KR20070086372A

KR20070086372A - 픽셀 샘플링용 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20070086372A
Application number: KR1020077013769A
Authority: KR
Inventors: 야코브 스트룀; 묄러 토마스 아케니네
Original assignee: 텔레폰악티에볼라겟엘엠에릭슨(펍)
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2005-11-18
Publication date: 2007-08-27
Also published as: JP2008521102A; US20090213137A1; WO2006053762A1; EP1659536A1; US7940283B2; CN101103379A; KR101222360B1; JP4801088B2; HK1116900A1; CN100565585C

Abstract

다수의 샘플 포인트(321-324)로부터 생성되는 다수의 샘플 값으로부터 픽셀 값을 생성하는 방법 및 디바이스가 게시되어 있다. 상기 방법은 다수의 샘플 값을 생성하는 단계; 및 상기 픽셀 값을 결정하기 위하여 상기 다수의 샘플 값을 가중시키는 단계를 포함한다. 각각의 샘플 값은 상기 영역(311-314) 내의 다수의 후보 샘플 포인트(321-324) 중 하나로부터 생성된다. 샘플 영역은 픽셀의 2개의 교차하는 경계의 코너에 위치된다. 샘플 영역의 크기는 픽셀의 크기보다 더 작다. 상기 디바이스는 본 발명에 따른 방법을 실행하도록 배열된다.

샘플 포인트, 샘플 값, 픽셀 값, 픽셀, 샘플 영역.

Description

픽셀 샘플링용 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PIXEL SAMPLING}

본 발명은 일반적으로 그래픽 프로세싱에 관한 것이며, 특히 낮은 계산 비용 및 높은 프레임 레이트로 안티-에일리어싱된 그래픽 화상(anti-aliased graphic picture)을 생성하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

컴퓨터 그래픽의 초창기 이래로, 에일리어싱은(aliasing)은 디스플레이 상에 정지 또는 이동 화상을 제공할 때 문제점이었다. 이 문제점은 예를 들어, 픽셀의 중심으로부터 생성된 하나의 샘플이 렌더링될 컬러를 결정하는데 사용될 때 발생한다.

에일리어싱된 화상의 낮은 시각적인 품질을 개선시키기 위한 하나의 방법은 안티-에일리어싱 기술을 사용하는 것이다. 하나의 이와 같은 기술은 양호한 화상 품질을 제공하지만 과도한 계산적인 부담으로 인해 낮은 프레임 레이트의 결점을 가지는 수퍼샘플링이다. 특히, 수퍼샘플링은 스크린 상에 디스플레이되는 최종적인 해상도보다 더 높은 해상도의 화상을 생성한다. 이것은 디스플레이될 각각의 픽셀에 대한 다수의 샘플 값을 생성함으로써 행해지는데, 즉, 각각의 픽셀의 값은 샘플 값의 가중된 합일 것이다. 예를 들어, 각각의 디스플레이되는 픽셀은 픽셀의 경계 내에서 서브픽셀로부터 선택되는 4개의 샘플 값의 그룹의 필터링되거나 가중된 합 을 포함할 수 있다. 이것은 그래픽 하드웨어가 픽셀 당 단일 샘플에 비하여 각각의 디스플레이되는 픽셀에 대해 4배 만큼의 픽셀을 프로세싱해야 한다는 것을 의미한다.

특허 문서 WO00/33256은 수퍼샘플링 방식을 사용하는 시스템을 게시한다. 각각의 픽셀은 샘플 포인트가 위치될 수 있는 서브-픽셀 격자를 규정하는 다수 미세한-메시형 격자(fine-meshed grid)로 분할된다. 샘플 포인트는 픽셀 경계 내부의 많은 상이한 구성에 배열될 수 있다. 그 후, 샘플 포인트 패턴의 구성은 디스플레이될 모든 픽셀에 대해 반복된다. 각 픽셀에 대한 최종적인 값은 상기 논의에 따라서 서브픽셀 내에서 선택된 3개 이상의 샘플 값의 가중된 합을 포함한다. 이 방법의 결점은 3개 이상의 샘플 값이 각 픽셀의 프로세싱을 위해 계산되어야 하고 메모리로부터 검색되어야 하기 때문에, 상당한 계산 및 메모리 케이퍼빌리티(capability)를 필요로 한다는 것이다.

안티-에일리어싱된 픽셀을 생성하는데 있어서 계산적인 부담을 낮추기 위하여, 멀티샘플링 방식이라 칭해지는 변경된 수퍼샘플링 방식이 사용될 수 있다. 멀티샘플링 방식의 핵심적인 개념은 샘플들 사이에서 계산을 공유하는 것이다. 더구나, 멀티샘플링 방식은 또한 이웃하는 픽셀들 사이에서 샘플 값을 공유할 수 있다(이것은 계산을 공유하는 것과 동일하지 않다는 점에 주의하라). 후자의 멀티샘플링 방식은 샘플-공유 방식이라 칭해진다.

미국 산타 클라라 소재의 주식회사 NVIDIA로부터의 GeForce3 그래픽 프로세싱 유닛은 픽셀들 간의 수퍼샘플의 공유 및 멀티샘플링을 지원하는 하드웨어를 제 공한다. 멀티샘플링 방식은 "Quincunx"라 칭해지며, 다이(die) 상에 "5"의 형태의 샘플 패턴을 제공하는데, 즉, 5개의 샘플 값이 최종 픽셀의 값을 계산하는데 사용된다. 그러나, 샘플 포인트의 위치로 인하여, 픽셀당 단지 2개의 샘플 값이 계산될 필요가 있다; 나머지 샘플 값은 이웃하는 픽셀에 대해 생성된 샘플 값에 기초한다. 중심 샘플 값은 가중치 0.5를 제공받는 반면, 주변 샘플 값은 가중치 0.125를 각각 제공받는다. 그 다음 단계에서, 생성된 픽셀 값은 통상적인 수퍼샘플링 방식과 동일한 방식으로 필터링된다.

Quincunx 방식에 관한 상세한 정보는 주식회사 NVIDIA로부터의 "Technnical Brief, HRAA: High-Resolution Anti-aliaing through Multisampling"에서 발견될 수 있다.

이동 무선 단말기, 이동 전화, 전자 오거나이저, 스마트폰, 등과 같은 휴대용 전자 장비에서 배터리 용량이 제한되었다. 메모리 액세스는 휴대용 전자 장비의 이용 가능한 배터리 용량에 비하여 상대적으로 전력을 소비하고 있다. 또한, 이와 같은 장비의 메모리 용량은 종종 제한된다. 그러므로, 그래픽 프로세스가 가능한 한 효율적인 것이 바람직하며, 여기서 안티-에일리어싱된 화상을 제공하는 메모리 액세스는 최소로 유지된다. Quincunx 방식은 종래 기술에 공지된 다른 수퍼- 또는 멀티-샘플링 방식보다 더 효율적일지라도, 상당한 계산적인 케이퍼빌리티를 여전히 필요로 한다.

따라서, 안티-에일리어싱된 화상을 생성하는 계산적인 부담은 현대의 전자 그래픽 시스템에서 문제점이다. 그 문제점은 안티-에일리어싱 방식이 감소된 계산 적인 케이퍼빌리티 및 제한된 메모리 용량을 갖는 디바이스에서 이미지를 생성하는데 사용되어야 하는 경우에 훨씬 심각하다.

EP-A-1,431,920은 샘플 포인트 패턴을 결정하는 방법을 게시한다. 각각의 샘플 포인트 패턴은 이웃하는 픽셀의 샘플 포인트 패턴의 미러 이미지(mirror image)이며, 그 샘플 포인트 패턴과 상이하다. 샘플 포인트 패턴은 픽셀 에지당 하나의 샘플 포인트를 갖는다. 샘플은 이웃하는 픽셀들 사이에서 공유된다.

그러므로, 본 발명의 목적은 안티-에일리어싱된 화상에 대한 픽셀 값을 생성하고, 낮은 계산 전력을 필요로 하는 방법 및 디바이스를 제공하는 것이며, 여기서 적어도 메모리 요건은 안티-에일리어싱된 화상을 생성하는 공지된 관련 기술에 비하여 감소된다.

상기 목적은 본 발명의 제1 양상에 따라서, 다수의 샘플 포인트로부터 생성되는 다수의 샘플 값으로부터 픽셀 값을 생성하는 방법에 의하여 달성된다. 샘플 값은 픽셀 값을 결정하기 위하여 가중된다. 각각의 샘플 값은 샘플 영역 내의 샘플 포인트로부터 생성된다. 샘플 포인트의 위치는 모두가 샘플 영역 내에 존재하는 다수의 후보 위치로부터 선택된다. 샘플 영역은 픽셀의 2개의 교차하는 경계의 코너에 위치되며, 샘플 영역의 크기는 픽셀의 크기보다 더 작다. 일 실시예에서, 샘플 영역은 픽셀의 2개의 교차하는 경계의 코너 주위에 센터링(centering)될 수 있다.

샘플 영역은 상기 픽셀의 2개의 교차하는 경계의 코너 주위에 센터링될 수 있다. 샘플 포인트는 샘플 영역 내의 임의의 위치에 위치될 수 있다.

하나의 픽셀의 픽셀 값을 결정하기 위한 각각의 샘플 값은 x-방향에서 픽셀의 중심으로부터 상이한 거리에 위치되고 y-방향에서 픽셀의 중심으로부터 상이한 거리에 또한 위치되는 샘플 포인트로부터 생성될 수 있다.

하나의 픽셀의 픽셀 값을 결정하기 위하여 생성되는 상기 다수의 샘플 포인트 중 하나만이 픽셀의 경계에 대해 동일한 45도 가상선 상에 위치될 수 있다.

상기 목적은 본 발명의 제2 양상에 따라서, 다수의 샘플 값으로부터 픽셀 값을 생성하는 장치에 의해 달성된다. 디바이스는 다수의 샘플 값을 생성하도록 배열되는 샘플링 디바이스; 및 상기 픽셀 값을 결정하기 위하여 상기 다수의 샘플 값을 가중시키도록 배열되는 가중 디바이스를 포함한다. 상기 샘플링 디바이스는 샘플 영역 내의 샘플 포인트로부터 각각의 샘플 값을 생성하도록 배열된다. 샘플 포인트는 모두가 샘플 영역 내에 위치되는 다수의 후보 샘플 포인트로부터 선택된다. 샘플 영역은 픽셀의 2개의 교차하는 경계의 코너에 위치되며, 샘플 영역의 크기는 픽셀의 크기보다 더 작다. 일 실시예에서, 샘플 영역은 픽셀의 2개의 교차하는 경계의 코너 주위에 센터링된다.

상기 샘플링 디바이스는 상기 픽셀의 2개의 교차하는 경계의 코너 주위에 센터링되는 샘플 영역 내의 샘플 포인트로부터 각각의 샘플 값을 생성하도록 배열될 수 있다. 더구나, 샘플링 디바이스는 n x n 서브픽셀을 포함하는 샘플 영역으로부터 각각의 샘플 값을 생성하도록 배열될 수 있고, 상기 픽셀은 p x p 서브 픽셀을 포함하며, 여기서 p는 n보다 더 크다.

본 발명의 부가적인 실시예가 종속 청구항에서 규정된다.

본 발명의 장점은 생성된 픽셀 값이 안티-에일리어싱된 이미지를 생성한다는 것이다. 더구나, 본 발명의 장점은 샘플 값이 이웃하는 픽셀들 사이에서 공유될 수 있다는 것이다. 또한, 본 발명의 장점은 픽셀의 어레이의 대부분의 픽셀에 대해 단지 1개의 샘플 값이 평균하여 사용되어야 하고, 여기서 계산 전력 및 메모리 요건 둘 모두가 안티-에일리어싱 효과를 제공하는 다른 멀티-샘플링 방식에 비하여 감소된다는 것이다. 또한, 본 발명에 대한 메모리 요건은 픽셀의 중심에서의 간단한 샘플을 사용하는 종래의 샘플링 방식의 경우와 동일하고, 이웃하는 픽셀들 사이의 샘플 공유가 없으므로, 임의의 안티-에일리싱 효과를 제공하지 않는다. 그러므로, 메모리 요건은 안티-에일리싱 효과가 달성될지라도 이와 같은 종래의 샘플링 방식에 비하여 증가되지 않는다. 더구나, 본 발명에 대한 메모리 요건이 상기 종래의 샘플링 방식의 경우와 동일하기 때문에, 종래의 샘플링 방식을 구현하는 하드웨어는 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 갱신될 수 있다.

본 명세서에서 사용될 때 용어 "포함한다/포함하는"은 진술된 특징, 정수, 단계 또는 구성요소의 존재를 규정하기 위한 것이지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 구성요소 또는 이들의 그룹의 존재 또는 부가를 배제하지 않는다는 점이 강조되어야 한다.

본 발명의 부가적인 목적, 특징 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

도1은 본 발명에 따른 프로세싱 유닛을 포함하는 전자 장치의 정면도.

도2는 도1의 전자 장치의 어떤 구성요소의 블록도.

도3a는 다수의 픽셀, 샘플 영역 및 상기 영역 내의 샘플에 대한 샘플 포인트의 위치의 제1 실시예의 개략도.

도3b-3c는 샘플 영역 내의 샘플의 대안적인 위치의 개략도.

도4는 다수의 픽셀, 다수의 샘플 영역, 및 다수의 샘플 포인트의 개략도.

도5a-5b는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 흐름도.

도1은 본 발명에 따른 디바이스 및 방법이 구현될 수 있는 전자 장치를 도시한다. 전자 장치는 이 예에서 이동 전화(1)로서 구현되지만, 이에 국한되지 않는다. 픽셀 값은 픽셀의 어레이의 대부분의 픽셀에 대해 단지 하나의 새로운 샘플 값을 평균하여 생성함으로써 결정될 수 있다. 그러므로, 본 발명을 구현하기 위한 계산 및 메모리 요건은 낮고, 본 발명은 메모리 및 배터리 용량이 제한되는 이동 무선 단말기, 호출기, 커뮤니케이터, 전자 오거나이저, 스마트폰, 개인용 디지털 보조장치와 같은 휴대용 전자 디바이스에서 유용하다. 그러나, 본 발명은 또한 컴퓨터와 같은 고정식 전자 디바이스에서 구현될 수 있다.

이동 전화(1)는 사용자와 이동 전화(1) 사이의 대화를 위한 사람-기계 인터페이스를 포함한다. 사람-기계 인터페이스는 (플래시 또는 SVG(스케일러블 벡터 그래픽) 애니메이션과 같은) 2D 그래픽 및 3D 그래픽과 같은 그래픽이 디스플레이될 수 있는 디스플레이(2), 예를 들어, LCD 디스플레이 또는 터치 스크린을 포함한다. 안티-에일리싱 효과를 제공하기 위하여, 디스플레이 상에 나타날 물체는 후술되는 바와 같이 본 발명의 방법에 따라 샘플링된다.

도2는 드로잉 라인 또는 다각형에 대한 시스템의 예의 블록도이다. CPU(중앙 처리 장치)는 데이터 버스(203)에 의해 메모리(202)에 접속된다. 메모리(202)는 시스템에 의해 실행되는 응용 프로그램의 코드 부분과 같은 컴퓨터 판독 가능한 명령 또는 코드 수단을 포함할 수 있다. 응용 프로그램은 (SVG 애니메이션과 같은) 2D 그래픽 애니메이션, 또는 3D 그래픽 게임을 렌더링하는 프로그램일 수 있다. CPU(201)는 메모리(202)로부터 명령을 검색하여 특정 태스크를 수행하기 위하여 상기 명령을 실행한다. CPU(201)의 태스크는 디스플레이(205) 상에 드로잉된 물체에 관한 정보를 GPU(204)에 제공하는 것일 수 있다. GPU(204)는 프로세서, DSP(디지털 신호 프로세서), ASIC(주문형 반도체), FPGA(필드-프로그램 가능한 게이트 어레이, 하드-와이어드 논리, 등과 같은 별도의 하드웨어 구성요소로서 제공될 수 있다. 대안적으로, GPU(204)는 소프트웨어 및 하드웨어의 조합으로 구현되거나, 소프트웨어로 제공되어, CPU(201)에 의해 실행될 수 있다. GPU(204)는 데이터 버스(203)에 접속된다. 대안적으로, 또는 부가적으로, GPU(204)는 많은 정보가 CPU(201) 및 GPU(204) 사이에 전달되어야 하는 경우에, 고속 데이터 버스일 수 있는 별도의 데이터 버스(206)에 의해 CPU(201)에 접속된다. 그 후, 별도의 데이터 버스(206) 상에서의 데이터 전달은 통상적인 데이터 버스(203) 상의 데이터 트래픽과 간섭하지 않을 것이다.

디스플레이 메모리(207)는 디스플레이(205) 상에 드로잉될 화상(프레임)에 관한 GPU(204)로부터 송신된 정보를 저장한다. 디스플레이 메모리는 각각의 샘플의 샘플 값과 같은 정보를 저장하는 샘플 버퍼(207a), 및 컬러 버퍼(207b)를 포함한다. 컬러 버퍼(207b)는 이전 이미지의 렌더링이 완료된 후, 디스플레이(205) 상에 디스플레이될 픽셀의 컬러와 같은 생성된 픽셀 값을 유지한다. 대안적으로, 샘플 버퍼 및 컬러 버퍼에 동일한 메모리가 사용된다. 모든 삼각형을 샘플 버퍼에 렌더링한 후, 샘플 값은 샘플 버퍼 내부의 적소에서 픽셀로 변환될 수 있다. 그 후, 버퍼는 컬러 버퍼로서 사용될 수 있다. 또한 대안적으로, 픽셀을 디스플레이로 이동시킬 때 이동 중에 변환을 행하는 것이 또한 가능하다.

CPU(201) 및 GPU(204) 간의 상호접속과 같이, 디스플레이 메모리(207)는 별도의 고속 버스(도시되지 않음)에 의해 GPU(204)에 직접 접속될 수 있다. 디스플레이 메모리(207)는 또한 메모리(202)의 부분을 형성할 수 있다. GPU 및 디스플레이 메모리(207)가 통상적으로 이미지의 연속적인 스트림을 생성하는데 사용되기 때문에, 이들 두 유닛 간의 링크가 가능한 한 고속이고 데이터 버스(203) 상의 통상적인 트래픽을 차단하지 않는 것이 장점이다.

어떤 픽셀의 값을 결정하기 위하여, CPU(201) 또는 GPU(204)는 샘플 버퍼(207a)로부터 다수의 샘플 값을 검색하고, 픽셀 값을 계산하여 계산된 픽셀 값을 컬러 버퍼(207b)에 저장한다.

디스플레이 메모리(207)는 공유된 데이터 버스(203) 또는 별도의 고속 버스(209) 중 하나에 의하여 VDAC(208)(비디오 디지털 대 아날로그 변환기)에 접속된다. VDAC(208)는 컬러 버퍼(207b)로부터 정보를 판독하여 이를 디스플레이 상에 개별적인 픽셀을 드로잉하기 위하여 디스플레이(205)에 제공되는 아날로그 신호, 예 를 들어, RGB(레드, 그린, 블루) 복합 신호로 변환한다.

상술된 바와 같이, 라인 및 다각형의 안티-에일리싱된 표현을 생성하기 위하여 많은 상이한 기술이 사용되었다. 도3a는 각 픽셀에 대한 다수의 샘플 포인트에서 생성되는 다수의 샘플을 포함하는 멀티샘플링 방식의 실시예를 도시한다. 일 실시예에 따르면, 각 픽셀은 p x p 서브픽셀로 분할된다. 각각의 샘플 값은 픽셀 값이 결정되어야 하는 픽셀의 2개의 교차하는 경계의 코너에 위치되는 샘플 영역에 위치된 다수의 샘플 포인트 중 하나로부터 생성된다. 샘플 영역의 크기는 픽셀의 크기보다 더 작다. 각각의 샘플 영역은 n x n 서브픽셀과 같은 다수의 서브픽셀을 포함할 수 있다. 샘플 영역의 크기가 픽셀의 크기보다 더 작기 때문에, n은 p보다 더 적다.

도3a는 3 x 3 픽셀의 어레이를 도시한 것이며, 여기서 각 픽셀은 3 x 3 서브픽셀로 분할된다. 그러나, 이것은 단지 예이며, 각각의 픽셀은 임의의 수의 서브픽셀을 가질 수 있다. 도3a에서, 중심 픽셀(305)의 샘플 값을 결정하기 위한 샘플이 도시되어 있다. 샘플 영역(311, 312, 313, 314)은 픽셀의 교차하는 경계의 코너에 위치된다. 이 실시예에서, 샘플 영역(311-314)은 중심 픽셀(305)의 두 경계의 상이한 교차 포인트 주위에 센터링된 2 x 2 서브픽셀을 포함한다. 그러나, 샘플 영역(311-314)은 예를 들어, 샘플 영역(311-314)의 서브픽셀의 수가 홀수인 경우, 상기 교차 포인트 주위에 센터링될 필요가 없다.

각 샘플 영역(311-314)은 자신(311-314)의 각 서브픽셀의 중심에서의 하나의 샘플 포인트와 같은 다수의 후보 샘플 포인트 또는 샘플 위치를 포함한다. 그러나, 샘플 포인트는 샘플 영역의 경계 내의 어딘가에 위치될 수 있고, 예를 들어, 랜덤으로 선택될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 샘플 값은 상기 다수의 후보 샘플 포인트 중 하나로부터 생성될 것이다. 하나의 픽셀 값의 생성을 위하여, 다수의 샘플 값이 사용된다. 도3a의 실시예에서, 후술되는 바와 같이, 상이한 샘플 영역으로부터 생성되는 4개의 샘플 값이 사용된다. 그러나, 안티-에일리싱 효과의 필요로 되는 품질에 따라 4개보다 적은 샘플 값이 사용될 수 있다. 4개의 상이한 샘플 영역으로부터 픽셀 값을 결정하기 위한 샘플 값을 생성하는 경우가 양호한 안티-에일리싱 효과를 제공하는 장점을 갖는다.

도3a에서, 샘플 영역은 2 x 2 서브픽셀을 포함하므로, 4개의 가능한 샘플 포인트를 포함한다. 이 실시예에서 샘플 값이 생성될 샘플 포인트는 각각의 샘플 영역(311-314) 내에 하나의 샘플 포인트만이 위치되도록 위치된다. 더구나, 하나의 픽셀의 픽셀 값을 결정하기 위한 각각의 샘플 포인트는 x-방향에서 픽셀의 중심으로부터 상이한 거리에, 그리고 또한 y-방향에서 픽셀의 중심으로부터 상이한 거리에 위치될 수 있다. 이것은 최상부 샘플 포인트(321 및 322)가 서브픽셀의 동일한 로우에 위치되지 않고, 최하부 샘플 포인트(323, 324)가 서브픽셀의 동일한 로우에 위치되지 않는 경우에 양호한 안티-에일리싱 방식을 제공하기 때문에 장점이 된다. 제1 샘플 포인트(321)는 픽셀 어레이(320)의 컬럼 3, 로우 3에 위치될 수 있고; 제2 샘플 포인트(322)는 픽셀 어레이(320)의 컬럼 7, 로우 4에 위치될 수 있고; 제3 샘플 포인트는 픽셀 어레이(320)의 컬럼 4, 로우 6에 위치될 수 있으며; 제4 샘플 포인트(324)는 픽셀 어레이(320)의 컬럼 6, 로우 7에 위치될 수 있다. 도3a의 실시 예에서, 하나의 픽셀의 픽셀 값을 결정하기 위한 샘플 값의 생성을 위한 각각의 샘플 포인트는 x-방향에서 픽셀의 중심으로부터 상이한 거리에, 그리고 또한 y-방향에서 픽셀의 중심으로부터 상이한 거리에 위치된다. 그러므로, 2개의 샘플 포인트는 x-방향 및 y-방향 둘 모두에서 픽셀의 중심으로부터 동일한 거리에 위치되지 않는다. 이것은 에일리싱 면에서 가장 중요한 것인 거의-수직 및 거의-수평 에지에 대한 양호한 안티-에일리싱 화상을 생성하기 때문에, 장점이 된다.

더구나, 샘플 값이 생성되고 사용되는 샘플 포인트(321, 322, 323, 324) 중 하나만이 픽셀(305)의 경계와 관련하여 동일한 45도 가상 선(331, 332, 333, 334)에 위치될 수 있다는 것을 도3a로부터 인지할 수 있다. 그러나, 이것은 이하의 실시예에 설명된 바와 같이, 필요로 되지 않는다. 하나의 픽셀의 픽셀 값을 결정하기 위한 샘플 값에 대한 하나의 샘플 포인트만이 동일한 45도 가상선 상에 존재하는 경우가 유용하다. 예를 들어, 수직 에지가 도3a의 좌측에 놓이고, 물체가 에지의 좌측에서 화이트이고 에지의 우측에서 블랙이라고 생각하자. 에지가 우측으로 이동될 때, 이것은 샘플 포인트와 상호작용하기 시작한다. 최종적으로, 샘플 포인트(321)가 교차되고, 밝아질 것이다. 이것은 4개의 샘플 포인트 중 하나가 밝아지기 때문에, 픽셀의 강도가 블랙(0.00)으로부터 다크 그레이(0.25)로 진행한다는 것을 의미한다. 다음으로, 에지는 샘플 포인트(323)를 통과하여, 픽셀을 그레이(0.50)로 밝힐 것이다. 유사하게, 샘플 포인트(324 및 322)가 교차되어, 픽셀을 라이트 그레이(0.75)를 통해 화이트(1.00)로 진행하도록 할 것이다. 결과적으로, 샘플 포인트가 동일한 45도 가상선 상에 위치되지 않는 경우, 임의의 계조는 손실 되지 않고, 에지는 샘플 포인트가 동일한 45도 가상 선 상에 위치되는 경우보다 재깅(jagging)이 덜 나타난다. 이것은 특히 거의-수직 또는 거의-수평인 에지의 경우에 중요하다.

다수의 샘플 영역 내의 샘플 포인트(321, 322, 323, 324)의 위치지정은 이웃하는 픽셀 간의 샘플 공유를 용이하게 한다. 상술된 실시예에서, 1 이상의 픽셀 값을 결정하기 위한 샘플 값의 평균 수를 증가시킴이 없이 4개까지의 샘플 값이 공유될 수 있다. 이것은 메모리 용량 및 계산 전력에 대한 요건이 비교적 낮기 때문에 장점이 된다.

도3b 및 3c는 4 x 6 픽셀 어레이(350, 360)에서 안티-에일리싱 샘플링 방식의 대안적인 실시에를 도시한다. 이러한 실시예에서 또한, 샘플 값은 픽셀의 2개의 교차 경계의 코너에 위치된 샘플 영역의 다수의 샘플 포인트 중 하나로부터 생성된다. 샘플 영역은 상기 코너 주위에 센터링되지만, 그렇게 될 필요는 없다. 하나의 샘플 영역으로부터 생성된 각각의 샘플 값은 4개의 이웃하는 픽셀의 픽셀 값을 결정하는데 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 부가적인 샘플 값은 각 픽셀의 중심으로부터 생성된다. 이와 같은 샘플 값은 또한 도3a의 실시예에서 생성될 수 있다. 그러나, 각 픽셀의 중심으로부터 생성된 샘플 값은 필요로 되지 않고, 픽셀당 샘플의 평균 수를 2로 증가시킬 것이다. 한편, 더 큰 가중치가 중심 샘플 값에 제공될 수 있기 때문에, 품질이 증가하고, 텍스처 맵핑이 더 양호해 보인다.

어떤 픽셀의 픽셀 값을 결정하기 위하여, 상기 어떤 픽셀과 관련된 각각의 샘플 값은 어떤 가중치를 제공받는다. 가중치의 합은 1과 동일하다. 그러므로, 샘 플 값의 수는 4이고 평균이 사용되는 경우, 각각의 가중치는 값 0.25를 제공받는다. 그러나, 예를 들어, 픽셀 값이 결정되어야 하는 픽셀의 경계 내에 위치된 샘플 값에 가중치 0.4를 제공하고, 다른 3개의 샘플 값에 가중치 0.2를 제공하는 다른 가중치가 사용될 수 있다. 다른 가중치가 다른 실시예에서 가능하며, 각각의 특정 경우에 테스트되고 평가되어야 한다.

도4는 4 x 6 픽셀 어레이(400)에서 안티-에일리싱 방식의 실시예를 도시하며, 여기서 중간의 2 x 4 픽셀은 충분한 샘플 수를 갖는다. 도4로부터 알 수 있는 바와 같이, 픽셀 어레이(400) 중간의 3개의 샘플 영역(401, 402, 403)은 샘플 값이 생성될 수 있고, 4개의 픽셀의 픽셀 값을 결정하는데 각각 사용되는 샘플 포인트(411, 412, 413)를 포함한다. 샘플 포인트(411)로부터 생성된 샘플 값은 픽셀(421, 422, 423 및 424)의 픽셀 값을 결정하는데 사용된다. 샘플 포인트(412)로부터 생성된 샘플 값은 픽셀(423, 424, 425 및 426)의 픽셀 값을 결정하는데 사용된다. 샘플 포인트(413)로부터 생성된 샘플 값은 픽셀(425, 426, 427 및 428)의 픽셀 값을 결정하는데 사용된다.

도4를 검토함으로써, 도3a에 도시된 샘플 패턴이 사용된다는 것이 명백해지며, 여기서 샘플 값은 4개까지의 픽셀들 사이에서 공유될 수 있다. 이 샘플 방식의 경우에, 샘플 패턴은 이웃하는 패턴으로 횡단할할 때 변화되고, 기간은 2가 된다. 패턴은 이웃하는 픽셀 사이에서 샘플 포인트를 공유할 수 있도록 변화된다. (비교적 큰 픽셀 격자에 대한) 대부분의 샘플 값은 4개의 픽셀에 대해 한 번만 생성되어야 하며, 여기서 계산 비용은 샘플 값당 0.25이다. 도4, 3b 및 3c의 직사각형 구조 는 반복되지 않은 패턴보다 래스터화하기가 더 쉽다.

결과적으로, 본 발명에 따른 샘플링 방식을 사용함으로써, 최상부 및 최자측 픽셀, 또는 최하부 및 최우측 픽셀을 제외한, 디스플레이(2, 205) 상의 모든 픽셀은 평균하여 각 픽셀의 최종 값을 결정하기 위한 1(0.25+0.25+0.25+0.25=1) 샘플 값만을 필요로 한다. 이것은 각 픽셀 값을 결정하고 렌더링될 안티-에일리싱된 화상을 생성하기 위하여 평균하여 하나 이상의 샘플 값이 생성되어야 하는 공지된 멀티-샘플링 구성에 비하여 상당한 개선점이다.

픽셀에서 샘플 값을 생성하기 위하여 결정되는 샘플 포인트는 서브픽셀 로우를 좌측에서 우측으로 스캐닝함으로써 샘플 값을 생성하기 위해 횡단될 수 있다. 대안적으로, 스캐닝 방향은 메모리를 더 효율적으로 사용하기 위하여 하나 건너 하나의 서브픽셀 로우마다 변경될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서 임의의 횡단 방식이 멀티-샘플링 방식과 함께 구현될 수 있다.

본 발명에 따른 멀티샘플링 방식을 사용함으로써, 픽셀의 최종 값을 계산하기 위해 디스플레이 메모리에 4번만 액세스하는 것이 필요로 된다. 그러나, 픽셀 값의 하나 또는 여러 후속 계산에 필요로 되는 샘플을 일시적으로 저장하기 위해 온-칩 캐시 메모리와 같은 부가적인 작고 고속의 메모리(도시되지 않음)를 제공함으로써, 디스플레이 메모리(207)에 필요한 액세스를 1의 최소값으로 감소시키는 것이 가능하다. 샘플 값의 이전 로우, 및 이전 샘플 값을 포함하는 온-칩 메모리가 필요로 될 것이다. 새로운 샘플 값을 판독함으로써, 상기 새로운 샘플 값을 이전 샘플 값 및 로우 버퍼로부터의 2개의 값과 결합하는 것이 가능할 것이다. 그 후에, 로우 버퍼는 이전 샘플 값으로 갱신되고 나서, 이전 샘플 값은 새로운 샘플 값으로 갱신되어야 한다. Quicunx 방식과 함께 이 방법을 사용함으로써, 픽셀의 최종 값을 계산하는데 메모리에 최소 2회 액세스하는 것이 필요로 된다. 이것은 필터링이 메모리 대역폭 사용에서 상당한 비용을 발생시키기 때문에, 상당한 차이이다.

도5a는 고-품질 안티-에일리싱된 화상을 생성하는 방법의 한 실시예를 도시한 흐름도로 이루어진다. 단계(610)에서, CPU(610)는 응용 프로그램(예를 들어, 컴퓨터 게임)을 실행시키고, 디스플레이 상에 2D-표현으로 변환될 물체, 예를 들어, 3-D 물체(통상적으로, 삼각형과 같은 다각형)를 생성한다.

다음으로, 단계(620)에서, CPU(201) 또는 GPU(204)는 라이팅(lighting), 클립핑, 변환, 투영, 등과 같은 디스플레이 상의 물체의 외관에 영향을 주는 여러 시각적인 파라미터를 계산한다. 컴퓨터 그래픽에서 3-D 물체를 생성할 때 삼각형이 통상적으로 사용되기 때문에, 삼각형의 꼭지점의 픽셀 좌표가 최종적으로 계산된다.

단계(630)에서, CPU 또는 GPU(204)는 텍스처의 정확한 투영이 이루어지도록 하기 위하여 다각형에 걸쳐 텍스처 좌표를 보간한다. CPI(201) 또는 GPU(204)는 도한 하나 이상의 컬러, 텍스처 좌표의 또 다른 세트, 포그(fog), 등을 보간할 수 있다. 이것은 또한 Z-버퍼 테스트를 수행하고, 최종 픽셀이 정확한 컬러를 소유하도록 한다.

도5b는 도5a에 도시된 단계(630)를 도시한 더 상세한 흐름도이다. 단계(631)는 CPU(201) 또는 GPU(204)가 전체 다각형에 걸쳐 사용되는 보간 데이터를 계산하 는 다각형(예를 들어, 삼각형) 설정 단계이다.

단계(632)에서 다각형 횡단이 수행되는데, 여기서 CPU(201) 또는 GPU(204)는 다각형의 경계 내부에 놓이는 샘플 포인트를 식별한다. 이 식별을 수행하는 많은 상이한 방식이 존재한다. 간단한 방법은 수평 로우를 하나씩 스캐닝하는 것이다.

단계(633)에서, 다각형 내부의 각각의 샘플 포인트에 대해 샘플 값이 생성된다. 또한, 이 단계에서 z-테스팅 및 알파-테스팅이 수행될 수 있다. 생성된 샘플 값은 샘플 버퍼(270a)에 저장될 수 있다.

단계(634)에서, 다각형 내에 임의의 더 많은 샘플 포인트가 존재하는지가 결정된다. 단계(634)에서 응답이 yes인 경우, 절차는 단계(632)로 리턴되고, 그렇지 않은 경우, 상기 절차는 단계(635)로 진행된다.

단계(635)에서, 렌더링할 임의의 더 많은 다각형이 존재하는지가 결정된다. 단계(635)에서 응답이 yes인 경우, 상기 절차는 단계(631)로 리턴되고, 그렇지 않은 경우, 상기 절차는 단계(635)로 진행된다.

단계(635)에서, 전체 스크린 필터링이 수행되는데, 즉, 특정 픽셀과 관련된 샘플 값을 함께 가중시킴으로써 스크린의 모든 픽셀에 대한 픽셀 값이 생성된다. 적어도 생성된 다수의 샘플 값의 서브셋이 상술된 바와 같이 다수의 픽셀의 픽셀 값을 결정하는데 사용된다. 각각의 픽셀 값은 어떤 픽셀에 대한 다수의 샘플 값을 가중시킴으로써 계산된다. GPU(204) 또는 CPU(201) 중 샘플 버퍼(207a)로부터 샘플을 검색하고 상기 샘플을 가중시켜 하나는 픽셀 값을 형성하도록 배열되는 가중 디바이스를 제공할 수 있다. 각각의 샘플 값은 예를 들어, 텍스처 정보 및 보간된 컬 러 정보를 포함할 수 있다. 계산된 픽셀 값은 샘플 버퍼(207a)로 기록된다. 화상의 모든 다각형이 프로세싱된 후에, 샘플 버퍼(207a)는 고-해상도 포맷(최종 이미지의 픽셀당 평균 1 샘플)의 화상을 포함할 것이다. 이 단계에서 가시 픽셀만이 프로세싱된다. 비-가시인 픽셀, 즉, 이전에 드로잉된 다각형 뒤에 있는 픽셀은 최종 화상에 기여하지 않을 것이다.

본 발명은 특정 실시예를 참조하여 상술되었다. 그러나, 상술된 것 이외의 실시예가 본 발명의 범위 내에서 가능하다. 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 상기 방법을 수행하는 상술된 것과 상이한 방법 단계가 본 발명의 범위 내에서 제공될 수 있다. 본 발명의 여러 특징 및 단계는 상술된 것 이외의 조합으로 결합될 수 있다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허 청구항에 의해서만 한정된다.

Claims

다수의 샘플 값으로부터 픽셀 값을 생성하는 방법으로서,

다수의 샘플 값을 생성하는 단계; 및

상기 픽셀 값을 결정하기 위하여 상기 다수의 샘플 값을 가중시키는 단계를 포함하는 픽셀 값 생성 방법에 있어서:

샘플 영역(311-314) 내의 다수의 후보 샘플 포인트(321-324) 중 하나로부터 각각의 샘플 값을 생성하는 단계를 포함하며, 상기 샘플 영역은 상기 픽셀의 2개의 교차하는 경계의 코너에 위치되고 상기 샘플 영역의 크기는 픽셀(305)의 크기보다 더 작은 것을 특징으로 하는 픽셀 값 생성 방법.
제1항에 있어서,

또 다른 픽셀의 픽셀 값이 결정될 때 어떤 픽셀 값을 결정하기 위하여 생성되는 다수의 샘플 값 중 적어도 하나를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 값 생성 방법.
제1항 또는 2항에 있어서,

이웃하는 픽셀의 픽셀 값을 결정하기 위하여 샘플 값이 생성되는 샘플 패턴과 상이한 샘플 패턴에 따라 다수의 샘플 패턴을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 값 생성 방법.
제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,

하나의 픽셀의 픽셀 값을 결정하기 위하여 4개의 샘플 값을 사용하는 단계를 포함하며, 상기 4개의 샘플 값 각각은 별도의 샘플 영역(311-314) 내의 샘플 포인트(321-324)로부터 생성되는 것을 특징으로 하는 픽셀 값 생성 방법.
제1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 픽셀(305)의 2개의 교차하는 경계의 코너 주위에 센터링되는 샘플 영역(311-314) 내의 샘플 포인트(321-324)로부터 각각의 샘플 값을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 값 생성 방법.
제1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,

n x n 서브픽셀을 포함하는 샘플 영역(311-314)으로부터 각각의 샘플 값을 생성하는 단계를 포함하며, 상기 픽셀(305)는 p x p 서브픽셀을 포함하고, p는 n보다 더 큰 것을 특징으로 하는 픽셀 값 생성 방법.
제1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서,

샘플 포인트(321-324)로부터 하나의 픽셀의 픽셀 값을 결정하기 위한 각각의 샘플 값을 생성하는 단계를 포함하며, 하나의 픽셀의 픽셀 값을 결정하기 위한 샘플 값을 생성하는 각각의 샘플 포인트는 x-방향에서 픽셀의 중심으로부터 상이한 거리에, 그리고 또한 y-방향에서 픽셀의 중심으로부터 상이한 거리에 위치되는 것을 특징으로 하는 픽셀 값 생성 방법.
제7항에 있어서,

제1 샘플 영역(311)의 컬럼 1, 로우 1에 위치되는 제1 샘플 포인트(321)로부터의 제1 샘플 값, 제2 샘플 영역(312)의 컬럼 2, 로우 2에 위치되는 제2 샘플 포인트(322)로부터의 제2 샘플 값, 제3 샘플 영역(313)의 컬럼 2, 로우 1에 위치되는 제3 샘플 포인트(323)로부터의 제3 샘플 값, 및 제4 샘플 영역(314)의 컬럼 1, 로우 2에 위치되는 제4 샘플 포인트(324)로부터의 제4 샘플 값을 생성하는 단계를 포함하며, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 영역 각각은 픽셀(305)의 2개의 교차하는 경계의 상이한 코너 주위에 센터링되는 것을 특징으로 하는 픽셀 값 생성 방법.
제1항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서,

픽셀의 중심에서 동일한 위치로부터 부가적인 샘플 값을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 값 생성 방법.
다수의 샘플 값으로부터 픽셀 값을 생성하는 디바이스로서,

다수의 샘플 값을 생성하는 샘플 디바이스(204); 및

상기 픽셀 값을 결정하기 위하여 상기 다수의 샘플 값을 가중시키는 가중 디바이스(201)를 포함하는 픽셀 값 생성 디바이스에 있어서:

상기 샘플링 디바이스는 샘플 영역(311-314) 내의 다수의 후보 샘플 포인트(321-324) 중 하나로부터 각각의 샘플 값을 생성하도록 배열되고, 상기 샘플 영역은 상기 픽셀의 2개의 교차하는 경계의 코너에 위치되며 샘플의 크기는 픽셀(305)의 크기보다 더 작은 것을 특징으로 하는 픽셀 값 생성 디바이스.
제10항에 있어서,

상기 샘플링 디바이스(204)는 또 다른 픽셀의 픽셀 값이 결정될 때 어떤 픽셀 값을 결정하기 위하여 생성된 다수의 샘플 값 중 적어도 하나를 사용하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 픽셀 값 생성 디바이스.
제10항 또는 11항에 있어서,

상기 샘플링 디바이스(204)는 이웃하는 픽셀의 픽셀 값을 결정하기 위하여 샘플 값이 생성되는 샘플 패턴과 상이한 샘플 패턴에 따라 다수의 샘플 값을 생성하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 픽셀 값 생성 디바이스.
제10항 내지 12항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 샘플링 디바이스(204)는 한의 픽셀의 픽셀 값을 결정하기 위하여 4개의 샘플 값을 사용하고, 별도의 샘플 영역(311-314) 내의 샘플 포인트(321-324)로부터 상기 4개의 샘플 값 각각의 생성하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 픽셀 값 생성 디바이스.
제10항 내지 13항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 샘플링 디바이스(204)는 상기 픽셀(305)의 2개의 교차하는 경계의 코너 주위에 센터링되는 샘플 영역(311-314) 내의 샘플 포인트(321-324)로부터 각각의 샘플 값을 생성하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 픽셀 값 생성 디바이스.
제10항 내지 14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 샘플링 디바이스(204)는 n x n 서브픽셀을 포함하는 샘플 영역(311-314)로부터 각각의 샘플 값을 생성하도록 배열되며, 상기 픽셀(305)은 p x p 서브픽셀을 포함하고, 여기서 p는 n보다 더 큰 것을 특징으로 하는 픽셀 값 생성 디바이스.
제10항 내지 15항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 샘플링 디바이스(204)는 샘플 포인트(321-324)로부터 하나의 픽셀의 픽셀 값을 결정하기 위한 각각의 샘플 값을 생성하도록 배열되며, 하나의 픽셀의 픽셀 값을 결정하기 위한 샘플 값을 생성하는 각각의 샘플 포인트는 x-방향에서 픽셀의 중심으로부터 상이한 거리에, 그리고 또한 y-방향에서 픽셀의 중심으로부터 상이한 거리에 위치되는 것을 특징으로 하는 픽셀 값 생성 디바이스.
제16항에 있어서,

상기 샘플링 디바이스(204)는 제1 샘플 영역(311)의 컬럼 1, 로우 1에 위치되는 제1 샘플 포인트(321)로부터의 제1 샘플 값, 제2 샘플 영역(312)의 컬럼 2, 로우 2에 위치되는 제2 샘플 포인트(322)로부터의 제2 샘플 값, 제3 샘플 영역(313)의 컬럼 2, 로우 1에 위치되는 제3 샘플 포인트(323)로부터의 제3 샘플 값, 및 제4 샘플 영역(314)의 컬럼 1, 로우 2에 위치되는 제4 샘플 포인트(324)로부터의 제4 샘플 값을 생성하도록 배열되며, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 영역 각각은 픽셀(305)의 2개의 교차하는 경계의 상이한 코너 주위에 센터링되는 것을 특징으로 하는 픽셀 값 생성 디바이스.
제10항 내지 17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 샘플링 디바이스는 픽셀의 중심에서 동일한 위치로부터 부가적인 샘플 값을 생성하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 픽셀 값 생성 디바이스.
제10항 내지 18항 중 어느 한 항에 따른 픽셀 값을 생성하는 디바이스를 포함하는 전자 장치.
제19항에 있어서,

상기 장치는 이동 무선 단말기, 호출기, 커뮤니케이터, 전자 오거나이저, 스마트폰, 개인용 디지털 보조장치 또는 컴퓨터인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제19항에 있어서,

상기 장치는 이동 전화(1)인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
컴퓨터 프로그램 코드 수단이 컴퓨터 케이퍼빌리티를 갖는 전자 디바이스(1)에 의해 실행될 때, 제1항 내지 9항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
제22항에 있어서,

상기 컴퓨터 프로그램 코드 수단은 컴퓨터 판독 가능한 매체(202) 상에서 구현되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.