CN1189654A - 发送图像数据和处理图像的方法和装置及其记录介质 - Google Patents

发送图像数据和处理图像的方法和装置及其记录介质 Download PDF

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Abstract

一种图像数据处理系统,其中被分配有表示像素值的透明度值的图像数据在根据一个图像区域的预置预定尺寸被压缩为图像数据单元后被传送。用于规定所述图像数据单元中原始图像数据的每个像素是透明或不透明的辅助数据伴随该单元的压缩图像数据被传送。在扩展压缩图像数据时,由辅助数据设置成透明像素的一个像素被强制设置成一个透明像素而不考虑被扩展的图像数据。

Description

发送图像数据和处理 图像的方法和装置 及其记录介质
本发明涉及一种用于图像数据发送、图像处理的新的改进的方法和装置以及一种记录介质，特别是涉及一种使用诸如视频游戏机或个人计算机的相对有限的硬件资源，响应用户输入或处理结果以适当精度实时显示三维目标的新的改进的系统，从而实现低成本高效率。
在一般的家用TV游戏机，个人计算机或图像处理机中，用来产生数像数据并输出给TV接收机或输出给接收数据并显示的监视器的图像处理设备由通用存贮器、CPU和通过总线互联的其它处理LSI组成。在CPU和帧缓冲器之间沿图像数据流的方向提供有一个专用绘图设备以便于进行高速处理。
在上述系统中，CPU没有到作为与显示屏幕相关的显示存贮器的帧缓冲器的直接地址，而是由CPU执行一个诸如坐标转换，剪取和光源计算的几何处理，以将三维模型规定为诸如三角形或矩形的基本单元图形(多边形)的组合，从而产生绘制三维图像的命令。CPU通过外部总线将绘图命令传送给适当的绘图设备。
绘图命令包括诸如形状，位置。方向，颜色或图案等待绘制的多边形的信息。所述多边形的形状，位置或方向是由多边形顶点坐标确定的。为了显示三维目标，首先将该目标分解成多个多边形。CPU为这些多边形中的每一个产生绘图命令。如此产生的绘图命令经过总线传送给执行所述绘图命令的绘图设备，以便将显示数据写入到用于显示目的三维目标的帧缓冲器中。
为了更加逼真地显示所述目标，使用了诸如纹理映象或mip映像等公知技术，其中读出预置的图形图案并使用所述图形图案修改多边形的内部。
还有一种通过对图像的颜色数据经过其中记录有颜色查询数据的颜色查询表(CLUT)进行转换，来改变显示颜色的公知技术。
在家用TV游戏机或构成个人计算机的处理LSI中，试图在不增加成本的情况下加快操作频率或减少电路规模。但是，通过引入操作速度并不能有效增加低成本通用存贮器的实际容量。因此，在家用TV游戏机中或者在个人计算机中，存贮器的容量是一个瓶颈问题。
特别是，对于在高质量工作站中使用作为纹理图案而预先准备的高质量图形的纹理映象(预给定图案)来讲，需要在存贮器中保持构成一部分运动图形的所有图案；但是，在这种情况下，纹理图案的分辨率越高，存贮器的可用容量就越重要。
然后，使用一种方法在存贮器中以压缩形式保持纹理图案并每当使用数据时读出被压缩的纹理图案的数据和使用专用图案扩展设备扩展(解冻)被压缩的数据。
作为一个例子，一个典型的纹理图案由64个垂直像素乘以64个水平像素的图像区域的图像数据构成。但是，由于纹理图案不必是矩形，作为透明像素而未绘出的像素必须被建立在用于表示所需的纹理图案的矩形图像区域的图像数据中。这样，在绘图设备中，需要一种鉴别在矩形区域纹理数据中这些未被绘出的像素的方法。为此目的，单独提供了一个用于表示同一屏幕区域的透明度的被称为α-平面的信息。
但是，由于绘图设备需要使用α-平面执行用于绘图的处理，所以，需要将α-平面上的信息与纹理图像数据一起存贮到存贮器中，由此而增加了对存贮器容量的需求。
为了避免这种增加存贮器容量的需求，在由三原色红(R)、绿(G)和蓝(B)表示像素值的情况下，建议预设置表示每个像素值的透明度的特定值，诸如是(R、G、B)＝(0，0，0)。如果所述像素值是上述用于显示图像的值，绘图设备将不再重写帧缓冲器的值，从而使纹理图像中的像素成为透明的。
但是，用于诸如纹理图像数据的高效压缩是不可逆的，所以透明部分偶而会被解码成不透明的，在这种情况下，这种不透明像素部分被作为噪声而显示在纹理图案的周边缘处。
另一方面，在一系统中，如一个规定值被用作表示透明度，而一不透明像素突然变成不被绘制的透明像素时，当一个纹理图案以被放大的比例或缩小的比例显示时，在所述纹理图案的边缘会偶尔产生锯齿状的噪声或所谓的图形失真噪声。这类似于在电视广播中使用色度键的蓝色背景产生的令人不满意的图像合成。
因此，长期以来需要一种改善的方法和装置，以克服高质量的图像(诸如预绘制纹理数据)在被绘制到显示器时会产生失真的上述问题。本发明完全满足这个需要。
简言之，本发明提供一种用于传送和处理图像数据的新的改善的装置和方法，以及所使用的记录介质，本发明克服了图像噪声和像素透明数据处理的上述问题。
借助于不作为限制本发明的例子，本发明提供了一种图像数据传送系统，用于传送图像数据，在该图像数据中，分配一个值来表示一个像素的透明度，由此使图像数据根据一个预置的预定的图像尺寸被压缩成为一个图像数据单元。所述系统还传送用于伴随被压缩的图像数据指示图像数据单元的原始图像数据中每个像素是透明的还是不透明的辅助数据。
根据本发明，由辅助数据在压缩图像数据被扩展时设置为透明像素的一个像素被强制设置成透明像素而不必考虑扩展后的图像数据。
利用本发明的图像数据传送方法，如果一个应当是透明的像素在扩展和解码被压缩数据的图像数据时被错误地变成不透明的，那么，这样的像素被强制转换成透明像素。然后，校正后的扩展的图像数据存贮在存贮器中并由绘图设备绘制。因此，不必须将辅助数据存贮在存贮器中，这样就可以去除与辅助数据对应的存贮器容量。另外，由于固有的透明部分总是被绘制成透明部分，所以在被还原图像中减少了由于不可逆压缩所引起的噪声。
本发明还提供了一种图像处理系统，其中，分配了表示透明度值的一个像素值，并且所进行的绘制考虑了透明度，其中，与所述透明像素相邻的不透明像素被绘制成半透明像素。
利用本发明的图像处理装置，与透明像素相邻的像素被强制转换成半透明像素，借此可以减少混淆噪声。
因此，本发明满足了长期以来现有技术中对传送和处理图像数据以及所使用记录介质的需要，它克服了图像噪声和像素透明数据处理方面的前述问题。
通过以下结合附图的详细描述，本发明的这些和其它目的和优点将会变得更加明显。附图中：
图1的方框图示出了实施根据本发明的图像处理装置的游戏机；
图2示出了图1所示游戏机的实际外观；
图3示出了根据本发明用于处理压缩图像数据的系统；
图4的方框图示出了根据本发明在图像数据传送系统中的记录处理器；
图5示出了本发明一个实施例中的原理图像及其相关的处理单元；
图6示出了用于对图5所示图像进行处理的辅助数据；
图8示出了本发明一个实施例中的一个压缩图像数据处理单元；
图9示出了在本发明一个实施例中压缩图像数据处理单元原始图像图案的一个例子；
图10示出了附加到图9所示图像图案上的辅助数据；
图11示出了索引颜色形式的一个颜色转换表；
图12示出了在本发明一个实施例中在压缩图像数据记录期间的数据格式例；
图13的方框图示出了本发明一个实施例中压缩图像数据记录期间的数据处理；
图14示出了图像数据中由不可逆压缩产生的噪声；
图15示出了本发明一个实施例中在消除了由不可逆压缩产生的噪声之后的图像图案；
图16示出了用于将数据转换成索引颜色的流程；
图17示出了包括半透明处理的绘图处理的流程；和
图18示出了半透明处理。
下面参看附图，在整个附图中相同的标号表示相同或相应的部件。
本发明借助在电视游戏机设备场境中的一个例子予以解释。
如图1所示，根据本发明，电视游戏机的一个实施例具有三维图形功能和运动图像再现功能。
图2示出了一个游戏机1，包括游戏机主体部分和构成用户输入部分的控制盘2。控制盘2通过使安装在连接到控制盘2上的电缆3最前部分上的连接插销4与游戏机1主体部分上的连接插座5A互联连接到游戏机1的主体部分上。在本实施例中，在游戏机1主体部分上提供了两个连接插座5A和5B，以便使两个控制盘2可以连接到游戏机1的主体部分上从而提供对抗游戏。
利用这种游戏机，将诸如CD-ROM盘6等其上写有游戏程序或图像数据的辅助存贮设备装到游戏机1的主体部分上可以玩所述游戏。
参看图1，当前实施例的游戏机具有两个系统总线，即主总线10和子总线20。主总线10和子总线20之间的数据交换是由总线控制器30控制的。
连接到主总线10的有主CPU11，图像扩展解码器13，前置处理器14，绘图处理器15和主DMA控制器16。处理存贮器17被连接到包括用于显示数据的一个帧缓冲器(帧存贮器)和一个D/A转换器的绘图处理器15上。来自该绘图处理器15的一个模拟视频信号输出给视频输出端18。这个视频输出端以一种来示出的方式联接到诸如CRT显示器的一个显示设备上。
连接到子总线20的有子CPU21，子存贮器22，引导ROM23、子-DMA控制器24、用于声音处理的处理器25，输入单元26、辅助存贮装置27和用于系统扩展的通信接口单元28。在举例的这个实施例中，辅助存贮装置27包括CD-ROM解码器41和CD-ROM驱动器42。在引导ROM23中存贮的是用于启动游戏机工作的一个程序。连接到声音处理器25上的是用于声音处理的存贮器25M。声音处理器25包括用于提供在声音输出端29处输出的模拟声音信号的D/A转换器。
辅助存贮装置27对记录在装载到CD-ROM驱动器42上的CD-ROM盘6上诸如游戏程序的应用程序和数据解码。在CD-ROM盘6上，还记录有压缩的运动图像或静止图像的图像数据以及用于修改多边形的纹理图像的图像数据。CD-ROM盘6的应用程序还包括多边形绘图命令。
输入单元26还包括一个作为用户输入装置的控制盘2，一个用于视频信号的输入端和一个用于声频信号的输入端。
主CPU11管理和控制主总线一侧的部件。在绘制一组大量多边形构成的目标的情况下，所述主CPU还执行部分处理。主CPU11在主存贮器12列出用于在一个屏幕上产生绘制图像的绘图命令串。在主CPU11和主总线10之间的数据交换是在数据包基础上进行的，以便能分段传输。
用于运动图像和静止图像的主存贮器12包括用于压缩图像数据的一个存贮器区域和用于扩展和解码图像数据的一个存贮器区域。主存贮器12还包括用于诸如绘图命令串的图形数据的存贮区域(称之为包缓冲器)。这个包缓冲器被用于由CPU11设置一个绘图命令串并用于向绘图处理器传送所述绘图命令串。
图像扩展解码器13扩展从CD-ROM盘6再现传送给主存贮器的压缩运动图像数据和主存贮器12的压缩纹理图案数据。由于在举例的实施例中使用了MPEG-2图像压缩系统，所以图像扩展解码器1还具有一个相应的解码器结构，如在后面将要描述的。
在图像扩展解码器13的输出级，提供了一个能够瞬时(基本上实时的)压缩/扩展且压缩比为1/4到1/2的瞬时压缩单元50。作为其输出图像数据的输出形式，图像扩展解码器13可以选择再量化图像数据像素值和输出再量化后像素值的第一输出数据形式，或将像素转换成用于规定最接近于预定的有限重放颜色的颜色的索引数据的第二输出数据形式，上述无论哪一种形式都适用于由绘图处理器15执行的处理。所述第一输出数据形式或第二输出数据形式被分别称为直接颜色形式或索引颜色形式。
绘图处理器15执行由用于将结果存贮在帧存贮器中的主存贮器12传输的绘图命令。从帧存贮器中读出的图像数据经过D/A转换器输出给视频输出端18，以便在图像监视设备的屏幕上显示。
如果从主存贮器12接收的图像数据的输出形式是直接颜色形式，绘图处理器15将再量化像素值直接存贮到帧存贮器中。如果从主存贮器12接收的图像数据的输出形式是索引颜色形式，绘图处理器15执行将图像数据转换成各自相应的颜色数据的处理。为此，绘图处理器15可以存贮一个作为索引数据和相应各颜色数据之间的转换表的颜色查找表(CLUT)。
前置处理器14被设计成一个具有所述CPU的处理器并被设计得与主CPU11执行的部分处理共享。例如，前置处理器14有时能够执行将多边形数据转换成两维坐标数据以便显示的处理。
在本实施例中，在前置处理器14和主总线10之间提供有一个瞬时解冻单元60，用于解冻由瞬时压缩单元50实现的压缩。
下面描述本游戏机的基本处理。
在图1所示实施例的游戏机接通电源且CD-ROM盘6被装载到游戏机1主体部分上的情况下，子CPU21执行一个用于执行所述程序的初始化程序。然后通过下述步骤获取CD-ROM盘6的记录数据。
即：在辅助存贮设备27中，通过CD-ROM驱动器42和CD-ROM解码器41从CD-ROM盘6读出将由主CPU11执行的程序以及压缩的图像数据和绘图命令，并由子DMA控制器24将它们暂时存贮到子存贮器22中。
由子存贮器22获得的数据通过子DMA控制器，子控制器30和主DMA控制器16传输给主存贮器12。同时，子CPU21被配置为可直接访问绘图处理器15的所述帧，以便使子CPU21也能够脱离由绘图处理器15执行的控制对显示图像的内容进行修改。
图3的方框图详细示出了图1所示方框图中图像数据的流程。在图3中，虚线箭头指示图像数据的流向。
参看图3，当前实施例的图像扩展单元13包括DMA控制器131，FIFO存贮器132、MPEG解码器(MDEC)133、压缩器134、FIFO存贮器135和瞬时压缩单元50。瞬时压缩单元50由用于影响瞬时压缩的转换表52和DMA控制器51组成。
DMA控制器131、51利用主总线10的空闲时间执行用于主总线10关于在主存贮器12和图像扩展解码器13之间DMA传输压缩图像数据和瞬时压缩扩展图像数据的判优。FIFO存贮器132、135是最小步量缓冲器，用于避免在多个总线请求冲突中数据的丢失。
MDEC利用数据扩展展开根据MPEG2系统压缩的图像数据。
在描述由MDEC133执行的用于扩展的解码之前，首先参照图4解释以压缩形式记录在CD-ROM盘6上的数据的记录形式，图4示出了纹理图案图像数据的情况。
在当前实施例中，所述纹理图案数据是由64个像素×64个像素构成的矩形区域的两维图像数据，如上所述。每个像素数据由8个位组成，其中的每一位是红(r)、绿(G)和蓝(B)。应当注意，(R、G、B)＝(0、0、0)的像素被分配构成一个透明颜色。图5示出了在预处理基础上获得的原始高质量纹理图案的例子。
输入给图4一个输入端的纹理图案原始数据在数据块分离单元102中如图15所示被分离成各由16×16个像素组成的16个矩形区域，这个矩形区域被称为一个宏块。在块分离单元102的下游，在所述宏块的基础上对纹理图案数据进行处理。
在当前实施例中，块分离单元102预先消除16个宏块中所有像素值都是透明颜色的宏块并压缩剩余的宏块以输出所生成的包。同时，在块分离单元102中产生用于规定所述宏块在纹理图案中的位置信息的一个表Ptb，并将该表提供给记录信号产生单元108从而使其作为纹理图案数据辅助信息的标题的一部分而被记录。
如果所述纹理图案如图5所示，则所述宏块的位置表Pbt如图6所示。即，所述宏块的位置表Pbt是4×4×1位表，其中“0”和“1”是根据仅由透明颜色像素组成的宏块的位置和其中至少存在一个不透明像素的宏块的位置确定的。在本实施例的情况下，如图7所示，在所有像素值都是透明的宏块被消除之后压缩的纹理图案输出图像数据由十个宏块组成。
被压缩的纹理图案数据被传送给压缩单元103，在这里，每个宏块被从三种颜色信号转换成由亮度信号和色度信号组成的一个信号，此后这个表示称为颜色空间转换(CSC)。表1示出了在这种情况下用于将三种颜色信号转换成亮度和控制信号的CSC系数的例子。
表1 y cb cr = 0.299 0.587 0.014 - 0.16871 - 0.33130 - 0.5 0.5 - 0.4187 - 0.0813 × R G B
对于亮度信号分量，每个宏块被一分为四，从而使其由4个亮度块Y0、Y1、Y2和Y3组成，其中的每一个由8×8个像素组成，如图8所示。对于由色度信号分量组成的宏块，相邻4个像素被组到一起以形成其中的每个都由8×8个像素组成的两个色度信号块。在这种方式下，每个宏块被分离成6个块。
压缩单元103对这个宏块进行离散余弦变换(DCT)。所述DCT是一种类似于被称为正交变换的变换，由下式定义变换：
Y+P·X·Pi
其中，是具有块亮度值分量的8×8个像素的一个矩阵，P是DCT矩阵，Pi是它的逆矩阵。DCT矩阵P的系数如表2所示。
表2
Figure A9711414600152
利用对逐个分量彼此不同的分辨率对DCT变换后的数据进行量化。用于指定从一个分量到另一个分量的量化宽度的表称为量化表(Q-表)。量化表3是量化表的一个例子。
表3
实际上，所述量化是通过对每个分量将Q表的值除以用于确定整个量化阶梯的值QUANT的积执行的。
若整个量化阶梯QUANT增加，解码图像的质量下降。但是，在块中0-分量的数量增加从而改善了压缩比。
量化数据被一维地编号成称之为之字形顺序的顺序，然后进行霍夫曼变长编码。来自压缩单元103的压缩图像数据被传送给记录信号产生单元109。
来自块分离单元102的压缩纹理图案图像也被传送给掩模图案产生单元104。对于每个压缩宏块图案来讲，其中与一个透明颜色相关的位变成1的16×16×1位的α-图案(掩模图案)被提取并经过掩模图案缓冲器105传送给记录信号产生单元109。
如果纹理图案的宏块具有如图9所示的图案，那么宏块的掩模图案Msk如图10所示。图9右侧示出的是当所述像素值由8位表示时的电平值。如在前面所解释的，像素值等于“0”对应于三原色(R、G、B)＝(0、0、0)，意味着透明的像素值。掩模图案Msk的数据是16×16×1位数据，“0”和“1”分别用于透明像素和不透明像素。
在本实施例中，产生用于执行索引颜色数据处理的颜色查询表(CLUT)且如此产生的CLUT的数据被记录在CD-ROM6中。来自块分离单元102的基于宏块的图像数据被传送给CLUT产生器106，然后该CLUT产生器106通过从一个数据块到另一个数据块的矢量量化选择用于所述宏块的各自颜色。产生如图11所示由各自颜色和索引构成的CLUT。
与用于由CLUT产生单元106进行矢量量化的技术相同，使用一种方法，在该方法中，红(R)、绿(G)、蓝(B)三种主色信号分量取自相互正交方向以假设一个三维空间，找出颜色空间中各像素间的距离。具有较短距离的像素被分组到一起，并且像素数据被舍入以使所述像素的颜色被压缩至16个具有代表性的颜色中。当然，除了上述方法以外，可以使用各种矢量量化技术。在本实施例中，如果所述透明颜色包括在一个宏块中，那么所述有代表性颜色之一必须是透明颜色，而不论使用哪种特殊矢量量化方法。
如果利用这种方法可以将像素数据舍入到16个或更少具有代表性的颜色，就可以形成一个由10个或更少代表性颜色和所述有代表性颜色中每一个的索引组成的颜色查询表(CLUT)。如此形成的CLUT经过CLUT缓冲器107传送给记录信号产生单元108。
记录信号产生单元108在所述宏数据的基础上将上述结果分组以经过写单元109写入CD-ROM6。在这种情况下，数据格式是基于宏块的压缩图像数据和位于其后的该宏块的掩模图案Msk和CLUT数据，如图12所示。这个数据被称之为位流。一系列基于宏块的压缩图像数据和掩模图案数据由记录在CD-ROM6中的64×64个像素纹理图案数据构成。标题信息附加到每个纹理图案数据的前沿。在标题信息中，不仅仅是用于证实所述数据是纹理图案数据的识别数据，而且用于规定该纹理数据中宏块位置上信息的宏块位置表Ptb都被作为该标题信息的一部分而记录，正如上结合图6所描述的那样。
如上所述以压缩形式记录在CD-ROM6中的图像数据的扩展解码顺序与上述图像压缩顺序相反。由于在这种情况下的压缩是不可逆的，图像扩展解码单元13使用在所述像素值的压缩数据交错之后记录的掩模图案Msk强迫将相关掩模图案Msk的位｀0′的解码像素转换成透明颜色，以正确解码扩展宏块透明颜色像素，关于这一点面还要解释。
图像扩展/解码单元13的MDEC133以下述方式工作：
(1)在CD-RM6中以交错状态记录有压缩图像和辅助信息(诸如几何信息)。信息的这些项被CD-ROM驱动器42和CD-ROM解码器41持续读出，以暂存在主存储器12中。然后，只有被压缩的图像数据被分块并传输给图像扩展解码单元13。掩模图案Msk被附加到压缩图像信息上。同时，利用CPU11对诸如几何信息的辅助信息进行处理以便计算其中解冻图像被用作纹理图像的一个目标的位置信息。
(2)MDEC133具有一个变长解码器，用于对霍夫曼编码的数据块解码。虽然霍夫曼的语法树是固定的，但相关代码的值an是变化的。
(3)MDEC133还具有一个解量化器，用于对解码后的数据块解量化以便将数据块的顺序变成上述的之字形顺序。所述解量化是在系数的基础上以不同的步长执行的。
(4)MDEC133还具有一个用于执行8×8个像素逆正交变换的CSC处理单元。
(5)MDEC133还具有一个CSC处理器，用于将由亮度信号和色度信号表示的宏块图形转换成由三种主色信号R、G、B表示的图形。
因此，在从辅助存贮单元27传送给主存贮器12的输入数据当中，由DMA控制器131将压缩图像数据从主存贮器12传送给图像扩展解码单元13，其中MDEG133执行与MPEG2相关的解码，以便将各像素解冻成由上述三原色信号R、G和B组成的直接颜色形式的图像数据。
这些图像数据被提供给一个压缩器134，该压缩器134的配置能将被扩展和解码的图像数据压缩成适于基于像素的绘图处理器15的形式。在本实施例中，传送给绘图处理器15的图像数据的输出形式可以被设置为直接颜色系统或索引颜色系统。压缩器134执行输出形式的转换。压缩器134使用与包括在宏块内的像素相关的掩模图案Msk将不透明像素强迫转换成透明像素，而不必考虑由不可逆编码/解码引起的透明像素向不透明像素的变化。
压缩器134还具有图13所示的一个结构。特别是该压缩器134还具有一个高频振动单元71，用于根据高频振动矩阵表72进行振动。用于将CLUT存贮单元74中提供的CLUT代表性颜色中的像素数据分组以便在以索引颜色形式输出输出数据时将直接颜色形式的数据转换成索引颜色形式的数据的矢量量化器73、压缩处理器75和用于存贮掩模图案Msk的掩模图案存贮单元26。
以CLUT为基础并以交错状态添加在纹理图案数据上的宏块从主存贮器12传送给CLUT存贮单元74并在其中被存贮。类似的，以掩模图案Msk为基础并以交错状态添加在纹理图案图像数据上的宏块从主存贮器12传送给掩模图案存贮单元76并存贮在其中。同时，CLUT和掩模图案Msk还可以直接传送给存贮单元74或76而不必经过主存贮器。
压缩处理器15在像素的基础上对解码数据进行压缩以输出压缩数据。此时，使用存贮在掩模图案存贮单元76中的掩模图案Msk执行将预压缩纹理图像中透明像素扩展数据强迫转换成透明颜色的操作。
例如，现在假设原来的预压缩宏块图案如图9所示且掩模图案Msk如图10所示，由MPEG2通过不可逆编码/解码扩展被扩展和解码的宏块图案的图案从而使透明像素被扩展成不透明像素，如图14所示。
在这种情况下，图14所示的宏块数据进入压缩处理器75，而图10所示掩模图案Msk被存贮在掩模图案存贮单元76中。因此，压缩处理器75将在图10所示掩模图案Msk中为“0”的像素转换成用于规定透明颜色的(R、G、B)＝(0、0、0)；而不必考虑扩展输入图像数据的像素值。利用这种方式，压缩处理器75输出被扩展的图像数据，其中，所有具有内在透明颜色的像素都被正确地设置为透明颜色。
如果被扩展的图像数据以直接颜色形式从压缩器134输出并且输入像素的位数等于输出像素的位数，高频振动单元71和矢量量化器13被旁路，并且解码数据在像素基础上由压缩处理器75压缩之后被输出。
如果被扩展的图像数据以直接颜色输出并且如果输出像素的位数量n少于输入像素的数量，那么，高频振动单元71执行一个适当的舍入。在当前实施例中，利用MDEC133获得16位标有符号的定点小数解码数据。在本实施例中，使用下述三种舍入处理操作。
a)对输入像素剪取以使其被压缩在N位之内，此后，输出输入像素值整数部分的较低n位；
b)通过半调整舍掉输入像素的高(N+1)个位，输出较高N个位；或
c)利用固定高频振动矩阵表72指令的高频振动按比例放大输入像素，并利用半调节削掉较高(N+1)位和输出较高N位。
这样，在索引颜色系统的输出过程中，通过矢量量化器73执行使用存贮在图11所示CLUT存贮单元74中有代表性颜色的逆矢量量化。
作为矢量量化技术，被扩展和解码像素的值(例如R、G、B三原色颜色分量中的每一个的8位颜色数据)与被提供作为CLUT的有代表性的颜色(例如由用于R、G和B三原色中每一种的4位组成)相比较并输出具有颜色相近的CLUT74的颜色数据的索引以置换所述像素值。
图16的流程示出了由矢量量化器3执行的处理操作。
首先，在步骤ST201，取出被扩展和解码宏块的数据的第一个像素。在下一个步骤202，读出像素Px，y的像素值(R、G和B)，下一个步骤用于矢量量化的初始化。为了这个初始化，所述CLUT基准列的指针k(图11的索引号)被设置成最初值，而CLUT的有代表性颜色数据和像素Px，y的像素值之间距离的最小值Dmin，即颜色空间上R、G和B之间的距离或类似的色度被设置成一个预定值。
然后，处理移到步骤204，以在CLUT中查阅由指针k规定的有代表性的颜色数据。然后，在步骤205，获得像素Px，y和有代表性基准颜色数据之间的距离D。
在这种情况下，两种颜色(R1、G1、B1)和(R2、G2、B2)之间的距离D可以利用下述等式计算：
D＝(R1-R2)*(R1-R2)+(G1-G2)*(G1-G2)
 +(B1-B2)*(B1-B2)    (Q1)
其中，*表示乘法，
在下一个步骤206，将所获得的距离D与最小距离Dmin相比较。如果所获得的距离D小于迄今为止发现的最小距离Dmin，则用所获得的距离D代替最小距离Dmin，同时在步骤207用代表性颜色一个列的指针k代替Kmin的索引值。相反，在所述距离D大于迄今所发现的最小距离Dmin的情况下，处理转移到步骤208，在这里最小距离Dmin的现行值和待查找的索引值Kmin被保持。
在步骤207和208之后，处理转移到步骤209，用于确定是否查阅了CLUT中所有有代表性的颜色。如果有任何一个有代表性的颜色还没有被查阅，处理转移到步骤210，用于增加指针k的值。然后处理返回到步骤204，以便重复从步骤204到步骤209的操作。
如果在步骤209确定CLUT中查阅所有有代表性颜色的操作已经结束，处理转移到步骤211，在这里，索引值Kmin被作为用于所述像素的数据输出。然后处理转移到步骤212，在这里检查使用上述CLUT对宏块内所有像素的索引数据进行转换的操作是否结束。如果还存在有上述转换没有结束的下一个像素，处理转移到步骤213以便读出所述下一个像素。然后处理返回到步骤202以便对所述像素执行上述处理。如果判断对宏块内所有像素的处理已经结束，则开始对下一个宏块进行处理。
利用这种方式，补偿解码单元13将扩展和解码之后的14位像素值转换成索引系统的4位索引数据并输出所生成的压缩数据。当然，CLUT数据或掩模图案Msk的数据不包括在被扩展输出的图像数据之内。
利用这种方式由压缩器134压缩的像素数据经过FIFO存贮器135传送给瞬时压缩单元50，在这里，图像数据被瞬时压缩。与MPEG2高帧压缩的区别在于该瞬时压缩的压缩系数为1/4到1/2。但是，这种瞬时压缩尽管具有较低的压缩比1/4到1/2仍可以被用于使用具有较小硬件规模压缩/解码电路实现可逆压缩/解码的情况。
在本实施例中，同时使用游程编码和霍夫曼编码进行压缩。在瞬时压缩单元50中提供有一个用作压缩字典的代码本的转换表52。作为所述代码本，转换表52被预先产生和保存。
瞬时压缩单元50如图3所示功能性地具有一个DMA控制器51，且当它使用转换表52瞬时执行游程编码和霍夫曼编码时将MPEG扩展/解码数据传输出给主存贮器12。上述操作是由图像扩展/解码单元13执行的。在这种情况下，由于被压缩的数据是分配有作为透明颜色的特定值的图像数据，所以需要将表示透明度的α平面存贮在所述主存贮器12中，以便使存贮器容量可以被相应地减小。另外，由于通过瞬时压缩单元50将被压缩数据存贮在主存贮器12中，以及，由于在当前实施例中压缩数据由瞬时压缩单元50进行存贮，所以数据量可以减少。
此外，如果执行运动补偿，瞬时压缩单元50不执行瞬时可逆压缩。在这种情况下，图像扩展解码单元13在读出位流时同步读出在主存贮器12中产生的前帧的图像数据以用于处理。
通过根据表示三维深度信息的之字形数据沿深度方向连续绘制构成从位于远距离位置的一个多边形开始的目标面，在两维图像显示表面上可以立体地显示一个图像。
主CPU11在用户从输入单元26控制盘输入的基础上计算一个目标或一个观察点的运动，并在主存贮器12上形成一个多边形绘图命令串。
如果完成，这个绘图命令串被主DMAC61逐个绘图命令地从主存贮器12传送到前置处理单元14再传送给绘图处理单元15。
绘图处理单元15连续执行传送给它的数据，并将结果存贮在帧存贮器的绘图区域内。为绘制所述多边形，数据被传送给绘图单元15的斜率计算单元以计算所述斜率。所述斜率计算是在用绘制多边形遮盖所述多边形内映象数据的情况下求解该映象数据平面斜率的计算。如果绘制一个纹理图像，所述多边形被利用纹理图像数据填充。另外，在发光阴影的情况下，所述多边形被利用亮度值进行填充。
还可以对运动图像的纹理进行处理。即，在运动图像纹理的情况下，来自CD-ROM6的压缩运动图像数据被瞬时存贮在主存贮器12中。该压缩图像数据被传送给图像扩展解码单元13。图像扩展解码单元13扩展所述图像数据。
被扩展的运动图像数据传送给绘图处理器15的帧存贮器上的纹理区域。由于所述纹理区域被提供在绘图处理器的帧缓冲器内，所以纹理图案本身可以在帧基础上重写。这样，如果一个纹理图像被传送给一个纹理区域，该纹理被动态地逐帧重写。利用该纹理区域的运动图像，通过到所述多边形的纹理映象可以实现该运动图像的纹理。
在扩展的基于宏块的图像数据被存贮到主存贮器12中的时刻，主CPU11使被扩展的数据经过瞬时解冻单元60和前置处理器14在主总线10上传输给绘图处理器15的帧缓冲器。如果被扩展的图像数据被传送给帧缓冲器的图像存贮区域，那么，它被作为背景运动图像直接显示在图像显示器上。如果该图像数据被传送给所述帧缓冲器的纹理区域，则该纹理区域的图像数据被用作纹理图像以映射到一个多边形。
瞬时解冻单元60由作为功能块的DMA控制器61和用于执行由瞬时压缩单元50的转换表52执行的转换的逆转换的转换表62组成。特别是，瞬时解冻单元60使用转换表62解冻来自主存贮器12的瞬时压缩图像数据，以形成将经过前置处理器14提供给绘图处理器15的MPEG扩展解码图像数据。
在本实施例中，如果输出形式是直接颜色形式，那么，由指定预设置数量位的R、G和B三原色信号构成的像素的图像数据从前置处理器14传送给绘图处理器15，以执行与绘图相关的处理。
在索引颜色形式的情况下，上述索引数据被提供给绘图处理器15。与存贮在CLUT存贮单元74中相同的CLUT被传送和存贮在绘图处理器15中。绘图处理器15使用所述CLUT将索引颜色形式的图像数据转换成相应的有代表性颜色的数据，以用于恢复所述图像数据。然后绘图处理器15使用恢复的图像数据执行绘图处理。
在使用上述纹理图案执行纹理映象的过程中，绘图处理器15还执行绘图处理，以使一个与透明像素相邻的不透明像素被绘制成半透明像素。
图17的流程示出了由绘图处理器15执行的半透明处理的例子。
特别是，在步骤301，所述宏块数据的第一个像素被取出。在下一个步骤302，读出像素Px，y的像素值。在索引数据的情况下，这个像素值是从所述CLUT获得的有代表性的颜色数据。在步骤303，检查所述像素是否是透明的。根据所述像素值是否是预置透明颜色(R、G、B)＝(0、0、0)给出所述像素是否是透明的判断。
如果像素Px，y是透明的，绘图处理器前进到步骤307。在这里，像素Px，y被作为透明像素绘图。即：在帧缓冲器中像素Px，y所述位置处的像素数据没有被改写，而是作为背景颜色被保留。
如果在步骤303发现像素Px，y是不透明的，处理转移到步骤304，以便检查该像素Px，y是否是宏块水平方向上的末端像素。如果该像素是所述末端像素，处理转移到步骤309，以把所述像素绘制成半透明像素。即：在帧缓冲器位置Px，y处的像素数据是背景颜色和像素Px，y颜色的1∶1混合。
如果在步骤304发现像素Px，y不是一个宏块水平方向上的末端像素，处理转移到步骤305，以判断在水平方向上与像素Px，y前向相邻的像素Px-1，y是否是透明的。如果像素Px，y是透明的，处理转移到步骤309，以将像素Px，y绘制成半透明像素。此后，处理转移到步骤310和311。
如果在步骤305发现像素Px-1，y是不透明的，处理转移到步骤306。在步骤306，检查在水平方向上与像素Px，y后向相邻的像素Px+1，y是否是透明的。如果像素Px+1，y是透明的，处理转移到步骤309，以将像素Px，y绘制成半透明像素。然后处理转移到步骤310和311。
如果在步骤306发现像素Px+1，y是不透明的，与像素Px，y水平相邻的两个像素都是不透明的，处理转移到步骤308，以将像素Px，y绘图成不透明的。即：相应像素的值被改写成像素Px，y的值。然后处理转移到步骤310和311。
在步骤310，判断包括在所述宏块内的所有像素是否都已处理。如果还不是所有像素都已被处理，处理转移到步骤311。在步骤311中，取出包括在宏数块内的下一个像素，然后返回到步骤302并重复上述操作。另一方面，如果所有像素已被处理，则该操作完成。
如果像素Px，y的混合比是α，α＝0.0、α＝0.5和α＝1.0分别规定透明、半透明和不透明绘图。图18示出了对图9所示宏块图案应用上述半透明处理的结果。可以看到可以减少纹理映象中的图像失真噪声。
在上述半透明处理中，如果单独水平相邻象素是透明的，一个不透明像素被绘制成半透明的。但是，也可以单独以垂直相邻像素作为参照，以确定不透明像素是否应当被绘制成半透明的。另外，如果水平相邻像素或垂直相邻像素中的一个是透明的。那么，不透明像素可以被绘制成半透明的。再有，通过以一个非垂直相邻像素为参照也可以执行所述半透明处理。
代替简单根据相邻像素是否是透明的执行半透明处理，还可以在从水平或垂直相邻像素到不透明像素变换时将第一个不透明像素绘制成半透明像素或在从相邻不透明像素到透明像素变换时将所述第一个不透明像素绘制成半透明像素。
在上述的实施例中，利用一个不可逆压缩系统将对于已经预先给出规定像素值的透明颜色像素的图像数据压缩成一个高有效系数，并且每个像素只有一位的屏幕图案Msk被作为辅助数据附加到压缩图像数据上以便识别透明颜色像素和不透明像素，从而在扩展压缩图像数据的基础上内在透明的像素被使用所述掩模图案Msk强制变换成透明像素数据，且透明像素能够在所有时间处被正确地绘制成透明像素。
此外，由于不需要α-平面，可相应减少对主存储器容量的要求。
另外，通过将与所述透明像素相邻的不透明象素绘制成半透明像素，所绘图像轮廓部分的混淆噪声可以被减少。
在本实施例中，扩展图像数据被瞬时压缩并经过主总线10传输给主存贮器。因此，所述存贮器的利用效率可以对应于数据压缩量得到改善。而且，如果用索引颜色形式作为扩展图像数据的输出形式，由于像素数据是由索引数据组成的，所以数据量减小。因此，数据量可以被减少且存贮器的使用效率可以对应于数据压缩量得到改善。
经过主总线10从图像扩展解码单元13传送给主存贮器12的扩展图像数据和经过主总线10从主存贮器12传送给绘图处理器15的扩展图形数据是瞬时压缩数据且数据量减少，因此改善了总线传输速度。
另外，在本实施例中，即使只有输入压缩图像数据的一种形式，也可以从图像扩展解码单元13中选择直接颜色形式或索引颜色形式作为输出形式，因此就不再需要单独提供用于实现单独输出形式的输入图形数据，这样进一步改善了主存贮器的使用效率。
另外，在直接颜色形式中，象数数据可以通过高频振动舍入到适于由绘图处理器15处理的位数，即使是在直接颜色形式下，也可以很容易获得所需位数的输出。
虽然前面的描述是参照根据本发明的图像处理装置应用到一个游戏机上进行的，但应当注意，本发明的图像处理设备可以具有各种用途。
因此，根据本发明，透明像素总是能够被正确地绘制成透明像素。此外，由于诸如α-平面的辅助数据不被用于透明绘图，所以不必将这种辅助数据存贮到存贮器中。
此外，与透明像素相邻的每一个不透明像素可以被绘制成半透明像素以减少混淆噪声。
如上所述的CD-ROM盘是通过在主盘上记录位流构成的。然后根据所述主盘形成一个压模。此后，根据所述压模制成大量商品盘。
因此，本发明满足了现有技术长期以来对用于传输和处理图像数据的方法及装置以及所用记录介质的需要。所述装置、方法和记录介质避免了上述图像噪声和像素透明度数据处理方法存在的问题。

Claims (35)

1.一种图像数据传输方法，包括：
传输图像数据，在所述数据中，将表示透明度的值分配成像素值，所述图像数据依据一个图像区域预置的预定尺寸被压缩成一个图像数据单元；和
对于作为所述单元的压缩图像数据，传输用于规定所述图像数据单元中原始图像数据的每一个像素是透明还是不透明的辅助数据。
2.如权利要求1所述的图像数据传输方法，其中在不考虑扩展图像数据的情况下在扩展压缩图像数据时将由所述辅助数据设置成透明像素的像素强制设置为透明像素。
3.一种用于以配有辅助数据的图像数据形式输入图像数据的处理装置，所述图像数据具有表示透明度的分配值，所述图像数据依据一个图像区域预置预定尺寸被压缩成一个图像数据单元，所述辅助数据规定所述图像数据单元中原始图像数据的每个像素是透明的还是不透明的，所述处理装置包括：
扩展解码装置，用于从一个压缩图像数据单元到另一个压缩图像数据单元扩展图像数据；和
图像校正装置，用于对来自所述扩展解码装置的每一个扩展图像数据将由所述辅助数据设置成透明像素的每一个这种像素强制设置成透明像素。
4.一种图像处理方法，包括：
由具有一个被分配有将透明度表示为一个像素值的值的图像数据来绘制包含透明度的图像；和
将与所述透明像素相邻的一个不透明像素绘制成半透明像素，借此以使图像噪声最小。
5.一种记录作为一个单元的依据预置预定图像尺寸压缩的图像数据并记录与压缩数据单元相关的辅助数据的记录介质，所述辅助数据用于规定所述图像数据单元的原始图像数据中的每个像素是透明的还是不透明的。
6.一种用于传输表示具有图像值的多个像素的图像数据的方法，该方法包括如下步骤：
将所述图像数据划分成多个图像区域，每个区域具有预定尺寸并包括多个像素；
编码每个图像区域的图像数据；
产生用于规定所述像素数据的每个像素值是透明的或不透明的辅助数据；和
发送编码图像数据和与编码图像数据相关的辅助数据。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述图像数据是纹理数据。
8.如权利要求6所述的方法，其中如果所述图像区域所有的像素值都表示透明度，那么，所述的传输步骤只传送所述辅助数据。
9.如权利要求6所述的方法，还包括：
产生一个用于每一图像区域的颜色查询表，所述颜色查询表具有多种具有代表性的颜色；和
其中，所述传输步骤传输与所述颜色查询表相关的信息。
10.如权利要求6所述的方法，其中所述传输步骤还包括通过使所述辅助数据和所述编码图像数据交错产生一个位流并传输所生成位流的步骤。
11.一种用于从所接收的图像数据产生原始图像数据的数据处理装置，所述图像数据包括对每个图像区域的原始图像数据编码形成的编码图像数据和辅助数据，通过划分原始图像数据获得每一个图像区域，每个图像区域包括多个像素，每个这种像素具有一个像素值，所述辅助数据规定图像数据的每个像素值是透明的或不透明的，所述装置包括：
用于对每个图像区域的编码图像数据解码的装置；
用于根据辅助数据校正解码图像数据中每个像素的像素值的装置；和
用于绘制解码的原始图像数据的装置。
12.如权利要求11所述的处理装置，其中，
当对应于所述像素的辅助数据规定所述像素是一个透明像素时，所述校正装置将所述像素的像素值强制校正成透明像素。
13.如权利要求11所述的处理装置，其中，
为每个图像区域产生所述辅助数据；和
当只接收到规定像素数据中一个像素值是透明的辅助数据时，所述校正装置对包括在所述图像区域中的所有像素数据产生一个值作为透明像素的像素。
14.如权利要求11所述的装置，其中所述图像数据是纹理数据。
15.如权利要求11所述的处理装置，还包括：
用于从颜色查询表接收数据的装置，所述颜色查询表具有多种有代表性的颜色，为每个图像区域产生所述颜色查询表；
用于使用所述颜色查询表将与每个图像区域相关的解码图像数据转换成有代表性颜色的装置；和
其中，所述绘图装置根据每个图像区域的代表性颜色绘制解码图像数据。
16.如权利要求15所述的处理装置，其中，
所述颜色查询表包括多个有代表性的值和索引，每个有代表性的值与每个索引相互对应；
所述转换装置使用颜色查询表将每个图像区域的解码图像数据的图像值转换成一个有代表性的值并产生表示所述有代表性值的索引；和
所述绘图装置使用颜色查询表根据与每个图像区域的索引对应的代表性值绘制解码图像数据。
17.如权利要求11所述的处理装置，其中，
所述的绘图装置还包括一个用于检测与一个被考虑像素相邻的像素是透明的或是不透明的并根据检测结果将被考虑像素绘制成半透明像素的装置。
18.如权利要求17所述的处理装置，其中，
所述绘图装置将一个与透明像素相邻的不透明像素绘制成半透明像素。
19.一种在一个具有用于从所接收的图像数据中产生原始图像数据的装置的游戏机中的组合，所述图像数据包括对每个图像区域的原始图像数据编码的编码图像数据和辅助数据，通过划分所述原始图像数据获得每个图像区域，每个图像区域包括多个像素，每个像素具有像素值，所述辅助数据规定图像数据中的每个像素值是透明的还是不透明的，所述组合包括：
用于游戏机的一个主体；
位于所述主体之内用于处理所接收图像数据的处理装置，所述处理装置包括：
用于解码每个图像区域的编码图像数据的装置；
用于根据每个图像区域的辅助数据校正解码图像数据中每个像素的像素值的装置；
用于绘制被解码的原始图像数据的装置；和
用于由用户控制并经过电缆连接到所述主体上的控制装置。
20.如权利要求19所述的装置，其中每当与所述像素对应的辅助数据规定所述像素是一个透明像素时，所述校正装置强制将该像素的像素值校正为透明像素。
21.如权利要求19所述的装置，其中为每个像素区域产生所述辅助数据；和
每当只接收到用于规定所述像素数据的像素值是透明的辅助数据时，所述校正装置为包括在图像区域中的所有像素数据产生一个作为透明像素的像素值。
22.如权利要求19所述的装置，其中所述图像数据是纹理数据。
23.一种用于机器可读的程序存贮设备的方法，实际使用可由所述机器执行的指令程序执行解码编码信号的方法步骤，所述方法包括下述步骤：
将图像数据划分成多个图像区域，每个区域具有预定尺寸并包括多个像素；
为每个图像区域编码该图像数据；
产生用于规定所述图像数据的每个像素是透明的或不透明的辅助数据；和
传送编码图像数据和与编码图像数据相关的辅助数据。
24.如权利要求23所述的程序存贮方法，其中所述图像数据是纹理数据。
25.如权利要求23所述的程序存贮方法，其中如果所述图像区域的所有像素值都表示透明度，那么，所述传送步骤只传送所述辅助数据。
26.一种用于从所接收图像数据产生原始图像数据的数据处理方法，所述图像数据包括对每个图像区域的原始图像数据编码形成的编码图像数据和辅助数据，通过对原始图像数据进行划分获得每个图像区域，每个图像区域包括多个像素，每个这种像素具有一个像素值，辅助数据规定所述图像数据的每个像素值是透明的或是不透明的，所述方法包括下述步骤：
为每个图像区域解码编码的图像数据；
根据每个图像区域的辅助数据校正解码图像数据中每个像素的像素值；和
绘制解码的原始图像数据。
27.如权利要求26所述的方法，其中每当与所述像素对应的辅助数据规定该像素是一个透明像素时，所述校正步骤强制将该像素的像素值校正成透明像素。
28.如权利要求26所述的方法，其中为每个图像区域产生所述辅助数据；和
当只接收到规定在所述像素数据中的像素值是透明的辅助数据时，所述校正步骤为包括在所述图像区域中的所有像素数据产生一个作为透明像素的像素值。
29.如权利要求26所述的方法，其中所述图像数据是纹理数据。
30.如权利要求26所述的方法，还包括下述附加步骤：
从所述颜色查询表中接收数据，所述颜色查询表具有多种有代表性的颜色，为每个图像区域产生所述颜色查询表；
使用所述颜色查询表将每个图像区域的解码图像数据转换成一个有代表性的颜色；和
其中，所述绘图步骤根据每个图像区域的有代表性的值绘制解码的图像数据。
31.如权利要求30所述的方法，其中，
所述颜色查询表包括多个有代表性的值和索引，每个有代表性的值对应于一个索引；
所述转换步骤使用所述颜色查询表将每个图像区域的解码图像数据的图像值转换成有代表性的值并产生表示该有代表性值的索引；和
所述绘图步骤使用所述颜色查询表根据与每个图像区域的索引对应的有代表性的值绘制解码图像数据。
32.如权利要求26所述的方法，其中：
所述绘图步骤还包括检测与一个正在被考虑的像素相邻的像素是透明的或是不透明的并根据检测结果将被考虑像素绘制成半透明像素的步骤。
33.如权利要求32所述的方法，其中，
所述绘图步骤将与一个透明像素相邻的不透明像素绘制成半透明像素。
34.一种图像数据处理方法，包括下述步骤：
将所述图像数据编码成像素图像数据和辅助像素透明度数据；和
将所述像素图像数据作为压缩数据和将所述辅助像素透明度数据作为未压缩数据进行传输。
35.一种图像数据处理系统，包括：
用于将所述图像数据编码成像素图像数据和辅助像素透明度数据的装置；和
用于将所述像素图像数据作为压缩数据和将所述辅助像素透明度数据作为未压缩数据进行传输的装置。
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