實現運動模糊化的圖像處理的製作方法
2023-07-05 02:23:51
專利名稱：實現運動模糊化的圖像處理的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及計算機繪圖領域，並且尤其涉及以有效方式實現運動模糊化(motion blur)和其它與時間相關的效果的技術。
三維(3D)圖形系統被用於各種應用軟體，包括計算機輔助繪圖、建築設計、飛船和其它交通工具的模擬訓練器、分子模型、虛擬實境應用程式和視頻遊戲。三維系統通常在工作站和個人計算機上實施，其可包括或不包括3D圖形硬體。在包括3D圖形硬體的系統中，一般圖形加速器卡有助於圖形圖像的生成和顯示。
軟體應用程式產生3D圖形場景，並把場景與照明屬性一起提供給應用編程接口(API)。目前的API包括OpenGL，PHIGS和Direct3D。3D圖形場景由若干個由頂點組定界的多邊形構成。把這些頂點組合起來構成更大的圖元(primitive)，如三角形或其它多邊形。三角形(或多邊形)被組合形成表面，表面被組合形成物體。各個頂點與一組屬性相關，一般包括1)材料色彩，其描述頂點所屬的物體的色彩；2)法線矢量，其描述頂點處表面面對的方向；和3)位置，包括三個笛卡爾坐標x，y和z。各個頂點可選擇地與結構坐標和／或α((透明性)值相關。另外，場景一般具有一組屬性，包括1)周圍色彩，其一般描述周圍光線量；和2)一個或多個光源。各個光源具有若干與它自身相關的性能，包括方向、周圍色彩、散射色彩和鏡面(specular)色彩。
在圖形系統中使用渲染圖(rendering)來生成3D圖形場景的二維圖像投影，用於在監視器或其它顯示裝置上顯示。一般，渲染圖包括通過按需要執行一個或多個下面的操作來處理幾何圖元(例如點、線和多邊形)變換、剪切、挑選、照明、圖像模糊化計算和結構坐標產生。渲染圖還包括處理圖元來確定用於顯示裝置的組元像素值，這是一個通常被特定稱為光柵化(rasterization)的過程。
在一些3D應用軟體中，例如計算機動畫製作和模擬程序，3D圖形場景內的物體處於運動中。在這些情況中，需要對在運動中的物體模擬運動模糊化。沒有運動模糊化，運動中的物體會在屏幕上表現為不平穩地移動。
通常類似的技術也被用來在模擬場深時模糊化物體。在「視野」內的物體不被模糊化，而更近或更遠的物體則根據物體與照相機(觀察者)的距離而被模糊化。
用於模擬物體模糊化的已有技術的方法包括使用累積緩衝器。累積緩衝器是用來在一系列圖像被渲染時把該一系列圖像累積起來的不顯示的緩衝器。整個場景(即場景中的各個物體或圖元)在一系列時間片上被反覆地渲染到累積緩衝器。從而整個場景被累積在累積緩衝器中，然後被拷貝到幀緩衝器用於在顯示裝置上觀察。
用於使用累積緩衝器來模擬物體模糊化的已有技術的方法在
圖1中表示出來。如圖1所示，時間周期被分為「n」個時間片(步驟100)。時間周期是表示其中場景在顯示裝置上是可見的一個時間量，並且類似於視頻照相機快門的曝光間隔或快門速度。更長的快門速度相當於更大的模糊化量，而更短的快門速度相當於更小的模糊化。時間片計數值(count)被設置為1(步驟102)。接著，選擇物體(即圖元)來渲染(步驟104)。對於特定時間片的物體中的每個頂點計算位置、色彩和所有其它對應於每個頂點的值(步驟106)。然後物體被渲染到色彩緩衝器(步驟108)。檢查來確定渲染的物體是否是場景中的最後一個物體(步驟110)。如果不是，過程返回步驟104，並且對場景中的每一個物體重複這一過程。
如果場晶中的最後一個物體已經被渲染(即步驟110中的問題的答案是「是」)，場景被累積(步驟112)，意味著它被定標(scaled)過(例如被1／n)並且已經被拷貝到累積緩衝器中。檢查時間片計數值看是否它等於n(步驟114)。如果不是，增加時間片計數值(步驟116)。然後過程返回步驟104，並且對各個時間片重複這個過程。如果時間片計數值等於n(即步驟114中的問題的答案是「是」)，那麼累積緩衝器被測量並被拷貝到幀緩衝器(步驟120)，並且被顯示在顯示屏上(步驟122)。
如上面圖1所述的累積緩衝器的使用是計算起來代價昂貴的過程，因為整個場景(即場景中的每個物體)在各個時間周期被渲染「n」次。因此，需要有一種更有效地模擬三維圖形環境中的物體模糊化的系統和方法。
上面提出的問題通過圖形顯示方法、裝置和系統而在本發明中進行了研究，其中優選通過使用運動矢量而按照需要來指定頂點和其它圖元的模糊化。在本發明的第一實施例中，對要求模糊化的每個圖元產生代表在特定時間區間中圖元的時變參數的變化的模糊化幾何體，並且模糊化幾何體被附加於圖元的相應邊緣。圖形圖元和附加的模糊化幾何體然後被存儲在幀存儲器中，用於在圖形系統上顯示。在優選的實施例中，要求模糊化的圖元的指定和隨後的識別通過把至少一個運動矢量與要被模糊化的圖元的各個頂點相關聯而實現，這裡運動矢量的方向和大小代表相關的頂點的方向與位移。在線性運動的重要情況下，模糊化幾何體是由圖形圖元的邊緣限定的四邊形以及由邊緣頂點的運動矢量限定的直線。優選地，模糊化幾何體的產生包括從相應的圖形圖元的屬性獲得模糊化幾何體的屬性。優選地在與相應的圖形圖元邊緣相鄰的區域中模糊化幾何體的屬性值基本上等於圖形圖元邊緣的屬性值。代表時變參數中的變化率的衰退(fade)因子被用來得到模糊化幾何體屬性的衰退，從而從相應的邊緣移開的模糊化幾何體部分的屬性值從靠近相應邊緣的模糊化幾何體部分的屬性值開始降低。模糊化幾何體還可包括由來自圖形圖元的兩個或多個反射圖像的組合構成的反射圖像。在一個實施例中，僅在如果一個邊緣被鑑定為或確定是圖元的尾緣時，模糊化幾何體被附加於這個邊緣，其中所述圖元在整個的特定時間區間中是可見的。
本發明還考慮用於顯示計算機圖形的第二種方法、裝置和系統，其中運動矢量與圖形圖元的各個頂點相關，象以前一樣，運動矢量代表相關的頂點的時變參數的變化，衰退因子與圖形圖元相關。圖形圖元頂點的光柵數據然後跨過由圖形圖元限定的一組像素被內插，產生一組光柵數據，該組光柵數據的每一個成員與該組像素的相應成員相關。圖形圖元頂點的運動矢量數據也跨過同組像素被內插，產生相應一組像素矢量。然後從衰退因子、該組光柵數據和該組像素矢量通過根據衰退因子沿相應的像素矢量指示的方向內插光柵數據而產生一組運動的直線。在運動模糊化的情況下，模糊化模擬的時變參數包括圖形圖元的位置。在一個實施例中，發生內插的該組像素是由圖形圖元的邊緣限定的像素。在另一個實施例中，該組像素包括由圖形圖元限定的所有像素。對於向內爆裂的運動和向外爆裂的運動的特殊情況，在優選實施例中，通過把運動三角替代運動直線而說明向內爆裂的運動，通過把強度值除以重疊的運動直線數目而說明向外爆裂的運動。
本發明的其它目標和優點在閱讀完下面具體的描述並參考附圖將變得更明顯，其中圖1是根據已有技術的用於實現運動模糊化的方法的流程圖；圖2是根據本發明的一個實施例的動態圖形圖元與它附加的模糊化幾何體的描述；圖3是根據本發明的一個實施例的圖形顯示方法的流程圖；圖4是根據本發明的一個實施例的圖形顯示方法的流程圖；圖5是根據本發明的包含非線性運動的運動模糊化技術的描述；圖6a和6b描述本發明的另一實施例，其中模糊化幾何體被選擇地或普遍地附加於動態圖形圖元的邊緣；圖7a和7b描述本發明的實施例，其包括對包含結構映射的反射圖像的物體的有效的時間模糊化；圖7c是圖7a和7b的物體中反射的圖像的描述；圖8描述圖形圖元和圖形圖元附加的包括圖7a和7b的反射圖像的複合的模糊化幾何體；圖9是根據本發明的第二實施例的用於使用運動直線實現運動模糊化的流程圖；圖10是圖9的模糊化技術的描述，這裡圖元的邊緣上的各個像素與運動直線相關聯；圖11是圖10的模糊化技術的描述，這裡圖元的邊緣上的各個像素與運動直線相關聯；圖12是使用圖9的方法的向內爆裂運動的情況的描述；圖13是使用圖9的方法的向外爆裂運動的情況的描述；圖14是使用圖3，4和9的方法的計算機系統的簡化框圖。
儘管本發明適合於各種變形和其它形式，其特定的實施例通過圖中的示例表示，並且在這裡對特定的施例進行具體描述。但是，應該理解這裡提供的附圖和具體描述並非旨在把本發明限制於公開的特定實施例，而正好相反，目的在於覆蓋所有的變形，等同替代和其它可選擇的形式都落入後附權利要求限定的本發明的精神和範圍之內。
現返回附圖，圖2，3和4包括顯示圖形圖像的方法的圖示和流程，為的是以有效的方式模擬運動、物體形貌、場深或與時間相關的效果。如上面討論的那樣，應用程式可產生包括處於運動(或者，隨時間、距離或其它變量而改變)中的一個或多個動態物體和一個或多個靜態物體的圖形場景。考慮中的顯示系統一般包括周期地被更新或刷新的顯示屏。顯示屏被刷新的速率由顯示硬體確定並且通常不受應用程式的控制。使用通常遇到的60Hz的顯示屏刷新速率，大約每16．7毫秒(刷新周期)呈現一幅新的屏幕。在包括運動或其它基於時間的變化的許多應用軟體中，在刷新周期中動態物體變化明顯(在位置或其它方面)。優選使用模糊化技術來模擬在通常至少是與刷新周期一樣長的特定時間區間中物體經歷的變化。如前面討論的那樣，傳統的模糊化技術通常包括整個圖形場景以若干預定的區間被再現並且被累積在專用的緩衝器中直到累積的圖像最終被傳送到幀緩衝器來用於顯示的過程。本發明考慮用於改進實現運動模糊化的傳統累積技術的效率的技術。圖3的流程圖描述一種根據本發明的一個實施例的用於實現運動模糊化的方法300。在第一步驟302，需要模糊化的圖形場景的各個物體或圖形圖元(即動態圖元)被適當地指定以把動態物體與剩餘的靜態物體區分開。靜態和動態物體的這種指定可在應用程式級上發生或者另一種情況是作為特定的API的一部分發生。在靜態和動態物體的指定在步驟302發生後，模糊化技術300包括第二步驟304，其中一個或多個模糊化幾何體被附加於在步驟302中被指定為動態圖元的各個圖元。模糊化附加的幾何體的位置、尺寸和屬性用來模擬在特定的時間區間中動態物體經歷的運動或其它變化。確定適當的模糊化幾何體與原來使用的實現動態物體的模糊化的累積技術相比發生地更快並且需要明顯地更小的存儲器。在把適當的模糊化幾何體附加於動態物體後，圖形圖元和它們的附加的模糊化幾何體被存儲在(步驟306)幀緩衝器或適合於在顯示屏上的隨後的顯示的其它存儲位置。
圖2是本發明的一個實施例考慮的模糊化技術的簡化的圖示，其描述包括在靜態周圍背底201內的動態圖形圖元202a和它的附加的模糊化幾何體210的圖形場景200。儘管描述的場景200僅包括單一一個動態圖元202a，可以理解這裡描述的技術能夠被延伸到多個這樣的動態圖元。如圖3所描述的動態圖元202a是由一組頂點206a，206b和206c(通常或集中起來稱為頂點206)構成的三角形。三角形圖元在各種非常不同的圖形渲染方案中被使用，以顯示更大圖形物體的部分。各對頂點限定圖元202a的唯一的邊緣204a，204b和204c(通常或集中起來稱為邊緣204)。原來的圖元202b以虛線表示以表示圖元202a的原來位置。這樣，如果圖元202a代表動態圖元在時間T的位置，原來的圖元202b代表該動態圖元在時間T-DELTA的位置，這裡DELTA是預定的時間區間。對這個預定的時間區間的適當選擇通常是至少與場景200可能在那裡顯示的顯示屏的刷新周期一樣長。在這個實施例中，在特定區間中的圖元的位置改變在場景200被顯示的時間中以最小值顯示圖元的位置變化。
如聯繫圖3討論的上述所示的那樣，實施例考慮的圖形顯示方法300包括把諸如圖元202a的動態圖元與諸如包含場景200中的靜態背底201的圖元的靜態圖元區分開。在一個實施例中，動態圖元的指定是通過動態矢量的使用來實現的。在該優選的實施例中，動態圖元202a的各個頂點206與至少一個運動矢量相關。在一個實施例中，各個頂點204可被指定一個唯一的運動矢量。在另一個實施例中，各個頂點204可從對動態圖元202a指定的運動矢量中繼承運動矢量。在描述的實施例中，與頂點206a和206b相關的運動矢量分別以參考序號208a和208b指代(同時與頂點206c相關的運動矢量在視圖中隱去了)。運動矢量208代表它們的相關頂點206的時變參數的變化。例如，在一個考慮的基於時間的效果是運動的實施例中，運動矢量208的大小和方向指示在特定的時間DELTA區間中它們的相關頂點206的方向和位移。例如，第一運動矢量208a代表在DELTA時間區間中第一頂點206a的方向和位移。使用第一運動矢量208a和第一頂點206a的坐標系，可確定圖2中顯示的以參考序號212a表示的原來的第一頂點的位置。換言之，第一運動矢量208a從第一頂點206a指向第一個原來的頂點212a，其中第一個原來的頂點212a表示在DELTA時間區間的開始處第一頂點的位置。類似地，第二運動矢量208b從第二頂點206b指向第二個原來的頂點212b。通過圖2的觀察，從而可以理解頂點206的運動處於與它們的相應運動矢量208相反的方向上。
運動矢量208在應用程式級上與特定的頂點或圖元相關，或作為應用程式接口的函數。與非零大小的矢量相關的圖元或頂點被指定為動態的而不與非零大小的矢量相關的圖元或頂點(或與零大小矢量相關的)被指定為靜態的。對於如圖2所描述的線性運動的情況，單一運動矢量足以描述它的相關的頂點在時間DELTA區間中的路徑。轉到圖5，動態圖元202a的非線性運動的情況被圖示出來。非線性運動通過把線性運動情況延伸來包括與各個頂點206相關的多個運動矢量而被模擬。在圖5中，例如，第一頂點206a與運動矢量208a，208c，208e和208g相關，而第二頂點206a與運動矢量208b，208d，208f和208h相關。本發明的這種包括非線性運動的情況的延伸類似於公知的使用齒條(spline)來代表曲線的情況。在最簡單的實施例中，模糊化幾何體210由一個四邊形條帶來表示，其中第一個四邊形211由運動矢量208a和208b界定，第二四邊形213由運動矢量208c和208d界定等。
現返回圖2，模糊化幾何體210被表示為附加於動態圖元202a的相應的邊緣204a(通常或集中起來稱為邊緣204)。模糊化幾何體210的尺寸和屬性代表動態圖元202a的與時間相關的參數的改變或變更。例如在模糊化被用於代表運動的情況中，模糊化幾何體210的尺寸和屬性以最小值代表時間DELTA的特定時間區間中動態圖元202a的位置改變。對於正被模糊化的動態圖元是三角形的情況，例如圖2的動態圖元202a，各對頂點206定義圖元202a的相應邊緣204。在本發明的優選的實施例中，模糊化幾何體210被附加於動態圖元202a的相應的邊緣。在線性運動的情況下，優選的實施例考慮四邊形的模糊化幾何體，如描述的模糊化幾何體210。在這種情況下，模糊化幾何體210由模糊化幾何體210附加於其上的動態圖元202a的邊緣204a定義，而且由起始於第一頂點206a並且終止於第一原來頂點212a的第一條直線209a、起始於第二頂點206b並且終止於第二原來頂點212b的第二條直線209b和在第一原來頂點212a與第二原來頂點212b之間延伸的第三條直線209c來限定。分別考慮第一和第二原來頂點206a和206b的坐標以及第一和第二運動矢量208a和208b的方向與大小，這個四邊形容易確定並且可在渲染過程的不同階段被確定。在一個適合於用最小的應用程式開銷得到快速的模糊化幾何體產生的實施例中，模糊化幾何體產生用安裝在計算機圖形系統的圖形適配器中的專用的電路以光柵化級來完成，這一點在下面將具體說明。
模糊化幾何體210的屬性控制和模糊化在優選實施例中通過把衰退因子與動態圖元202a聯繫一起來完成。優選地，與它的相應邊緣204a相鄰的模糊化幾何體210的屬性(諸如色彩、結構坐標和透明度)與邊緣204a自身的屬性相匹配。然後衰退因子被應用在優選實施例中以隨著與邊緣204的距離的增加來降低模糊化幾何體210上的屬性值。從而結果得到的模糊化幾何體210看上去從邊緣204a向以第三條直線209c代表的後邊緣逐漸衰退。從而與邊緣204a相鄰的模糊化幾何體210的色彩與邊緣204a處的色彩相匹配(其依次分別從第一和第二頂點206a和206b的色彩屬性獲得)。衰退因子(或者通過應用程式或作為API管路的一部分)被指定給圖元202a並被使用，例如降低遠離或移離邊緣204a的幾何體末端的部分中模糊化幾何體210的不透明度(或提高透明度)。由於經這裡描述的使用相關衰退因子而得到的衰退效果是與在一個人觀看快速運動的物體時感覺到的衰退效果一致，本發明提供一種顯示移動物體的有效的機制。基於動態圖元202a的屬性值、模糊化幾何體210的尺寸和衰退因子，整個圖形圖元的屬性信息可用專用的電路快速得到。使用模糊化幾何體210得到的模糊化以及這裡描述的模糊化技術在更短的時間中產生模糊化效果，並且通過不再需要在大累積緩衝器中累積場景200的多個快速照片而可使用明顯地更小的存儲器。
前面段落中描述的過程通過圖4的流程圖被表示出來，其對圖3的流程圖中的特定實施例400進行了具體化。尤其，過程400是一個對圖形場景中的各個物體執行的外循環。開始，根據包括除傳統的渲染技術外還包括運動矢量和衰退因子的組合的渲染方法論，對物體進行渲染(步驟402)。然後優選在光柵化級上，使用運動矢量以在步驟404確定考慮的物體是靜態的還是動態的(即處於運動中)。如果物體是靜態的，物體不需要附加的考慮。但是，如果被考慮的物體是動態的，對物體的每個邊緣執行內循環。在內循環中，與各個頂點相關的運動矢量信息與各個頂點的位置、色彩和其它屬性一起組合來使用，以計算(步驟406)原來頂點(即在時間T-DELTA的頂點)的位置、色彩和其它屬性信息。原來的頂點信息然後被利用來在步驟408生成四邊形形式的模糊化幾何體(對於線性運動的情況)。在本發明的一個實施例中，對於動態物體的各個邊重複內循環。在其它實施例中，如下面將討論的那樣，模糊化幾何體僅被附加於動態物體的所選擇的邊緣。在任一種情況下，對場景中的各個物體重複整個過程，直到所有要求的模糊化幾何體已經被附加於它們的相應的邊緣並且被存儲在幀緩衝器中。
圖6a和6b描述本發明的另一種實施例，其中對各個動態物體202a產生的模糊化幾何體210的數目是不同的。在圖6a描述的實施例中，對動態圖元202a的各個邊緣204產生模糊化幾何體。在這個實施例中，根據上述的方法基於限定模糊化幾何體210所附加的邊緣204的頂點對產生各個模糊化幾何體210。從而，第一模糊化幾何體210a被附加於第一邊緣204a(由第一和第二頂點206a和206b限定)，第二模糊化幾何體210b被附加於第二邊緣204b(由頂點206b和206c限定)等。這個實施例具有簡單的優點，但在最終從視圖中隱去的模糊化幾何體產生時可導致性能和質量的降低。圖6b的實施例通過把一條附加的信息與各個邊緣204相關聯並利用這個信息來確定模糊化幾何體210是否應該對每個邊緣產生而克服這種潛在的缺點。尤其，圖6b描述的實施例考慮前緣／尾緣信息與動態圖元202a的各個邊緣204相關聯。為說明的目的，把尾緣限定為在時間DELTA的整個區間中可見的邊緣204。在圖6b的特定情況中，例如204a是尾緣而邊緣204b和204c是前緣。通常不必要也不需要對諸如204b和204c的前緣產生模糊化幾何體，因為附加的模糊化幾何體在顯示的圖像中從視圖中隱去。這樣，在模糊化幾何體產生期間忽略前緣是優選的並且是更有效的(在區分前緣需要的時間小於對前緣產生模糊化幾何體需要的時間的合理假設下)。但是，即使前緣／尾緣信息的組合實際上減慢了把模糊化幾何體附加於動態圖元202a的過程，也僅在期望改進最終圖像的質量時需要對前緣選擇地產生模糊化幾何體。圖像質量可通過不應被看到的模糊化幾何體的出現而損害。這個概念的延伸在圖6b中由隱藏的圖元600和它的相關的模糊化幾何體610進一步被表示出來。深度信息對於圖形場景中的各個圖元是公知的，諸如物體600的隱藏的物體可從幀緩衝器被刪除來消除顯示的場景中不希望的單元。
現轉到圖7a，7b，7c和8，聯繫本發明考慮了結構映射反射的情況。動態物體和它們的組成圖元不總是保持相同的質地外形。在物體表面的反射類可能隨物體移動而改變。在使用累積的傳統的模糊化方法中，對圖形場景的用於產生模糊化效果的各個照片再計算反射的圖像。很少需要反射的具體細節。本發明的一個實施例考慮一種對模糊化幾何體實現反射圖像的方法，該模糊化幾何體不需要必須被產生的若干個反射渲染圖。該實施例適合於與支持3D結構的渲染系統一起使用，該3D結構使用「s」和「t」代表2D結構坐標，而「r」代表第三個坐標。在這個實施例中，「s」和「t」結構坐標被用來以傳統方式索引結構，而使用「r」索引來表徵時間而不是空間。在這個方法中，多個反射圖像在不同的時間點生成。在線性運動的情況下，如圖8所示，產生一對反射圖像。儘管描述的示例為簡便起見僅使用兩個反射圖像圖示出本發明的實施例，應容易理解可使用兩個以上的反射圖像。圖7a的動態圖元202b中所示的第一反射圖像代表來自圖7c描述的反射圖像701中的在特定時間DELTA區間開始處出現在動態圖元202a的表面中的反射，而圖7b的第二反射圖像202a代表在特定時間區間的結束處出現在動態圖元202a的表面中的反射(即在當前時間的圖元202a的表面中的反射)。通過在整個特定時間區間中均勻分隔開的間隔處渲染附加的反射圖像來實現附加水平的精確度。然後這些反射圖像被依次裝載到3D圖像中。模糊化幾何體210的「s」和「t」結構坐標接著根據傳統的反射映射被限定，同時「r」坐標在模糊化幾何體的代表特定時間區間開始的部分上被限定為0．0，並且「r」在模糊化幾何體的代表特定區間結束的部分上被限定為1．0。在四邊形模糊化幾何體的線性運動的情況中，沿圖元202a的邊緣204a，r=1．0，而在邊緣209c，r=0．0。然後，通過設置結構混合操作來使用雙線交叉平滑地在初始反射圖像與最終的反射圖像之間混合反射圖像的色彩而對模糊化幾何體210的剩餘部分產生反射圖像。
現轉到圖9，給出描述根據本發明的另一個實施例的用於使用運動矢量來實現運動模糊化的方法或圖像處理技術900的流程圖。在圖9的流程圖和圖10-13的描述所表示的實施例中，運動矢量和限定動態圖元的各個頂點的屬性值利用衰退因子值跨過所有圖元(或其一部分)被內插以產生一組運動的直線。尤其參考圖9，運動矢量和衰退因子分別在步驟902和904以原來描述的方式與動態圖元的各個頂點相關聯。然後在步驟906，頂點光柵數據跨過動態圖元202a限定的一組像素而被內插。頂點光柵數據包括位置、色彩、結構坐標、透明度和其它適當的信息。光柵數據跨過其被內插的該組像素是依據實施例而定的。在圖10所示的需要有效性能(經即快速渲染)的實施例中，該組像素沿圖元202a的邊緣204被限制於像素。在圖11描述的需要優越質量(即更準確的渲染)實施例中，跨其進行內插的該組像素包括包含在圖元202a中的所有像素。無論選擇的實施例如何，內插過程產生一組內插的像素數據，其中該組數據中的每一個組成單元相應於該組像素的組成單元。在步驟908，對運動矢量執行類似的內插。換言之，與圖元202a的頂點相關的運動矢量跨用於步驟906的內插的相同組的像素被內插，以產生一組相應於該組像素的內插運動矢量。儘管圖9清晰地表示了內插步驟906和908，可以理解這些步驟實質上依據執行而被合成一起。在頂點光柵數據和運動矢量信息的內插完成後，限定的像素組中的各個像素具有相關的運動矢量和光柵信息。然後該信息沿與衰退因子相關聯的運動矢量的方向被內插以產生一組沿運動矢量方向(即沿與運行方向相反的方向)逐漸變弱的並導致相關的圖元202a的模糊化的運動直線。圖12和13描述應用實現運動模糊化的這個圖像處理技術900的需要特殊考慮的特定的情況。圖12表示向內爆裂運動的情況，其中在時間區間DELTA的結束處圖元202a的尺寸小於在區間開始處的尺寸。在這種情況下，在方法900的步驟910產生的運動直線沿不同方向放射，產生通常對要求的目的而言不足夠地反轉的星爆效果。為說明這種情況，本發明的一個實施例考慮配置由相鄰的運動直線限定的並在圖12中以附圖標記230表示出來的運動三角形。這些三角形230可通過保持前面的像素的運動直線信息來適當地配置。相比之下，圖13表示其中在區間DELTA的結束處圖元202a的尺寸大於在區間開始處的尺寸的向外爆裂運動。在這種情況下，運動直線215匯合併可能在運動直線215的終止點附近重疊。在這種情況下，重疊運動直線將趨向於不希望地放大相應於一個以上的運動直線的像素的強度。為抵抗這個效果，向外爆裂運動的情況通過縮小直線來說明，從而直線在寬度上比一個像素窄。由於少量像素是不可利用的，這個效果可通過按因子1／N縮小運動直線像素的不透明度來實現，這裡N代表相應於給出的像素的重疊的直線的數目。例如，如果給出的像素相應於3個運動直線215，內插的像素的不透明度可乘以1／3來用於各個重疊的運動直線，產生適當強度的像素。
現轉到圖14，描述了適合於執行相對於圖2-13描述的模糊化技術的代表性的計算機系統140的簡化框圖。系統140包括一個或多個分別耦合於主機總線144的處理單元142a…142n。系統存儲器146是經存儲器控制單元145可從主機總線144可訪問的，其可作為不連續地裝置來實施或者集成到處理單元142或總線橋接器148中。總線橋接器148駐留在主機總線144與外圍總線150之間並且促進兩種總線之間的通信。外圍總線150優選與基於計算機系統的微處理器領域公知的諸如PCI、MAC或EISA體系的各種工業標準外圍總線中的任何一種一致。根據本發明的圖形適配器152被連接於外圍總線150並且促進駐留在系統存儲器146中的應用程式產生的圖形場景的渲染。圖形適配器152優選包括內部存儲設備或存儲器，還包括諸如圖形適配器152通過其與外圍總線150進行通信的外圍總線接口的各種內部電路(在圖中未示出)。圖形適配器152還包括適合於允許適配器152來管理幀緩衝器153的幀緩衝器接口。幀緩衝器153是用於存儲用於在顯示裝置156上顯示的圖形圖像的數字表示的特殊目的的存儲設備。視頻控制器154適合來用存儲在幀緩衝器153中的圖像來刷新顯示裝置156。視頻控制器154可組裝在圖形適配器152中，或者另一種情況是可包括不連續的裝置。類似地，幀緩衝器153可組裝到圖形適配器152中或者在視頻控制器154中。圖形適配器152還包括用以執行相對於圖3，4和9描述的方法的適當的裝置。對於在圖3和4的模糊化幾何體方法指出的實施例，圖形適配器152可包括專用的模糊化幾何體產生電路或存儲在圖形適配器存儲設備上的計算機指令形式的並且適合於由適配器152的處理單元執行的軟體，或包括電路和軟體的組合。在這個實施例中，適配器152的模糊化幾何體產生器被配置來識別動態圖元(即要求模糊化的圖元)並且響應與此來確定並附加適當的模糊化幾何體於動態圖元的要求的邊緣。另一種情況是，相對於圖3和4描述的相對簡單的模糊化幾何體方法允許它們被適當地內置在存儲於系統存儲器145的應用程式中。在前面相對於圖9描述的用於實現模糊化的圖像處理方法指向的實施例中，圖形適配器152優選包括運動矢量檢測、內插和運動直線產生電路以產生適當的運動直線。儘管圖形處理方法可想像地可被組裝到應用程式中，可以理解更優選的是在硬體中以像素級執行相對複雜的圖形處理方法。
對熟悉具有本發明的內容的優點的技術領域的技術人員而言，顯然本發明考慮了一種實現諸如運動模糊化的基於時間的圖形效果的有效的方法、裝置和系統。可以理解具體說明和附圖所描述和表示的本發明的形式只是作為當前的優選示例。本發明意在由下面的權利要求在最廣泛意義上包含這裡所公開的優選實施例的所有的變形。
權利要求
1．一種圖形顯示方法，包括把運動矢量與圖形圖元的各個頂點相關聯，其中運動矢量代表相關頂點的時變參數的變化；把衰退因子與圖形圖元相關聯；跨過由圖形圖元限定的一組像素內插圖形圖元頂點的光柵數據以產生一組光柵數據，其中該組光柵數據的各個成員與該組像素的相應的成員是相關聯的；跨過該組像素內插圖形圖元頂點的運動矢量數據以產生一組相應的像素矢量；從衰退因子、該組光柵數據和該組像素矢量通過沿根據衰退因子的相應的像素矢量代表的方向產生一組運動直線。
2．如權利要求1的方法，其特徵在於時變參數包括圖形圖元的位置。
3．如權利要求1的方法，其特徵在於該組像素包括圖形圖元的邊緣限定的像素。
4．如權利要求1的方法，其特徵在於該組像素包括圖形圖元限定的所有像素。
5．如權利要求1的方法，還包括在向內爆裂運動情況下渲染由相鄰的運動直線限定的運動三角。
6．如權利要求1的方法，還包括在向外爆裂運動情況下確定運動直線的部分線條厚度並基於前述部分厚度增加各個運動直線的透明度。
7．一種計算機系統，包括至少一個連接於主機總線的處理單元；一個從主機總線可訪問的系統存儲器；一個在主機總線與外圍總線之間耦合的總線橋接器，其中總線橋接器適合於促進主機總線與外圍總線之間的通信；一個耦合於總線橋接器的圖形適配器，其中該適配器被配置來把與圖形圖元的頂點相關聯的光柵數據跨過由圖形圖元限定的一組像素內插以產生相應的一組光柵數據；把與各個圖形圖元頂點相關聯的運動矢量數據跨過該組像素內插以產生相應的一組像素矢量，其中運動矢量數據代表一個相關的頂點的時變參數；及從與圖形圖元相關聯的衰退因子、該組光柵數據和該組像素矢量通過沿根據衰退因子的相應的像素矢量所代表的方向內插光柵數據而產生一組運動直線；一個適合於存儲圖形圖元和該組運動直線的幀緩衝器；及一個適合於用代表幀緩衝器內容的圖像刷新顯示屏幕的視頻控制器。
8．如權利要求7的計算機系統，其特徵在於時變參數包括頂點的位置。
9．如權利要求7的計算機系統，其特徵在於該組像素包括圖形圖元的邊緣限定的像素。
10．如權利要求7的計算機系統，其特徵在於該組像素包括圖形圖元限定的所有像素。
11．如權利要求7的計算機系統，其特徵在於所述適配器還被配置來在向內爆裂運動情況下渲染由相鄰的運動直線限定的運動三角。
12．如權利要求7的計算機系統，其特徵在於所述適配器還被配置來在向外爆裂運動情況下確定各個運動直線的部分線條厚度並根據相鄰的運動直線重疊的上述部分厚度增加各個運動直線的透明度。
13．一種圖形適配器，包括一個配置來促進與計算機的外圍總線的通信的總線接口；用於把與圖形圖元的頂點相關聯的光柵數據跨國由圖形圖元限定的一組像素內插以產生相應的一組光柵數據的裝置；用於把與各個圖形圖元頂點相關聯的運動矢量數據跨國一組相應的像素矢量內插的裝置，其中運動矢量數據代表相關頂點的一個時變參數；及應用與圖形圖元相關的衰退因子、該組光柵數據和該組像素矢量通過沿根據衰退因子的相應的像素矢量代表的方向內插光柵數據的把一組運動直線附加於圖形圖元；及一個適合於把圖形圖元和附加的運動直線存儲在計算機系統的幀緩衝器中的幀緩衝器接口。
14．如權利要求13的圖形適配器，其特徵在於所述適配器裝置包括一個運動直線產生器電路。
15．如權利要求13的圖形適配器，其特徵在於該裝置包括與適合於由圖形適配器處理器執行的計算機指令一起配置的圖形適配器存儲設備。
16．如權利要求13的圖形適配器，其特徵在於時變參數包括相關頂點的位置。
17．如權利要求13的圖形適配器，其特徵在於該組像素包括圖形圖元的邊緣限定的像素。
18．如權利要求13的圖形適配器，其特徵在於該組像素包括圖形圖元限定的所有像素。
19．如權利要求13的圖形適配器，其特徵在於所述適配器還被配置來在向內爆裂運動情況下渲染由相鄰的運動直線限定的運動三角。
20．如權利要求13的圖形適配器，其特徵在於所述適配器還被配置來在向外爆裂運動情況下確定各個運動直線的部分線條厚度並根據相鄰運動直線重疊的部分的厚度增加各個運動直線的透明度。
全文摘要
用於顯示計算機圖形的方法、裝置和系統,其中運動矢量與圖形圖元的各個頂點相關聯,其中運動矢量代表相關頂點的時變參數的變化,衰退因子與圖形圖元相關聯。然後圖形圖元頂點的光柵數據被內插來產生一組光柵數據。圖形圖元頂點的運動矢量數據被內插以產生相應的一組像素矢量。然後從衰退因子該組光柵數據和該組像素矢量通過內插光柵數據來產生一組運動直線。由模糊化模擬的時變參數包括圖形圖元的位置。
文檔編號G06T15/10GK1290907SQ0011885
公開日2001年4月11日 申請日期2000年6月15日 優先權日1999年6月30日
發明者I·C·徹爾斯託維斯基, C·R·約翰斯 申請人:國際商業機器公司