CN102456219B - 光栅化方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光栅化方法，包括：将一个图元在发生颜色跳变的位置进行分割，得到多个颜色连续渐变的子图元；分别对各个子图元进行光栅化；所述分别对各个所述子图元进行光栅化包括：按照各个所述子图元的颜色变化与空间尺寸的比例设置各自的降分辨率系数；将各个所述子图元以所述各自的降分辨率系数降低分辨率；将降低分辨率的各个所述子图元分别光栅化；将光栅化后的各个所述子图元恢复到原分辨率。本发明提供了一种光栅化装置，包括：分割模块，用于将一个图元在发生颜色跳变的位置进行分割，得到多个颜色连续渐变的子图元；光栅化模块，用于分别对各个子图元进行光栅化。本发明提高了光栅化速度和图像质量。

Description

光栅化方法和装置

技术领域

本发明涉及图形图像处理领域，具体而言，涉及光栅化方法和装置。

背景技术

渐变是各点在页面显示的颜色与各点的空间位置紧密相关；这种颜色与空间位置的关系采用某种连续函数或分段连续函数进行描述，图元内各点位置呈现的颜色呈渐进变化。

在PDF/PostScript标准中共定义了几种类型的渐变，包括函数型渐变，线性渐变，圆形渐变，自由结构渐变，交错结构渐变，孔斯渐变，张量渐变。如图1所示即为典型的圆形渐变。

如前所述渐变图元范围内各点呈现的颜色是以该点空间位置为自变量，通过相应的函数计算而获得。以圆形渐变为例，其过程为先定义：

（a）两个圆的空间位置C0:(x0,y0,r0),C1:(x1,y1,r1)

（b）定义两个初始圆的参数分别为t₀,t₁

（c）两圆周上的颜色S0,S1

（d）以及空间颜色转换函数f(t)

（e）空间上其他点皆位于圆Cs:(x_c(s),y_c(s),r(s))上,每个圆对应一个t值，t₀≤t≤t₁。

然后，在圆C0，C1之间的各点的颜色通过如下的方式进行计算。

$\left\{\begin{array}{c}{x}_c\left(s\right)=x_0+s\×(x_1-x_0)\\ y_c\left(s\right)=y_0+s\×(y_1-y_0)\\ r\left(s\right)=r_0+s\×(r_1-r_0)\\ s=(t-t_0)/(t_1-t_0)\end{array}\right.---\left(1.1\right)$

每空间上的圆(x_c(s),y_c(s),r(s))即对应一个特定的t值，代入函数f(t)后即可计算该圆周上各点的颜色值。在该渐变图元进行光栅化时，则需要通过当前设备页面上每个设备点的空间坐标计算该点在渐变空间内的空间坐标值，然后根据该空间坐标值以及方程组(1.1)计算当前点的t值，进而计算当前点的最终呈现颜色。

其他类型的渐变亦是以类似的方式进行图元描述并进行光栅化，即都存在初始参数t₀,t₁，初始颜色S0,S1，空间颜色函数f(t)，其中t₀≤t≤t₁。

由上述描述可知，对于每个渐变图元在光栅化时皆需要将其覆盖的每个设备坐标点进行相应的计算，在设备分辨率较高时光栅化的效率就比较低下。为此常用的方法是，当设备分辨率比较高时，采用在计算时先降分辨率进行计算；在绘制最终页面时再重新将分辨率提升至原本的设备分辨率，通常最终设备分辨率与计算时分辨率的比值称为降分辨率系数。

常用的降分辨率方法是采用一种比较固定的方式，例如有些采用分辨率除以挂网的网目数为降分辨率系数，有些采用图元在设备页面上的长度除以图元两端的颜色差异为降分辨率系数。但是发明人发现这些降分辨率的方法未充分考虑渐变图元本身的特性，主要体现在两个方面：一是对于颜色变化比较平缓的渐变没有取得更优的光栅化效率；二则对于颜色变化剧烈的渐变则又丢失了许多渐变本来的细节特性，典型的失真就是在颜色发生跳变的位置处出现锯齿。图2所示即为典型的锯齿现象。

发明内容

本发明旨在提供一种光栅化方法和装置，以解决现有技术存在的失真或效率较低的问题。

在本发明的实施例中，提供了一种光栅化方法，包括：将一个图元在发生颜色跳变的位置进行分割，得到多个颜色连续渐变的子图元；分别对各个子图元进行光栅化；所述分别对各个所述子图元进行光栅化包括：按照各个所述子图元的颜色变化与空间尺寸的比例设置各自的降分辨率系数；将各个所述子图元以所述各自的降分辨率系数降低分辨率；将降低分辨率的各个所述子图元分别光栅化；将光栅化后的各个所述子图元恢复到原分辨率。

在本发明的实施例中，提供了一种光栅化装置，包括：分割模块，用于将一个图元在发生颜色跳变的位置进行分割，得到多个颜色连续渐变的子图元；光栅化模块，用于分别对各个子图元进行光栅化；所述光栅化模块包括：系数设置模块，按照各个所述子图元的颜色变化与空间尺寸的比例设置各自的降分辨率系数；降分辨率模块，用于将各个所述子图元以所述各自的降分辨率系数降低分辨率；执行模块，用于将降低分辨率的各个所述子图元分别光栅化；恢复模块，用于将光栅化后的各个所述子图元恢复到原分辨率。

本发明实施例的光栅化方法和装置因为分区域对图元进行光栅化，所以克服了现有技术固定降分辨率导致失真或效率较低的问题，提高了光栅化速度和图像质量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为圆形渐变的示例图；

图2为光栅化质量低下时产生锯齿的示例图；

图3为根据本发明一个实施例的光栅化方法的流程图；

图4为根据本发明一个优选实施例的圆形渐变示例图；

图5为对图4的渐变图元进行区域分割示意图；

图6为图5中区域1的最终点阵；

图7为图5中区域2的最终点阵；

图8为图5中渐变图元的最终点阵；

图9为根据本发明一个实施例的光栅化装置的示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。需要说明的是，本发明涉及图形图像处理领域，不可避免地需要使用彩图说明颜色的处理过程，但因为出版印刷的原因，原彩色图像只能呈现为黑白图片，本文将尽可能地用文字说明颜色情况。

图3为根据本发明一个实施例的光栅化方法的流程图，包括：

步骤S10，将一个图元在发生颜色跳变的位置进行分割，得到多个颜色连续渐变的子图元；

步骤S20，分别对各个子图元进行光栅化。

在现有技术中，对于一个图元固定地设置一个降分辨率系数，将整个图元降到一个固定的分辨率。然而一个图元中可能有多个颜色渐变相差很大的区域。一个固定的降分辨率系数对于颜色渐变缓慢的区域有可能太大了，导致图像失真；而对于该图元中的其他颜色渐变大的区域又有可能太小了，导致光栅化效率较低。

而该实施例的光栅化方法因为综合考虑渐变图元本身的特性，将图元按照渐变情况分为多个区域，因此可以分区域地对渐变进行光栅化，从而避免了整个图元固定一个降分辨率系数导致的图像失真或光栅化效率较低的问题，提高了光栅化速度和图像质量。

优选地，步骤S10包括：扫描图元的形状结构描述；当发现以渐变的一个方向的空间位置为自变量，其各点对应的参数存在不连续时，则在参数发生跳变的位置将图元进行分割。

优选地，步骤S10包括：扫描图元的空间颜色函数；空间颜色函数是分段连续函数，则在分段处将图元分割。

一般来说，可以先扫描图元的形状结构描述，在扫描图元的空间颜色函数，上述优选实施例可以很容易地识别出图元中发生颜色跳变的地方。

图4为根据本发明一个优选实施例的圆形渐变示例图，图元在72dpi下的描述如下：

t0=0.0 t1=1.0

圆1：

圆心坐标100.0 100.0

半径0

颜色C=0.0 M=1.0 Y=0.0 K=0.0

圆2：

圆心坐标300.00 300.00

半径120

颜色C=1.0 M=0.0 Y=1.0 K=0.0

空间颜色函数：C_i(t)=A_i0+(A_i1-A_i0)*t

A0=[0.0,1.0,0.0,0.0] A1=[1.0,0.0,1.0,0.0]

即，A₁0=1.0，A₂0=1.0，A₃0=0.0，A₄0=0.0；A₁1=1.0，A₂1=0.0，A₃1=1.0，A₄1=0.0。

图5为对图4的渐变图元进行区域分割示意图。可以看到在两个圆心相连的径向方向上在t=1.0的圆处参数发生了跳变，因此可以将渐变图元分割为两部分。一部分是t=1.0的圆范围内的区域，其他部分为另一分割区域。

优选地，步骤S20包括：按照各个子图元的颜色变化与空间尺寸的比例设置各自的降分辨率系数；将各个子图元以各自的降分辨率系数降低分辨率；将降低分辨率的各个子图元分别光栅化；将光栅化后的各个子图元恢复到原分辨率。

本优选实施例动态地确定渐变图元光栅化时的降分辨率系数，从而达到光栅化时在确保输出质量的同时效率最优。

优选地，按照各个子图元的颜色变化与空间尺寸的比例设置各自的降分辨率系数包括：

对子图元的空间颜色函数在各个色面上对空间长度求导，记为d(s_i)/d(l)，其中s_i为第i个色面的空间颜色函数，l为空间长度；

取其中的最大值max（d(s_i)/d(l)）作为子图元的颜色变化量化值；

设置子图元的降分辨率系数nBlockSize为：nBlockSize=L_d/(S_max/max（d(s_i)/d(l)）)，其中，L_d为子图元在其径向上的空间长度，S_max为子图元在其范围内的最大颜色差异。

本优选实施例给出了一种设置降分辨率系数的方案，计算简单，容易实现。显然，本发明不限定于此，例如可以取d(s_i)/d(l)的平均值作为颜色变化量化值等。

对于图4的优选实施例，假定目前需要在600dpi的设备分辨率下，颜色解析度为256，进行输出。对两个区域分别计算其图元颜色变化剧烈程度的量化值，以及相应的降分辨率系数，由于区域1和区域2实际上是采用同一个空间颜色函数，因此其颜色变化剧烈程度的量化值求解方式类似。

根据方程组(1.1)可得到方程：

[(x1-x0)²+(y1-y0)²-(r1-r0)²]*s-2*s*

[(x-x0)*(x1-x0)+(y-y0)*(y1-y0)+r0*(r1-r0)]+[(x-x0)²+(y-y0)²-r0²]=0

可知0.0<=s<=1.0，因此约去高指数项可以将x，y看成与s的近似线性变化，同时根据颜色空间函数可以看出颜色与s亦为线性变化，故可知颜色与空间位置为线性变化。因此对于区域1：相当于在径向P0->P1，约从t=0.3线性变化到t=1.0，按照颜色解析度为256（即在设备上颜色值按照每次步进1来看，由0.0到1.0共需要256步），则共需要180步；而由P0->P1的像素数为600*600/72=5000,故降分辨率系数最大可取5000/180=27。

同理可求解区域2的最大降分辨率系数为4。

根据实际的分辨率生成相应区域的点阵，如图6和图7所示。

优选地，本光栅化方法还包括：在得到多个颜色连续渐变的子图元时，分别生成各个子图元的剪裁路径；将光栅化后的各个子图元恢复到原分辨率时，以各自的剪裁路径分别对各个子图元进行范围限定。所有的剪裁路径的并集即为原始图元的轮廓路径。如图5中的轮廓线所示，将图元分割为两个区域后，分别以两个区域的边界轮廓作为剪裁路径对两个区域进行限定。该优选实施例可以避免子图元恢复时发生溢出。

将两个分区域输出至页面，即可得到渐变图元的最终输出结果，如图8所示，并且可以发现在图元发生颜色跳变的位置并未出现锯齿现象。

图9为根据本发明一个实施例的光栅化装置的示意图，包括：

分割模块10，用于将一个图元在发生颜色跳变的位置进行分割，得到多个颜色连续渐变的子图元；

光栅化模块20，用于分别对各个子图元进行光栅化。

该实施例的光栅化装置因为综合考虑渐变图元本身的特性，将图元按照渐变情况分为多个区域，因此可以分区域地对渐变进行光栅化，从而避免了整个图元固定一个降分辨率系数导致的图像失真或光栅化效率较低的问题，提高了光栅化速度和图像质量。

优选地，分割模块10包括：第一扫描模块，用于扫描图元的形状结构描述；第一分割模块，用于当发现以渐变的一个方向的空间位置为自变量，其各点对应的参数存在不连续时，则在参数发生跳变的位置将图元进行分割；第二扫描模块，用于扫描图元的空间颜色函数；第二分割模块，用于空间颜色函数是分段连续函数，则在分段处将图元分割。本优选实施例可以很容易地识别出图元中发生颜色跳变的地方。

优选地，光栅化模块20包括：系数设置模块，按照各个子图元的颜色变化与空间尺寸的比例设置各自的降分辨率系数；降分辨率模块，用于将各个子图元以各自的降分辨率系数降低分辨率；执行模块，用于将降低分辨率的各个子图元分别光栅化；恢复模块，用于将光栅化后的各个子图元恢复到原分辨率。本优选实施例动态地确定渐变图元光栅化时的降分辨率系数，从而达到光栅化时在确保输出质量的同时效率最优。

优选地，系数设置模块包括：

求导模块，用于对子图元的空间颜色函数在各个色面上对空间长度求导，记为d(s_i)/d(l)，其中s_i为第i个色面的空间颜色函数，l为空间长度；

量化模块，用于取其中的最大值max（d(s_i)/d(l)）作为子图元的颜色变化量化值；

计算模块，用于设置子图元的降分辨率系数nBlockSize为：nBlockSize=L_d/(S_max/max（d(s_i)/d(l)）)，其中，L_d为子图元在其径向上的空间长度，S_max为子图元在其范围内的最大颜色差异。

本优选实施例给出了一种设置降分辨率系数的方案，计算简单，容易实现。

从以上的描述中可以看出，本发明上述的实施例实现了高效高质量的光栅化渐变图元。采用本发明可在保证图元光栅化的质量前提下，最大可能地提高了光栅化的效率。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，如函数型渐变，线性渐变，圆形渐变，自由结构渐变，交错结构渐变，孔斯渐变，张量渐变的光栅化处理。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光栅化方法，其特征在于，包括：

将一个图元在发生颜色跳变的位置进行分割，得到多个颜色连续渐变的子图元；

分别对各个所述子图元进行光栅化；所述分别对各个所述子图元进行光栅化包括：按照各个所述子图元的颜色变化与空间尺寸的比例设置各自的降分辨率系数；将各个所述子图元以所述各自的降分辨率系数降低分辨率；将降低分辨率的各个所述子图元分别光栅化；将光栅化后的各个所述子图元恢复到原分辨率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将一个图元在发生颜色跳变的位置进行分割包括：

扫描所述图元的形状结构描述；

当发现以渐变的一个方向的空间位置为自变量，其各点对应的参数存在不连续时，则在所述参数发生跳变的位置将所述图元进行分割。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将一个图元在发生颜色跳变的位置进行分割包括：

扫描所述图元的空间颜色函数；

所述空间颜色函数是分段连续函数，则在分段处将所述图元分割。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，按照各个所述子图元的颜色变化与空间尺寸的比例设置各自的降分辨率系数包括：

对所述子图元的空间颜色函数在各个色面上对空间长度求导，记为d(s_i)/d(l)，其中s_i为第i个色面的所述空间颜色函数，l为所述空间长度；

取其中的最大值max（d(s_i)/d(l)）作为所述子图元的颜色变化量化值；

设置所述子图元的降分辨率系数nBlockSize为：

nBlockSize=L_d/(S_max/max（d(s_i)/d(l)）)

其中，L_d为所述子图元在其径向上的空间长度，S_max为所述子图元在其范围内的最大颜色差异。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：在得到多个颜色连续渐变的子图元时，分别生成各个所述子图元的剪裁路径；

将光栅化后的各个所述子图元恢复到所述原分辨率时，以各自的剪裁路径分别对各个所述子图元进行范围限定。

6.一种光栅化装置，其特征在于，包括：

分割模块，用于将一个图元在发生颜色跳变的位置进行分割，得到多个颜色连续渐变的子图元；

光栅化模块，用于分别对各个所述子图元进行光栅化；所述光栅化模块包括：系数设置模块，按照各个所述子图元的颜色变化与空间尺寸的比例设置各自的降分辨率系数；降分辨率模块，用于将各个所述子图元以所述各自的降分辨率系数降低分辨率；执行模块，用于将降低分辨率的各个所述子图元分别光栅化；恢复模块，用于将光栅化后的各个所述子图元恢复到原分辨率。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述分割模块包括：

第一扫描模块，用于扫描所述图元的形状结构描述；

第一分割模块，用于当发现以渐变的一个方向的空间位置为自变量，其各点对应的参数存在不连续时，则在所述参数发生跳变的位置将所述图元进行分割；

第二扫描模块，用于扫描所述图元的空间颜色函数；

第二分割模块，用于所述空间颜色函数是分段连续函数，则在分段处将所述图元分割。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述系数设置模块包括：

求导模块，用于对所述子图元的空间颜色函数在各个色面上对空间长度求导，记为d(s_i)/d(l)，其中s_i为第i个色面的所述空间颜色函数，l为所述空间长度；

量化模块，用于取其中的最大值max（d(s_i)/d(l)）作为所述子图元的颜色变化量化值；

计算模块，用于设置所述子图元的降分辨率系数nBlockSize为：

nBlockSize=L_d/(S_max/max（d(s_i)/d(l)）)

其中，L_d为所述子图元在其径向上的空间长度，S_max为所述子图元在其范围内的最大颜色差异。