專利名稱：改進(jìn)的s緩沖抗混疊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)圖象生成(CIG)系統(tǒng)，更具體地涉及用于顯示處理器的新穎的色彩決定裝置，并涉及處理描述目標(biāo)正面的圖象數(shù)據(jù)的新穎方法，用于顯示實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)中的這些對(duì)象的二維表示。
設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)圖象系統(tǒng)以提供許多視頻圖形系統(tǒng)的實(shí)時(shí)圖象再現(xiàn)，如視頻游戲和視頻培訓(xùn)和模擬設(shè)備。在這些系統(tǒng)中，更適合提供用戶視頻顯示的現(xiàn)實(shí)。
在一個(gè)典型的實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)圖形生成系統(tǒng)中，如視頻游戲，圖形生成以三個(gè)順序階段完成控制器，幾何處理器和顯示處理器。這三個(gè)處理階段或部分的每一個(gè)對(duì)表示或?qū)?yīng)將要顯示的三個(gè)連續(xù)場(chǎng)景之一中的數(shù)據(jù)都進(jìn)行獨(dú)立處理。每一個(gè)這些處理階段或部分處理在一個(gè)場(chǎng)景或圖形的數(shù)據(jù)一個(gè)固定時(shí)間，它可能是16.67毫秒的場(chǎng)時(shí)間也可以是33.3毫秒的幀時(shí)間，通常為前者。這些特殊的場(chǎng)和幀時(shí)間對(duì)應(yīng)一般電視格式顯示的場(chǎng)時(shí)間和幀時(shí)間，即每幀二個(gè)交替場(chǎng)，每秒30個(gè)幀。
每個(gè)時(shí)間間隔，所有三個(gè)處理器一直在工作，這樣在任何給定時(shí)間，處理器處理三個(gè)單獨(dú)的場(chǎng)景。每個(gè)部分在該間隔處理輸入并產(chǎn)生輸出，所以數(shù)據(jù)以連續(xù)的方式，從控制器至幾何處理器然后至顯示處理器，流過這三個(gè)階段。計(jì)算負(fù)載分散在特殊化的處理器部分，新場(chǎng)景能以每個(gè)場(chǎng)時(shí)間或幀時(shí)間顯示，即使結(jié)果延遲三個(gè)場(chǎng)時(shí)間或幀時(shí)間。
例如，在一個(gè)模擬飛行系統(tǒng)的電視游戲中，用戶或玩家的輸入由控制器接收；在由控制器，幾何處理器和顯示處理器順序處理之后，輸出作為一個(gè)彩色場(chǎng)景輸送給玩家觀看的視頻顯示。玩家看到的數(shù)據(jù)首先作為應(yīng)用于一個(gè)環(huán)境定義的簡(jiǎn)單控制輸入，并被轉(zhuǎn)換至象素視頻顯示信息。在控制器中，玩家輸入用來計(jì)算被模擬的飛行器的新位置和方位，并由此計(jì)算一個(gè)數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)置矩陣，用來從參照坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)對(duì)象至一個(gè)顯示坐標(biāo)系。處理飛行器，目標(biāo)位置和其它飛行器的其它信息也在控制器中計(jì)算。在某些應(yīng)用中，控制器是一個(gè)通用計(jì)算機(jī)。
幾何處理器從數(shù)據(jù)庫(kù)讀取目標(biāo)的描述，它在已保存的該場(chǎng)景的三維數(shù)字表示中是潛在可視的，并且使用在控制器中計(jì)算的轉(zhuǎn)置矩陣將讀取的對(duì)象旋轉(zhuǎn)為顯示坐標(biāo)。幾何處理器將三維數(shù)據(jù)數(shù)學(xué)化投影到二維顯示窗口上。另外，幾何處理器計(jì)算(使用深度緩沖區(qū)或之類)哪個(gè)對(duì)象在前或在其它對(duì)象之后，并保存該信息在一個(gè)優(yōu)先級(jí)清單中。
處理過的每個(gè)對(duì)象由單獨(dú)面組成，其中每個(gè)面是直邊限制的多邊形的形式。該優(yōu)先級(jí)清單包括在該場(chǎng)景中的所有面的次序，清單中的第一個(gè)面為最高級(jí)別的面，清單中的最后一個(gè)面為最低級(jí)別的面。一旦二個(gè)面在顯示器上交迭，較高優(yōu)先級(jí)的面將是可視的，而較低優(yōu)先級(jí)的面將被隱藏。最后，幾何處理器計(jì)算限制二維面的邊的顯示結(jié)束點(diǎn)，還計(jì)算描述這些限定邊的線性方程的相關(guān)系數(shù)。
顯示處理器接收二維面描述以及附加的與面有關(guān)的數(shù)據(jù)，并使用該信息輸出數(shù)據(jù)描述至一個(gè)彩色顯示，每個(gè)象素在該場(chǎng)景中。該系統(tǒng)中的每個(gè)彩色顯示一般由1024行的視頻信息組成，每行有1024個(gè)單獨(dú)彩色點(diǎn)或象素。顯示處理器要為每個(gè)象素解決，假設(shè)許多面能出現(xiàn)在一個(gè)象素中并且面的某些部分可能被其它面覆蓋，象素的顏色應(yīng)該是什么。因?yàn)樗羞@些象素值需要在1/60秒中計(jì)算出，顯示處理器中的處理負(fù)擔(dān)是很高的。為了給多顯示系統(tǒng)(單個(gè)系統(tǒng)包括14個(gè)顯示器之多)計(jì)算視頻，顯示處理器必須能處理每秒超過100億次計(jì)算。
一個(gè)難題是以一個(gè)抗混疊方式處理象素色度信息，它容許適當(dāng)?shù)目梢暤母咔逦冗吘壭Ч?，同時(shí)防止不需要的視頻數(shù)據(jù)元素(“扭曲”)取代所期望的元素身份，這樣在該象素中作為一個(gè)錯(cuò)誤顏色，或以一定程度的半透明出現(xiàn)。
本發(fā)明的目標(biāo)之一是提供一個(gè)改進(jìn)的計(jì)算機(jī)圖象生成系統(tǒng)的抗混疊過程。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供對(duì)用于計(jì)算機(jī)圖象生成系統(tǒng)中的一個(gè)抗混疊過程的邊交叉部數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的一個(gè)改進(jìn)處理。
這些和其它目標(biāo)是通過一個(gè)方法和裝置而獲得的，它用于計(jì)算機(jī)圖象生成系統(tǒng)中，其中多邊形顯示在一個(gè)象素矩陣上，用來對(duì)表示多邊形的交叉部和象素的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。該方法包括接收輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的步驟，該信號(hào)表現(xiàn)為將要顯示的每個(gè)多邊形的至少三個(gè)頂點(diǎn)中的每一個(gè)的坐標(biāo)集，每個(gè)多邊形的每個(gè)不同對(duì)的頂點(diǎn)定義該多邊形的不同邊；并響應(yīng)接收到的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)信號(hào)，生成邊界數(shù)據(jù)信號(hào)，它描述每個(gè)象素將要顯示的該多邊形邊的交叉部，如果有交叉部的話。
對(duì)于每個(gè)將要顯示的象素，生成步驟包括，ⅰ)在一個(gè)邊界數(shù)據(jù)信號(hào)的第一個(gè)字段并為該象素的每一面確認(rèn)被選擇的一個(gè)多邊形的邊界是否與所述的象素邊交叉，以及ⅱ)如果被選擇的多邊形的邊與象素的任一面交叉，在所述的一個(gè)邊界數(shù)據(jù)信號(hào)的第二個(gè)字段保存沿著該象素的一邊或多邊的位置的估計(jì)值，在該位置多邊形邊與象素邊交叉。
考慮下面的詳細(xì)描述并參考指定和顯示本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施例的附圖，本發(fā)明的另一些好處和優(yōu)點(diǎn)將更加明顯。


圖1是計(jì)算機(jī)圖象生成(CIG)系統(tǒng)的一個(gè)示意性框圖，在這里可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的裝置和方法；圖2是一個(gè)空間圖，描述在目標(biāo)空間中的目標(biāo)正面多邊形，和在圖象空間中的對(duì)應(yīng)的圖象正面多邊形，以及圖象面將顯示其上的顯示光柵的圖形元素(象素)之間的關(guān)系；圖2a是在將要顯示的所希望的多邊形附近，圖2的圖象顯示的放大部分；圖3a是一對(duì)正面多邊形成象其上的顯示象素矩陣的一個(gè)視圖；圖3b是一個(gè)正面多邊形定位其上的顯示象素矩陣的一個(gè)視圖，并表示可以用來決定象素顏色數(shù)據(jù)的各種象素邊E和邊距離D；圖4解釋了與幾個(gè)象素邊界交叉的一個(gè)多邊形；圖5示出了確認(rèn)邊交叉信號(hào)的數(shù)據(jù)位的一個(gè)表；圖6解釋了解決邊交叉的一個(gè)過程；和圖7示意性地描述一個(gè)子象素過濾器。
首先參考圖1，示出了計(jì)算機(jī)圖象系統(tǒng)，如飛行器駕駛窗模擬系統(tǒng)的功能框圖。參照現(xiàn)有的CIG技術(shù)，包括這樣的出版物，如美國(guó)專利4727365，它發(fā)表于1988年2月23日，由Bunker等人在“高級(jí)視頻目標(biāo)生成器”中提出；美國(guó)專利4825391,1989年4月25日公開，由D.Merz在“實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)圖象生成系統(tǒng)的深度緩沖區(qū)優(yōu)先級(jí)處理”中提出；美國(guó)專利5668940，由W.Steiner和M.Morgan在“計(jì)算機(jī)成象系統(tǒng)中的多邊形邊抗混疊的方法和設(shè)備”中提出；這三個(gè)美國(guó)專利4727365,4825391和5668940在這里作為整體一起作為參考。
系統(tǒng)10包括一個(gè)控制器單元12，一個(gè)幾何處理器單元14和一個(gè)顯示處理器單元16。顯示處理器單元16向顯示窗口18顯示信息，來模擬飛行器通過一個(gè)場(chǎng)景的移動(dòng)。操作器20通過輸入控制接口22鏈結(jié)至計(jì)算機(jī)圖象生成系統(tǒng)10。操作器的動(dòng)作反饋至輸入控制接口22。輸入控制接口從操作器向控制器12轉(zhuǎn)換合適的數(shù)據(jù)，如飛行器位置，飛行器搖晃，顛簸以及偏航角度。
在控制器12中，操作員輸入用來計(jì)算飛行器的新位置和方向，并由此計(jì)算一個(gè)數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)置矩陣，用來從參照坐標(biāo)系向顯示坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)目標(biāo)，這在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。有關(guān)場(chǎng)景，目標(biāo)位置或其它飛行器的其它信息在控制器中計(jì)算。在某些計(jì)算機(jī)圖象生成系統(tǒng)中，控制器單元12為一個(gè)通用計(jì)算機(jī)。
控制器單元12通過最新的飛行器方位周期性地更新。該方向包括飛行器搖晃，顛簸，偏航和從經(jīng)過輸入控制接口至控制器12距離操作員的位置?？刂破?2對(duì)一個(gè)場(chǎng)景加工一個(gè)場(chǎng)時(shí)間或幀時(shí)間，然后將數(shù)據(jù)傳遞給幾何處理器14。
幾何處理器14從場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存24中讀取目標(biāo)描述，如塔，道路，河流，飛機(jī)棚等等，它們?cè)诒４娴牡孛娴娜S數(shù)字表示中是潛在可視的。這些目標(biāo)從場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)讀取，并使用在控制器12中計(jì)算出的轉(zhuǎn)置矩陣旋轉(zhuǎn)到顯示坐標(biāo)。幾何處理器14修剪視目標(biāo)空間中的視窗邊界外的所有邊，處理器14將該三維目標(biāo)數(shù)據(jù)數(shù)學(xué)化投影到二維顯示窗口上。
超出顯示窗口邊界的目標(biāo)面在二維圖象空間中被剪輯。二維目標(biāo)包括點(diǎn)，線，封閉凸多邊形或它們的組合。每個(gè)封閉凸多邊形作為一個(gè)正面是已知的。這樣，處理過的每個(gè)目標(biāo)是由一個(gè)個(gè)單獨(dú)面組成，其中每個(gè)面由直邊所限。一旦在幾何處理器14中從三維目標(biāo)中計(jì)算出面，該數(shù)據(jù)傳遞給顯示處理器16。而且，幾何處理器14用已知的方式計(jì)算哪個(gè)面在前面或在其它面的后面，并保存該信息于一個(gè)優(yōu)先級(jí)清單中。
該優(yōu)先級(jí)清單包括該場(chǎng)景中的所有面的次序，其中清單中的第一個(gè)面是最高優(yōu)先級(jí)的面，而清單中的最后一個(gè)面是最低優(yōu)先級(jí)的面。一旦二個(gè)面在顯示中重疊，較高優(yōu)先級(jí)的面將是可視的，而較低優(yōu)先級(jí)的面的重疊部分將是隱藏的。在計(jì)算出優(yōu)先級(jí)清單之后，幾何處理器14計(jì)算限制二維面的線段的顯示終點(diǎn)，并計(jì)算描述限制邊的線性方程的相關(guān)系數(shù)。幾何處理器14計(jì)算描述被限制的面的每個(gè)邊的終點(diǎn)和每個(gè)邊的斜度。然后這些數(shù)據(jù)傳遞給顯示處理器16。
圖1示出了用來驅(qū)動(dòng)視頻顯示18的顯示處理器16。在某些系統(tǒng)中，單個(gè)控制器12和幾何處理器14用來驅(qū)動(dòng)不只一個(gè)顯示處理器。顯示處理器負(fù)責(zé)處理在視頻顯示器18上將要顯示的信息。顯示處理器執(zhí)行的一個(gè)特殊任務(wù)將是，假定有能出現(xiàn)在一個(gè)象素中的許多面，以及部分面可以被其它面覆蓋，為在視頻顯示器18中的每個(gè)象素解出該象素的顏色應(yīng)該是什么。為了實(shí)現(xiàn)該功能，于是顯示處理器16從幾何處理器14接收二維面描述，以及面顏色和面優(yōu)先級(jí)清單，并使用這些信息來輸出該場(chǎng)景至彩色視頻顯示18。在系統(tǒng)中顯示的每個(gè)顏色能由視頻信息的1024或更多線組成，并在每條線上一般有1024個(gè)單獨(dú)的顏色點(diǎn)或象素(圖形元素)。對(duì)于每個(gè)象素，該顯示器可以接收一個(gè)12位紅色數(shù)據(jù)信號(hào)，一個(gè)12位綠色數(shù)據(jù)信號(hào)和一個(gè)12位藍(lán)色數(shù)據(jù)信號(hào)，作為描述該象素的顏色的密度信息部分。
參考圖2，觀察員的眼睛20’在視點(diǎn)VP，并在目標(biāo)空間30’中觀看在視窗中的一個(gè)樣本正面多邊形30。只有沿著視線32才能看到最接近觀看者20’的面30。使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的深度緩沖區(qū)技術(shù)(例如參見前面提及的美國(guó)專利，專利號(hào)為4825391以及其中引用的參考書)，可視面由在視點(diǎn)VP和正面點(diǎn)PF之間的跨度距離R比較而決定。這樣，可視多邊形30(這里，由它的頂點(diǎn)Va,Vb,Vc確定的三角形正面)為該多邊形沿視線32有最小跨度Rmin。該目標(biāo)空間30’在圖象空間34’被投影到顯示窗口34之中；而且正面多邊形30作為顯示多邊形36’被投影，各自的頂點(diǎn)V1,V2和V3分別對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)Va,Vb和Vc。
顯示窗口通常為顯示光柵，沿著水平線(J方向)從光柵/窗口的左邊(J=J0)至光柵/窗口的右邊(J=Jmax)以順序方式掃描過每個(gè)象素38，從光柵/窗口的頂邊(I=I0)至底邊(I=Imax)線間的距離遞增(I方向)。這樣，從第一個(gè)(左手)象素P1至最后一個(gè)(右手)象素Pr掃描路徑線Lp。象素Pp由通過窗口平面34的視線32確認(rèn)，這樣象素線Lp包括投影和對(duì)應(yīng)多邊形點(diǎn)Pf的一個(gè)圖象點(diǎn)。沿著線Lp，多邊形36將包括這些象素，它即從最左邊的點(diǎn)P0，它由穿過左線位置的JL確定，至最右邊的點(diǎn)Pq，它由穿過右線位置的JR確定。
參考圖2a，沿著掃描線34”的一行象素38開始于最左邊象素38h沿著J方向順序掃描。然后進(jìn)行下一個(gè)象素38I，這樣那條線在該多邊形的左邊到達(dá)象素38l，并被該多邊形36部分覆蓋。該象素確認(rèn)為一個(gè)多邊形邊和J線34”的最左邊交叉點(diǎn)。沿著該線繼續(xù)，通過被該多邊形完全覆蓋的其它象素38，象素38r到達(dá)該多邊形的右邊并被該多邊形36部分覆蓋。該象素被確認(rèn)為一個(gè)多邊形邊的最右邊交叉點(diǎn)JR。繼續(xù)沿著J線34”前進(jìn)，最終到達(dá)該掃描線的最右邊象素38v。
將看到不考慮更遠(yuǎn)距離的多邊形的色度的半透明和流逝，完全被多邊形36覆蓋并因此全部在其中的象素38的屬性恰好具有多邊形面屬性(顏色，密度，半透明等等)。相反，只有該象素部分真正覆蓋，被多邊形36部分覆蓋的象素(如象素38l和38r)具有那個(gè)特殊多邊形的屬性，這樣剩下的象素的屬性必須從其它信息獲得，并根據(jù)每個(gè)多邊形/顏色信息源覆蓋的象素的不同百分比來混合。
這可以通過參考圖3a來理解，其中第一個(gè)多邊形36a被排在另一個(gè)多邊形36b的前面(這通過任何已知的深度緩沖處理)，如同在圖象空間所見到的。多邊形36有多個(gè)頂點(diǎn)(如，圖3b的四個(gè)頂點(diǎn)V1,V2,V3和V4)，它由類似的多個(gè)多邊形邊連接(如圖3b所示，邊39a,39b,39c和39d)，這些邊在交叉點(diǎn)40穿過象素邊界。圖象屏幕由象素的矩陣組形成，順序沿著水平線(如線…,L-2,L-1,L,L+1,L+2,…)以垂直列排列(如列…,P-2,P-1,P,P+1,P+2,…)，在象素的每條線L的較低劃線的水平邊E有下一個(gè)較高數(shù)目(下一個(gè)將要掃描)的象素線。因此每個(gè)象素能由它的行線L和列P下標(biāo)排序。將看到，有些象素如象素(L,P)將只由一個(gè)多邊形(多邊形36a)完全覆蓋，并因此只有那個(gè)多邊形的屬性，同時(shí)其它象素有多個(gè)多邊形的共享/混合屬性。
參考圖3b，顏色屬性可以通過考慮整個(gè)象素決定，并不需要處理每個(gè)象素(或子象素)的多個(gè)子部的顏色信息，即便使用前面提及的美國(guó)專利4825391的深度緩沖處理結(jié)構(gòu)(使用/不使用跨越/子跨越(subspan)處理方法)。應(yīng)該理解，處理過的每項(xiàng)信息是電子數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的一個(gè)信號(hào)字。在我們可以用簡(jiǎn)稱(如角，邊，多邊形等等)討論這些信號(hào)的同時(shí)，而且我們意味這些術(shù)語(yǔ)來表示數(shù)據(jù)信號(hào)，用于每個(gè)這些各自的幾何概念。例如，“角”表指定二維象素角位置的數(shù)據(jù)字，“邊”為表示有關(guān)多邊形邊的線的數(shù)據(jù)字集，“多邊形”意味與有關(guān)特殊的多邊形對(duì)等的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，等等。處理的結(jié)果將提供視頻信號(hào)(數(shù)字視頻，或從模擬視頻導(dǎo)出的數(shù)字視頻)的最終序列，它能引起視頻顯示裝置18的單獨(dú)象素的顏色和密度發(fā)亮和著色，對(duì)觀察者20是可視的。
在多邊形和象素邊界之間的一個(gè)交叉點(diǎn)或多個(gè)交叉點(diǎn)的基礎(chǔ)上，決定部分覆蓋一個(gè)象素的一個(gè)多邊形構(gòu)成最終象素屬性的范圍。用這種方式?jīng)Q定象素屬性的一個(gè)過程在上面指出的美國(guó)專利5668940詳細(xì)描述過。
一般地，根據(jù)該過程，提供輸入數(shù)據(jù)信號(hào)，其特征是要顯示的每個(gè)正面多邊形的至少三個(gè)頂點(diǎn)中的每一個(gè)的顯示空間坐標(biāo)。然后，利用該頂點(diǎn)數(shù)據(jù)來決定哪個(gè)多邊形邊，如果有的話，與形成該顯示光柵的象素序列中的一個(gè)相交，然后決定沿著相關(guān)象素邊的交點(diǎn)的位置。影響每個(gè)象素的所有多邊形的邊交叉數(shù)據(jù)信號(hào)以每個(gè)象素為基礎(chǔ)保存在一個(gè)幀緩沖中，每個(gè)多邊形的顏色數(shù)據(jù)占領(lǐng)該象素的任何部分。對(duì)于每個(gè)要顯示的象素，處理被選擇的相鄰象素的幾個(gè)邊的集合，來解決邊關(guān)系并混合多邊形顏色密度數(shù)據(jù)來決定每個(gè)顯示象素的最終的可觀察的顏色。
參考圖4，每個(gè)象素50是一個(gè)取該多邊形樣本的采樣點(diǎn)。計(jì)算出該多邊形邊在相鄰采樣點(diǎn)相交的位置。對(duì)于每個(gè)象素采樣點(diǎn)，計(jì)算出一個(gè)上，左，右，下邊交叉點(diǎn)。如果該邊交叉點(diǎn)在下一個(gè)象素采樣點(diǎn)之外，該邊交點(diǎn)標(biāo)記為被覆蓋，意味著該多邊形覆蓋相鄰的象素采樣點(diǎn)或位于其上。對(duì)于圖4中的例子，較低左象素采樣點(diǎn)的右交叉點(diǎn)52a以及較低右象素采樣點(diǎn)的左交叉點(diǎn)52b將標(biāo)記為被覆蓋。
每個(gè)多邊形邊能標(biāo)記為抗混疊的，或不是抗混疊的。而且，每個(gè)多邊形邊能標(biāo)記為網(wǎng)格抗混疊的。在該模式下，多邊形邊是抗混疊的，如果對(duì)于象素采樣點(diǎn)的每個(gè)多邊形邊交叉點(diǎn)是網(wǎng)格抗混疊是激活的，并且該邊不與另一多邊形共享，以及該邊標(biāo)記為抗混疊的。如果網(wǎng)格抗混疊是非激活的，該邊是抗混疊的除非該邊標(biāo)記為不是抗混疊的。
如果該象素是一個(gè)圖象的部分而不是一個(gè)多邊形的部分，該象素標(biāo)記為條件抗混疊的。在這種情況下，如果一個(gè)多邊形邊位于該圖象之上，該多邊形邊對(duì)于該圖象是抗混疊的；否則，該圖象不是抗混疊的。
當(dāng)使用阿爾法緩沖操作(源和目標(biāo)混合模式)，即將在幀緩沖的顏色(目標(biāo))與正在放入該幀緩沖的顏色(源)混合，該邊交叉點(diǎn)混合如下阿爾法緩沖混合方程是混合因子s*源象素+混合因子d*目標(biāo)象素。如果混合因子s為0，源象素沒有邊交叉點(diǎn)。如果混合因子d為0，目標(biāo)象素沒有邊交叉點(diǎn)。如果源象素和目標(biāo)象素沒有邊交叉點(diǎn)，什么都不做。如果源象素有邊交叉點(diǎn)，而目標(biāo)象素沒有，使用源象素邊交叉點(diǎn)。如果源象素沒有邊交叉點(diǎn)，而目標(biāo)象素有，使用目標(biāo)象素邊交叉點(diǎn)。如果源象素有邊交叉點(diǎn)，而目標(biāo)象素也有，平均源和目標(biāo)象素邊交叉點(diǎn)。
邊交叉點(diǎn)能被壓縮到8位或9位以適合幀緩沖，如圖5中的表格所示。
交叉點(diǎn)標(biāo)記，如果設(shè)置的話，表示有一個(gè)邊交叉，如果不設(shè)置的話，表示該多邊形位于相鄰象素上。
如果需要網(wǎng)格抗混疊，需要9位，否則需要8位。該網(wǎng)格標(biāo)志能替代幀緩沖中的藍(lán)色的LSB。這將對(duì)該圖象有最小影響。接近除以3。邊交叉點(diǎn)可以保存在阿爾法元素中的幀緩沖中。這限制使用目標(biāo)阿爾法的任何混合模式。
邊交叉點(diǎn)數(shù)據(jù)在輸出時(shí)間從幀緩沖中讀取。然后已編碼的邊交叉點(diǎn)數(shù)據(jù)能被解碼到原來的邊交叉點(diǎn)數(shù)據(jù)。
參考圖6，四個(gè)相鄰的象素采樣點(diǎn)50a,50b,50c和50d從幀緩沖取走。這些象素采樣點(diǎn)變成一個(gè)象素的四個(gè)角。每個(gè)采樣點(diǎn)有四個(gè)交叉點(diǎn)和幾個(gè)標(biāo)記。每個(gè)象素采樣點(diǎn)的邊交叉點(diǎn)被分解以形成該象素的每條邊的一個(gè)單邊交叉點(diǎn)。例如，左上象素采樣點(diǎn)50a有一個(gè)右交叉點(diǎn)，右上象素采樣點(diǎn)50b有左交叉點(diǎn)。這二個(gè)交叉點(diǎn)被分解以形成該象素上邊的一個(gè)邊交叉點(diǎn)。
邊分解的規(guī)則如下如果對(duì)于任何象素采樣點(diǎn)，混合標(biāo)沒有設(shè)置，那么不選擇混合抗混疊。
為該象素的每條邊，選擇二個(gè)采樣點(diǎn)。
ⅰ)如果有一個(gè)邊交叉點(diǎn)，那么設(shè)置有效邊交叉點(diǎn)標(biāo)記為0，并設(shè)置邊交叉點(diǎn)標(biāo)記為缺省值(.5)。
ⅱ)如果有采樣點(diǎn)A的一個(gè)邊交叉點(diǎn)，并且沒有其它采樣點(diǎn)的邊交叉點(diǎn)，那么設(shè)置有效邊交叉點(diǎn)標(biāo)記為1，并且設(shè)置邊交叉點(diǎn)對(duì)于采樣點(diǎn)A的邊交叉點(diǎn)。
ⅲ)如果有二個(gè)邊交叉點(diǎn)并且不是混合抗混疊的，那么設(shè)置有效邊交叉點(diǎn)標(biāo)記為1，并且邊交叉點(diǎn)是2個(gè)邊交叉點(diǎn)的平均。
ⅳ)如果有二個(gè)邊交叉點(diǎn)并且是混合抗混疊的，那么設(shè)置有效邊交叉點(diǎn)標(biāo)記為0，并設(shè)置邊交叉點(diǎn)標(biāo)記為缺省值(.5)。
如果象素將是抗混疊的，該象素角顏色必須一起混合如下注意到邊交叉點(diǎn)范圍在0和1.0之間，并從左至右和從上至下數(shù)字遞增。
ⅰ)如果上部的左象素采樣點(diǎn)標(biāo)記為不是抗混疊的，或者如果所有的象素采樣點(diǎn)標(biāo)記為條件抗混疊的，或者如果沒有有效的邊交叉點(diǎn)并且設(shè)置了混合抗混疊標(biāo)，那么象素顏色是上部左象素采樣點(diǎn)的顏色。
ⅱ)如果在象素中有2個(gè)有效邊交叉點(diǎn)，那么根據(jù)下面規(guī)則計(jì)算面積如果(頂交叉點(diǎn)有效而且底交叉點(diǎn)有效)，那么Area_tl+=Area_bl=(top xing+bot xing)/4Area_tr=Area_br=1/2-Area_tl如果(右交叉點(diǎn)有效而且左交叉點(diǎn)有效)，那么Area_tl=Area_tr=(right xing+left_xing)4Area_bl=Area_br=1/2-Area_tl如果(頂交叉點(diǎn)有效而且左交叉點(diǎn)有效)，那么
Area_tl=(top xing*left_xing)/2Area_bl=Area_tr=Area_br=(1-Area_tl)/3如果(頂交叉點(diǎn)有效而且右交叉點(diǎn)有效)，那么Area_tr=((1-top xing)*right xing)/2Area_bl=Area_tl=Area_br=(1-Area_tr)/3如果(底交叉點(diǎn)有效而且左交叉點(diǎn)有效)，那么Area_bl=(bot xing*(1-left xing))/2Area_br=Area_tr=Area_tl=(1-Area_bl)/3如果(底交叉點(diǎn)有效而且右交叉點(diǎn)有效)，那么Area_br=(bot xing*(1-right xing))/2Area_bl=Area_tr=Area_tl=(1-Area_br)/3否則Area_tl=(top xing+left xing)/4Area_tr=(1-top xing+right xing)/4Area_bl=(1-bot xing+left xing)/4Area_br=(2-bot xing-right xing)/4最終混合象素顏色由下面方程決定顏色=左上象素角顏色×Area_tl+右上象素角顏色×Area_tr+左下象素角顏色×Area_bl+右下象素角顏色×Area_br參考圖7，如果為了更好取樣需要每個(gè)象素60的2×2S已緩沖子象素，該象素分辨率能增加4個(gè)因子，于是應(yīng)用于過濾象素的以前的過濾器62降低了顯示分辨率。
子象素11,12,21和22是位于要顯示的象素之上的子象素。取走周圍的12個(gè)象素，然后根據(jù)下列方程使用一個(gè)回旋過濾器來計(jì)算象素顏色象素顏色=w((子象素11+子象素12+子象素21+子象素22)/4)+(1-W)(所有其它子象素/12)如果加權(quán)W為1.0，那么不使用周圍子象素。如果W為0.75，那么產(chǎn)生一個(gè)金字塔形的過濾器。如果W為0.5，那么產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)過濾器。
顯然這里公開的本發(fā)明經(jīng)過較好計(jì)算以滿足前面表述的目標(biāo)，可以理解本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以作出許多修改和實(shí)施例，想用附加的權(quán)利要求書覆蓋這樣的修改和實(shí)施例，因?yàn)樗鼈兟湓诒景l(fā)明的實(shí)質(zhì)和范疇之中。
權(quán)利要求
1．用于計(jì)算機(jī)圖象生成系統(tǒng)的一種方法，其中多邊形顯示在一個(gè)象素矩陣上，用來編碼表示多邊形和象素的交叉點(diǎn)的數(shù)據(jù)，該方法包括接收輸入數(shù)據(jù)信號(hào)，信號(hào)表現(xiàn)為要顯示的每個(gè)多邊形的至少三個(gè)頂點(diǎn)的每個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)集，每個(gè)多邊形的每個(gè)不同對(duì)的頂點(diǎn)定義該多邊形的一個(gè)不同邊；響應(yīng)接收到的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)信號(hào)，生成邊數(shù)據(jù)信號(hào)，描述有每個(gè)象素都要顯示的多邊形的邊的交叉點(diǎn)，如果有交叉點(diǎn)的話，其中生成步驟包括對(duì)于每個(gè)將要顯示的象素ⅰ)在一個(gè)邊數(shù)據(jù)信號(hào)的第一字段，并為象素的每一面確認(rèn)一個(gè)被選擇的多邊形的邊是否與所述的象素邊交叉，和ⅱ)如果被選擇的多邊形的邊與該象素的任何邊交叉，在所述的那個(gè)邊數(shù)據(jù)信號(hào)的第二字段保存沿著該象素的一條邊或多條邊的位置的估計(jì)值，在這些邊上多邊形的邊與象素邊交叉。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中保存步驟包括以下步驟如果被選擇的多邊形的邊與象素的二邊交叉，那么ⅰ)在第二字段的第一個(gè)子字段保存沿著該象素的所述二邊的第一條邊的距離的估計(jì)值，在這里多邊形邊與所述第一條邊交叉，和ⅱ)在第二字段的第二個(gè)子字段保存沿著該象素的所述二邊的第二條邊的距離的估計(jì)值，在這里多邊形邊與所述第二條邊交叉。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中第二字段包括一個(gè)預(yù)定好數(shù)目的位位置；第一個(gè)子字段包含一半所述預(yù)定數(shù)目的位位置；和第二個(gè)子字段也包含一半所述預(yù)定數(shù)目的位位置。
4．根據(jù)要求2的方法，其中第二字段包括4位位置；第一個(gè)子字段包含所述4位位置的第一個(gè)和第二個(gè)；第二個(gè)子字段包含所述4位位置的第三個(gè)和第四個(gè)；
5．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中保存步驟包括步驟如果被選擇的多邊形的邊與該象素的三條邊交叉，那么在第二字段保存沿著所述象素的三條邊的距離的均值，在這里多邊形邊與所述的三條邊交叉。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中保存步驟包括以下步驟如果被選擇的多邊形的邊與該象素的四條邊交叉，那么在第二字段保存沿著所述象素的四條邊的距離的均值，在這里多邊形邊與所述的四條邊交叉。
7．用于計(jì)算機(jī)圖象生成系統(tǒng)的一種設(shè)備，其中多邊形顯示在一個(gè)象素矩陣上，用來編碼表示多邊形和象素的交叉點(diǎn)的數(shù)據(jù)，該方法包括用來接收輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的裝置，信號(hào)表現(xiàn)為要顯示的每個(gè)多邊形的至少三個(gè)頂點(diǎn)的每個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)集，每個(gè)多邊形的每個(gè)不同對(duì)的頂點(diǎn)定義該多邊形的一個(gè)不同邊；響應(yīng)接收到的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)信號(hào)用來生成邊數(shù)據(jù)信號(hào)的裝置，該信號(hào)描述有每個(gè)象素都要顯示的多邊形的邊的交叉點(diǎn)，如果有交叉點(diǎn)的話，其中生成裝置包括ⅰ)在一個(gè)邊數(shù)據(jù)信號(hào)的第一字段，并為象素的每一面確認(rèn)一個(gè)被選擇的多邊形的邊是否與所述的象素邊交叉的裝置，和ⅱ)如果被選擇的多邊形的邊與該象素的任何邊交叉，在所述的那個(gè)邊數(shù)據(jù)信號(hào)的第二字段保存沿著該象素的一條邊或多條邊的位置的估計(jì)值的裝置，在這些邊上多邊形的邊與象素邊交叉。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其中用來保存的裝置包括如果被選擇的多邊形與該象素的二條邊交叉的話，在第二個(gè)字段的第一和第二子段保存分別沿著所述象素的二邊的第一條和第二條的距離的均值的裝置，在這里多邊形邊與所述的第一條邊和第二條邊交叉。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備，其中第二字段包括一個(gè)預(yù)定好數(shù)目的位位置；第一個(gè)子字段包含一半所述預(yù)定數(shù)目的位位置；和第二個(gè)子字段也包含一半所述預(yù)定數(shù)目的位位置。
10．根據(jù)要求7的設(shè)備，其中第二字段包括4位位置；第一個(gè)子字段包含所述4位位置的第一個(gè)和第二個(gè)；第二個(gè)子字段包含所述4位位置的第三個(gè)和第四個(gè)；
11．根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其中保存裝置包括，如果被選擇的多邊形的邊與該象素的三條邊交叉，在第二字段保存沿著所述象素的三條邊的距離的均值的裝置，在這里多邊形邊與所述的三條邊交叉。
12．根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其中保存裝置包括，如果被選擇的多邊形的邊與該象素的四條邊交叉，在第二字段保存沿著所述象素的四條邊的距離的均值的裝置，在這里多邊形邊與所述的四條邊交叉。
全文摘要
用于計(jì)算機(jī)圖象生成系統(tǒng)的一種方法和設(shè)備，其中多邊形顯示在一個(gè)象素矩陣上，用來編碼表示多邊形和象素的交叉點(diǎn)的數(shù)據(jù)，該方法包括接收輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的步驟，該信號(hào)表現(xiàn)為要顯示的每個(gè)多邊形的至少三個(gè)頂點(diǎn)的每個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)集，每個(gè)多邊形的每個(gè)不同對(duì)的頂點(diǎn)定義該多邊形的一個(gè)不同邊；和響應(yīng)接收到的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)信號(hào)，生成邊數(shù)據(jù)信號(hào)的信號(hào)，該信號(hào)描述有每個(gè)象素都要顯示的多邊形的邊的交叉點(diǎn)，如果有交叉點(diǎn)的話。
文檔編號(hào)G06T15/50GK1318179SQ00801412
公開日2001年10月17日 申請(qǐng)日期2000年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月15日
發(fā)明者W·R·斯泰納 申請(qǐng)人:真實(shí)立體公司