CN109447928A - 一种基于定点像素数据的图像Alpha混合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于定点像素数据的图像Alpha混合方法，主要解决现有图像混合方法速度慢、混合方式少的问题。该方法包括以下步骤：1)获取定点源颜色FX_Cs、定点目标颜色FX_Cd以及颜色常量；2)对定点源颜色与定点目标颜色通道缩减；3)对FX_Ad取反，结果为～FX_Ad，选择FX_As与～FX_Ad中较小的值作为N，N＝Min(FX_As，～FX_Ad)，FX_Ad为定点目标颜色的Alpha值，FX_As为定点源颜色的Alpha值；4)获取定点源因子FX_S和定点目标因子FX_D；5)对定点源颜色、定点目标颜色、定点源因子和定点目标因子进行处理，获得定点像素混合结果；6)定点像素混合结果通道缩减。
Description
技术领域
本发明涉及计算机图形处理领域，具体涉及一种基于定点像素数据的图像Alpha混合方法。
背景技术
Alpha混合单元是GPU(Graphics Processing Unit)完成图像混合功能的关键模块，处于图形渲染管线的末端，承担着前景像素与背景像素混合的作用。单一的Alpha混合方式会带来生硬的视觉体验，针对不同的绘制场景，GPU采用多样的混合方式以还原现实世界的视见关系，从而提高绘制场景的真实性。近年来，随着半导体工艺的进步和计算机图形学的发展，计算机合成图像的质量得到了极大提高，图像的混合方式对场景真实性的影响更加突出。
现有图像混合方法中的混合方式采用混合软件-操作系统-CPU的处理流程，操作系统的延迟以及CPU较慢的处理速度都会降低混合速度。此外，现有图像混合方法中硬件混合方式一般只采用乘加混合方式，混合方式单一，不能满足特定图像的混合。
发明内容
本发明的目的是解决现有图像混合方法存在速度慢、混合方式少的技术问题，提供了一种基于定点像素数据的图像Alpha混合方法。
本发明的技术方案是：
一种基于定点像素数据的图像Alpha混合方法，包括以下步骤：
1)获取定点源颜色FX_Cs、定点目标颜色FX_Cd以及颜色常量；
2)对定点源颜色与定点目标颜色通道缩减；
3)对FX_Ad取反，结果为～FX_Ad，选择FX_As与～FX_Ad中较小的值作为N，N＝Min(FX_As，～FX_Ad)，FX_Ad为定点目标颜色的Alpha值，FX_As为定点源颜色的Alpha值；
4)获取定点源因子FX_S和定点目标因子FX_D；
从通道缩减后的定点源颜色、通道缩减后的定点目标颜色、步骤3)的N值、颜色常量以及常数0中的一项作为定点源因子；
从通道缩减后的定点源颜色、通道缩减后的定点目标颜色、步骤3)的N值、颜色常量以及常数0中的一项作为定点目标因子；
5)对定点源颜色、定点目标颜色、定点源因子和定点目标因子进行处理，获得定点像素混合结果；
6)定点像素混合结果通道缩减并输出。
上述步骤2)与步骤3)可调换顺序执行或同时执行。
进一步地，步骤5)具体为，
5.1)将定点源颜色与定点源因子相乘，定点目标颜色与定点目标因子相乘，公式为FX_Cs×FX_S，FX_Cd×FX_D；
5.2)将步骤5.1)中的乘法值相加作为定点像素混合结果，公式为FX_Cs×FX_S+FX_Cd×FX_D。
或者，
5.1)将定点源颜色与定点源因子相乘，定点目标因子取反后与定点目标颜色相乘，公式为FX_Cs×FX_S，FX_Cd×(～FX_D)；
5.2)将步骤5.1)中的乘法值相加作为定点像素混合结果，公式为FX_Cs×FX_S+FX_Cd×(～FX_D)。
或者，
5.1)定点源因子取反后与定点源颜色相乘，定点目标因子与定点目标颜色相乘，公式为FX_Cs×(～FX_S)，FX_Cd×FX_D；
5.2)将步骤5.1)中的乘法值相加作为定点像素混合结果，公式为FX_Cs×(～FX_S)+FX_Cd×FX_D。
进一步地，步骤5)执行完成后还可进行下列操作，
最大值混合：比较定点目标颜色与步骤5)中定点像素混合结果的大小，选择较大的值作为定点像素混合结果。
或者，最小值混合：比较定点目标颜色与步骤5)中定点像素混合结果的大小，选择较小的值作为定点像素混合结果。
进一步地，步骤4)中还包括Alpha扩展操作，获取定点源因子和定点目标因子后，将(As，Bs，Gs，Rs)替换为(As，As，As，As)；(Ad，Bd，Gd，Rd)替换为(Ad，Ad，Ad，Ad)；其中，As、Bs、Gs、Rs分别为定点源因子的Alpha值、蓝色值、绿色值和红色值，Ad、Bd、Gd、Rd分别为定点目标因子的Alpha值、蓝色值、绿色值和红色值。
进一步地，步骤3)中的定点源颜色Alpha值，具体采用外部输入的Alpha值或常数1。
进一步地，步骤3)中的定点目标颜色的Alpha值，具体采用外部输入的Alpha值。
本发明与现有技术相比，具有以下技术效果：
1.相同的混合方式下，本发明与现有软件图像混合技术相比，混合速度呈指数倍提高。
2.本发明在支持现有混合方式的基础上，增加了最大值混合与最小值混合两种混合方式，减少了冗余图像的混合。
3.本发明减少了混合流程，提高了混合速度，实现了乘加混合、减色混合、逆向减色混合、最大值混合以及最小值混合五种混合方式，解决了混合方式少的问题。
4.本发明提出专用图像Alpha混合方法，可将此方法设置在处理芯片上，所以可采用硬件方式实现，解决了图像混合速度慢，混合方式少的问题。
附图说明
图1为本发明定点像素数据处理流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述：
本发明支持Alpha混合方法支持五种混合模式，如表1所示。
表1混合模式类型表
源因子与目标因子支持5种数据选择，如表2所示。
表2混合因子支持的数据类型
一种基于定点像素数据的图像Alpha混合方法，包括以下步骤：
1)获取定点源颜色、定点目标颜色以及颜色常量等像素信息，进行数据传递；
2)定点源颜色与定点目标颜色通道缩减；
当输出数据格式为1位时，则保留颜色数据的最高位，并将最高位扩展为8位(以最高位填充扩展位)；当输出数据格式为2位时，则保留颜色数据的高2位，并将高2位扩展为8位(以高2位填充扩展位)；当输出数据格式为3位时，则保留颜色数据的高3位，并将高3位扩展为8位(以高3位填充扩展位)；依此类推，输出数据格式为7位时，则保留颜色数据的高7位，并将高7位扩展为8位(以最高位填充扩展位)；当输出数据格式为8位时，不进行通道缩减；
3)对FX_Ad取反，结果为～FX_Ad，选择FX_As与～FX_Ad较小的值作为下一步骤数据选择的一种选项，公式为Min(FX_As，～FX_Ad)，FX_As为定点源颜色的Alpha值，FX_Ad为定点目标颜色的Alpha值，定点源颜色Alpha值的选择：当需要图像完全不透明时，选择常数1，当图像具有半透明属性时，选择外部输入Alpha值；
4)在通道缩减后的定点源颜色、通道缩减后的定点目标颜色、步骤3)处理的结果、颜色常量以及常数0中进行混合因子数据选择，得到定点源因子和定点目标因子；
步骤4)中还可包括Alpha扩展操作，得到定点源因子和定点目标因子后，将(As,Bs,Gs,Rs)替换为(As，As，As，As)；(Ad,Bd,Gd,Rd)替换为(Ad，Ad，Ad，Ad)，其中As,Bs,Gs,Rs分别为定点源因子的Alpha值、蓝色值、绿色值和红色值，Ad,Bd,Gd,Rd分别为定点目标因子的Alpha值、蓝色值、绿色值和红色值；
5)对定点源颜色、定点目标颜色、定点源因子和定点目标因子进行处理，获得定点像素混合结果；
上述步骤5)执行完成后还可进行下列操作之一，
最大值混合：比较定点目标颜色与步骤5)结果的大小，选择较大的值作为像素混合结果；
或者最小值混合：比较定点目标颜色与步骤5)结果的大小，选择较小的值作为像素混合结果；
6)定点像素混合结果通道缩减并输出；
当输出数据格式为1位时，则保留定点像素混合结果的最高位，并将结果扩展为8位(以0填充扩展位)；当输出数据格式为2位时，则保留颜色数据的高2位，并将高2位扩展为8位(以0填充扩展位)；当输出数据格式为3位时，则保留颜色数据的高3位，并将高3位扩展为8位(以0填充扩展位)；依此类推，输出数据格式为7位时，则保留颜色数据的高7位，并将高7位扩展为8位(以0填充扩展位)；当输出数据格式为8位时，不进行通道缩减。
上述步骤2)与步骤3)可调换顺序执行或同时执行。
实施例1
定点乘加混合方式包括以下步骤：
1)获取源颜色、目标颜色以及颜色常量等像素信息并进行数据传递；
2)定点源颜色与定点目标颜色通道缩减；
当输出数据格式为1位时，则保留颜色数据的最高位，并将最高位扩展为8位(以最高位填充扩展位)；当输出数据格式为2位时，则保留颜色数据的高2位，并将高2位扩展为8位(以高2位填充扩展位)；当输出数据格式为3位时，则保留颜色数据的高3位，并将高3位扩展为8位(以高3位填充扩展位)；依此类推，输出数据格式为7位时，则保留颜色数据的高7位，并将高7位扩展为8位(以最高位填充扩展位)；当输出数据格式为8位时，不进行通道缩减；
3)对FX_Ad取反，结果为～FX_Ad，选择FX_As与～FX_Ad较小的值作为下一步数据选择的一种选项，公式为N＝Min(FX_As，～FX_Ad)，FX_As为定点源颜色的Alpha值，FX_Ad为定点目标颜色的Alpha值；
4)在通道缩减后的定点源颜色、通道缩减后的定点目标颜色、步骤3)处理的结果、颜色常量以及常数0中进行混合因子数据选择，得到定点源因子和定点目标因子；
5)进行定点源颜色与定点源因子相乘，定点目标颜色与定点目标因子相乘，公式分别为FX_Cs×FX_S，FX_Cd×FX_D，将上述乘法结果相加作为定点像素混合结果，公式为FX_Cs×FX_S+FX_Cd×FX_D；
6)定点像素混合结果通道缩减并输出；
当输出数据格式为1位时，则保留定点像素混合结果的最高位，并将结果扩展为8位(以0填充扩展位)；当输出数据格式为2位时，则保留颜色数据的高2位，并将高2位扩展为8位(以0填充扩展位)；当输出数据格式为3位时，则保留颜色数据的高3位，并将高3位扩展为8位(以0填充扩展位)；依此类推，输出数据格式为7位时，则保留颜色数据的高7位，并将高7位扩展为8位(以0填充扩展位)；当输出数据格式为8位时，不进行通道缩减。
实施例2
定点减色混合方式包括以下步骤：
1)获取源颜色、目标颜色以及颜色常量等像素信息并进行数据传递；
2)定点源颜色与定点目标颜色通道缩减；
当输出数据格式为1位时，则保留颜色数据的最高位，并将最高位扩展为8位(以最高位填充扩展位)；当输出数据格式为2位时，则保留颜色数据的高2位，并将高2位扩展为8位(以高2位填充扩展位)；当输出数据格式为3位时，则保留颜色数据的高3位，并将高3位扩展为8位(以高3位填充扩展位)；依此类推，输出数据格式为7位时，则保留颜色数据的高7位，并将高7位扩展为8位(以最高位填充扩展位)；当输出数据格式为8位时，不进行通道缩减；
3)对FX_Ad取反，结果为～FX_Ad，选择FX_As与～FX_Ad较小的值作为下一步数据选择的一种选项，公式为Min(FX_As，～FX_Ad)，FX_As为定点源颜色的Alpha值，FX_Ad为定点目标颜色的Alpha值；
4)在通道缩减后的定点源颜色、通道缩减后的定点目标颜色、步骤3)处理的结果、颜色常量以及常数0中进行混合因子数据选择，得到定点源因子和定点目标因子；
5)进行定点源颜色与定点源因子相乘，定点目标因子取反后与定点目标颜色相乘，公式分别为FX_Cs×FX_S，FX_Cd×(～FX_D)；将上述乘法结果相加作为定点像素混合结果，公式为FX_Cs×FX_S+FX_Cd×(～FX_D)；
6)定点像素混合结果通道缩减并输出；
当输出数据格式为1位时，则保留定点像素混合结果的最高位，并将结果扩展为8位(以0填充扩展位)；当输出数据格式为2位时，则保留颜色数据的高2位，并将高2位扩展为8位(以0填充扩展位)；当输出数据格式为3位时，则保留颜色数据的高3位，并将高3位扩展为8位(以0填充扩展位)；依此类推，输出数据格式为7位时，则保留颜色数据的高7位，并将高7位扩展为8位(以0填充扩展位)；当输出数据格式为8位时，不进行通道缩减。
实施例3
定点逆向减色混合方式包括以下步骤：
1)接收源颜色、目标颜色以及颜色常量等像素信息并进行数据传递；
2)定点源颜色与定点目标颜色通道缩减；
当输出数据格式为1位时，则保留颜色数据的最高位，并将最高位扩展为8位(以最高位填充扩展位)；当输出数据格式为2位时，则保留颜色数据的高2位，并将高2位扩展为8位(以高2位填充扩展位)；当输出数据格式为3位时，则保留颜色数据的高3位，并将高3位扩展为8位(以高3位填充扩展位)；依此类推，输出数据格式为7位时，则保留颜色数据的高7位，并将高7位扩展为8位(以最高位填充扩展位)；当输出数据格式为8位时，不进行通道缩减；
3)对FX_Ad取反，结果为～FX_Ad，选择FX_As与～FX_Ad较小的值作为下一步数据选择的一种选项，公式为Min(FX_As，～FX_Ad)，FX_As为定点源颜色的Alpha值，FX_Ad为定点目标颜色的Alpha值；
4)在通道缩减后的定点源颜色、通道缩减后的定点目标颜色、步骤3)处理的结果、颜色常量以及常数0中进行混合因子数据选择，得到定点源因子和定点目标因子；
5)进行定点源因子取反后与定点源颜色相乘，定点目标颜色与定点目标因子相乘，公式分别为FX_Cs×(～FX_S)，FX_Cd×FX_D，将上述乘法结果相加，公式为FX_Cs×(～FX_S)+FX_Cd×FX_D；
6)定点像素混合结果通道缩减并输出；
当输出数据格式为1位时，则保留定点像素混合结果的最高位，并将结果扩展为8位(以0填充扩展位)；当输出数据格式为2位时，则保留颜色数据的高2位，并将高2位扩展为8位(以0填充扩展位)；当输出数据格式为3位时，则保留颜色数据的高3位，并将高3位扩展为8位(以0填充扩展位)；依此类推，输出数据格式为7位时，则保留颜色数据的高7位，并将高7位扩展为8位(以0填充扩展位)；当输出数据格式为8位时，不进行通道缩减。
实施例4
定点最小值混合方式执行以下步骤：
1)接收源颜色、目标颜色以及颜色常量等像素信息并进行数据传递；
2)定点源颜色与定点目标颜色通道缩减；
当输出数据格式为1位时，则保留颜色数据的最高位，并将最高位扩展为8位(以最高位填充扩展位)；当输出数据格式为2位时，则保留颜色数据的高2位，并将高2位扩展为8位(以高2位填充扩展位)；当输出数据格式为3位时，则保留颜色数据的高3位，并将高3位扩展为8位(以高3位填充扩展位)；依此类推，输出数据格式为7位时，则保留颜色数据的高7位，并将高7位扩展为8位(以最高位填充扩展位)；当输出数据格式为8位时，不进行通道缩减；
3)对FX_Ad取反，结果为～FX_Ad，选择FX_As与～FX_Ad较小的值作为下一步数据选择的一种选项，公式为Min(FX_As，～FX_Ad)，FX_As为定点源颜色的Alpha值，FX_Ad为定点目标颜色的Alpha值；
4)在通道缩减后的定点源颜色、通道缩减后的定点目标颜色、步骤3)处理的结果、颜色常量以及常数0中进行混合因子数据选择，得到定点源因子和定点目标因子；
5)进行定点源颜色与定点源因子相乘，定点目标颜色与定点目标因子相乘，公式分别为FX_Cs×FX_S，FX_Cd×FX_D，将上述乘法结果相加作为定点像素混合结果，公式为FX_Cs×FX_S+FX_Cd×FX_D；
6)比较定点目标颜色FX_Cd与步骤5)结果的大小，选择较小的值作为像素混合结果，公式为min(FX_Cd,FX_Cs×FX_S+FX_Cd×FX_D)；
7)定点像素混合结果通道缩减并输出；
当输出数据格式为1位时，则保留定点像素混合结果的最高位，并将结果扩展为8位(以0填充扩展位)；当输出数据格式为2位时，则保留颜色数据的高2位，并将高2位扩展为8位(以0填充扩展位)；当输出数据格式为3位时，则保留颜色数据的高3位，并将高3位扩展为8位(以0填充扩展位)；依此类推，输出数据格式为7位时，则保留颜色数据的高7位，并将高7位扩展为8位(以0填充扩展位)；当输出数据格式为8位时，不进行通道缩减。
实施例5
定点最大值混合方式执行以下步骤：
1)接收源颜色、目标颜色以及颜色常量等像素信息并进行数据传递；
2)定点源颜色与定点目标颜色通道缩减；
当输出数据格式为1位时，则保留颜色数据的最高位，并将最高位扩展为8位(以最高位填充扩展位)；当输出数据格式为2位时，则保留颜色数据的高2位，并将高2位扩展为8位(以高2位填充扩展位)；当输出数据格式为3位时，则保留颜色数据的高3位，并将高3位扩展为8位(以高3位填充扩展位)；依此类推，输出数据格式为7位时，则保留颜色数据的高7位，并将高7位扩展为8位(以最高位填充扩展位)；当输出数据格式为8位时，不进行通道缩减；
3)对FX_Ad取反，结果为～FX_Ad，选择FX_As与～FX_Ad较小的值作为下一步数据选择的一种选项，公式为Min(FX_As，～FX_Ad)，FX_As为定点源颜色的Alpha值，FX_Ad为定点目标颜色的Alpha值；
4)在通道缩减后的定点源颜色、通道缩减后的定点目标颜色、步骤3)处理的结果、颜色常量以及常数0中进行混合因子数据选择，得到定点源因子和定点目标因子；
5)进行定点源颜色与定点源因子相乘，定点目标颜色与定点目标因子相乘。公式分别为FX_Cs×FX_S，FX_Cd×FX_D，将上述乘法结果相加作为定点像素混合结果，公式为FX_Cs×FX_S+FX_Cd×FX_D；
6)比较定点目标颜色FX_Cd与步骤5)结果的大小，选择较大的值作为像素混合结果,公式为max(FX_Cd，FX_Cs×FX_S+FX_Cd×FX_D)；
7)定点像素混合结果通道缩减并输出；
当输出数据格式为1位时，则保留定点像素混合结果的最高位，并将结果扩展为8位(以0填充扩展位)；当输出数据格式为2位时，则保留颜色数据的高2位，并将高2位扩展为8位(以0填充扩展位)；当输出数据格式为3位时，则保留颜色数据的高3位，并将高3位扩展为8位(以0填充扩展位)；依此类推，输出数据格式为7位时，则保留颜色数据的高7位，并将高7位扩展为8位(以0填充扩展位)；当输出数据格式为8位时，不进行通道缩减。
Claims (9)
1.一种基于定点像素数据的图像Alpha混合方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取定点源颜色FX_Cs、定点目标颜色FX_Cd以及颜色常量；
2)对定点源颜色与定点目标颜色通道缩减；
3)对FX_Ad取反，结果为～FX_Ad，选择FX_As与～FX_Ad中较小的值作为N，FX_Ad为定点目标颜色的Alpha值，FX_As为定点源颜色的Alpha值；
4)获取定点源因子FX_S和定点目标因子FX_D；
从通道缩减后的定点源颜色、通道缩减后的定点目标颜色、步骤3)的N值、颜色常量以及常数0中的一项作为定点源因子；
从通道缩减后的定点源颜色、通道缩减后的定点目标颜色、步骤3)的N值、颜色常量以及常数0中的一项作为定点目标因子；
5)对定点源颜色、定点目标颜色、定点源因子和定点目标因子进行处理，获得定点像素混合结果；
6)定点像素混合结果通道缩减并输出。
2.根据权利要求1所述的基于定点像素数据的图像Alpha混合方法，其特征在于：
步骤5)具体为，
5.1)将定点源颜色与定点源因子相乘，定点目标颜色与定点目标因子相乘，公式为FX_Cs×FX_S，FX_Cd×FX_D；
5.2)将步骤5.1)中的乘法值相加作为定点像素混合结果，公式为FX_Cs×FX_S+FX_Cd×FX_D。
3.根据权利要求1所述的基于定点像素数据的图像Alpha混合方法，其特征在于：
步骤5)具体为，
5.1)将定点源颜色与定点源因子相乘，定点目标因子取反后与定点目标颜色相乘，公式为FX_Cs×FX_S，FX_Cd×(～FX_D)；
5.2)将步骤5.1)中的乘法值相加作为定点像素混合结果，公式为FX_Cs×FX_S+FX_Cd×(～FX_D)。
4.根据权利要求1所述的基于定点像素数据的图像Alpha混合方法，其特征在于：
步骤5)具体为，
5.1)定点源因子取反后与定点源颜色相乘，定点目标因子与定点目标颜色相乘，公式为FX_Cs×(～FX_S)，FX_Cd×FX_D；
5.2)将步骤5.1)中的乘法值相加作为定点像素混合结果，公式为FX_Cs×(～FX_S)+FX_Cd×FX_D。
5.根据权利要求2所述的基于定点像素数据的图像Alpha混合方法，其特征在于：步骤5)执行完成后还进行下列操作，比较定点目标颜色与步骤5)中定点像素混合结果的大小，选择较大的值作为定点像素混合结果。
6.根据权利要求2所述的基于定点像素数据的图像Alpha混合方法，其特征在于：步骤5)执行完成后还进行下列操作，比较定点目标颜色与步骤5)中定点像素混合结果的大小，选择较小的值作为定点像素混合结果。
7.根据权利要求1至6任一所述的基于定点像素数据的图像Alpha混合方法，其特征在于,步骤4)中还包括Alpha扩展操作：获取定点源因子和定点目标因子后，将(As，Bs，Gs，Rs)替换为(As，As，As，As)；(Ad，Bd，Gd，Rd)替换为(Ad，Ad，Ad，Ad)；其中，As、Bs、Gs、Rs分别为定点源因子的Alpha值、蓝色值、绿色值和红色值，Ad、Bd、Gd、Rd分别为定点目标因子的Alpha值、蓝色值、绿色值和红色值。
8.根据权利要求7所述的基于定点像素数据的图像Alpha混合方法，其特征在于：步骤3)中的定点源颜色Alpha值，具体采用外部输入的Alpha值或常数1。
9.根据权利要求8所述的基于定点像素数据的图像Alpha混合方法，其特征在于：步骤3)中的定点目标颜色的Alpha值，具体采用外部输入的Alpha值。
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