TWI451357B - 字型反鋸齒方法 - Google Patents

Description

字型反鋸齒方法

本發明是有關於一種影像處理方法，且特別是有關於一種對字型(font)進行反鋸齒(anti-aliasing)處理的方法。

在現代，由於科技的勃蓬發展，可攜式電子裝置已充斥於現在人的生活之中。並且，為了讓使用者了解可攜式電子裝置運作的狀態，可攜式電子裝置至少會配置文字型的顯示器。在以往，文字型的顯示器為了成本考量，用以儲存文字圖形的儲存單元通常只存放單色的文字圖形。然而，在單色的文字圖形顯示時，由於文字圖形可能與背景的反差過大，而在文字圖形的邊緣出現鋸齒效應(aliasing)。由於鋸齒效應會使得文字顯示較不美觀，因此如何消除文字邊緣的鋸齒效應則成為現今顯示系統的一大課題。

一般而言，顯示系統可以透過一些計算電路來降低鋸齒效應。圖1為傳統反鋸齒顯示系統的系統方塊圖。請參照圖1，當顯示系統100接收到顯示信號DS時，會經由通訊單元110轉換為字元碼。處理單元120則依據字元碼在儲存單元30取得對應字元碼的文字圖形，並將文字圖形儲存在快取單元130中。並且，內插計算單元140會對快取單元130中的圖形資料進行內插計算後，並回存至快取單元130中，以消除文字圖形邊緣的鋸齒效應。顯示單元150則依據快取單元130中的文字圖形，控制顯示元件40於對應的位置顯示對應的顯示資料，以透過顯示元件40顯示文字。

以反鋸齒運算而言，通常是取一個矩陣(例如2×2或3×3)的圖形資料，並對矩陣中的圖形資料進行內差計算，以降低各顯示資料間的差距(如灰階值、色度或亮度)。藉此，可降低文字圖形邊緣的鋸齒效應。然而，進行圖形資料的運算可能會用到多個乘加器及濾波電路，雖可降低文字圖形的鋸齒效果，但同樣的也會大幅增加硬體成本。

本發明提供一種字型反鋸齒方法，可降低進行反鋸齒處理的硬體成本。並且，可降低文字圖形中各顯示資料的差距，以消除文字圖形邊緣的鋸齒效應。

本發明提出一種字型反鋸齒方法，其包括下列步驟：取得一顯示區域的多個顯示資料；當上述顯示資料中位於顯示區域一角落的角落顯示資料為前景色彩值而其餘顯示資料為背景色彩值時，則將角落顯示資料設置為第一色彩值；當角落顯示資料為背景色彩值而其餘顯示資料不為背景色彩值時，則將角落顯示資料設置為第二色彩值；當上述顯示資料中位於顯示區域對角的二個對角顯示資料為背景色彩值而其餘顯示資料不為背景色彩值時，則將對角顯示資料設置為第二色彩值。

在本發明之一實施例中，字型反鋸齒方法更包括當角落顯示資料為第二色彩值而其餘顯示資料不為背景色彩值或第二色彩值時，則將角落顯示資料設置為背景色彩值。

在本發明之一實施例中，字型反鋸齒方法更包括當角落顯示資料為第二色彩值而其餘顯示資料不為背景色彩值或第二色彩值時，則將與角落顯示資料對角的顯示資料設置為第三色彩值，將其餘顯示資料設置為第四色彩值。

在本發明之一實施例中，上述之前景色彩值、背景色彩值、第一色彩值、第二色彩值、第三色彩值及第四色彩值依據色彩值相對關係排列後，其順序為前景色彩值、第一色彩值、第三色彩值、第四色彩值、第二色彩值及背景色彩值。

在本發明之一實施例中，字型反鋸齒方法更包括當角落顯示資料為背景色彩值而其餘顯示資料不為背景色彩值時時，則將原為第一色彩值的顯示資料設置為前景色彩值。

在本發明之一實施例中，字型反鋸齒方法更包括當角落顯示資料為背景色彩值且與角落顯示資料對角的顯示資料為第二色彩值而其餘顯示資料不為背景色彩值或第二色彩值時，則原為第二色彩值的顯示資料設置為背景色彩值。

在本發明之一實施例中，字型反鋸齒方法更包括當角落顯示資料為背景色彩值且與角落顯示資料對角的顯示資料為第二色彩值而其餘顯示資料不為背景色彩值或第二色彩值時，則將其餘顯示資料設置為一第四色彩值。

在本發明之一實施例中，字型反鋸齒方法更包括當角落顯示資料為背景色彩值而其餘顯示資料不為背景色彩值時，則將與角落顯示資料對角的顯示資料設置為第三色彩值，其餘顯示資料設置為第四色彩值。

在本發明之一實施例中，字型反鋸齒方法更包括當上述對角顯示資料為背景色彩值而其餘顯示資料不為背景色彩值時，則將原為第一色彩值的顯示資料設置為前景色彩值。

在本發明之一實施例中，字型反鋸齒方法更包括當上述對角顯示資料為背景色彩值而其餘顯示資料不為背景色彩值時，則將其餘顯示資料設置為第四色彩值。

在本發明之一實施例中，上述之前景色彩值、背景色彩值、第一色彩值及第二色彩值依據色彩值相對關係排列後，其相對順序為前景色彩值、第一色彩值、第二色彩值及背景色彩值。

在本發明之一實施例中，上述之顯示區域為一2x2的矩陣。

基於上述，在本發明中，字型反鋸齒方法依據顯示區域的色彩配置進行查表，以將顯示區域中各顯示資料設置為反鋸齒處理後所對應的色彩配置。藉此，可降低進行反鋸齒處理的硬體成本。此外，可降低文字圖形中各顯示資料的差距，以消除文字圖形邊緣的鋸齒效應。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖2為依據本發明一實施例的反鋸齒顯示系統的系統方塊圖。請參照圖2，顯示系統200包括通訊單元210、處理單元220、快取單元230、反鋸齒裝置240及顯示單元250。當顯示系統200接收到顯示信號DS時，通訊單元110會對顯示信號DS進行處理以轉換為字元碼，並輸出字元碼至處理單元220。處理單元220在接收到字元碼後，則依據字元碼在儲存單元30取得對應字元碼的文字圖形，同時將取得的文字圖形輸出至快取單元230中。

快取單元230則依序儲存處理單元所傳送的文字圖形的顯示資料。反鋸齒裝置240則對快取單元230中的圖形資料進行反鋸齒處理，並在處理後回存至快取單元230中，以消除文字圖形邊緣的鋸齒效應。其中，反鋸齒裝置240所進行的反鋸齒處理並非進行內插計算，而是依據顯示資料的色彩配置方式在對照表246中查找對應的反鋸齒處理方式，並依據所對應的處理方式設置顯示資料，其中對照表246可內建於反鋸齒裝置240中。藉此，可降低反鋸齒處理的運算量，並降低硬體成本。顯示單元250則依據快取單元230中的文字圖形，控制顯示元件40於對應的位置顯示對應的顯示資料，以顯示文字在顯示元件40上。

反鋸齒裝置240包括多工器241、讀取暫存器242、243、反鋸齒處理單元244及寫入暫存器245。多工器241依據時序將顯示資料傳送至讀取暫存器242或243。讀取暫存器242及243則儲存快取單元230中部份顯示資料，以供反鋸齒處理單元244進行反鋸齒處理。反鋸齒處理單元244會執打字型反鋸齒方法，以對顯示資料進行設置，其中字型反鋸齒方法會先取得一顯示區域的顯示資料，再依據對應顯示區域中顯示資料的色彩配置查找對照表246，以依據對應的處理方式設置顯示區域的顯示資料。設置後的顯示資料會傳送至寫入暫存器245，以透過寫入暫存器245將設置後的顯示資料寫回至快取單元230。

圖3為圖2的反鋸齒處理單元的運作時序示意圖。請參照圖3，在此假設字型反鋸齒方法的顯示區域為2×2的矩陣，所以一次會取得四筆顯示資料，其中僅取快取單元儲存內容中的其中兩列(row)用以說明。首先看到時間T1，此時會取得快取單元230的儲存內容的四筆顯示資料(如灰色格子所示10、11、20、21)，並且假設顯示資料10及20為列首，所以反鋸齒處理單元244並未有顯示資料可以處理，其中顯示資料的標號為用以說明，而非用以限制本實施例。在時間T2中，反鋸齒處理單元244會將顯示資料10、11、20、21設置為顯示資料n1、n2、n3、n4，其中顯示資料n1、n2、n3、n4可能分別與顯示資料10、11、20、21相同或不同，此設置規則容後詳述。接著，設置後的顯示資料n1、n2、n3、n4會寫回至快取單元230中，並且反鋸齒處理單元244再取得下一個顯示區域的顯示資料(亦即顯示資料11、12、21、22)。

在時間T3中，雖然取得的顯示資料應該為11、12、21、22，但由於設置後的顯示資料n1、n2、n3、n4會先寫入快取單元230中再取得顯示資料，所以實際所取得的顯示資料為n2、12、n4、22。而顯示資料n2、12、n4、22經反鋸齒處理後會設置為n1’、n2’、n3’、n4’並寫回至快取單元230中。同樣地，在時間T4中，會取得顯示資料顯示資料n2’、13、n4’、23，並且經反鋸齒處理後會設置為n1’’、n2’’、n3’’、n4’’並寫回至快取單元230中。而後續時間中顯示資料的設置可以由上述說明類推得知，再此則不再贅述。值得一提的是，顯示資料的設置順序可以呈現Z型掃描方式的走訪(traversal)方式來進行，藉此可減少水平線的讀取次數。

以下將詳述於2×2顯示區域中顯示資料的設置規則。圖4為本發明一實施例的字型反鋸齒方法示意圖。請參照圖3及圖4，本實施例是以四色對顯示資料進行反鋸齒處理。一般而言，單色的顯示資料只會儲存前景色彩值fg，而非前景色彩值fg的部份則為背景色彩值(即圖中未標示之空格)。在時間T1中，由於顯示資料皆未被處理過，所以顯示資料不是前景色彩值fg，就是背景色彩值。以圖4所示色彩配置A1至A4而言，在2×2的顯示區域中有一個顯示資料是前景色彩值fg，其餘顯示資料為背景色彩值的顯示資料，則將為前景色彩值fg的顯示資料設置為色彩值co(亦即第一色彩值)，其中箭頭表示左方色彩配置的反鋸齒處理對應至右方色彩配置，並且色彩值co介於前景色彩值fg與背景色彩值之間。換言之，當位於2×2的矩陣(即顯示區域)其中一角落的角落顯示資料為前景色彩值fg而其餘顯示資料為背景色彩值時，則將此角落顯示資料設置為色彩值co。

以圖4所示色彩配置A5至A8而言，在2×2的矩陣中有一個顯示資料是背景色彩值，其餘為前景色彩值fg的顯示資料，則將為背景色彩值的顯示資料設置為色彩值ca(亦即第二色彩值)，其中色彩值ca介於色彩值co與背景色彩值之間。換言之，當2×2顯示區域其中一角落的角落顯示資料為背景色彩值而其餘顯示資料不為背景色彩值時，則將此角落顯示資料設置為色彩值ca。

以圖4所示色彩配置A9至A10而言，在2×2的矩陣中有兩個顯示資料是前景色彩值fg，兩個是背景色彩值，並且為背景色彩值的顯示資料的位置為對角，則將為背景色彩值的顯示資料設置為色彩值ca。換言之，當位於2×2顯示區域對角的兩個對角顯示資料為背景色彩值且其餘顯示資料不為背景色彩值時，則將這兩個對角顯示資料設置為色彩值ca。藉此，可降低文字圖形邊緣與背景色彩值的差距，以消除文字圖形邊緣的鋸齒效應。

在時間T1之後(如時間T2或T3)，由於顯示資料被處理過，所以所取得2×2的矩陣的顯示資料可能包含色彩值co或ca。以圖4所示色彩配置A11至A18而言，在2×2的矩陣中有一個顯示資料是背景色彩值，並且其他顯示資料不為該背景色彩值(可能為色彩值co、色彩值ca或前景色彩值fg)，在此除了將原先為背景色彩值的顯示資料設置為色彩值ca外，並且將原先為色彩值co的顯示資料設置為前景色彩值fg或將原先為色彩值ca的顯示資料設置為背景色彩值。以圖4所示色彩配置A19至A21而言，在2×2的矩陣中有一個是色彩值ca的顯示資料，其餘為前景色彩值fg的顯示資料，則將為色彩值ca的顯示資料設置為背景色彩值。

以圖4所示色彩配置A22至A25而言，在2×2的矩陣中有兩個為背景色彩值且互為對角的顯示資料，以及不為背景色彩值的兩個顯示資料為前景色彩值fg與色彩值co的組合或全部為色彩值co，在此除了將為背景色彩值的顯示資料設置為色彩值ca外，亦將為色彩值co的顯示資料設置為前景色彩值fg。而上述圖4的色彩配置可以建立為一對照表246，並放置於反鋸齒處理單元244中，以供字型反鋸齒方法查找反鋸齒處理後的色彩配置。

圖5A、5B、5C為本發明另一實施例的字型反鋸齒方法示意圖。請參照圖5A、5B、5C，本實施例是以六色對顯示資料進行反鋸齒處理。圖5A中的色彩配置B1至B4如圖4中的色彩配置A1至A4相同，故可參照上述說明，在此則不再贅述。以圖5A所示色彩配置P5至B8而言，在2×2的矩陣中有一個顯示資料是背景色彩值，其餘為前景色彩值fg的顯示資料的情況下，則將為背景色彩值的顯示資料設置為色彩值ca，與為背景色彩值的顯示資料為對角的顯示資料設置為色彩值c2(亦即第三色彩值)，其餘顯示資料設置為色彩值c1(亦即第四色彩值)，其中色彩值c2介於色彩值co與色彩值ca之間，色彩值c1介於色彩值c2與色彩值ca之間。

以圖5A所示色彩配置B9至B10而言，在2×2的矩陣中有兩個顯示資料是前景色彩值fg，兩個是背景色彩值，並且為前景色彩值fg的顯示資料的位置互為對角，則將為背景色彩值的顯示資料設置為色彩值ca，為前景色彩值的顯示資料設置為色彩值c1。以圖5A所示色彩配置B11至B13而言，在2×2的矩陣中有一個是色彩值ca的顯示資料，其餘為前景色彩值的顯示資料，則將為色彩值ca的顯示資料設置為背景色彩值，與為色彩值ca的顯示資料的位置為對角的顯示資料設置為色彩值c2，其餘顯示資料設置為色彩值c1。

以圖5A所示色彩配置B14至B15而言，在2×2的矩陣中有一個顯示資料是背景色彩值，且為背景色彩值的顯示資料對角的顯示資料為色彩值ca，其餘顯示資料為前景色彩值，在此則將原先為背景色彩值的顯示資料設置為色彩值ca，且將原先為色彩值ca的顯示資料設置為背景色彩值，以及將原先為前景色彩值的顯示資料設置為色彩值c1。以圖5A所示色彩配置B16至B39而言，在2×2的矩陣中有兩個為背景色彩值且互為對角的顯示資料，其餘為不為背景色彩值的顯示資料，且不為背景色彩值的兩個顯示資料為色彩值co、c2、c1其中之一或上述的組合或前景色彩值fg與色彩值co、c2、c1的組合，在此則將原先為背景色彩值的顯示資料設置為色彩值ca外，將原先不為背景色彩值顯示資料一律設置為色彩值c1。

以圖5A、5B、5C所示色彩配置B40至B101而言，在2×2的矩陣中有一個顯示資料是背景色彩值，且其餘顯示資料為前景色彩值fg、色彩值co、c2、c1的組合，在此則將原先為背景色彩值的顯示資料設置為色彩值ca，與為背景色彩值的顯示資料對角的顯示資料設置為色彩值c2，其餘顯示資料設置為色彩值c1。藉此，可更降低文字圖形邊緣各顯示資料間的差距，以消除文字圖形邊緣的鋸齒效應。同樣地，上述圖5A、5B及5C的色彩配置可建立為一對照表，並放置於反鋸齒處理單元244中，以供字型反鋸齒方法查找反鋸齒處理後的色彩配置。

值得一提的是，若將色彩值c2或c1其中之一以另一個替代(例如以色彩值c2替代c1)，則上述字型反鋸齒方法可變成以五色配置對顯示資料進行反鋸齒處理。並且，依據上述色彩值設置的規則，可應用於顯示區域為3×2、2×3、3×3及4×4矩陣的情況下。

圖6為一文字圖形的顯示資料示意圖。圖7為圖6的文字圖形的顯示資料經前述四色反鋸齒處理後的示意圖。圖8為圖6的文字圖形的顯示資料經前述六色反鋸齒處理後的示意圖。請參照圖6及圖7，在經前述四色反鋸齒處理後，部份為前景色彩值fg的顯示資料會設置為色彩值co，部份為背景色彩值的顯示資料會設置為色彩值ca，藉此可降低各顯示資料的差距。請參照圖6及圖8，在經前述六色反鋸齒處理後，部份為前景色彩值的顯示資料會設置為色彩值co、c2或c1，部份為背景色彩值的顯示資料會設置為色彩值ca，藉此可更縮知各顯示資料的差距。

綜上所述，在本發明的實施例中，字型反鋸齒方法依據顯示區域的色彩配置，查找反鋸齒處理後所對應的色彩配置，並據此設置顯示區域中各顯示資料。藉此，可降低文字圖形中各顯示資料的差距，以消除文字圖形邊緣的鋸齒效應。並且，字型反鋸齒方法是藉由查表法來找到反鋸齒處理後的色彩配置，而非透過內插計算來獲得，因此不需利用到乘法器或濾波器。藉此，可降低反鋸齒處理的硬體成本。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

30‧‧‧儲存單元

40‧‧‧顯示元件

100、200‧‧‧顯示系統

110、210‧‧‧通訊單元

120、220‧‧‧處理單元

130、230‧‧‧快取單元

140‧‧‧運算單元

150、250‧‧‧顯示單元

240‧‧‧反鋸齒裝置

241‧‧‧多工器

242、243、245‧‧‧暫存器

244‧‧‧反鋸齒處理單元

246‧‧‧對照表

DS‧‧‧顯示信號

A1~A25、B1~B101‧‧‧色彩配置

T1~T4‧‧‧時間

10~17、20~27、n1~n4、n1’~n4’、n1”~n4”‧‧‧顯示資料

fg、co、ca、c1、c2‧‧‧色彩值

圖1為傳統反鋸齒顯示系統的系統方塊圖。

圖2為依據本發明一實施例的反鋸齒顯示系統的系統方塊圖。

圖3為圖2的反鋸齒處理單元的運作時序示意圖。

圖4為本發明一實施例的字型反鋸齒方法示意圖。

圖5A、5B、5C為本發明另一實施例的字型反鋸齒方法示意圖。

圖6為一文字圖形的顯示資料示意圖。

圖7為圖6的文字圖形的顯示資料經四色反鋸齒處理後的示意圖。

圖8為圖6的文字圖形的顯示資料經六色反鋸齒處理後的示意圖。

A1~A25．．．色彩配置

fg、co、ca．．．色彩值

Claims (11)

1. 一種字型反鋸齒方法，包括：取得一顯示區域的多個顯示資料；當該些顯示資料中位於該顯示區域一角落的一角落顯示資料為一前景色彩值而其餘顯示資料為一背景色彩值時，則將該角落顯示資料設置為一第一色彩值；當該角落顯示資料為該背景色彩值而其餘顯示資料不為該背景色彩值時，則將該角落顯示資料設置為一第二色彩值，其中該前景色彩值、該背景色彩值、該第一色彩值及該第二色彩值依據色彩值相對關係排列後，其相對順序為該前景色彩值、該第一色彩值、該第二色彩值及該背景色彩值；以及當該些顯示資料中位於該顯示區域對角的二個對角顯示資料為該背景色彩值而其餘顯示資料不為該背景色彩值時，則將該些對角顯示資料設置為該第二色彩值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之字型反鋸齒方法，更包括當該角落顯示資料為該第二色彩值而其餘顯示資料不為該背景色彩值或該第二色彩值時，則將該角落顯示資料設置為該背景色彩值。
3. 如申請專利範圍第2項所述之字型反鋸齒方法，更包括當該角落顯示資料為該第二色彩值而其餘顯示資料不為該背景色彩值或該第二色彩值時，則將與該角落顯示資料對角的顯示資料設置為一第三色彩值，將其餘顯示資料設置為一第四色彩值。
4. 如申請專利範圍第3項所述之字型反鋸齒方法，其中該前景色彩值、該背景色彩值、該第一色彩值、該第二色彩值、該第三色彩值及該第四色彩值依據色彩值相對關係排列後，其順序為該前景色彩值、該第一色彩值、該第三色彩值、該第四色彩值、該第二色彩值及該背景色彩值。
5. 如申請專利範圍第1項所述之字型反鋸齒方法，更包括當該角落顯示資料為該背景色彩值而其餘顯示資料不為該背景色彩值時，則將所述不為該背景色彩值顯示資料中原為該第一色彩值的顯示資料設置為該前景色彩值。
6. 如申請專利範圍第1項所述之字型反鋸齒方法，更包括當該角落顯示資料為該背景色彩值且與該角落顯示資料對角的顯示資料為該第二色彩值而其餘顯示資料不為該背景色彩值或該第二色彩值時，則將所述原為該第二色彩值的顯示資料設置為該背景色彩值。
7. 如申請專利範圍第6項所述之字型反鋸齒方法，更包括當該角落顯示資料為該背景色彩值且與該角落顯示資料對角的顯示資料為該第二色彩值而其餘顯示資料不為該背景色彩值或該第二色彩值時，則將其餘顯示資料設置為一第四色彩值。
8. 如申請專利範圍第1項所述之字型反鋸齒方法，更包括當該角落顯示資料為該背景色彩值而其餘顯示資料不為該背景色彩值時，則將與該角落顯示資料對角的顯示資料設置為一第三色彩值，其餘顯示資料設置為一第四色彩值。
9. 如申請專利範圍第1項所述之字型反鋸齒方法，更包括當該些對角顯示資料為該背景色彩值而其餘顯示資料不為該背景色彩值時，則將所述不為該背景色彩值顯示資料中原為該第一色彩值的顯示資料設置為該前景色彩值。
10. 如申請專利範圍第1項所述之字型反鋸齒方法，更包括當該些對角顯示資料為該背景色彩值而其餘顯示資料不為該背景色彩值時，則將其餘顯示資料設置為一第四色彩值。
11. 如申請專利範圍第1項所述之字型反鋸齒方法，其中該顯示區域為一2x2的矩陣。