該FIB將執(zhí)行在其本地圖象805和一個(gè)從象素輸入接口8802來(lái)的外部圖象之間的合并。該輸入的外部圖象在高度、寬度和深度方面等價(jià)于本地圖象。它也具有賦給每個(gè)相似于本地圖象的每個(gè)象素的優(yōu)先權(quán)。該FIB將從本地圖象805來(lái)的象素(X、Y)的優(yōu)先權(quán)與輸入的外部圖象的象素(X、Y)優(yōu)先權(quán)根據(jù)與應(yīng)用相關(guān)的算法進(jìn)行比較，所選擇的各象素及它們相關(guān)聯(lián)的優(yōu)先權(quán)的組合將合并而產(chǎn)生一個(gè)輸出的外部圖象，該圖象的高度、寬度和深度等價(jià)于本地圖象者。外部圖象被存儲(chǔ)于象素合并緩沖器806中。
現(xiàn)參照?qǐng)D7描述UIPS合并過(guò)程。在開始屏幕更新時(shí)，具有最高ID900的FIB開始移出它的本本地圖象，這個(gè)本地圖象在它被送到下個(gè)FIB902時(shí)保持完整不變，因?yàn)樗耐獠繄D象是禁止的。FIB902將其本地圖象與從FIB900來(lái)的外部圖象合并，假定它用兩個(gè)時(shí)鐘周期來(lái)傳送象素?cái)?shù)據(jù)，也即本地圖象，從FIB900傳到FIB902。如果FIB900和FIB902起始在同一時(shí)間移出象素?cái)?shù)據(jù)，則FIB900的象素(X、Y+2)將與FIB902的象素(X、Y)做比較。由于在每個(gè)FIB執(zhí)行比較時(shí)所引起的兩個(gè)時(shí)鐘周期的延遲，每個(gè)FIB必須推遲產(chǎn)生它的本地圖象的幾個(gè)時(shí)鐘周期，對(duì)于一個(gè)8FIB系統(tǒng)，該延遲等于(7-FIBID)×2。憑借執(zhí)行這個(gè)延遲，每個(gè)FIB將其本地圖象的象素(X、Y)與輸入的外部圖象的象素(X、Y)進(jìn)行合并。
一個(gè)可能的合并過(guò)程之例，具有覆蓋于窗口圖象＃2之上的窗口圖象＃1相關(guān)的所有象素將被賦予最高優(yōu)先權(quán)。如果隨后又期望窗口圖象＃2覆蓋在窗口圖象＃1上，窗口圖象＃2的優(yōu)先權(quán)將被增加並且窗口＃1的優(yōu)先權(quán)將被減小。在屏幕更新期間，從窗口圖象＃2來(lái)的象素選擇超過(guò)從窗口圖象＃1來(lái)的象素。在所有這些圖象中，背景或無(wú)用象素也被賦予一個(gè)優(yōu)先權(quán)水平，這些象素應(yīng)在覆蓋模式中分配以最低的優(yōu)先權(quán)。這將允許這兩個(gè)窗口圖象的全部活動(dòng)象素被顯示。
如果在一個(gè)具體應(yīng)用中要隱藏一個(gè)圖象，則該圖象的優(yōu)先權(quán)可被降到另一FIB模塊的各背景圖象以下。這就造成另一FIB模塊的背景圖象覆蓋在要隱藏的圖象之上。
利用上述合并技術(shù)，造成的屏幕更新是根據(jù)優(yōu)先權(quán)模式在逐個(gè)象素的基礎(chǔ)上合并各FIB模塊的輸出而組成的。借助于對(duì)一個(gè)FIB中的每個(gè)象素指定一個(gè)優(yōu)先權(quán)值，該合并將使各圖象可以置于其它各圖象之下或之上，與該圖象位于哪個(gè)FIB無(wú)關(guān)。通過(guò)對(duì)每個(gè)個(gè)別象素指定優(yōu)先權(quán)，一個(gè)圖象可認(rèn)為是一個(gè)單一的光標(biāo)或線，或者它可以是整個(gè)的幀緩沖器。
VIPS結(jié)構(gòu)的許多系統(tǒng)方面是高度應(yīng)用相關(guān)的，決定于FIB的數(shù)量、所要求的優(yōu)先權(quán)水平的數(shù)目以及用于每個(gè)FIB上的。顯示存儲(chǔ)器的數(shù)量。包括在任何FIB上的顯示存儲(chǔ)器的數(shù)量不變限制。但是該FIB必須能夠建立一個(gè)本地圖象，該圖象將支持系統(tǒng)屏幕在高、寬和象素深度方面的分辨率參數(shù)。該本地圖象實(shí)際上是在屏幕更新期間產(chǎn)生的數(shù)字象素位流。象素?cái)?shù)據(jù)被移出該幀緩沖器M條線，M是在顯示監(jiān)視器上的看得見的線的數(shù)目。每線由N列組成，N是在顯示監(jiān)視器上看得見的列的數(shù)目，象素值必須針對(duì)在顯示監(jiān)視器上的全部M×N個(gè)象素位置來(lái)產(chǎn)生，這個(gè)象素位流或本地圖象當(dāng)它被涉及到時(shí)，在大多數(shù)圖形系統(tǒng)中它通常就直接地轉(zhuǎn)到RAMDAC或D/A轉(zhuǎn)換器。
在一個(gè)單一FIB結(jié)構(gòu)中，輸出的外部圖象會(huì)直接地傳到DAC模塊18以作D/A轉(zhuǎn)換。輸入的外部圖象可被強(qiáng)迫到零或停用。因此，整個(gè)本地圖象將被傳到DAC模塊以被顯示。如果一個(gè)附加的FIB780加到該系統(tǒng)，如圖6所示，它的輸出外部圖象782將饋送到原來(lái)的FIB803的輸入外部圖象802。如果其它的多個(gè)FIB被加上，則它們以同樣方式進(jìn)行連接，該FIB本身提供的所需硬體以合并FIB的本地圖象805與輸入的外部圖象，以及輸出一個(gè)被傳送到DAC或另一個(gè)FIB模塊的結(jié)果圖象。由于合適地利用各優(yōu)先權(quán)，F(xiàn)IB的位置不限制它的本地圖象在系統(tǒng)模式是置于之上或之下中的位置。
因此DAC控制何時(shí)發(fā)生本地圖象的產(chǎn)生，即象素?cái)?shù)據(jù)的移位，所以它必須知道該系統(tǒng)中FIB的最大數(shù)目，如果DAC要求開始接受本地圖象在時(shí)鐘周期T處，則它必須請(qǐng)求在時(shí)鐘周期T-(2MAX+2)處產(chǎn)生本地圖象，其中MAX是在該系統(tǒng)中FIB的最大號(hào)(＃)數(shù)。這樣就有足夠的時(shí)間用于使各本地圖象流經(jīng)一個(gè)FIB模塊。為了使VIPS系統(tǒng)合適地執(zhí)行，它不需增加系統(tǒng)中可能的最多數(shù)目的FIB，但是需要各FIB的ID必須從最低開始而逐步上升。例如，對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)所界定的FIB的最大數(shù)目是8和聚集的FIB的數(shù)目是6，則用于聚集的FIB的ID應(yīng)為從0到5的范圍。各FIBID還必須是連續(xù)的，不能被分割。這個(gè)特性確實(shí)允許FIB加到鏈上或從鏈中刪除，包括在鏈的終端發(fā)生的所有的附加或刪除。
DAC以及至少所有FIB的一部分都必須保持同步。必須保持與DAC同步的這部分FIB是合乎產(chǎn)生本地圖象及合并一個(gè)輸入的外部圖象與本地圖象的邏輯。但是它不要求更新和修改FIB的幀緩沖器的DIP保持與DAC同步。為了支持這些在幀緩沖器上的非同步要求，采用多個(gè)VRAM來(lái)構(gòu)成幀緩沖器。VRAM可被視為一個(gè)雙接口設(shè)備。它由一個(gè)DRAM接口和一串行數(shù)據(jù)寄存器接口組成。該VRAM提供的特性是，允許在DRAM中任一行之間的數(shù)據(jù)傳輸從或到該串行數(shù)據(jù)寄存器。數(shù)據(jù)一旦轉(zhuǎn)換到串行數(shù)據(jù)寄存器，DRAM接口和串行數(shù)據(jù)寄存器接口兩者就能同時(shí)且非同步地相互訪問(wèn)。這就允許本地圖象產(chǎn)生邏輯正在訪問(wèn)該串行數(shù)據(jù)寄存器接口的同時(shí)而DIP訪問(wèn)DRAM接口。
雖然DIP處理器不必須保持與DAC同步，但是它負(fù)責(zé)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間把DRAM激勵(lì)到串行數(shù)據(jù)寄存器的轉(zhuǎn)換。為了使它合適地執(zhí)行這些轉(zhuǎn)換，DIP圖形處理器必須監(jiān)視HSYNG、VSYNC和一項(xiàng)視頻時(shí)鐘信號(hào)，這些信號(hào)是建立在顯示器CRT的定時(shí)基礎(chǔ)上的。FIB模塊將接收這些從DAC來(lái)的信號(hào)。FIB將根據(jù)如上所述的各FIB模塊ID將這些信號(hào)延遲一些時(shí)鐘周期，並將它們傳送到DIP模塊。
傳送到DAC模塊的最終結(jié)果圖象是從每個(gè)FIB模塊來(lái)的所有本地圖象的一個(gè)組合。限定在這個(gè)最終圖象中的這些象素值就是被用于產(chǎn)生傳送到顯示監(jiān)視器上的RGB視頻信號(hào)。因此，在產(chǎn)生本地圖象中，所有的FIB模塊必須應(yīng)用同一色表來(lái)轉(zhuǎn)換數(shù)字象素值成為模擬信號(hào)。換言之，如果FIB＃1和FIB＃2要去顯示紅色，則本地圖象中的象素值對(duì)于兩個(gè)FIB都應(yīng)是同一數(shù)值。在今日許多應(yīng)用的D/A轉(zhuǎn)換器中，有一個(gè)顏色檢查表(CLT)用于將象素值翻譯成紅、蘭、綠模擬信號(hào)各自用的顏色強(qiáng)度。這就允許在最終圖象象素值和在顯示監(jiān)視器上看到的實(shí)際顏色之間執(zhí)行單一的翻譯。在8位深度象素基礎(chǔ)上產(chǎn)生一個(gè)本地圖象的一個(gè)系統(tǒng)將提供256個(gè)單值可用的顏色。當(dāng)這個(gè)8位值被送到一個(gè)RAMDAC時(shí)，它通過(guò)3個(gè)單獨(dú)的CLT翻譯成3個(gè)8位值。這3個(gè)8位值將驅(qū)動(dòng)3個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生紅、綠、蘭模擬信號(hào)。
假定一個(gè)FIB包含8位平面在其幀緩沖器中，並且一位平面用于光標(biāo)以及其它7位平面用于數(shù)據(jù)。如果一位在該光標(biāo)位平面中被激活，則其它7位實(shí)質(zhì)上是“不處理”。這就是說(shuō)隨同8位平面可能的256個(gè)顏色值之中僅有129個(gè)顏色值將被產(chǎn)生。這種情況是假設(shè)一個(gè)單一顏色用于與其它7位平面無(wú)關(guān)的光標(biāo)，以及128個(gè)顏色在光標(biāo)位平面不激活時(shí)用于數(shù)據(jù)圖象。將此模式對(duì)換成實(shí)際顏色值可以在RAMDAC中的DAC處獲得，但是它將限制該系統(tǒng)的有效顏色到129個(gè)，如果在同一系統(tǒng)中的一個(gè)不同的FIB中，則兩個(gè)圖象被保持在一單一個(gè)幀緩沖器中每個(gè)利用4位平面，並且RAMDAC被用于轉(zhuǎn)換各象素值成為實(shí)際顏色值，那么這在具有光標(biāo)和數(shù)據(jù)圖象的FIB和具有等于4位圖象的FIB之間的顏色翻譯中是一個(gè)矛盾。
可以采取的其它方法並不像CLT方法那樣貴，但它們不那么靈活或通用。例如，假定FIB保持7位圖象和1位光標(biāo)的情況。因?yàn)檩^低的7位不影響光標(biāo)的顏色，而不是傳送原來(lái)的8位，一個(gè)固定的8位模式能被強(qiáng)使代表所期望的光標(biāo)顏色。這仍然限制那個(gè)具體的FIB產(chǎn)生可能的129個(gè)顏色，但是允許有用系統(tǒng)顏色的數(shù)目維持在256個(gè)。這就把這個(gè)具體應(yīng)用中的顏色翻譯從RAMDAC轉(zhuǎn)移到支持著該應(yīng)用的FIB。
本地圖象的產(chǎn)生和對(duì)本地圖象中每個(gè)象素分配優(yōu)先權(quán)的算法也是高度地應(yīng)用相關(guān)。一個(gè)方法是關(guān)于賦給一整體窗口或幀緩沖器中一個(gè)激活圖象以一個(gè)單一優(yōu)先權(quán)基本的。幀緩沖器的無(wú)用部分或背景可置于不同的優(yōu)先權(quán)?；镜乃惴ㄊ?，如果象素值是零，則該象素被賦予背景優(yōu)先權(quán);如果該象素不是零，則該象素被賦予幀緩沖器優(yōu)先權(quán)。在本例中這就暗示為，從單一FIB產(chǎn)生的本地圖象僅具有兩個(gè)水平的優(yōu)先權(quán)。在大多數(shù)應(yīng)用中，這是合適的。
如果需要提高圖形處理的能力和速度，該結(jié)構(gòu)可按圖8所示實(shí)施，具有一個(gè)第二顯示接口處理器600。這個(gè)將使系統(tǒng)的圖形處理效能加倍，只要該應(yīng)用可以分割以用于分布式處理。兩個(gè)不同的FIB400和402也用優(yōu)先權(quán)模式進(jìn)行處理。
另一個(gè)附加到上述結(jié)構(gòu)的可以是一個(gè)NTSC(標(biāo)準(zhǔn)廣播視頻)加到數(shù)字轉(zhuǎn)換上，如圖9所示。這個(gè)可用于目視觀察一個(gè)具體目標(biāo)。NTSC加加到數(shù)字轉(zhuǎn)換器需要一個(gè)專用的圖形處理通道以滿足實(shí)時(shí)更新要求。根據(jù)視頻輸入700建立的數(shù)字圖象可裝配在一個(gè)專用的幀緩沖器702中。因?yàn)樵摂?shù)字化的圖象是連續(xù)地被更新，不影響系統(tǒng)中任一其它的圖象處理也不受其影響，沒有建立或裝配顯示該數(shù)字化圖象所需的時(shí)間。該數(shù)字化圖象將根據(jù)它被指定的優(yōu)先權(quán)瞬時(shí)地出現(xiàn)或消失。
在一個(gè)模擬的環(huán)境中，可能需要在Z座標(biāo)上維持中的256水平。例如，一輛坦克出現(xiàn)逐漸通過(guò)一個(gè)森林。該森林或風(fēng)景將出現(xiàn)在一個(gè)幀緩沖器中，其中風(fēng)景的每幅圖象根據(jù)其深度位置具有不同的優(yōu)先權(quán)。該坦克的圖象被保持在另一個(gè)幀緩沖器中，該坦克圖象將根據(jù)其相對(duì)的深度位置改變它的優(yōu)先權(quán)。這就意味著，維持風(fēng)景圖象的FIB能產(chǎn)生一個(gè)本地圖象，它具有從0到255范圍的多個(gè)象素優(yōu)先權(quán)。上述這兩種方法可看作是兩個(gè)極端情況，有一些中間情況，它們能利用VIPS的靈活性。
由FIB模塊支持的另一特性是一個(gè)小窗口(Pass-Thru)方式，這使得FIB模塊可以阻止它的本地圖象與輸入的外部圖象合并，輸入的外部圖象將不被修改地通過(guò)FIB模塊。這個(gè)附加特性在加倍緩沖的時(shí)候是很有用的。借助于這個(gè)特性，它可減少該系統(tǒng)所需的優(yōu)先權(quán)水平的數(shù)目要求。它還可在圖形處理器正在幀緩沖器中建立一個(gè)圖象的同時(shí)隱藏一幅圖象。在圖象完成后，一旦該小窗口方式停用則該圖象能立即出現(xiàn)在顯示監(jiān)視器上。
由VIPS提供的另一優(yōu)點(diǎn)是一種用于存儲(chǔ)一些或所有的被顯示的圖象而不影響顯示產(chǎn)生通道的性能的方法，有時(shí)稱之為透明的硬烤貝(THC)。該THC模塊將接受和DAC18相同的數(shù)字象素?cái)?shù)據(jù)流，這個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流代表顯示在系統(tǒng)監(jiān)視器上的實(shí)際圖象。當(dāng)該屏幕被更新時(shí)，THC能相繼地將象素?cái)?shù)據(jù)存到以后被一個(gè)主處理器讀出的存儲(chǔ)器中，為了補(bǔ)償在DACCLT中做的任何轉(zhuǎn)化，該CLT可被加在THC中被用來(lái)在存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)到THC上的RAM時(shí)使用，該THC將有一個(gè)起動(dòng)信號(hào)去捉住和保持一個(gè)單一的幀直到它被再起動(dòng)為止。然后，各主處理器通過(guò)VME總線訪問(wèn)THC模塊來(lái)讀取該圖象。使用用于硬烤貝的數(shù)字技術(shù)就降低該差的可能性。
在結(jié)合最佳實(shí)施例闡明了本發(fā)明的同時(shí)，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們將理解到各種能被做出的修改將離不開本發(fā)明的構(gòu)思和范圍。本發(fā)明的模塊化和靈活的性質(zhì)能以不同的結(jié)構(gòu)滿足各這具體的要求。因此，本發(fā)明的范圍將僅由附后的權(quán)利要求書中所提到的來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一個(gè)視頻處理系統(tǒng)，用于將多個(gè)圖形應(yīng)用集成到單一視頻顯示器上，其特征為，主處理器裝置，用于根據(jù)各種事件來(lái)發(fā)送各控制指令到一個(gè)顯示接口處理器；顯示接口處理器裝置，用于維持視頻同步；幀插入緩沖器裝置，用于為視頻處理系統(tǒng)提供顯示存儲(chǔ)器和在逐個(gè)象素的基礎(chǔ)上合并各圖象以及數(shù)-模轉(zhuǎn)換器裝置，用于把代表被顯示的視頻圖象的逐個(gè)象素?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)一個(gè)顯示器的模擬信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征為，多個(gè)主處理器裝置用于從多個(gè)源中接收事件。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征為，多個(gè)幀插入緩沖器用于存儲(chǔ)代表多個(gè)圖象的數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征為，多個(gè)顯示接口處理器裝置用于維持視頻同步。
5.如權(quán)利要求4的所述的系統(tǒng)，其特征為，多個(gè)幀插入緩沖器用于存儲(chǔ)代表多個(gè)圖象的數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征為，用于執(zhí)行逐個(gè)象素地合并相對(duì)于幀插入緩沖器的數(shù)據(jù)的裝置。
7.用于合并存儲(chǔ)在N個(gè)幀插入緩沖器中的代表N個(gè)圖象的數(shù)據(jù)的方法，其特征為下述步驟提供N個(gè)幀插入緩沖器，它的每一個(gè)產(chǎn)生一個(gè)本地圖象;賦給每個(gè)本地圖象緩沖器中的每個(gè)象素以一個(gè)優(yōu)先權(quán)號(hào)1-N;將本地圖象數(shù)據(jù)從第N個(gè)幀緩沖器傳送到第N-1個(gè)幀緩沖器;將從第N個(gè)幀緩沖器來(lái)的本地圖象數(shù)據(jù)的優(yōu)先權(quán)與第N-1個(gè)幀緩沖器中的本地圖象數(shù)據(jù)的優(yōu)先權(quán)按逐個(gè)象素地進(jìn)行比較;根據(jù)優(yōu)先權(quán)的算法合并這兩個(gè)幀緩沖器來(lái)的本地圖象數(shù)據(jù);分配所合并的數(shù)據(jù)到下一個(gè)幀緩沖器;以及重復(fù)這個(gè)比較，合并和分配步驟，直到在所有幀緩沖器中的全部數(shù)據(jù)已被合并為止。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征為，所述的比較步驟包括逐個(gè)象素地比較在幀緩沖器中每行和每列中的每個(gè)象素的優(yōu)先權(quán)。
全文摘要
視頻插入處理系統(tǒng)(VIPS)體系結(jié)構(gòu)在圖形處理方面為系統(tǒng)設(shè)計(jì)師提供模塊化的和并行的方法。利用一組核心圖形模塊能夠滿足寬范圍的圖形處理要求。藉提供支持獨(dú)立圖形通道的能力，對(duì)每組附加圖形通道性能可增加N倍，利用獨(dú)立的圖形通道還增加滿足實(shí)時(shí)響應(yīng)要求的系統(tǒng)能力。VIPS結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是合并多幀緩沖器來(lái)的圖象成單一顯示圖象。最終圖象是根據(jù)象素優(yōu)先權(quán)來(lái)選擇每一象素源的結(jié)果。這對(duì)圖形系統(tǒng)提供圖象覆蓋、下墊、合并和隱藏的能力而與形狀和大小無(wú)關(guān)。
文檔編號(hào)G09G5/399GK1072050SQ92111428
公開日1993年5月12日 申請(qǐng)日期1992年10月9日 優(yōu)先權(quán)日1991年10月31日
發(fā)明者米切爾·J·布爾海勒 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司