CN109493307B - 一种基于浮点像素数据的图像Alpha混合方法 - Google Patents

一种基于浮点像素数据的图像Alpha混合方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于浮点像素数据的图像Alpha混合方法，主要解决现有图像混合方法速度慢、混合方式单一的问题。该方法包括以下步骤：1)获取浮点源颜色FP_Cs、浮点目标颜色FP_Cd以及颜色常量；2)进行1‑FP_As操作，FP_As为浮点源颜色的Alpha值；3)选取1‑FP_As与FP_Ad中较大的值作为M，M＝Max(1‑FP_As，FP_Ad)，FP_Ad为浮点目标颜色的Alpha值；4)获取浮点源因子FP_S与浮点目标因子FP_D：5)对浮点源颜色、浮点目标颜色、浮点源因子和浮点目标因子进行处理，获得浮点像素混合结果；6)进行浮点像素混合结果溢出判断。

Description

一种基于浮点像素数据的图像Alpha混合方法
技术领域
本发明涉及计算机图形处理领域，具体涉及一种基于浮点像素数据的图像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、混合方式单一的技术问题，提供了一种基于浮点像素数据的图像Alpha混合方法。
本发明的技术方案是：
一种基于浮点像素数据的图像Alpha混合方法，包括以下步骤：
1)获取浮点源颜色FP_Cs、浮点目标颜色FP_Cd以及颜色常量；
2)进行1-FP_As操作，FP_As为浮点源颜色的Alpha值；
3)选取1-FP_As与FP_Ad中较大的值作为M，M＝Max(1-FP_As，FP_Ad)， FP_Ad为浮点目标颜色的Alpha值；
4)获取浮点源因子FP_S与浮点目标因子FP_D：
从浮点源颜色、浮点目标颜色、颜色常量、步骤3)的M值以及常数0中选择一项作为浮点源因子；从浮点源颜色、浮点目标颜色、颜色常量、步骤3) 的M值以及常数0中选择一项作为浮点目标因子FP_D；
5)对浮点源颜色、浮点目标颜色、浮点源因子和浮点目标因子进行处理，获得浮点像素混合结果；
6)进行浮点像素混合结果溢出判断：
当浮点像素混合结果大于等于1时，将浮点像素混合结果替换为1；
当浮点像素混合结果小于等于0时，将浮点像素混合结果替换为0；
当浮点像素混合结果在0与1之间时，将浮点像素混合结果直接输出。
进一步地，
步骤5)具体为，
5.1)将浮点源颜色与浮点源因子相乘，浮点目标颜色与浮点目标因子相乘，公式为FP_Cs×FP_S，FP_Cd×FP_D；
5.2)将步骤5.1)中的乘法值相加作为浮点像素混合结果，公式为FP_Cs ×FP_S+FP_Cd×FP_D；
或者，
5.1)将浮点源颜色与1-浮点源因子相乘，浮点目标颜色与1-浮点目标因子相乘，公式为FP_Cs×(1-FP_S)，FP_Cd×(1-FP_D)；
5.2)将步骤5.1)中的乘法值相加作为浮点像素混合结果，公式为FP_Cs ×(1-FP_S)+FP_Cd×(1-FP_D)。
或者，
5.1)将浮点源颜色与浮点源因子相乘，浮点目标因子与0-浮点目标颜色相乘，公式为FP_Cs×FP_S，(0-FP_Cd)×FP_D；
5.2)将步骤5.1)中的乘法值相加作为浮点像素混合结果，公式为FP_Cs ×FP_S+(0-FP_Cd)×FP_D；
或者，
5.1)将浮点源颜色与1-浮点源因子相乘，1-浮点目标因子与0-浮点目标颜色相乘，公式为FP_Cs×(1-FP_S)，(0-FP_Cd)×(1-FP_D)；
5.2)将步骤5.1)中的乘法值相加作为浮点像素混合结果，公式为FP_Cs ×(1-FP_S)+(0-FP_Cd)×(1-FP_D)。
或者，
5.1)将0-浮点源颜色与浮点源因子相乘，浮点目标因子与浮点目标颜色相乘，公式为(0-FP_Cs)×FP_S；
5.2)将步骤5.1)中的乘法值相加作为浮点像素混合结果，公式为 (0-FP_Cs)×FP_S+FP_Cd×FP_D；
或者
5.1)将0-浮点源颜色与1-浮点源因子相乘，1-浮点目标因子与浮点目标颜色相乘，公式为(0-FP_Cs)×(1-FP_S)，FP_Cd×(1-FP_D)；
5.2)将步骤5.1)中的乘法值相加作为浮点像素混合结果，公式为 (0-FP_Cs)×(1-FP_S)+FP_Cd×(1-FP_D)。
进一步地，步骤5)执行完成后还进行下列操作：
最大值混合：比较浮点目标颜色与步骤5)中浮点像素混合结果的大小，选择较大的值作为浮点像素混合结果。
或者，步骤5)执行完成后还进行下列操作：
最小值混合：比较浮点目标颜色与步骤5)中浮点像素混合结果的大小，选择较小的值作为浮点像素混合结果。
进一步地，步骤4)中还包括Alpha扩展操作,获取浮点源因子和浮点目标因子后，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分别为浮点源因子的Alpha值、蓝色值、绿色值和红色值，Ad、Bd、Gd、Rd分别为浮点目标因子的Alpha值、蓝色值、绿色值和红色值。
进一步地，步骤2)中的浮点源颜色Alpha值，具体采用外部输入的Alpha 值或常数1。
进一步地，步骤3)中的浮点目标颜色的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为本发明浮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混合方法实现五种混合模式，如表1所示。
表1混合模式类型表
编号 公式 描述
1 C<sub>s</sub>*S+C<sub>d</sub>*D 乘加混合
2 C<sub>d</sub>*D‐C<sub>s</sub>*S 逆向减色混合
3 C<sub>s</sub>*S‐C<sub>d</sub>*D 减色混合
4 min(C<sub>s</sub>*S+C<sub>d</sub>*D,C<sub>d</sub>) 最小值混合
5 max(C<sub>s</sub>*S+C<sub>d</sub>*D,C<sub>d</sub>) 最大值混合
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
Figure BDA0001830860750000041
一种基于浮点像素数据的图像Alpha混合方法，包括以下步骤：
1)获取浮点源颜色FP_Cs、浮点目标颜色FP_Cd以及颜色常量等像素信息，进行数据传递；
2)进行1-FP_As操作，FP_As为浮点源颜色的Alpha值，浮点源颜色Alpha 值选择具体为：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；
3)选择1-FP_As与FP_Ad中较大的值作为下一步步骤数据选择的一种选项，公式为Max(1-FP_As，FP_Ad)，FP_Ad为浮点目标颜色的Alpha值；
4)在浮点源颜色、浮点目标颜色、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，得到浮点源因子FP_S和浮点目标因子FP_D；
步骤4)中还可包括Alpha扩展操作,获取浮点源因子和浮点目标因子后，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分别为源因子的Alpha值、蓝色值、绿色值和红色值，Ad,Bd,Gd,Rd分别为目标因子的Alpha值、蓝色值、绿色值和红色值；
5)对浮点源颜色、浮点目标颜色、浮点源因子和浮点目标因子进行处理，获得浮点像素混合结果；
当进行最大值混合时，上述步骤5)执行完成后还可进行下列操作：
比较浮点目标颜色与步骤5)结果的大小，选择较大的值作为最终像素混合结果。
当进行最小值混合时，上述步骤5)执行完成后还可进行下列操作：
比较浮点目标颜色与步骤5)结果的大小，选择较小的值作为最终像素混合结果。
6)进行浮点像素混合结果溢出判断；
当浮点像素混合结果大于等于1时，将浮点像素混合结果替换为1；
当浮点像素混合结果小于等于0时，将浮点像素混合结果替换为0；
当浮点像素混合结果介于0与1之间时，将浮点像素混合结果直接输出。
实施例1
实现浮点乘加混合方式执行以下步骤：
1)获取浮点源颜色FP_Cs、浮点目标颜色FP_Cd以及颜色常量等像素信息并进行数据传递；
2)进行1-FP_As操作，FP_As为浮点源颜色的Alpha值；
3)选择1-FP_As与FP_Ad中较大的值作为下一步数据选择的一种选项，公式为M＝Max(1-FP_As，FP_Ad)，FP_Ad为浮点目标颜色的Alpha值；
4)获取浮点源因子FP_S与浮点目标因子FP_D；
选择浮点源颜色、浮点目标颜色、颜色常量、步骤3)的M值以及常数0中的一项作为浮点源因子；选择浮点源颜色、浮点目标颜色、颜色常量、步骤3) 的M值以及常数0中的一项作为浮点目标因子；
5)将浮点源颜色与浮点源因子相乘，浮点目标颜色与浮点目标因子相乘，公式为FP_Cs×FP_S，FP_Cd×FP_D；将上述乘法值相加作为浮点像素混合结果，公式为FP_Cs×FP_S+FP_Cd×FP_D；
或者,将浮点源颜色与1-浮点源因子相乘，浮点目标颜色与1-浮点目标因子相乘，公式为FP_Cs×(1-FP_S)，FP_Cd×(1-FP_D)；将上述乘法值相加作为浮点像素混合结果，公式为FP_Cs×(1-FP_S)+FP_Cd×(1-FP_D)；
6)进行浮点混合结果溢出判断；
当浮点像素混合结果大于等于1时，将浮点像素混合结果替换为1；
当浮点像素混合结果小于等于0时，将浮点像素混合结果替换为0；
当浮点像素混合结果在0与1之间时，将浮点像素混合结果直接输出。
实施例2
实现浮点减色混合方式执行以下步骤：
1)获取浮点源颜色FP_Cs、浮点目标颜色FP_Cd以及颜色常量等像素信息并进行数据传递；
2)进行1-FP_As操作，FP_As为浮点源颜色的Alpha值；
3)选择1-FP_As与FP_Ad中较大的值作为下一步数据选择的一种选项，公式为M＝Max(1-FP_As，FP_Ad)，FP_Ad为浮点目标颜色FP_Cd的Alpha值；
4)在浮点源颜色、浮点目标颜色、步骤3)的M值、颜色常量以及常数0 中进行混合因子数据选择，得到浮点源因子FP_S和浮点目标因子FP_D；
5)将浮点源颜色与浮点源因子相乘，浮点目标因子与0-浮点目标颜色相乘，公式为FP_Cs×FP_S，(0-FP_Cd)×FP_D；将上述乘法值相加作为浮点像素混合结果，公式为FP_Cs×FP_S+(0-FP_Cd)×FP_D；
或者，将浮点源颜色与1-浮点源因子相乘，1-浮点目标因子与0-浮点目标颜色相乘，公式为FP_Cs×(1-FP_S)，(0-FP_Cd)×(1-FP_D)；将上述乘法值相加作为浮点像素混合结果，公式为FP_Cs×(1-FP_S)+(0-FP_Cd)× (1-FP_D)。
6)进行浮点混合结果溢出判断；
当浮点像素混合结果大于等于1时，将浮点像素混合结果替换为1；
当浮点像素混合结果小于等于0时，将浮点像素混合结果替换为0；
当浮点像素混合结果在0与1之间时，将浮点像素混合结果直接输出。
实施例3
实现浮点逆向减色混合方式执行以下步骤：
1)获取浮点源颜色FP_Cs、浮点目标颜色FP_Cd以及颜色常量等像素信息并进行数据传递；
2)进行1-FP_As操作，FP_As为浮点源颜色的Alpha值；
3)选择1-FP_As与FP_Ad中较大的值作为下一步数据选择的一种选项，公式为M＝Max(1-FP_As，FP_Ad)，FP_Ad为浮点目标颜色的Alpha值；
4)获取浮点源因子FP_S与浮点目标因子FP_D；
选择浮点源颜色、浮点目标颜色、颜色常量、步骤3)的M值以及常数0 中的一项作为浮点源因子；
选择浮点源颜色、浮点目标颜色、颜色常量、步骤3)的M值以及常数0 中的一项作为浮点目标因子FP_D；
5)将0-浮点源颜色与浮点源因子相乘，浮点目标因子与浮点目标颜色相乘，公式为(0-FP_Cs)×FP_S，FP_Cd×FP_D；将上述乘法值相加作为浮点像素混合结果，公式为(0-FP_Cs)×FP_S+FP_Cd×FP_D；
或者，将0-浮点源颜色与1-浮点源因子相乘，1-浮点目标因子与浮点目标颜色相乘，公式为(0-FP_Cs)×(1-FP_S)，FP_Cd×(1-FP_D)；将上述乘法值相加作为浮点像素混合结果，公式为(0-FP_Cs)×(1-FP_S)+FP_Cd ×(1-FP_D)。
6)进行浮点混合结果溢出判断；
当浮点像素混合结果大于等于1时，将浮点像素混合结果替换为1；
当浮点像素混合结果小于等于0时，将浮点像素混合结果替换为0；
当浮点像素混合结果在0与1之间时，将浮点像素混合结果直接输出。
实施例4
实现浮点最小值混合方式执行以下步骤：
1)获取浮点源颜色FP_Cs、浮点目标颜色FP_Cd以及颜色常量等像素信息并进行数据传递；
2)进行1-FP_As操作，FP_As为浮点源颜色的Alpha值；
3)选择1-FP_As与FP_Ad中较大的值作为下一步数据选择的一种选项，公式为M＝Max(1-FP_As，FP_Ad)，FP_Ad为浮点目标颜色FP_Cd的Alpha值；
4)获取浮点源因子FP_S与浮点目标因子FP_D：
选择浮点源颜色、浮点目标颜色、颜色常量、步骤3)的M值以及常数0 中的一项作为浮点源因子；
选择浮点源颜色、浮点目标颜色、颜色常量、步骤3)的M值以及常数0 中的一项作为浮点目标因子；
5)将浮点源颜色与浮点源因子相乘，浮点目标颜色与浮点目标因子相乘，公式为FP_Cs×FP_S，FP_Cd×FP_D，将上述乘法值相加作为浮点像素混合结果，公式为FP_Cs×FP_S+FP_Cd×FP_D；
6)比较浮点目标颜色与步骤5)结果的大小，选择较小的值作为像素混合结果公式为，min(FP_Cd,FP_Cs×FP_S+FP_Cd×FP_D)；
7)进行浮点混合结果溢出判断；
当浮点像素混合结果大于等于1时，将浮点像素混合结果替换为1；
当浮点像素混合结果小于等于0时，将浮点像素混合结果替换为0；
当浮点像素混合结果在0与1之间时，将浮点像素混合结果直接输出。
实施例5
实现浮点最大值混合方式执行以下步骤：
1)获取浮点源颜色FP_Cs、浮点目标颜色FP_Cd以及颜色常量等像素信息并进行数据传递；
2)进行1-FP_As操作，FP_As为浮点源颜色的Alpha值；
3)选择1-FP_As与FP_Ad中较大的值作为下一步数据选择的一种选项，公式为M＝Max(1-FP_As，FP_Ad)，FP_Ad为浮点目标颜色的Alpha值；
4)产生浮点源因子FP_S与浮点目标因子FP_D；
选择浮点源颜色、浮点目标颜色、颜色常量、步骤3)的M值以及常数0 中的一项作为浮点源因子；
选择浮点源颜色、浮点目标颜色、颜色常量、步骤3)的M值以及常数0 中的一项作为浮点目标因子；
5)将浮点源颜色与浮点源因子相乘，浮点目标颜色与浮点目标因子相乘，公式为FP_Cs×FP_S，FP_Cd×FP_D；将上述乘法值相加作为浮点像素混合结果，公式为FP_Cs×FP_S+FP_Cd×FP_D；
6)比较浮点目标颜色与步骤5)结果的大小，选择较大的值作为像素混合结果公式为，max(FP_Cd,FP_Cs×FP_S+FP_Cd×FP_D)；
7)进行浮点混合结果溢出判断；
当浮点像素混合结果大于等于1时，将浮点像素混合结果替换为1；
当浮点像素混合结果小于等于0时，将浮点像素混合结果替换为0；
当浮点像素混合结果在0与1之间时，将浮点像素混合结果直接输出。

Claims (3)

1.一种基于浮点像素数据的图像Alpha混合方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取浮点源颜色FP_Cs、浮点目标颜色FP_Cd以及颜色常量；
2)进行1-FP_As操作，FP_As为浮点源颜色的Alpha值；
3)选取1-FP_As与FP_Ad中较大的值作为M，FP_Ad为浮点目标颜色的Alpha值；
4)获取浮点源因子FP_S与浮点目标因子FP_D：
从浮点源颜色、浮点目标颜色、颜色常量、步骤3)的M值以及常数0中选择一项作为浮点源因子FP_S；
从浮点源颜色、浮点目标颜色、颜色常量、步骤3)的M值以及常数0中选择一项作为浮点目标因子FP_D；
步骤4)中还包括Alpha扩展操作,获取浮点源因子和浮点目标因子后，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分别为浮点源因子的Alpha值、蓝色值、绿色值和红色值，Ad、Bd、Gd、Rd分别为浮点目标因子的Alpha值、蓝色值、绿色值和红色值；
5)对浮点源颜色、浮点目标颜色、浮点源因子和浮点目标因子进行处理，获得浮点像素混合结果；
步骤5)具体为，
5.1)将浮点源颜色与浮点源因子相乘，浮点目标颜色与浮点目标因子相乘，公式为FP_Cs×FP_S，FP_Cd×FP_D；
5.2)将步骤5.1)中的乘法值相加作为浮点像素混合结果，公式为FP_Cs×FP_S+FP_Cd×FP_D；
或者，
5.1)将浮点源颜色与1-浮点源因子相乘，浮点目标颜色与1-浮点目标因子相乘，公式为FP_Cs×(1-FP_S)，FP_Cd×(1-FP_D)；
5.2)将步骤5.1)中的乘法值相加作为浮点像素混合结果，公式为FP_Cs×(1-FP_S)+FP_Cd×(1-FP_D)；
或者，
步骤5)具体为，
5.1)将浮点源颜色与浮点源因子相乘，浮点目标因子与0-浮点目标颜色相乘，公式为FP_Cs×FP_S，(0-FP_Cd)×FP_D；
5.2)将步骤5.1)中的乘法值相加作为浮点像素混合结果，公式为FP_Cs×FP_S+(0-FP_Cd)×FP_D；
或者，
5.1)将浮点源颜色与1-浮点源因子相乘，1-浮点目标因子与0-浮点目标颜色相乘，公式为FP_Cs×(1-FP_S)，(0-FP_Cd)×(1-FP_D)；
5.2)将步骤5.1)中的乘法值相加作为浮点像素混合结果，公式为FP_Cs×(1-FP_S)+(0-FP_Cd)×(1-FP_D)；
或者，
步骤5)具体为，
5.1)将0-浮点源颜色与浮点源因子相乘，浮点目标因子与浮点目标颜色相乘，公式为(0-FP_Cs)×FP_S；
5.2)将步骤5.1)中的乘法值相加作为浮点像素混合结果，公式为(0-FP_Cs)×FP_S+FP_Cd×FP_D；
或者
5.1)将0-浮点源颜色与1-浮点源因子相乘，1-浮点目标因子与浮点目标颜色相乘，公式为(0-FP_Cs)×(1-FP_S)，FP_Cd×(1-FP_D)；
5.2)将步骤5.1)中的乘法值相加作为浮点像素混合结果，公式为(0-FP_Cs)×(1-FP_S)+FP_Cd×(1-FP_D)；
步骤5)执行完成后还进行下列操作：
最大值混合：比较浮点目标颜色与步骤5)中浮点像素混合结果的大小，选择较大的值作为浮点像素混合结果；
或者，步骤5)执行完成后还进行下列操作：
最小值混合：比较浮点目标颜色与步骤5)中浮点像素混合结果的大小，选择较小的值作为浮点像素混合结果；
6)进行浮点像素混合结果溢出判断：
当浮点像素混合结果大于等于1时，将浮点像素混合结果替换为1；
当浮点像素混合结果小于等于0时，将浮点像素混合结果替换为0；
当浮点像素混合结果在0与1之间时，将浮点像素混合结果直接输出。
2.根据权利要求1所述的基于浮点像素数据的图像Alpha混合方法，其特征在于：步骤2)中的浮点源颜色Alpha值，具体采用外部输入的Alpha值或常数1。
3.根据权利要求2所述的基于浮点像素数据的图像Alpha混合方法，其特征在于：步骤3)中的浮点目标颜色的Alpha值，具体采用外部输入的Alpha值。
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