DE19642380A1

DE19642380A1 - Verfahren zum Zuordnen einer Anzahl von Vergleichswerten zu einer größeren Anzahl von Urspungswerten

Info

Publication number: DE19642380A1
Application number: DE1996142380
Authority: DE
Inventors: Alfred Michael Dufter
Original assignee: SP3D Chip Design GmbH
Current assignee: SP3D Chip Design GmbH
Priority date: 1996-10-14
Filing date: 1996-10-14
Publication date: 1998-04-16

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zuordnen einer Anzahl von Vergleichswerten zu einer größeren Anzahl von Ursprungswerten, und insbesondere auf ein solches Verfahren bei der Steuerung der Transparenz einer Darstel lung auf einem Anzeigebildschirm.

Es ist bekannt, die Transparenz einer Darstellung auf einem Anzeigebildschirm mittels des sogenannten "Screendoorings" zu steuern. Während des Zeichnens eines Objektes, d. h. eines definierten Bildbereichs, beispielsweise eines Dreiecks, wird neben der Farbe RGB (rot, gelb, blau) auch der Alpha-Wert für jedes Pixel durch Interpolation in einen Wertebe reich von 0 bis zu einem Wert < 256 mitgeführt. Der Alpha-Wert bezeichnet die Transparenz, die ein Pixel aufweisen soll. Das "Screendooring" ist nun eine einfache Form der Darstellung von Transparenz, bei der abhängig von dem ganz zahligen Anteil des Alpha-Werts, wobei die niederwertigen Stellen, d. h. die Stellen hinter dem Komma abgeschnitten werden, nur bestimmte Pixel zum Zeichnen zugelassen werden.

Bei einem niedrigen Alpha-Wert werden entsprechend nur weni ge Pixel in dem Bildbereich dargestellt, wodurch das Objekt oder der Bildbereich aus einem gewissen Betrachtungsabstand entsprechend transparent erscheint. Bei einem hohen Alpha-Wert werden viele Pixel in dem Bildbereich angezeigt oder durch gelassen, wodurch das Objekt oder der Bildbereich entspre chend deckend erscheint. Bei einem Wert von Alpha = 0 soll kein Pixel, und bei einem Wert von Alpha = 255 sollen alle Pixel zu dem Pixelspeicher durchgelassen werden, d. h. in dem Bildbereich angezeigt werden.

Beim sogenannten "Screendooring" besteht die Aufgabe nun da rin, den 256 möglichen, ganzzahligen Werten von Alpha, 0 bis 255, 17 verschiedene Pixelmuster, 0 bis 16, zuzuordnen, die wiederum bestimmen, wieviele Pixel in einem Bildabschnitt gezeichnet werden.

Ein Beispiel für derartige Muster ist in Fig. 1 dargestellt. In Fig. 1 sind 16 Pixelmuster mit den Nummern 1 bis 16 dar gestellt, wobei das Muster mit der Nummer 0 nicht darge stellt ist, da bei dem Muster mit der Nummer 0 überhaupt kein Pixel durchgelassen wird, d. h. das Objekt gar nicht ge zeichnet wird. Bei dem Muster 8 wird beispielsweise jedes zweite Pixel zu dem Pixelspeicher durchgelassen, d. h. das Objekt erscheint halb durchsichtig. Bei dem Muster 16 wird jedes Pixel in den Pixelspeicher geschrieben, d. h. bei der anschließenden Darstellung liegt ein Objekt vor, das lücken los mit Pixeln gefüllt ist.

Bei den in Fig. 1 dargestellten Musterbeispielen ist der Wert Alpha innerhalb eines Dreiecks jeweils konstant. Die Ansteuerung der 17 Muster ergibt sich durch einen Vergleich eines von Alpha abgeleiteten Vergleichswertes mit den die Muster bezeichnenden Nummern. Bei dieser Ansteuerung liegt das eigentliche Problem in der Zuordnung von einer geraden Anzahl von Werten, den 256 ganzzahligen Alpha-Werten, auf eine ungerade Anzahl von Werten, den Vergleichswerten 0 bis 16, die die 17 möglichen Muster bezeichnen. Bei dieser Zu ordnung muß darauf geachtet werden, daß alle 17 Muster ein faire Zuordnung erhalten, d. h. alle Muster müssen in sinn vollen Intervallen den Alpha-Werten zugeordnet werden.

Eine Möglichkeit für diese Zuordnung besteht darin, eine Tabelle mit 256 Einträgen zu verwenden, wobei jeweils be stimmte Einträge jedem Vergleichswert zugeordnet sind. Nach teilig an der Verwendung einer Tabelle ist der Bedarf eine großen Chip-Fläche, um die Tabelle zu realisieren.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Alpha-Wert mit einer "krummen" Zahl, 1/255, zu multiplizieren, und das Ergebnis zu verschieben, um so in das Intervall von 0 bis 16 zu kommen. Das Verschieben wäre gleichbedeutend mit einer Multiplikation mit 16. Bei einer derartigen Realisierung werden teuere und ferner langsame Multiplizierer benötigt. Die benötigte Schaltung weist ferner eine für eine Hard ware-Realisierung nicht tolerierbare Komplexität auf, die auch durch die benötigten Umwandlungen von ganzen Zahlen in Gleitkomma-Zahlen verursacht wird. Eine derartige Realisie rung ist somit für das sogenannte "Screendooring" ungeeig net.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zuordnen einer ungeraden Anzahl von Werten zu einer größeren geraden Anzahl von Wer ten zu schaffen, die eine wenig aufwendige und schnelle, hardwaremäßige Realisierung der Zuordnung ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 3 gelöst.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Zuordnen eines jeweiligen Vergleichswertes in einem ganz zahligen Wer tebereich von 0 bis M zu einem jeweiligen Wert eines ganz zahligen Wertebereichs von 0 bis N, wobei gilt:

M = 2^x; N = 2^y - 1; y ≧ x; und x, y ε N.

Dabei wird ein Wert bereitgestellt, dem ein Vergleichswert zugeordnet werden soll, als binäre Zahl, die die Anzahl von Stellen aufweist, die benötigt werden, um den Wert N binär darzustellen, bereitgestellt. Nachfolgend werden die j höchstwertigen Bits der binären Zahl, die dem Wert ent spricht, ausgewählt, wobei j die Anzahl an Stellen ist, die notwendig ist, um die Zahl m binär darzustellen. Im Anschuß wird eine binäre Addition zwischen den ausgewählten j höchstwertigen Bits und dem niederstwertigen Bit dieser j Bits durchgeführt. Der Vergleichswert wird dann gebildet, indem das niederstwertige Bit des Additionsergebnisses ge strichen wird.

Eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die zum Durchführen des obigen Verfahrens geeignet ist, kann größ tenteils als Festverdrahtung ausgebildet sein, wobei nur ein Addierer zum Durchführen der binären Addition zwischen den ausgewählten j höchstwertigen Bits und dem niederstwertigen Bit dieser j Bits benötigt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vor richtung sind insbesondere geeignet, um das sogenannte "Screendooring", nämlich das Zuordnen von 17 Vergleichswer ten, die jeweils ein Pixelmuster bezeichnen, zu 256 Alpha-Werten, 0 bis 255, durchzuführen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die gewünschte Zuordnung ohne Kompromisse hinsichtlich der Korrektheit, des Aufwands und des Zeitbe darfs erreicht. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher nützlich, um Chip-Fläche und Kosten zu sparen und verursacht aufgrund seiner Einfachheit bei dem Einsatz beim sogenannten "Screendooring" von Natur aus keine Einbußen in der Rechen zeit des Bildaufbereitungschips.

Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den ab hängigen Ansprüchen dargelegt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung, die 16 von 17 Pixel mustern für einen Bildbereich darstellt; und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbei spiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsge mäßen Vorrichtung, das zur Verwendung beim "Screendooring" geeignet ist, dargestellt. Beim "Screendooring" stellt sich die Aufgabe, eine Zuordnung zwischen 256 Alpha-Werten und 17 Vergleichswerten, die jeweils einem Pixelmuster eines Bild bereichs entsprechen, zu finden. Jeder Alpha-Wert in dem Be reich der 256 ganzzahligen Alpha-Werte, 0 bis 255, läßt sich durch eine Acht-Bit-Zahl mit den Bitstellen 0 bis 7 darstel len. Diese Acht-Bit-Zahl ist in Fig. 2 schematisch durch ei ne Acht-Bit-Leitung 100 dargestellt.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel soll ein Zuordnung zwischen den Werten 0 bis 255 und den Werten 0 bis 16 erfol gen. Um die Zahl 16 binär darzustellen, wird minimal eine Fünf-Bit-Zahl benötigt. Daher sind gemäß dem dargestellen Ausführungsbeispiel der Erfindung die ersten fünf Bit-Lei tungen der Acht-Bit-Leitung 100, die den Bits 3 bis 7 ent sprechen, mit einem ersten Eingang eines binären Addierers 120 verbunden. Die Leitung des niederstwertigen Bits dieser fünf höchstwertigen Bits 3 bis 7, d. h. die Bit-Leitung des Bits 3, ist ferner mit der niederstwertigen Bit-Leitung ei nes zweiten Eingangs des binären Addierers 120 verbunden. Die übrigen Bit-Leitungen des zweiten Eingangs des binären Addierers 120 liegen auf Masse und weisen somit den Wert 0 auf.

Das Ausgangssignal des Addierers 120, der zwei Fünf-Bit-Ein gänge aufweist, ist maximal eine Sechs-Bit-Zahl. Somit weist der binäre Addierer 120 eine Sechs-Bit-Ausgangsleitung für sechs Bits 0' bis 5' auf. Die Bit-Leitung des niederstwerti gen Bits des Sechs-Bit-Ausgangssignals des Addierers 120 ist leerlaufend. Somit liegt das Ergebnis der mit der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung durchgeführten Operation als Ausgangs signal auf den Bit-Leitungen, die den Bits 1' bis 5' ent sprechen, vor. Die auf die diesen Bit-Leitungen vorliegende Zahl entspricht der Zahl aus dem Bereich 0 bis 16, die der auf der Acht-Bit-Leitung 100 eingegebenen Zahl im Bereich von 0 bis 255 zugeordnet werden soll.

Wie in Fig. 2 zu sehen ist, besteht dieses Ausführungsbei spiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Ausnahme des Addierers 120 ausschließlich aus Festverdrahtungen. Dadurch kann die gewünschte Zuordnung auf eine wenig aufwendige und schnelle Art und Weise durchgeführt werden, wobei die Zuord nung dem erwünschten Verhalten gleichkommt, da alle Muster, denen jeweils ein Vergleichswert 0 bis 16 zugeordnet ist, auf eine faire Weise den Alpha-Werten 0 bis 255 zugeordnet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für eine hardwaremäßige Realisierung sehr gut geeignet, da vollständig mit ganzen Zahlen gerechnet wird, und nur Verschiebungs- und Addier-Operationen bei einer geringen Bitbreite benötigt werden, wobei die Verschiebungsoperationen als Festverdrahtung aus geführt sein können.

Die oben beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung kann bei spielsweise vorteilhaft beim "Screendooring" verwendet wer den, bei dem 256 verschieden Alpha-Werte von 0 bis 255 sieb zehn unterschiedlichen Pixelmustern 0 bis 16 zugeordnet wer den müssen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dabei auf dem Bildverarbeitungschip realisiert. Die Alpha-Werte werden jeweils als binäre Zahlen auf der Acht-Bit-Eingangsleitung 100 empfangen. Unter Verwendung der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung wird ein Alpha-Wert dann einem Vergleichswert, der jeweils einem Pixelmuster entspricht, zugeordnet. Der Vergleichswert kann dann durch eine Ausgabevorrichtung auf dem Bildaufbereitungschip verwendet werden, um die Transpa renz des zugeordneten Bildbereichs zu steuern. Das erfin dungsgemäße Verfahren kann auch bei sogenannten "Dither"- Verfahren (Zitterverfahren), die zur Bildaufbereitung Anwen dung finden, verwendet werden.

Allgemein ist das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar, wenn ein Wert p im Bereich 0 bis M einem Wert a im Bereich 0 bis N zugeordnet werden soll, wenn gilt: M = 2^x; N = 2^y-1; x<y und x,y ε N.

Beim "Screendooring" gilt M = 16 und N = 255. Daraus ergibt sich: x = 4 und y = 8. Im folgenden wird das erfindungs gemäße Verfahren anhand der Bestimmung des Wertes p für ei nen Wert a von 94 für M = 16 und N = 255 spezieller darge legt.

Die Darstellung des Wertes 94 als binäre Zahl, die die An zahl von Stellen aufweist, die benötigt werden, um den Wert N, N = 255, binär darzustellen, lautet: 01011110. Von dieser binären Zahl werden die ersten fünf Bits ausgewählt, nämlich 01011. Das niederstwertige Bit dieser Fünf-Bit-Zahl wird nun zu derselben addiert. Es ergibt sich: 01100. Gemäß dem er findungsgemäßen Verfahren wird nun die letzte Stelle dieser binären Zahl gestrichen. Somit ergibt sich: p = 0110. Der binäre Wert 0110 entspricht der Zahl 6. Somit wird der Wert p = 6 dem Wert a = 94 zugeordnet.

Für den gesamten Wertebereich von 0 bis 255 erhält man fol gende Ergebnisse:

a
p
0. . .7	0
8. . .23	1
24. . .39	2
40. . .55	3
56. . .71	4
72. . .87	5
88. . .103	6
104. . .119	7
120. . .135	8
136. . .151	9
152. . .167	10
168. . .183	11
184. . .199	12
200. . .215	13
216. . .231	14
232. . .247	15
248. . .255	16

Die in der obigen Tabelle dargestellten Zuordnungen ergeben beispielsweise beim "Screendooring", wo a dem Alpha-Wert und p der Nummer des Pixelmusters für einen Bildbereich ent spricht, sowohl mathematisch als auch optisch erwünschte Er gebnisse.

Es ist offensichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur auf die beim "Screendooring" verwendeten Wertebe reiche anwendbar ist. Vielmehr können auch Zuordnungen unter anderen Wertebereichen durchgeführt werden, solange gilt: M = 2^x; N = 2^y - 1; y ≧ x und x, y ε N.

Für x = 1 (M = 2) und y = 3 (N = 7) ergeben sich folgende Zuordnungen:

a
p
0, 1	0
2. . .5	1
6, 7	2

In gleicher Weise können Zuordnungen für beliebige Wertebe reiche 0 bis M und 0 bis N durchgeführt werden, sofern die oben genannten Bedingungen erfüllt sind.

Mit dem beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren erreicht man die gewünschten Zuordnungsergebnisse ohne Kompromisse hinsichtlich der Korrektheit des Aufwands und des Zeitbe darfs. Dadurch können gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung Kosten gespart werden. Aufgrund der Einfachheit des Verfahrens wird für die Zuord nung ferner einer sehr geringe Rechenzeit benötigt.

Claims

1. Verfahren zum Zuordnen eines jeweiligen Vergleichswertes in einem ganzzahligen Wertebereich von 0 bis M zu einem jeweiligen Wert eines ganzzahligen Wertebereichs von 0 bis N, wobei gilt:M = 2^x; N = 2^y - 1; y ≧ x; und x, y ε N,mit folgenden Schritten:

a) Bereitstellung eines Wertes, dem ein Vergleichswert zugeordnet werden soll, als binäre Zahl, die die An zahl von Stellen aufweist, die benötigt werden, um den Wert N binär darzustellen;
b) Auswählen der j höchstwertigen Bits der binären Zahl, die dem Wert entspricht, wobei j die Anzahl an Stel len ist, die notwendig ist, um die Zahl M binär dar zustellen;
c) Durchführen einer binären Addition zwischen den im Schritt b) ausgewählten j höchstwertigen Bits und dem niederstwertigen Bit dieser Bits; und
d) Bilden des Vergleichswertes durch das Streichen des niederstwertigen Bits im Ergebnis der Addition von c).

2. Verfahren zum Steuern einer Darstellung auf einem Anzei gebildschirm, wobei der Anzeigebildschirm eine Vielzahl definierter Bildbereiche aufweist, die jeweils auf einer Vielzahl von Pixeln bestehen, unter Verwendung des Ver fahrens gemäß Anspruch 1.

3. Verfahren zum Steuern der Transparenz einer Darstellung auf einem Anzeigebildschirm, wobei der Anzeigebildschirm eine Vielzahl definierter Bildbereiche aufweist, die je weils auf einer Vielzahl von Pixeln bestehen, bei dem Al pha-Werten, die jeweils die Transparenz eines definierten Bildbereichs festlegen, unter Verwendung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 jeweils ein Vergleichswert zugeordnet wird, wobei jeder der Vergleichswerte einem Pixelmuster für einen Bildbereich entspricht, das festlegt, wieviele Pixel in dem Bildbereich angezeigt werden.

4. Verfahren zum Steuern der Transparenz einer Darstellung auf einem Anzeigebildschirm, wobei der Anzeigebildschirm eine Vielzahl definierter Bildbereiche aufweist, die je weils auf einer Vielzahl von Pixeln bestehen, bei dem Al pha-Werten, deren ganzzahliger Bestandteil im Bereich von 0 bis 255 liegt, die jeweils die Transparenz eines defi nierten Bildbereichs festlegen, unter Verwendung des Ver fahrens gemäß Anspruch 1 jeweils einer von 17 Vergleichs werten zugeordnet wird, wobei jeder der Vergleichswerte einem Pixelmuster für einen Bildbereich entspricht, das festlegt, wieviele Pixel in dem Bildbereich angezeigt werden.

5. Vorrichtung zum Zuordnen eines jeweiligen Vergleichswer tes in einem ganzzahligen Wertebereich von 0 bis M zu ei nem jeweiligen Wert eines ganz zahligen Wertebereichs von 0 bis N, wobei gilt:M = 2^x; N = 2^y - 1; y ≧ x; und x, y ε N,mit folgenden Merkmalen:
einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines Wertes, dem ein Vergleichswert zugeordnet werden soll, als binäre Zahl, die die Anzahl von Stellen aufweist, die benötigt werden, um den Wert N binär darzustellen;

einer Vorrichtung zum Auswählen der j höchstwertigen Bits der binären Zahl, die dem Wert entspricht, wobei j die Anzahl an Stellen ist, die notwendig ist, um die Zahl M binär darzustellen;
einer Vorrichtung zum Durchführen einer binären Addition zwischen den j höchstwertigen Bits und dem niederstwerti gen Bit dieser j höchstwertigen Bits; und
einer Vorrichtung zum Bilden des Vergleichswertes durch das Streichen der niederstwertigen Bits des Additionser gebnisses, wobei die resultierende binäre Zahl den Ver gleichswert darstellt.

6. Vorrichtung zum Steuern einer Darstellung auf einem An zeigebildschirm, wobei der Anzeigebildschirm eine Viel zahl definierter Bildbereiche aufweist, die jeweils auf einer Vielzahl von Pixeln bestehen, die eine Vorrichtung gemäß Anspruch 5 aufweist.

7. Vorrichtung zum Steuern der Transparenz einer Darstellung auf einem Anzeigebildschirm, wobei der Anzeigebildschirm eine Vielzahl definierter Bildbereiche aufweist, die je weils auf einer Vielzahl von Pixeln bestehen, mit folgen den Merkmalen:
einer Empfangseinrichtung zum Empfangen von Alpha-Werten, die jeweils die Transparenz eines definierten Bildbe reichs festlegen; und
einer Vorrichtung gemäß Anspruch 5 zum Zuordnen eines Vergleichswerts zu einem jeweiligen Alpha-Wert, wobei jeder der Vergleichswerte einem Pixelmuster für einen Bildbereich entspricht, das festlegt, wieviele Pixel in dem Bildbereich angezeigt werden.

8. Vorrichtung zum Steuern der Transparenz einer Darstellung auf einem Anzeigebildschirm, wobei der Anzeigebildschirm eine Vielzahl definierter Bildbereiche aufweist, die je weils auf einer Vielzahl von Pixeln bestehen, mit folgen den Merkmalen:
einer Empfangseinrichtung zum Empfangen von Alpha-Werten, der ganzzahliger Anteil in einem Wertebereich von 0 bis 255 liegt, die jeweils die Transparenz eines definierten Bildbereichs festlegen; und
einer Vorrichtung gemäß Anspruch 5 zum Zuordnen eines von 17 Vergleichswerten zu einem jeweiligen ganz zahligen Al pha-Wert, wobei jeder der Vergleichswerte einem Pixelmu ster für einen Bildbereich entspricht, das festlegt, wie viele Pixel in dem Bildbereich angezeigt werden.

9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, bei der die Vorrichtung zum Bereitstellen eines Wertes als binäre Zahl die Vorrichtung zum Auswählen der j höchstwertigen Bits des Werts und die Vorrichtung zum Bilden der Ver gleichswerte durch eine entsprechende Festverdrahtung ge bildet sind.