TW583599B - Image with depth of field using z-buffer image data and alpha blending - Google Patents

Description

583599 玖、潑明意明 【發明所屬之技術領域】 本發明係槪括關於電腦繪圖，特別是關於由電腦形成 具真實性增強的顯示影像。 【先前技術】

電腦可用來描繪只存在於電腦所形成的三度空間內的 「虛擬實境」。物體能夠「存在於」虛擬實境內，並且能 在虛擬實境之座標空間內移動。當無法運用真實的物體時 一例如實驗室硏究和情況模擬，此種虛擬空間對真實情況 的模擬特別有用；而且，對電腦遊戲和電影作品（動畫） 而言，亦非常有用。電腦圖像技術領域正致力於提供能描 繪更具真實性之電腦虛擬實境的影像。

電腦顯示影像係由圖像單元之組合予以界定，其中各 圖像單元稱作像素。顯示影像內的像素能定義一組紅、藍 和綠色資訊，其非常類似於習知的電視影像界定方式。各 像素附帶有定義影像之紅、藍和綠色像素之色彩飽和度資 訊的資料。色彩飽和度資料通常以8位元資料字元來表示 。大部分的虛擬實境模擬係將景象內的物體表示爲資料物 件；資料物件均伴隨如形狀、大小、位置及色彩等相關特 質。當某物件描繪在電腦顯示器上時，圖像處理器可決定 出描繪影像所需要的紅、藍和綠色像素資訊的適當混合程 度，並且產生各像素所對應的紅、藍和綠色之正確混合的 視訊資訊。顯示裝置用來形成影像的像素大小可以有不同 的尺寸。舉例而言，許多電腦平面顯示器之圓形像素直徑 約0 .2 9公釐（0 ·0 1 1 6英吋）。 5 583599 電腦圖像處理器或顯示處理器能爲電腦裝置提供圖像 描繪處理，並以適當方式顯示電腦應用程式或其它電腦圖 像來源的影像。電腦繪圖牽涉到依照物體之電腦模型的圖 像合成來建立、儲存及處理模型及物體影像。物體的建立 、儲存及處理可以即時方式進行，或者某電腦使用者透過 如鍵盤、顯示滑鼠、控制器或螢幕觸控顯示面板等輸入裝 置，而以互動方式進行。影像處理係爲圖像描繪過程當中 的重要部分；在此過程中，影像內物體的位置和移動會在 二維及三維空間內仔細地重現。 舉例而言，圖像處理器存放畫面中所有像素的位置資 訊，藉以判斷代表何種物體，以及在描繪影像中可看見哪 些物體，其中位置資訊代表物體在電腦畫面中的點。某些 位置資訊係用影像的z緩衝形式予以存放。影像的z緩衝 或畫面幀係一組資料數値，且影像中各像素各有一個資料 數値；此等資料數値係以決定畫面中物體之位置的座標爲 基礎。換言之’ Z緩衝資料係用來界定某物體之像素與攝 影機觀點之間的距離。如此，在顯示影像中，各像素均有 一個Z緩衝資料項，而且圖形處理器將會存放界定電腦模 型內的像素位置資料。 各個Z緩衝資料點可由一個資料字元來表示，例如以 一個3 2位兀資料字元來表示。請參閱a· Wa t t和M· Wa t t所者之闻等動畫及描繪技術（Adv a n c e d Animation and Rendering T echniQues)，第22頁，第ι·5節「隱藏面移 583599

Hg ( 1 法a 算 演1 除 a o r—Im e 司 r公 版 e 出 CM a c f A r ( u J s )m n h Θ t d i d r 92)。電腦影像的保真度和細緻性，部分係取決於圖形 處理器針對物體之z緩衝位置資訊執行必要的數學運算之 能力，而且市場上可購得的圖形處理器在其數學運算效能 及其它影像處理功能方面正在不斷地改進。 電腦所描繪的虛擬影像通常在外觀上不同於真實物體 的實際影像（例如照片或視訊幀）。電腦虛擬影像與真實 物體影像之間存在差異的其中一個原因在於虛擬影像無法 真實地呈現應有的景深資訊。槪括而言，景深係指肉眼預 期感知影像內之物體細節的變化程度，其取決於物體與觀 看者之觀點的遠近而定。舉例而言，相較於照片當中距離 觀看者之觀點較近的物體，遠離觀看者之觀點的物體會有 較少的可識別影像資訊而較不淸晰。因此，距離較遠的物 體較「模糊」，其影像之鮮明及淸晰程度不如較近的物體。 大部分的虛擬實境影像呈現「卡通式」景象的原因之 一在於影像當中較近的物體輪廓通常沒有比較鮮明，而且 相較於較遠的物體並沒有比較淸晰；此外，距離較遠的物 體並沒有比距離較近的物體來得模糊。換言之，整個虛擬 實境影像的景深是固定的。此種結果有違「真實世界」所 呈現的影像。因此，當影像中較近或較遠的物體沒有依著 預期的方式改變可辨識的細節時，則會產生卡通式的外觀 。若要得到較爲真實的效果，距離較近的物體勢必要比距 離較遠的物體來得淸晰且輪廓鮮明。 7 583599 在電腦影像顯示方面，已有某些能夠提供增強景深資 訊的技術。舉例而言，分散束追蹤所運用的隨機取樣技術 可整合預先處理的電腦影像當中的景深資訊。另一種後處 理技術係運用像素強度及z緩衝影像景深資料來定出各像 素點之模糊圏的大小和強度的分佈；其中，各像素點與其 z緩衝値以及所使用的透鏡孔徑有關。輸出影像的各點強 度係以與各點重疊的模糊圈內之加權平均強度予以計算。 Potmesi1與Chakravarty兩人對此方 法有所說明，請參閱J . F ο 1 e y等人之著作一電腦圖 像：原理與實務（Comput e r Graphics ：Principles and Practice) 第二版（Add i s i on -We s 1 ey出版公司，1 996 年），第 774 - 775 頁，16.10 節。然而， .上述方法均屬後處理方法，而且不是以即時方式來處理影 像。因此，此類方法不適用於互動式運作。 鑑於上述討論，吾人顯然需要一種改善景深資訊的電 腦繪製真實影像。本發明能充分滿足此項需求。 【發明內容】 c h a η η 本發明提供一種具三維景象改善景深的顯示影像，其 藉由結合對應於淸晰景象的影像與該景象的模糊影像，而 後根據z緩衝資料來合成淸晰影像與模糊影像，藉以形成 淸晰影像與模糊影像之間的α混合，其中圖形處理器經常 運用ζ緩衝資料來移除隱藏的表面。依此方式，利用ζ緩 衝的影像資料作爲α透明度色版（a 1 p h a 8 583599 e 1 )，並使其與淸晰影像與模糊影像之色版資料混合，進 而形成具有景深資訊的α透明度色版資料影像（R G B A 影像）。此種影像可呈現更真實的景象’即某一距離上的 物體較淸晰，而在另一距離上的物體則比較模糊；此外， 影像背景區域內的飽和度亦較低。 參酌以下針對較佳實施例的詳細說明’當能更加明瞭 本發明的其它特點及優點，其中較佳實施例僅爲舉例說明 本發明之原理。 【實施方式】 本發明係以運用表示景象的習知電腦顯示色彩模式的 顯示環境爲背景來加以說明。此環境僅爲舉例說明；本發 明不應限定於此種例示環境。凡熟習本項技術者當能瞭解 ，在此例舉的環境細節可應用在其它圖形處理環境，而仍 不脫離本發明之教示內容。 圖1爲電腦形成的景象的電腦顯示影像，其呈現如習 知電腦圖形處理所能製作的極淸晰影像。値得注意的是， 圖1呈現樓梯的景像，此影像極淸晰且對準焦點，使得前 景（影像中較接近觀看者處）當中的樓梯與背景（影像中 較遠離觀看者處）當中的樓梯一樣清晰。同樣地，在景象 當中，較近處的圓柱和較遠處的圓柱均一樣淸晰。此種現 象是許多電腦處理影像的特點，而且會形成「卡通式」外 觀。 更確切而言，典型的動畫景象或其它電腦繪製的影像 均極爲淸晰，然而照片影像（以及視覺上所見者）通常不 583599 會極度淸晰。本發明能製作更真實的影像，其利用少於初 始極淸晰影像的視覺資訊，使得根據本發明所製作的影像 含有景深資訊，並能呈現出景象當中的物體焦點變化或不 同的淸晰程度，且焦點的改變取決於景象中物體影像相對 於觀看者的距離。依此方式，一連串影像當中的各個影像 均可經過處理而加入準確的景深影像處理。如此，一連串 的動畫景象即可依序加以處理，使得整體動畫序列可以製 作得更爲真實。此外，根據以下針對本發明所作的進一步 解說，影像處理工作可在即時處理環境中進行，藉以支援 具改良之景深表示形態的互動式圖形處理。 圖2爲圖1所示景象的電腦顯示影像，其呈現該景象 的z緩衝資料的8位元表示形態。如上所述，大部分的電 腦三維物體虛擬實境的圖形顯示均利用z緩衝資料庫加以 處理’其能追蹤虛擬實境中各物體與觀看者或攝影機之間 的距離。舉例而言，圖2顯示z緩衝資料，其中當距離使 用者（以攝影機爲觀點）較遠時，影像中的各像素即變得 顏色較深暗。因此，較近的物體較明亮，較遠的物體則較 深暗。Z緩衝資料係由景象當中的物體位置資訊所構成。 此資料的解析度通常與圖形處理器的算術處理能力一致； 其通常具備6 4位元或1 2 8位元的計算能力。如以下所 作的進一步說明，本發明涵蓋運用z緩衝資料來處理像素 _料’其通常維持在每個像素8位元的視訊顯示解析度。 本發明適用於各種電腦平台，其中包括遊戲主機、個人電 腦’以及工作站。由此可見，在電腦平台上實施本發明時 ，不需仰賴大量的計算能力。 583599 圖3爲圖1所示景象的電腦顯示影像，其呈現較模糊 的影像。可僅以圖1所示景象的資料表示形態爲啓始而產 生圖3。圖3所示較爲模糊的影像可透過一種稱作μ I p 繪圖的圖像處理技術而形成，或藉著在其自身影像上預作 淸晰影像的偏移而形成。例如，在影像外處理當中，將淸 晰的影像沿著水平和垂直方向各偏移一個像素並貼在其自 身影像上，即可形成模糊影像。熟習相關技術者當可得知 其它能提供模糊影像的手段。舉例而言，Μ I Ρ繪圖技術 涵蓋紋理圖形處理技術，其中圖形處理器製作景象當中物 體之原始圖像紋理的多個複本（Μ I Ρ圖像），且各具不 同的詳細程度，然後再根據觀看者與物體之間的距離來選 擇Μ I Ρ圖像。 獲得將要接受處理之景象的淸晰影像（圖1 )與模糊 影像（圖3 )之後，便運用電腦顯示系統之圖形處理器一 般所使用的ζ緩衝資料。如上所述，ζ緩衝通常係在電腦 影像處理環境中用來移除隱藏表面，其亦稱作可視面決定 。2緩衝含有接受處理之影像各像素的距離資料。隱藏面 移除處理包含決定何時處理電腦製作景象當中的物體，以 及判斷物體上各點之影像像素位置相對於觀看者是否比該 像素在ζ緩衝內的當時距離來得遠。若物體上的某一點比 該像素位置當時的ζ緩衝値來得遠，則該物體像素點將不 會出現在經過處理的影像中，亦不會被圖形處理器描繪。 舉例而言，ζ緩衝隱藏面移除處理技術已描述於1· F ο 1 e y等人所編寫的霪像··展堙與實務（C 〇 m 11 583599 puter Graphics· Principle s and Practice)第二版（Addiso n—Wesley Publishing C o m p a n y， I n c ·於1 9 9 6年出版）當中的第1 5 ·4節（ 「z緩衝演算法」），第6 6 8 — 6 7 2頁。 本發明運用z緩衝像素距離資料，並建立所謂的α混 合影像，其將淸晰影像與模糊影像結合於由ζ緩衝資料所 建立的影像。熟習相關技術者當能瞭解，電腦顯示影像通 常係由結合三種色彩資訊色版與α資訊色版而形成。色版 由紅、綠、藍等三種像素影像資料所構成，其代表景象的 色彩資訊。α資料通道代表影像像素的不透明度，其範圍 從完全不透明到透明。在大部分的處理系統和色彩模式中 ，上述四種影像資料色版均以各個像素的8位元資訊來表 不° 熟習本項技術者當能明瞭透過「α混合」處理來進行 影像合成技術。α透明度色版不透明度資料係用來控制紅 、綠和藍等三種影像分量，以製作具有適當半透明値的「 α混合」影像。換言之，在習知系統當中，紅、綠和藍等 色版影像資訊係連同α透明度色版不透明度資訊合成在一 起，而形成所謂的R G Β Α色彩資訊模式。如此，若要藉 由圖形處理器來描繪一個景象，可透過指定各個像素的紅 、綠和藍色影像資訊以及α透明度色版資訊而達成。 舉例而言，α透明度色版混合合成處理技術已描述於 J · F ο 1 e y等人所編寫的雹I蘑瀠··展理輿實務（c 12 583599 omputer Graphics： Princip 1 e s and Practice)第二版（Addi son-Wesley Publishing Com pa ny， I nc.於1993年出版）當中的第17.6 節（「影像合成」），第835 — 843頁。授予〇th m e r等人的美國專利第5，3 7 9，1 2 9號”使用遮 罩影像之合成來源與目標影像之方法“（M e t h 〇 d r

Compositing a Source and Destination Image Usin

g a Mask Image)亦有描述合成技術。

本發明包含一種合成淸晰影像、模糊影像與z緩衝資 料的處理技術，其利用z緩衝資料作爲α透明度色版資料 來控制淸晰影像與模糊影像的混合。更確切而言，ζ緩衝 資料係根據各像素與觀看者立場之間的距離來判斷模糊影 像的半透明度。在較佳實施例中，對ζ緩衝當中的每個黑 色（不透明）像素而言，模糊影像資料的整體（1 0 0 % )與淸晰影像合成。對ζ緩衝當中的每個白色（透明）像 素而言，沒有任何（0 %)的模糊影像與淸晰影像合成。 對灰階介於1 0 0 %至0 %的像素而言，淸晰影像與模糊 影像的合成比例相當。如此，即可利用線性內差法來決定 某一個影像與另一個影像合成的比例。以此方式，景象的 ζ緩衝資料可用來當作景深α透明度色版。 圖4爲圖1的電腦顯示影像，該影像呈現出圖1之極 淸晰影像與圖3之模糊影像的混合；此混合係根據本發 13 583599 明以z緩衝影像資料當作α透明度色版。習知的α混合處 理可以根據本發明而製作混合影像，其藉由選擇淸晰影像 、模糊影像與ζ緩衝資料之結合來進行合成處理。値得注 意的是，在圖4所呈現的影像前景當中，樓梯極爲淸晰； 背景（遠離觀看者之處）當中的樓梯則未如此淸晰而較爲 模糊。此種影像比較真實，且更接近一般實際景象的照片 所看到的景深效果。 圖5係利用圖2所示ζ緩衝影像資料來控制混合，使 圖1所示極淸晰影像與圖3所示模糊影像相互混合所得到 的圖像。因此，圖5係描繪圖1之極淸晰影像5 0 2和圖 3之模糊影像5 0 4與圖2之8位元ζ緩衝影像5 0 6結 合（合成），而形成圖4具附加景深資訊的影像5 0 8。 運用本發明之相同技術，可輕易形成「反向」景深影 像。在此，反向影像係指一種影像，其中，景象當中距離 觀看者較近的物體較爲模糊而不淸晰，離觀看者較遠的物 體則較爲淸晰。此效果正好與一般在照片觀看到的相反， 因而被稱爲反向景深影像。 運用反向ζ緩衝資料集，可以很容易建立反向景深影 像。換言之，當黑色（不透明）ζ緩衝像素轉變成白色（ 透明），而白色ζ緩衝像素轉變成黑色時，即可製作反向 ζ緩衝資料。中間的灰階亦隨著類似方式反向而改變。當 反向景深資料與淸晰影像和模糊影像合成時，即能形成反 向景象。熟習本項技術者當能瞭解，利用從黑色變成白色 的ζ緩衝値的線性內差，可決定反向影像的中間値。 14 583599 圖6爲圖1之景象的電腦顯示影像，其呈現反向的8 位元z緩衝資料。就此而言，圖6係爲圖2的反向影像。 値得注意的是，在圖5當中，比較接近觀看者的物體呈現 爲黑色（不透明），較遠離觀看者的物體則呈現爲白色（ 透明）。反向景深資料對標示影像的焦點改變有所幫助， 而且在產生暫時效果上也有幫助。 圖7爲圖1所示景象的電腦顯示影像，其呈現圖1所 示極淸晰的影像與圖3所示模糊影像的組合結果；此組合 係以圖6的反向z緩衝影像資料當作α透明度色版來進行 ，以呈現焦點的改變。圖7顯示：前景（比較接近觀看者 )內的物體比較模糊而不淸晰，背景（離觀看者較遠處） 內的物體則較淸晰。以聚焦觀點而言，圖7係爲圖4的「 相反」。 「過度聚焦」效果是反向ζ緩衝資料所能產生的其中 一種有用效果，其中利用不同的ζ緩衝資料集來有效改變 景象當中的焦點，即可產生景象的連續電腦影像。舉例而 言，如圖1的極淸晰影像可即時地與ζ緩衝資料連續地結 合，由圖2的ζ緩衝資料開始，而以圖6的ζ緩衝資料爲 終止，並可結合居於兩者之間的中間ζ緩衝資料。 圖8顯示由ζ緩衝資料產生的中間ζ緩衝影像，其介 於圖2與圖6兩者之間。圖8已有效形成一種對比降低的 影像。當淸晰影像及模糊影像（分別來自於圖1和圖3 ) 與圖2至圖8的連續ζ緩衝影像進行α混合，並終止於圖 6時（或以相反方式），某人注視如此形成的連續影像時 15 583599 將會看起來是一種焦點改變。換言之，觀看連續合成影像 的人將會「看到」焦點從景象的前方改變到後方，其對應 於從圖2至圖6與z緩衝影像合成的影像。顯然可知，任 何一個連續合成影像的焦點係對應於特定合成影像的z緩 衝參考座標（影像位置）。因此，利用如圖8所示的中間 反向z緩衝資料集，可以產生介於圖4與圖7之間的中間 效果。 由上可知，利用如上述的多張中間影像，可以製作出 一連串的景象合成影像，使得連續影像能使觀看者焦點及 介於前景與背景之間的各點平滑而逐漸地從前景（圖4 ) 「行進」到背景（圖7 )。z緩衝的起點影像（例如圖4 )與終點影像（例如圖7 )可以用來製作多張具一般圖像 間隔的中間合成影像，藉以確保爲觀看者提供平滑的轉變 效果。舉例而言，可以利用線性內差法來製作起點影像與 終點影像之間具等間隔的中間z緩衝影像。中間的_續z 緩衝影像會依序與淸晰影像和模糊影像合成。運用暫時資 料儲存區，可以將多張中間影像的像素資料存放在處理器 記憶體內。如上所述，運用習知的影像處理硬體，可以即 時製作此類影像。參酌本發明所教示的內容，可以產生其 它視覺效果。 根據本發明之教示所產生的另一種視覺效果能提供一 種降低飽和度的影像。舉例而言，模糊影像（如圖3的模 糊影像）的藍色版之色調可以朝藍色譜調或其它任何一種 顏色偏移，以透過頂點色彩處理而產生氣霧效果。熟習本 16 583599 項技術者當能瞭解如何運用習知的圖像處理系統來執行此 種處理。同樣地，模糊影像的紅色版資料可被複製到模糊 影像的綠色版資料和藍色版資料內，從而建立黑白的模糊 影像。圖9即爲此種處理所形成的黑白模糊影像。經過處 理而得到的黑白模糊影像可與極淸晰影像進行α混合處理 ，從而形成一種在景象之遠處飽和度較低的真實影像。圖 1 0爲飽和度已降低的影像範例，此影像係由如圖1所示 極淸晰影像與如圖9所示黑白模糊影像進行α混合處理而 產生。 硬體架構 運用各種具有圖形處理功能的電腦架構可以即時提供 如以上所述之改良影像。此類架構包括資訊處理系統、個 人電腦及視訊遊戲系統。 以上說明的處理方法可運用立即可用的電腦圖形處理 器之硬體元件，將影像資料合成而產生R G Β Α資料，並 可運用z緩衝資料來執行上述隱藏面移除處理。根據本發 明，圖形處理器之運作係利用z緩衝資料當作α混合色版 ，因而能夠以即時方式執行上述處理動作。即時性處理能 以較大的彈性運用空間來實施在此描述的影像處理方法， 並使其適用於如遊戲操作之類的互動式應用。或者，本發 明之處理方法可在特別適於執行在此描述之影像處理方法 的硬體與軟體結合的環境中實作。 圖1 1爲資訊處理或視訊遊戲系統1 1 0 0之示意圖 ’此種系統能提供本發明之圖形處理。視訊遊戲系統1 1 17 583599 Ο 0具備視訊遊戲主要單兀1 1 1 〇，以及一個或數個控 制器1120;控制器1120係透過主要單元111〇 上的個別控制介面1 1 2 5來連接主要單元1 1 1 〇。控 制器1 1 2 0各有一個用來接收使用者指令的輸入裝置。 視5只遊戲系統1 1 〇 〇連接影音（AV)輸出裝置1 1 35，且影音輸出裝置1 1 35連接主要單元1 1 1 0 。AV輸出裝置1 1 3 5含有一個顯示螢幕1 1 4 0，用 來顯示從主要單元1 1 0 0接收而來的訊號當中的影像資 料。AV輸出裝置1 1 3 5另含有一個或數個揚聲器1 1 4 5，用來輸出從主要單元1 1 〇 〇接收而來的訊號當中 的聲音資料。 主要單元含有一個程式讀取器1 1 5 0，其被設定用 以收納遊戲程式儲存媒體，例如軟碟、C D - R〇Μ光碟 、CD — R光碟、CD — RW光碟、DVD光碟，或類似 的儲存媒體。遊戲程式儲存媒體係一種提供應用程式的錄 製媒體，例如將視訊遊戲提供給主要單元1 1 1 〇。主要 單元1 1 1 0能處理資訊，並執行遊戲程式儲存媒體上的 程式指令。主要單元1 1 1 0係根據程式指令，將影像與 聲音資料輸出到AV輸出裝置1 1 3 5。主要單元從控制 器1 1 2 0接收使用者的輸入資料；以下將會詳細解說。 圖1 2爲圖1 1所示視訊遊戲娛樂系統的硬體架構範 例的方塊圖。視訊遊戲系統1 1 0 0 (圖1 1 )包含有一 個與主記憶體1 2 0 5結合在一起的中央處理單元（C P U ) 1 2 0 0。C P U 1 2 0 0係在程式設計的步驟控 18 583599 制之下進行運作，其中該等程式設計的步驟儲存在〇S -R〇Μ(作業系統唯讀記憶體）1 2 6 0，或者儲存在從遊 戲程式儲存媒體傳送到主記憶體1 2 0 5的程式指令內。 CPU 1 2 0 0能處理資訊，並根據程式設計的步驟來 執行指令。 CPU 1 2 0 0經由專用的匯流排1 2 2 5而連接 輸入/輸出處理器（IOP)1220。 I〇P 122 0將CPU 1200連接到〇S ROM 1260, 其中0 S R〇μ係由用來儲存如作業系統等程式指令的 非揮發性記憶體所構成。此等指令最好在主要單元1 1 1

0(圖11)啓動時經由Ι〇Ρ 1220傳送到CPU 〇 CPU 1 2 0 0經由專用的匯流排1 2 1 5連接圖 形處理單元（GPU) 1210。GPU 1210係一 種繪圖處理器，其被設定成能執行繪圖處理，以及根據接 收來自c P U 1 2 0 0的指令來規劃影像。舉例而言， GPU 1 2 1 0能依照接收來自C P U 1 2 0 0所產 生的顯示列表來處理圖像。G P U可具備用來儲存圖形資 料的緩衝暫存器。G P U 1 2 1 0可將影像輸出到A V 輸出裝置1 1 3 5 (圖1 1 )。 I〇P 1 220係根據儲存在I〇p記憶體1 2 3 0的指令來控制CPU 1 2 0 0當中的資料交換，以及 控制數個週邊裝置。週邊裝置可包括一個或數個控制器1 1 2 0、記憶體卡1 2 4 0、通用串列匯流排（u S B )介面 19 583599 1 2 4 5，以及I E E E 1 3 9 4串列匯流排1 2 5 0 。此外’匯流排1 2 5 5連接I〇P 1 2 2 0。匯流排 1 2 5 5連結數個額外的裝置元件，其中包括〇s R 〇 Μ 1 2 6 Ο、音訊處理器單元（S P U ) 1 2 6 5、光 碟控制單元1 2 7 5，以及硬碟機（H D D ) 1 2 8 0。 S Ρ U 1 2 6 5能依照接收來自C P U 12 0 0 和I〇P 1220的命令而產生聲音一例如音樂、音效 及聲響。SPU 1265可包含有音訊緩衝暫存器，而 波形資料係存放在音訊緩衝暫存器內。S P U 12 6 5 能產生聲音訊號，並將訊號傳送到揚聲器1 1 4 5 (圖1 1 ) ° 光碟控制單元1 2 7 5能控制程式讀取器1 1 5 0 ( 圖11);光碟控制單元可爲能接受可移動式儲存媒體的 光碟機所構成，其中可移動式儲存媒體的例子包括磁碟片 、CD — ROM光碟、CD — R光碟、CD — RW光碟、 D V D光碟，或類似的光碟。 記憶體卡1240可包含CPU 1200能寫入及 儲存資料的儲存媒體。以較佳實施例而言，記憶體卡1 2 40可以插入IOP 1220,或從IOP 1220 中抽出。使用者可利用記憶體卡1 2 4 0來存放或儲存遊 戲資料。此外，以較佳實施例而言，視訊遊戲系統1 1 〇 0具備至少一個硬碟機（HDD) 1 2 8 0，並可將遊戲 資料寫入存放在硬碟機內。以較佳實施例而言，資料輸入/ 輸出（I /〇）介面一例如I E E E 1 3 9 4串列匯流排1 2 20 583599 50或通用串列匯排流（USB) 1245介面一連接I 0 p 1 2 2 0，以便讓資料能夠傳送到視訊遊戲系統1 1〇 〇，或從視訊遊戲系統11 ο 〇將資料傳送出來。 以下將針對影像處理系統作更詳細的說明，以進一步 瞭解本發明於製作顯示影像時所涉及到的處理動作。 圖13顯示安裝在家用視訊遊戲主機的影像處理系統 之架構。基本上，此種影像處理系統係針對家用視訊遊樂 器 '微電腦或圖形電腦裝置等裝置而設計。圖1 3之影像 處理系統實施例能讓操作者控制相關資料（例如遊戲程式 )來玩遊戲，而相關資料可取自如光碟片（例如C D - R 〇 Μ)之類的錄製媒體，其亦依照本發明設計用於儲存具 特定格式的資料。 更確切而言，圖1 3所示影像處理系統之實施例包含 一主控制器模組1 3 0 2、一圖形模組1 3 2 0、一音訊 模組1 3 4 0、一光碟控制器模組1 3 6 0、一通訊控制 器模組1 3 8 0，以及一主要匯流排1 3 9 9 ;其中，主 控制器模組1 3 0 2具備一中央處理單元（C P U ) 1 3 04及其週邊裝置（包括週邊控制器1 3 0 6在內）；圖 形模組1 3 2 0基本上包含一圖形處理單元（GPU) 1 3 2 4，用以繪製幀緩衝器1 3 2 6上的影像；音訊模組 1340包含聲音處理單元（SPU) 1342及其它用 來放出音樂或音效的裝置；光碟控制器模組1 3 6 0係控 制光碟機（例如CD — ROM光碟機）]_ 3 6 2，而光碟 機的功能是當作重現資料之解碼的輔助記憶體裝置；通訊 21 583599 控制器模組1 3 8 0能控制來自於控制器1 3 8 6的命令 訊號登錄，並可控制次記憶體（或記憶體卡）1 3 8 4上 的遊戲參數設定之輸入和輸出資訊；主要匯流排1 3 9 9 係從主控制模組1 3 0 2連接到通訊控制器模組1 3 8 0 〇 主控制器模組1302包含CPU 1304、週邊 裝置控制器1 3 0 6、主記憶體1 3 0 8，以及唯讀記憶 體（ROM) 1310;其中，週邊裝置控制器係用來控 制岔斷動作、時間序列、記憶體動作以及直接記憶體存取 (D Μ A )訊號之傳輸；主記憶體1 3 0 8可爲二百萬位 元（2 Μ B )的隨機存取記憶體（R A Μ ) ; R〇Μ 1 3 1 0可爲5 1 2千位元組的記憶體，其中所存放的程式 包括用來操作主記憶體1 3 0 8、圖形模組1 3 2 0以及 聲音模組1 3 4 0的作業系統。C P U 1 3 0 4可爲3 2位元精簡指令集（R I s C )電腦，其用來執行存放在 R〇M 1 3 1 0內的作業系統，以控制整個系統。c P u 1 3 0 4亦包含用來控制實體儲存空間的命令快取及 高速暫存記憶體。 圖形模組1320包含GTE 1322、GPU 1 3 2 4、幀緩衝器1 3 2 6，以及影像解碼器1 3 2 8 ;其中’ GTE 1 3 2 2有一用來規劃計算以執行協調 轉換處理的算數輔助處理器；G P U 1 3 2 4能回應C P U 1 3 0 4所送出的命令訊號而繪製影像；幀緩衝器 1 3 2 6具備例如1百萬位元組（1 M b )的記憶體，用 22 583599 來存放G P U 1 3 2 4所提供的圖形資料；影像解碼器 1 3 2 8 (以下稱作” MD E C”）能透過如離散餘弦轉 換之類的正交轉換處理，而針對經過壓縮及編碼的影像資 料進行解碼處理。G T E 1 3 2 2可具備能執行數個平 行數値運算的平行處理器，並作爲C P U 1 3 0 4的輔 助處理器來進行高速運算動作，藉以協調固定小數點標示 處理的光源、向量及矩陣之轉換及計算。 更確切而言，G T E 1 3 2 2能夠執行每秒1 · 5 百萬次的多邊形平面繪影協調運算，其中各個三角多邊形 ® 繪製成單獨一種顏色。如此能使影像處理系統施予C P U 1 3 0 4的負載降到最低，因而能夠以較高的速度執行協 調運算。GPU 1324係負責回應CPU 1304 所送出的多邊形繪圖命令，將多邊形或圖像繪製到幀緩衝 器1326。GPU 1324每秒能繪製多達3 6 0 0 0 0個多邊形，而且擁有獨立於c P U 1 3 0 4以外用 於映射幀緩衝器1 3 2 6的二維位址空間。 $ 幀緩衝器1 3 2 6具備所謂的雙埠R AM，其能在同 一個時間執行擷取G P U 1 3 2 4的繪圖資料，或者執 行主記憶體1 3 0 8的資料轉換’並釋出顯示資料。此外 ，幀緩衝器1 3 2 6可包含1百萬位元組的記憶體，並建 構出水平方向1 0 2 4個數値乘上垂直方向5 1 2個數値 的1 6位元像素矩陣。幀緩衝器1 3 2 6當中任何所想要 的區域大小均可傳送到如顯示器之類的視訊輸出裝置1 3 3 0° 23 583599 除了視訊輸出的區域以外，幀緩衝器1 3 2 6另包含 用來存放色彩查詢表（以下稱作” C L U T，，）的C L U T區域，以及用來存放紋理資料的紋理區域；其中，c L ϋ T係作爲G P U 1 3 2 4進行繪製圖形或多邊形動作 時的參考，紋理資料則會被協調轉換並映射至G P U 1 3 2 4所繪製的圖形或多邊形。C L U Τ區域和紋理區域 兩者可取決於顯示區域的改變而動態地隨之改變。因此， 幀緩衝器1 3 2 6得以在顯示器的區域上執行繪圖，並且 能夠在主記憶體1 3 0 8之間執行高速D Μ Α傳輸。除了 平面繪影以外，GPU 1 324亦可執行Gou r a u d氏繪影以及紋理映射。在G o u r a u d氏繪影當中， 多邊形的顏色係由頂點色彩之內差來決定；在紋理映射當 中，選自紋理區域的紋理會附加在多邊形之上。在G 〇 u r a u d氏繪影或紋理映射方面，G T E 1 3 2 2每秒 能執行高達5 0 0 0 0 0個多邊形的協調運算速率。 MDEC 1328能回應CPU 1304的命令 訊號，而針對取自C D - R Ο Μ光碟片及儲存在主記憶體 1 3 0 8內的靜態或動態影像資料進行解碼，並隨後將其 再次存回主記憶體1 3 0 8。更確切而言，MDEC 1 3 2 8能在高速之下執行反向離散餘弦轉換動作（稱作反 向DCΤ)，藉以展開彩色靜態影像壓縮標準（JPEG )的壓縮資料，或者展開儲存媒體之動態影像編碼標準的 壓縮資料（Μ P E G，但在本實施例中爲幀內壓縮）。經 過重現的影像資料係透過G P U 1 3 2 4而傳送到幀緩 24 583599 衝器1 3 2 6，因此能夠用來當作G P U 1 3 2 4所繪 製的影像的背景。聲音模組1 3 4 0包含聲音處理器單元 (SPU) 1 342、聲音緩衝暫存器1 344以及揚聲 器1346 ;其中，聲音處理器單元（SPU) 1342 能回應於C PU 1 3 0 4的命令而產生音樂或音效；聲 音緩衝暫存器1 3 4 4具備5 1 2仟位元組的儲存空間， 可存放語音或音樂的音訊資料、取自C D — R ΟΜ的聲源 資料等，但不以此爲限；揚聲器1 3 4 6則當作用來放出 s ρ u 1 3 4 2所產生的音樂或音效的聲音輸出裝置。 S P U 1 3 4 2具有適性差分脈衝碼調變（A D Ρ C Μ)訊號解碼功能、播放功能以及調變功能；其中，A D P C Μ功能可重現由1 6位元音訊資料轉換而來的4位 元A D P C Μ格式；播放功能可重現儲存在聲音緩衝暫存 器1 3 4 4的聲源資料，藉以放出音樂或音效；調變功能 則可調變儲存在聲音緩衝暫存器1 3 4 4並供播放的音訊 資料。更確切而言，SPU 1 342有一個具備24語 音的A D P C Μ聲源，其中循環和時間係數的動作參數會 自動改變，並且由C P U 1 3 0 4所送出的訊號予以啓 動。S P U 1 3 4 2能控制其映射有聲音緩衝暫存器1 3 4 4的位址空間，並可利用從C P U 1 3 0 4到聲音 緩衝暫存器1 344的key — on/key — 〇 f ί或 調變資訊的A D Ρ C Μ資料直接傳輸來執行音訊資料之重 現。因此，聲音模組1 3 4 0係作爲當接收到c P U 1 3 0 4的命令訊號時產生音樂或音效的取樣聲源，而此音 25 583599 樂或音效相當於儲存在聲音緩衝暫存器1 3 4 4的音訊資 料。 光碟控制器模組1 3 6 0包含光碟機1 3 6 2、光碟 解碼器1 3 6 4以及光碟緩衝暫存器1 3 6 6 ;其中，光 碟機1 3 6 2係用來擷取光碟片或CD — ROM 136 3的程式或資料；光碟解碼器1 3 6 4係針對經過編碼而 被儲存爲伴隨資料錯誤修正碼（E C C )的程式或資料； 光碟緩衝暫存器1 3 6 6的儲存空間可爲3 2仟位元組（ 32KB)，其用來儲存取自光碟片的資料。由光碟機1 3 6 2、解碼器1 3 6 4和其它用來從光碟讀取資料（或 者將資料寫入光碟）的裝置單元所構成的光碟控制器模組 1 3 6 0，亦能支援別種光碟格式，其中包括C D - D A 和C D — R〇Μ X Α。解碼器1 3 6 4亦爲聲音模組1 3 4 0的一部份。光碟機次系統1 3 6 0亦可支援其它格 式和媒體，例如D V D - R 0M、軟碟片及類似媒體。 光碟機1 3 6 2從光碟片擷取到的音訊資料並不限定 於A D P C Μ格式（儲存於C D — R〇Μ ΧΑ光碟）， 其可爲類比至數位轉換所產生的一般PCM模式。ADP CM資料可經過16位元數位資料運算而被記錄成4位元 差分形式，並且首先接受錯誤修正而在解碼器1 3 6 4內 接受解碼處理，而後傳送到S P U 1 3 4 2進行數位/類 比（D/A)轉換，再傳送到揚聲器1 3 4 6播放。P CM資 料可錄製成1 6位元的數位訊號形式，並由解碼器1 3 6 4予以解碼，以驅動揚聲器1 3 4 6。解碼器1 3 6 4的 26 583599 音訊輸出先送到SPU 1 342，同時在該處與SPU 輸出混合，然後再透過播放音訊的回響單元釋出訊號。 通訊控制器模組1 3 8 0包含有通訊控制器裝置1 3 8 2、控制器1 3 8 6以及記憶體卡1 3 8 4 ;其中，通 訊控制器裝置1 3 8 2係用來控制主匯流排1 3 9 9與C p u 1 3 0 4之間的聯繫；控制器1 3 8 6係供操作者 輸入命令；記憶體卡1 3 8 4則用來儲存遊戲設定資料。 控制器1 3 8 6係提供一個介面，讓操作者的指令能傳送 到應用程式軟體，並可包含用來輸入使用者指令的命令鍵 。通訊控制器裝置1 3 8 2預先設定的命令鍵指令係以每 秒六十次的同步速率提供給通訊控制器裝置1 3 8 2。通 訊控制器裝置1 3 8 2隨後將命令鍵指令傳送到c P U 1 3 0 4。 控制器1 3 8 6上方配置有兩個連接器，並透過多分 接埠依序連接數個控制器。因此，當接收到操作者的命令 後，C P U 1 3 0 4隨即開始執行遊戲程式所訂定的對 應處理動作。當被要求顯示遊戲的啓始環境時，C P U 1 3 0 4會將相關資料傳送到通訊控制器裝置1 3 8 2， 然後通訊控制器裝置1 3 8 2再將貪料儲存在記憶體卡1 3 84內。記憶體卡1 3 84與主匯流排1 3 9 9分開， 並可在主匯流排供有電源時任意安裝或移除。如此能讓遊 戲設定資料儲存在兩個或兩個以上的記憶體1 3 8 4內。 本發明實施例之系統亦具備一個1 6位元平行輸入及 輸出（I/O)埠口 1 3 9 6，以及一個非同步序列輸入 27 583599 及輸出（I/O)埠口 1 3 9 8。本系統可以透過平行I /〇埠口 1 3 9 6連接其它任何週邊裝置，並可透過序列 I /〇埠口 1 3 9 8連接另一台電視遊樂器而供連線。 在主記憶體 1308、GPU 1324 'MDEC 1 3 2 8與解碼器1 3 6 4各者之間，必須在高速下傳送 大量的影像資料’以便能讀取程式、顯示文字或繪圖。本 發明之影像處理系統實施例適於在主記憶體1 3 0 8、G PU 1324、MDEC 1328與解碼器1364 之間進行直接資料傳輸或D Μ A傳輸，而不需要c P U 1 3 0 4。此外，資料傳輸是在週邊裝置控制器1 3 0 6 的控制之下進行。因此，C P U 1 3 0 4在資料傳輸期 間的負載將可大幅降低，進而確保資料傳輸能在高速下運 作。 根據本發明所建構的電視遊樂器能讓C P U 13 0 4在啓動時執行存放在〇S ROM 1310當中的作 業系統。當執行作業系統時，C P U 1 3 0 4能正確地 控制圖形模組1 3 2 0和聲音模組1 3 4 0的動作。此外 ’當作業系統被呼叫時，C P U 1 3 0 4會開始啓動整 個系統並檢視各種動作，而後再啓動光碟控制器模組1 3 6 0來執行存放在光碟上的遊戲程式。在遊戲程式執行期 間，C P U 1 3 0 4會回應操作者所輸入的命令而啓動 圖形模組1 3 2 0和聲音模組1 3 4 0，藉以控制影像的 顯示以及播放音樂或音效。以下將說明本發明之影像資料 處理裝置在顯示器上所顯示的影像資料。G P U 132 28 583599 4係顯示視訊輸出裝置1 3 3 0或顯示器（例如C R T或 平面顯示裝置）之幀緩衝暫存器1 3 2 6所產生的圖形模 式區域。以下稱此區域爲顯示區域。圖形模式相當於協調 空間或虛擬情境，且景象中的物體存在於虛擬情境，並可 由模擬程式產生。模擬程式的例子包括：位在加拿大渥太 華省多倫多市的A1ias |Wavefront公司的 產品” Maya” ，或者是Auto desk公司” Di s c r e e t ”部門（位在加拿大魁北克省蒙特婁市）的 產品” 3 D Studio Max” 5或是其它適於形 成景象的繪圖或圖像應用程式。 圖1 4例示R G B A多頻譜彩色模式顯示器的像素資 料1 4 0 2的範例。像素1 4 0 2能存放來自於四種不同 資料色版的資訊。在R G B A彩色模式中，此四種色版包 含有紅 1404、綠 1406、藍 1408及α1410 。在圖1 4中，各資料色版的形式包含有” 〔7，6，5，· • ·，0〕”標註，其用來指出像素的四種資料色版係由8 位元的資訊所構成，且最高位元（位元7 )在左邊，最低 位元（位元0 )在右邊。像素資訊的資料字元大小亦可爲 其它尺寸。顯不景象當中’各像素1 4 0 2的紅1 4 0 4 、藍1 4 0 6、綠1 4 0 8和α透明度色版資料1 4 1 〇 均存放在幀緩衝暫存器1 3 2 6 (圖1 3 )。 由上可知，各有8個位元的紅1 4 0 4、綠1 4 0 6 和藍1 4 0 8透明度色版能爲影像提供色彩資訊。紅色版 1 4 0 4、綠色版1 4 0 6和藍色版1 4 0 8等資料之組 29 583599 合可以代表像素影像的任何色彩部分。同樣由8個位元構 成的α透明度色版1 4 1 0係代表對應像素影像的不透明 度’其範圍從不透明到透明。因此，對R G Β Α彩色模式 系統而言，各個像素1 4 0 2係以上述四種色版的形式存 放在幀緩衝暫存器內。 圖1 5係代表z緩衝的單一資料項1 5 0 2。在較佳 實施例中，z緩衝係爲影像處理系統的一部份，而影像處 理系統可以是遊戲主機1 1 1 0 (圖1 1 )、電腦處理器 系統（圖1 2 )，或是影像處理器（圖1 3 )。z緩衝係 用來移除隱藏面，並且相當於顯示景象所描繪的物體位置 。因此，z緩衝像素資訊的資料字元大小通常與影像處理 系統執行位置運算時所使用的資料字元大小相同。在較佳 實施例中，z緩衝的資料字元大小爲3 2位元。關於此點 ’圖1 5當中的z緩衝1 5 0 2係以” 〔31 30 2 9 28 27 26 25 24 2 3 22 2 1 •••3 2 1 0〕”來表示。 如上所述，描繪於電腦顯示器上的各個像素係結合於 z緩衝內的對應資料項。圖1 5係表示其中一個像素的z 緩衝資料項。根據本發明，z緩衝內的資料會以一個像素 接著一個像素的方式與幀緩衝暫存器的彩色像素資訊進行 α混合（合成）。由於z緩衝資訊的字元大小爲3 2位元 ，而各色版的像素資訊的字元大小爲8位元，因此依照本 發明進行的處理會截斷ζ緩衝資訊，使得ζ緩衝的8位元 字元資料與幀緩衝暫存器的R G Β Α影像資訊的各個8位 30 583599 元像素字元相互合成。在較佳實施例中，各個z緩衝像素 的八個最高位元（M S B )與幀緩衝暫存器的各個相對應 的像素資料相互合成。 圖1 6顯示幀緩衝環境的範例。如圖1 6所示，在較 佳實施例中，幀緩衝暫存器（例如圖1 3中的幀緩衝暫存 器1 3 2 6 )能儲存一個以上的影像資料幀。圖1 6特別 顯示出幀緩衝暫存器1 3 2 6含有供第一幀資料陣列1 6 0 2以及第二幀資料陣列1 6 0 4使用的資料儲存區。此 種配置方式通常用來顯示連續的視訊影像幀，例如具備交 錯式顯示裝置的影像顯示器。第一幀陣列1 6 0 2包含有 數個像素，圖中顯示出像素1612、1614和161 6。同樣地，第二幀陣列1 6 0 4包含有像素1 6 2 2、 1 6 2 4和1 6 2 6。上述各幀陣列可於任一時間存放整 個影像，而且在圖形處理器內含有數個記憶體位置。 幀緩衝暫存器1 3 2 6的幀陣列1 6 0 2和1 6 0 4 係連接到硬體掃瞄輸出裝置1 6 8 0，例如由以上參照圖 1 3描述的G P U 1 3 2 4和視訊輸出1 3 3 0所構成 的裝置。掃瞄輸出裝置可選擇從其中一個幀緩衝暫存器1 6 0 2或1 6 0 4讀取像素資訊，並將像素資訊傳送到顯 示器1 6 9 0，以供實體顯示。由將被顯示的幀緩衝暫存 器陣列所構成的像素係稱作螢幕上影像；未被顯示的幀緩 衝暫存器陣列之像素則稱作螢幕外影像。幀緩衝暫存器陣 列1 6 0 2和1 6 0 4亦能儲存從別的記憶體區域傳來的 像素資訊，或者將像素資訊寫到其它記憶體區域。 31 583599 處理 圖1 7爲一流程圖，其顯示圖1 1至圖1 3所示影像 處理系統所執行的處理流程，而此處理能夠製作具有景深 資訊增強效果的影像。在第一個處理操作（以圖號爲1 7 0 2的流程圖框來表示）當中，影像處理系統產生接受處 理的景象的極淸晰影像資料，其中該景象係描繪位在座標 (空間）系統內的物體。此淸晰影像可以透過習知的繪影 工具加以處理。習知的三維（3 - D )模擬程式，例如位 在加拿大渥太華省多倫多市的Ai i a s |Wave f r on t公司的產品” Maya” ，或是Autodesk 公司” D i s c r e e t ”部門（位在加拿大魁北克省蒙 特婁市）的產品” 3D Studio Max” ，或是 可以融入圖形影像處理系統的模擬程式。繪影軟體本身即 能產生被描繪物體的z緩衝資料。 在下一個操作過程（圖1 7當中以圖號1 7 0 4標示 的流程圖框）中，系統會產生模糊影像資料。如上所述， 此操作可藉由將一個影像幀複製到其本身，並偏移一個像 素而完成；此外，視需要情況，可以使用5 0 %的透明度 或其它方案。模糊影像資料可以存放在圖形處理器的暫時 資料儲存區或暫存區，或者存放在相關計算裝置的暫存區 。根據本發明，模糊影像係由淸晰影像獲得。如上所述， 影像處理系統可接收淸晰影像資料當作輸入；由此當作起 點，系統可利用像素偏移操作來形成模糊影像，其中沿著 水平方向和垂直方向各偏移一個像素之後，淸晰影像被複 32 583599 製到其本身，且不透明度爲5 Ο %較佳。模糊影像可以暫 存在圖形處理系統的儲存區。舉例而言，在圖1 6所示雙 影像幀緩衝暫存器當中，一個影像儲存區可供模糊影像使 用，另一個影像儲存區則可供淸晰影像使用。 下一個操作過程（流程圖框1 7 0 6 )係取得截斷的 ζ緩衝資料。如以上所說明的內容，大部分具備繪影軟體 的習知圖形處理系統一般會產生用於隱藏面移除的ζ緩衝 資料，其精確度與模擬景象當中的物體位置處理的精確度 相當。因此，ζ緩衝資料應當能自大部分的習知影像處理 器取得，且此類習知影像處理器能搭配本發明運用。尤其 値得注意的是，當模擬程式產生影像資料時，程式當能製 作出極淸晰的影像，而且必定能產生ζ緩衝資料。 ζ緩衝資料會經過處理，以確保其能準確地與幀緩衝 暫存器內的像素資料合成。在較佳實施例中，ζ緩衝資料 會被截斷，以使得ζ緩衝的各個像素內的資料位元數目與 幀緩衝暫存區之像素內的資料位元數目相同。因此，在上 述實施例中，紅、藍和綠色像素係由8位元的字元來表示 ，而ζ緩衝資料則是以每個像素3 2位元的字元來表示。 因此，ζ緩衝當中的每個像素只有8個最高位元會與淸晰 影像和模糊影像合成。此種截斷處理過程（以流程圖框1 7 0 6來表示）可以藉由暫時將截斷的資料存放在圖形處 理系統的儲存區來執行。 在下一個操作過程中，電腦系統執行合成處理一通常 稱作α混合，此處理係將淸晰影像、模糊影像與ζ緩衝資 33 583599 料加以合成而產生R G B A影像資料，此影像資料在經過 繪影處理之後會形成一種具有景深資訊的影像。此合成處 理過程係以圖號爲1 7 0 8的流程圖框來表示。如上所述 ，習知的圖形處理電腦系統一般均能執行此種影像資料之 合成處理（α混合）。然而，此類系統係以彩色的影像資 料（例如紅、藍和綠色）與代表影像元素之不透明度的α 透明度色版資料進行合成處理；其並非針對淸晰影像、模 糊影像和ζ緩衝資料進行合成。 此外，習知的α混合處理所包含的彩色影像資料和α 透明度色版影像資料的資料字元大小相同，且通常與幀緩 衝暫存區所包含的字元大小相同。相較之下，圖形處理系 統的ζ緩衝資料之精確度係保持與模擬景象當中的物體位 置處理相當的精確度。因此，在本發明之較佳實施例中， 上述合成處理係運用來自於ζ緩衝的資料，且該資料已被 截斷成相容的位元數目，即如流程圖框1 7 0 6所繪示者 。根據本發明所教示利用ζ緩衝資料來執行幀緩衝暫存合 成的技術內容，熟習本項技術者當能瞭解如何運用適當的 處理來產生R G Β Α影像資料；而在經過繪影處理之後， 該R G B A影像資料能提供具提高真實性的景深資訊。 在下一個操作過程中（流程圖框1710)，系統可 選擇檢查重複性的處理方式，例如執行後能產生過度聚焦 效果、氣霧視覺效果及類似效果。其它額外的處理可包括 形成反向ζ緩衝影像。其它處理方式亦可包括影像資料的 暫時儲存，例如暫時儲存中間影像幀的像素資訊。若想要 34 583599 執行重複性的處理，即若在流程圖框1 7 1 0的判斷爲肯 定的，則系統處理會回到流程圖框1 7 0 2，以製作下一 組必要的淸晰影像、模糊影像及ζ緩衝處理。若R G B A 影像不需要進行其它額外的影像幀處理，則處理流程在流 程圖框1 7 1 2處繼續進行顯示影像的繪影處理。繪影操 作過程可包括能在電腦顯示裝置上製作影像的簡單繪影處 理；或者，繪影過程可包括上述任何一種補充性的操作處 理。舉例而言，繪影處理過程1 7 1 2可包括改變某一個 色版的色調，或是進行其它特殊視覺效果的處理。所有此 類處理均能以即時方式執行，以使得在此描述具有景深資 訊之增強真實性的影像能即時由淸晰影像製作出來。 以上已參照較佳實施例詳細解說本發明，因而當能明 瞭本發明。然而，對於許多未在此特別加以描述的電腦圖 形處理系統之架構而言，本發明仍得以適用。因此，本發 明不應被限定於在此描述的特定實施例；反之，應當瞭解 的是，本發明在一般化的電腦圖形處理系統方面具有廣泛 的應用空間。因此，所有不脫離申請專利範圍的修飾、變 更或均等結構及實施方式，均爲本發明之範圍所涵蓋。 【圖式簡單說明】 (一）圖式部分 圖1爲電腦顯示的景象，該影像呈現出極淸晰的影像 ，例如由電腦圖形處理技術所製作的影像。 圖2爲圖1所示之電腦顯示影像，該影像呈現出景象 的ζ緩衝資料8位元表示形態。 35 583599 圖3爲圖1所示之電腦顯示影像，該影像爲圖1所示 極淸晰影像的模糊版本。 圖4爲圖1所示極淸晰的電腦顯不影像’該影像呈現 出圖1之淸晰影像與圖3之模糊影像的《混合；此混合係 以圖2的ζ緩衝影像資料當作《透明度色版來進行。 圖5爲圖1所示極淸晰影像與圖3所不之模糊影像的 混合影像，其使用圖2所示ζ緩衝影像資料進行α混合。 圖6爲圖1所示景象的電腦顯示影像’其呈現經過反 向的對應ζ緩衝影像。 圖7爲圖1所示景象的電腦顯示影像，其呈現圖1所 示極淸晰的影像與圖3所示模糊影像的組合結果；此組合 係以圖6的反向ζ緩衝影像資料當作α透明度色版來進行。 圖8爲介於圖2所示影像與圖6所示影像之間的8位 元ζ緩衝影像。 圖9爲色版複製處理所製作的黑白（非彩色）模糊影 像；在此處理過程中，圖3所示模糊影像當中的一個色彩 被複製到其本身，而形成如圖9之影像。 圖1 0爲圖1與圖9經過合成所製作的飽和度縮減影 像。 圖1 1爲電腦系統與顯示器之方塊圖，其中該電腦系 統與顯示器可製作出圖1至圖10所示影像。 圖1 2爲圖1 1所示電腦系統的詳細方塊圖。 圖13爲根據本發明所製作的影像顯示之電腦系統實 施例的詳細方塊圖。 36 583599 圖1 4爲根據本發明所建構的電腦系統之顯示裝置像 素範例，圖1 1、圖1 2及圖1 3即屬此種電腦系統。 圖1 5爲如圖1 1、圖1 2及圖1 3所示電腦系統之 單一 z緩衝資料項表示形態。 圖1 6爲圖1 1、圖丄2及圖1 3所示電腦系統顯示 裝置之幀緩衝環境的表示形態。 圖1 7爲圖丨丨一丨3所示電腦系統所執行的處理流 程圖’其能製作符合本發明具有景深資訊增強的影像。

(二）元件代表符號 5 0 2 5 0 4 5 0 6 110 0 1110 112 0 112 5 113 5 114 0 114 5 115 0 12 0 0 12 0 5 12 10 12 15

極淸晰影像 模糊影像 z緩衝影像 視訊遊戲系統 主要單元 控制器 控制介面 影音輸出裝置 顯示螢幕 揚聲器 程式讀取器 中央處理單元 主記憶體 圖形處理單元 匯流排 37 583599 12 2 0 輸入/輸出處理器 12 2 5 匯流排 1 2 a 0 輸入/輸出處理器記憶體 12 4 0 記憶體卡 12 4 5 通用串列匯流排介面 12 5 0 串列匯流排 12 5 5 匯流排 12 6 0 作業系統唯讀記憶體（〇S — R〇M) 12 6 5 音訊處理器單元 12 7 5 光碟控制單元 12 8 0 硬碟機 13 0 2 主控制器模組 13 0 4 中央處理單元 13 0 6 週邊控制器 13 0 8 主記憶體 13 10 唯讀記憶體 13 2 0 圖形模組 13 2 2 GTE 13 2 4 圖形處理單元 13 2 6 幀緩衝器 13 2 8 影像解碼器 13 3 0 視訊輸出裝置 13 4 0 音訊模組 13 4 2 聲音處理單元 38 583599 13 4 4 聲音緩衝暫存器 13 4 6 揚聲器 13 6 0 光碟控制器模組 13 6 2 光碟機 13 6 3 CD-ROM 13 6 4 光碟解碼器 13 6 6 光碟緩衝暫存器 13 8 0 通訊控制器模組 13 8 2 通訊控制器裝置 13 8 4 記憶體卡 13 8 6 控制器 13 9 6 輸入及輸出填口 13 9 8 序列輸入及輸出埠口 13 9 9 主要匯流排 14 0 2 像素 14 0 4 紅色版 14 0 6 綠色版 14 0 8 藍色版 14 10 α透明度色版 15 0 2 ζ緩衝資料項 16 0 2 第一幀資料陣列 16 0 4 第二幀資料陣列 16 12 像素 16 14 像素 39 583599 16 16 像素 16 2 2 像素 16 2 4 像素 16 2 6 像素 16 8 0 硬體掃瞄輸出裝置 16 9 0 顯示器 40

Claims (1)

1. 583599 拾、申請專利範圍 1 .一種製作具有景深資訊的電腦顯示影像之方法，該 方法包含： 製作一景象之淸晰影像； 製作該景象之模糊影像；以及 製作α透明度色版R G B A影像，該R G B A影像由 該淸晰影像、該模糊影像與z緩衝影像資料經過合成混合 而成，使得當該α透明度色版R G B A影像經由一圖形處 理器接收，並經過繪影處理而顯示於電腦顯示裝置時，製 作完成的a透明度色版R G B A影像能提供具有景深資訊 的影像。 2 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該模糊影像包 含該淸晰影像之像素偏移彩色版影像資料。 3 .如申請專利範圍第2項之方法，其中該z緩衝影像 資料包含界定該景象之像素位置資料且既已被截斷的z緩 衝像素資訊。 4 .如申請專利範圍第3項之方法，其中該既已被截斷 的z緩衝像素資訊包含該z緩衝影像資料之各像素的預定 數目最高位元。 5 .如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含製作連 續的電腦顯示影像，該等影像提供過度聚焦效果，且該過 度聚焦效果在該景象的前景與該景象的背景之間呈現偏移 的影像焦點，其中當該α透明度色版R G B A影像經由一 圖形處理器接收，並經過繪影處理而顯示於電腦顯示裝置 時，該等連續影像之各影像能提供具有景深資訊的影像。 41 583599 6 ·如申請專利範圍第5項之方法，其中該等連續影像 之各影像係藉由下列步驟加以製作： 藉由合成該景象之淸晰影像與模糊影像以及該z緩衝 影像資料，製作出α透明度色版R G B A影像； 藉由合成該景象之淸晰影像與模糊影像以及反向z緩 衝影像資料，製作出反向α透明度色版R G B A影像；以 及 將該反向α透明度色版R G B A影像與該α透明度色 版R G Β Α影像混合在一起。 7 .如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含將該模 糊影像之色調改變成所想要的色彩値，以及利用既已改變 的模糊影像當作該z緩衝影像資料之來源，藉以製作出該 α透明度色版R G Β A影像。 8 .如申請專利範圍第7項之方法，其中該模糊影像之 色調改變成藍色値，而產生具有氣霧效果的α透明度色版 R G Β Α影像。 9 ·如申請專利範圍第7項之方法，其中改變該模糊影 像的步驟包括： 將該模糊影像之紅色版資料複製到該模糊影像之綠色 版資料，以及將該模糊影像之紅色版資料複製到該模糊影 像之藍色版資料，藉以製作出黑白模糊影像； 將該黑白模糊影像存放在該景象之z緩衝暫存資料區 ;以及 將該z緩衝暫存資料區內的模糊影像資料結合於該淸 42 583599 晰影像，以製作出該α透明度色版r g B A影像。 1 Ο ·—種電腦處理系統，能製作出顯示於電腦顯示器 上的影像資料，該系統包含： 一中央處理單元； 一資料儲存區；以及 程式記憶體，其儲存藉由該中央處理單元執行的程式 化指令，其中該等被執行的程式化指令能致使該中央處理 單元執行以下處理步驟： 製作一景象之淸晰影像； 製作該景象之模糊影像；以及 製作α透明度色版R G Β Α影像，該R G Β Α影像由 該淸晰影像、該模糊影像與z緩衝影像資料經過合成混合 而成，使得當該α透明度色版R G B A影像經由一圖形處 理器接收，並經過繪影處理而顯示於電腦顯示裝置時，製 作完成的α透明度色版R G B A影像能提供具有景深資訊 的影像。 1 1 .如申請專利範圍第1 〇項之系統，其中該模糊影 像包含該淸晰影像之像素偏移彩色版影像資料。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項之系統，其中該z緩衝 影像資料包含界定該景象之像素位置資料且既已被截斷的 z緩衝像素資訊。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之系統，其中該既已被 截斷的z緩衝像素資訊包含該z緩衝影像資料之各像素的 預定數目最高位元。 43 583599 1 4 ·如申請專利範圍第1 〇項之系統，其中該中央處 理單元進一步製作出連續的電腦顯示影像，該等影像提供 過度聚焦效果，且該過度聚焦效果在該景象的前景與該景 象的背景之間呈現偏移的影像焦點，其中當該α透明度色 版R G Β Α影像經由一圖形處理器接收，並經過繪影處理 而顯示於電腦顯示裝置時，該等連續影像之各影像能提供 具有景深資訊的影像。 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項之系統，其中該等連續 影像之各影像係藉由下列步驟加以製作： 藉由合成該景象之淸晰影像與模糊影像以及該z緩衝 影像資料，製作出α透明度色版R G Β A影像； 藉由合成該景象之淸晰影像與模糊影像以及反向z緩 衝影像資料，製作出反向α透明度色版R G Β A影像；以 及 將該反向α透明度色版R G Β A影像與該α透明度色 版R G Β Α影像混合在一起。 1 6 .如申請專利範圍第1 0項之系統，其中該中央處 理單元將該模糊影像之色調改變成所想要的色彩値’並且 利用既已改變的模糊影像當作該z緩衝影像資料之來源’ 藉以製作出該α透明度色版R G Β A影像。 1 7 .如申請專利範圍第1 6項之系統，其中該模糊影 像之色調改變成藍色値，而產生具有氣霧效果的α透明度 色版R G Β Α影像。 1 8 .如申請專利範圍第1 6項之系統，其中該中央處 44 583599 理單元改變該模糊影像的步驟包括：將該模糊影像之紅色 版資料複製到該模糊影像之綠色版資料，以及將該模糊影 像之紅色版資料複製到該模糊影像之藍色版資料，藉以製 作出黑白模糊影像；將該黑白模糊影像存放在該景象之z 緩衝暫存資料區；以及將該z緩衝暫存資料區內的模糊影 像資料結合於該淸晰影像，以製作出該α透明度色版R G Β Α影像。 1 9 .一種圖形處理器，能製作出顯示於電腦顯示器上 的影像資料，該圖形處理器包含： 一中央處理單元，其能執行程式化指令而執行電腦處 理； 一資料儲存區；以及 程式裝置，用以致使該中央處理單元執行處理，該處 理包含製作一景象之淸晰影像；製作該景象之模糊影像； 以及製作α透明度色版R G Β A影像，該R G Β A影像由 該淸晰影像、該模糊影像與z緩衝影像資料經過合成混合 而成，使得當該α透明度色版R G Β A影像經由一圖形處 理器接收，並經過繪影處理而顯示於電腦顯示裝置時，製 作完成的α透明度色版R G Β A影像能提供具有景深資訊 的影像。 2 〇 .如申請專利範圍第1 9項之圖形處理器，其中該 模糊影像包含該淸晰影像之像素偏移彩色版影像資料。 2 1 ·如申請專利範圍第1 9項之圖形處理器，其中該 z緩衝影像資料包含界定該景象之像素位置資料且既已被 45 583599 截斷的z緩衝像素資訊。 2 2 .如申請專利範圍第2 1項之圖形處理器，其中該 既已被截斷的z緩衝像素資訊包含該z緩衝影像資料之各 像素的預定數目最高位元。 2 3 .如申請專利範圍第2 1項之圖形處理器，其中該 中央處理單元所執行之處理進一步製作出連續的電腦顯示 影像，該等影像提供過度聚焦效果，且該過度聚焦效果在 該景象的前景與該景象的背景之間呈現偏移的影像焦點， 其中當該α透明度色版R G B A影像經由一圖形處理器接 收，並經過繪影處理而顯示於電腦顯示裝置時，該等連續 影像之各影像能提供具有景深資訊的影像。 2 4 ·如申請專利範圍第2 3·項之圖形處理器，其中該 等連續影像之各影像係藉由下列步驟加以製作： 藉由合成該景象之淸晰影像與模糊影像以及該z緩衝 影像資料，製作出α透明度色版R G B A影像； 藉由合成該景象之淸晰影像與模糊影像以及反向z緩 衝影像資料，製作出反向α透明度色版R G B A影像；以 及 將該反向α透明度色版RGBA影像與該α透明度色 版R G Β Α影像混合在一起。 2 5 .如申請專利範圍第1 9項之圖形處理器，其中該 中央處理單元將該模糊影像之色調改變成所想要的色彩値 ，並且利用既已改變的模糊影像當作該z緩衝影像資料之 來源，藉以製作出該α透明度色版R G Β A影像。 46 583599 2 6 .如申請專利範圍第2 5項之圖形處理器，其中該 模糊影像之色調改變成藍色値，而產生具有氣霧效果的α 透明度色版R G Β Α影像。 2 7 .如申請專利範圍第2 6項之圖形處理器，其中該 中央處理單元改變該模糊影像的步驟包括：將該模糊影像 之紅色版資料複製到該模糊影像之綠色版資料，以及將該 模糊影像之紅色版資料複製到該模糊影像之藍色版資料’ 藉以製作出黑白模糊影像；將該黑白模糊影像存放在該景 φ 象之z緩衝暫存資料區；以及將該z緩衝暫存資料區內的 模糊影像資料結合於該淸晰影像’以製作出該α透明度色 版R G Β Α影像。 拾壹、圖式 如次頁。

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