CN1132887A - 产生图像数据的方法、图像数据处理装置和记录介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一几何变换机构(GTE)61和一图示处理单元(GPU)62，作为将从一CD-ROM盘上取回的三维图象数据转换成二维图象数据的变换装置，还提供有存储图象数据存储区域和用来以二维安置方式存储色彩查寻数据表的色彩数据表存储区域的帧缓冲器63，色彩数据表的结构被安置得与该图象中的每个数据象素的结构基本相同。简化了大量的色彩数量和该数据处理。

Description

产生图象数据的方法、图象数 据处理装置和记录介质

本发明通常涉及用来通过数据处理产生图象数据的方法和装置，特别涉及用来处理被增强的图象数据的新的和改进了的图象数据处理方法和装置，以及携带这种增强的图象数据的记录介质。

在现有技术中，在电视接收机、家庭视频游戏机的监视器或CRT显示器、微型计算机、或图示计算机中所产生的图象通常实质上是二维图象。通过在一平面二维背景上移动和变化二维特性或目标而使这种图象栩栩如生。但是，这种二维图象或图形受限于背景的造型和特征目标的运动，因而不能产生更为逼真的图象，特别是视频游戏中更是如此。

为了改进上述缺陷，已提出了各种各样的产生高逼真三维图象或图形的方法，下面将介绍其中的某些方法。可以选择和显示根据视觉变化(例如在该图象中该视点的一变化)从几个方向所观察到的一特征目标的几个予置运动中的一个。而且，一模拟的三维图象可通过将多个二维图在深度方向上以一个叠加在另一个上面的重叠方式来产生。还提供了一种纹理映射(texture mapping)方法，在该方法中，一多边形用一纹理图形(材料或图案的)来填装以产生一图象模式。在另一种方法中，通过使用一色彩查询(CLUT)表而改变该图象的色彩数据而使色彩发生变化。

在一现有技术的家庭视频游戏机的曲型例子中，从诸如输入端或操纵杆之类的一输入器件引入操作信息，并通过一接口沿着一主总线由一微处理器主要包含的一CPU来进行处理。当引入该操作数据时，在主存储器中所存储的三维数据由于一视频处理器的作用而被传送到用来暂时存储的一源视频存储器中。

上述CPU还进行将从该源视频存储器按一特定顺序读出一序列的图象数据部分传送到该视频处理器的操作，以便在该屏幕上以一个叠加到另一个之上的方式将它们重叠起来。根据所读出的该图象数据部分的顺序，该视频处理器从该源视频存储器读出该图象数据部分并按它们被重叠的排列来显示它们。

当该图象数据部分被读出并被显示时，该操作信息的音频分量被馈送到一音频处理器，相应地，为了与图象数据同步从音频存储器依次采集相应的音频数据。

例如，该源视频存储器可容纳一检验器板图案和一组矩形图象部分的背景或在该背景中的表示圆柱形目标剖面的子图形。在子图形中除该圆柱形目标之外的其它区域可按透明度绘出。

一被安置在该视频处理器中的同步发生器产生一响应于该图象数据的同步信号的读地址信号。该同步发生器的读地址信号通过主总线被传送到由CPU所确定的一读地址表。该同步发生器还响应于来自该读地址表中的一信号从源视频存储器中读取图象部分。

所取回的该视频数据部分然后被馈送到一重叠处理器，在那里它们按前述表中所确定的顺序以一个叠加在另一个之上的方式而被重叠并且通过该主总线从CPU传送过去。因为首先到来的是背景而随后是矩形子图形，所以该子图形组以一个叠加到另一个之上的方式而被重叠地安置在该背景之上的位置。

除了前述在该背景上以一个叠加在另一个之上的形式被重叠的子图形的圆柱形目标的剖面之外的其它区域通过一适合的透明度处理器处理而变得透明。其结果，该圆柱形目标的二维数据可如同该原始图象的三维数据VDO一样而被重视。

源视频存储器被分成二个区域：一个区域是象素数据存储区域，在这个区域中象素数据按小方块的矩阵所表示的二维排列而被列成一行；另一个区域是色彩查寻表区域，在这个区域中色彩数据按小矩形的行所表示的一维排列而被列成一行。

该色彩查寻表包括在该源视频存储器的一个方向或横向上延伸列成一行的色彩数据表。该色彩查寻表因此取决于该源视频存储器的横向距离并受限于可被显示的色彩的数量。

因此，对于提供有较大量色彩并与相对简单的处理相兼容的被增强的图象数据处理，和对于携带有这种被增强图象数据的记录介质提出了现行的需求。本发明清楚地满足了这些需求。

简言之，并概括地说，本发明提供了一种改进了的图象数据处理方法，其中该图象数据提供了一较大量的彩色并与相对简单的处理相兼容，并提供了一种新的和改进了的处理这种图象数据的装置，以及携带这种增强了的图象数据的记录介质。

更详细地说(在此作为例子但不作为限制)本发明提供了一种用来提供为了在二维显示屏幕上绘制一图象而被转成二维图象数据、并且具有多重查寻数据表、与其中一维地列成一行的彩色数据表的结构，包括有多个实质上被安置得与在该图象中的每个象素数据相同并且具有一组被配置的列成一行的一维数据表的彩色数据的三维图象数据。在该色彩表组中每个色彩查寻表可赋予一该图象的特定指定区域去扩展原本由用于整个图象的单个色彩查寻表所提供的色彩范围。

另外，根据本发明的一图象数据处理装置可包括有一为了在二维显示屏幕上绘制一图象而将一三维图象数据转换为二维图象数据的变换绘图装置，一为了存储图象数据而具有一图象数据存储区域的存储装置，和至少一个为了以二维配置存储多个色彩数据表的色彩数据表存储区域，每一个表包括有多个一维地列成一行的色彩数据，在其中该结构基本相同并相应于在该图象中每个数据象素的结构，因而为了增强色彩可将色彩查寻表组的各个表赋予各自分离的区域。

另外，根据本发明的一种记录介质携带有为了在二维显示屏幕上绘制一图象而被转换成二维图象数据的三维图象数据，其中存储有一组色彩数据表，每个表包括有多个与在该图象中的每个数据象素结构基本相同的一维地列成一行的色彩数据，因而为了增强色彩可将色彩查寻表组的各个表赋予各自分离的区域。

根据本发明，在每个一维地列成一行的色彩数据表中的每个数据的结构被安置得与在该图象中的每个数据象素的结构基本相同，因而可以相同的方式对该图象数据和色彩数据进行处理。

此外，如象多重色彩查寻表一样，在一二维配置中安置一组一维地列成一行的色彩数据表，因而允许在一适当的存储器中存储较大量的色彩数据。

鉴于以上所述，一单一纹理图象可以使用在相同存储器中的几个CLUT数据表，每个CLUT表可与另外的CLUT表不同，并且各自适应于与之相关的满足该专用图象区域的特定色彩范围。因而，提供了多个CLUT，每个CLUT限定于该色彩频谱的特殊部分。每个纹理图案或图象区域可被编程以与较小实际数据分辨率的不同的专用CLUT相关联，但由于该CLUT所操纵的该色彩频谱的部分的更多的限定所以所述CLUT的色彩分辨率更高一些。在这种方法中，对于不同色彩范围对于不同纹理调用而提供了CLUT变型，即用于植物的变型、用于车辆的变型、用于天空的变型等等。因此，其中每个CLUT专用于一特定图象的子区域(稍大于一个单一的多边形)的大的CLUT族简化了较大量的有效色彩并在数据处理中提高了效率。

因而，本发明满足了用于提供较大数量的色彩、与相对简单处理相兼容的增强的图象数据处理和携带这种增强的图象数据的记录介质的一系列现行的需求。

本发明的这些和其它的目的和优点当结合说明各实施例的附图进行更为详细的说明后将会更为明显。

图1是根据本发明的一图象数据处理装置的总的系统构成的方框图；

图2给出了在一显示器上所显示的图；

图3示出了在一显示器上显示的置位；

图4示出了用于绘图的剪裁特性；

图5示出了一纹理页；

图6示出了一CLUT的构成；

图7示出了绘制一子图形的基本原理；

图8示出了帧双重缓冲；

图9示出了TIM文件的格式；

图10示出了在该文件中字节的次序；

图11示出了该TIM文件格式的一ID的结构；

图12示出了该TIM文件格式的FLAG的结构；

图13示出了该TIM文件格式的一CLUT的结构；

图14示出了一CLUT输入的结构；

图15示出了该TIM文件格式的“象素(Pixel)”数据的结构；

图16示出了图象数据不同模式的纹理；

图17给出了现有技术的图象产生装置(或家庭视频游戏机)的配置的系统框图；

图18示出了由图17的现有技术图象产生装置所执行的一图象产生方法的方框和图示的混合图；

图19示出了常规象素数据的赋值的方框图；和

图20示出了规色彩查寻表的图。

现在参见附图，在整个附图中相同的标号表示相同的或相应的部分。

图17中示出了一现有技术的家庭视频游戏机的典型例子。如图17所示，在主要包含有一微处理器的CPU391的作用下，从诸如一输入端或一操纵杆之类的输入装置391通过一接口393沿主总线399引入操作信息。如象在前面所指明的，当引入该操作数据时，在视频处理器396的作用下在主存储器392中所存储的三维数据被传送到源视频存储器395中暂时存储起来。

CPU391还将用来从源视频存储器395读出一系列图象数据部分以便在该屏幕上将它们一个叠加在另一个之上的重叠起来的一特定顺序传送到视频处理器396。根据所读的图象数据顺序，视频处理器396从源视频存储器395读取该图象数据部分并以它们重叠配置的方式对它们进行显示。

当该图象数据部分被读取和被显示时，该操作信息的音频分量被馈送到音频处理器397，然后音频处理器397从音频存储器398中拾取相应的音频数据以便与该图象数据同步。

观察一下图18，图18示出了基于在图17中所示的家庭视频游戏机中的二维数据格式传送三维数据的过程。图18示出了在三维图象中在一检验器板图案的背景上显示的一圆柱形目标。

图18的源视频存储器395包含有检验器板图案的背景200和表示在该背景200上的圆柱形剖面的一组矩形部分或子图形201、202、203和204。除了在子图形201、202、203和204上的该圆柱形目标的剖面之外，其余区域以透明性绘制。

被安置在视频处理器396中的同步发生器400被用来响应于该图象数据的一同步信号而产生一读地址信号。如图18所示，该同步发生器400的读地址信号通过主总线399被传送到由CPU391所确定的一读地址表401。该同步发生器400还响应于来自读地址表401的一信号自源视频存储器395读取图象部分。

所取回的视频数据部分随后被馈送到一重叠处理器403，在那里它们利用优先级表402所确定的顺序并由从CPU391主总线399以一个叠加在另一个之上的方式被重叠起来。由于首先到来的是背景200，然后按这种顺序矩形子图形201、202、203和204依次到来，从而该子图形组被一个叠加在另一个之上地安置在背景200上。

然后，除了在该背景上一个叠加在另一个之上的方式被重叠的子图形201、202、203和204的圆柱形目标的剖面之外的其余区域由一透明性处理器404使其变得透明。

其结果，如图18所示，该圆柱形目标的二维图象数据可作为该原始图象的三维数据VDO而被再现出来。

该源视频存储器395分为二个区域：一个是象素数据存储区域，在该区域中如图19所示那样象素数据是以一小方块的矩阵所表示的二维配置方式列成一行；另一个是色彩查寻表区域，在该区域中如图20所示那样色彩数据是以由小矩形行所表示的一维配置方式列成一行。

所在图20中所看到的，该色彩查寻表包括在一个方向或源视频存储器395的横向上延伸的一维地列成一行的色彩数据表。因此该色彩查寻表取决在该源视频存储器395的横向距离上的多少并受限于被显示的色彩的数量。

在说明用来产生图象数据的方法的本发明的主要实施例之前，将介绍用来从由本发明的该图象数据处理方法所产生的图象数据(一图形数据，后面称之为“TIM”数据)来产生一三维图示数据的另一实施例的一图象处理系统，以增强对后面接着的该主要实施例的逐步了解。

参见附图，图1示出了在一家庭视频游戏机中装入的该图象处理系统的配置。该图象处理系统基本上设计以用于家庭视频游戏机、微计算机、或一图示计算机装置器件之中。

图1实施例的该图象处理系统允许一操作者通过控制随后将要详细说明的从诸如已被设计得用来存储特定格式数据的一光盘(即，一CD-ROM)之类的记录介质取回的一图象数据格式(称之为TIM格式)的相关数据(即，游戏程序)来玩游戏。

更详细地说，该图象处理系统包括几何传递机构(GTE)61和图示处理单元(GPU62)，它们相结合作为一变换装置用来将从一CD-ROM盘取回的三维图象数据转换为二维图象数据以便在一二维显示器屏幕上绘制一图象；和一帧缓冲器63，用来作为一具有一为了存贮该图象数据的图象数据存储区域(图形区域或结构数据区域)和用来以二维配置方式存储一组色彩数据表的存储装置，所述每个色彩数据表(后面将一色彩查寻表称之为一“CLUT”)包括多个一维地列成一行的色彩数据，其中该结构被安置得与在该图象中的每个数据象素的结构基本相同。

更准确地说，图1中所示的实施例的该图象处理系统包括有一主控制器模块50，它包括有一中央处理单元(CPU)51和它的外围装置(包括一外围装置控制器52)；一图示模块60，它基本包含有用来在一帧缓冲器63中绘制一图象的图示处理单元(GPU)62；一声音模块70，它包含有用来放送音乐或效果声的一声音处理单元(SPU)71和其它装置；一光盘控制器模块80，用来控制作为一辅助存储装置的光(CD-ROM)盘装置81和对再现数据译码；一通讯控制器模块90，用来控制来自控制器92的指令信号的输入和在一总线存储器(或存储器插件)93上所设置的游戏参数的输入或输出；和一从主控制器模块50连接到该通讯控制器模块90的主总线B。

该主控制器模块50包括CPU51；外围装置控制器52，用来控制中断动作、时间顺序、存储动作、和传送一直接存储存取(DMA)信号；一例如由2兆字节RAM组成的主存储器53；和一例如512K字节的ROM54，在其程序中存储有包括一用来操作主存储器53、图示模块60、和声音模块70的操作系统的程序。

该CPU51可以是一用来执行在该ROM54中所存储的操作系统以便控制整个系统的32位简化指令集计算机(RISC)。该CPU51还包括有用来控制实时存储的一指令高速缓冲存储器和一中间结果存储器。

该图示模块60包括一GTE61，该GTE61包含有一用来进行坐标运算以便执行一坐变换处理的协处理器；一用来响应于来自CPU51的指令信号绘制一图象的GPU62；用来存储由该GPU62所提供的图示数据的具有如1兆字节的帧缓冲器63；和一用来对由一诸如离散余弦变换之类的正交变换处理进行压缩和编码的一编码图象数据进行译码的图象译码器64(后面称之为“MDEC”)。

该GTE61还可有一并行处理器，用来并行地执行多个数学运算并对该CPU起一协处理器的作用以便高速执行坐标变换和光源、向量以及固定小数点符号矩阵的计算。

更特别的是，该GTE61能够在以一单色绘制的每个三角形多边形为浅阴影(flat shading)的情况下以典型的每秒1.5×106的速率执行多边形的坐标计算。这就允许该图象处理系统尽量减小对CPU51的负载并因而以一更高速来执行坐标计算。

该GPU62响应于一来自CPU51的多边形绘制命令以便向该帧缓冲器63绘制一多边形或一图形。该GPU62每秒绘制360000个多边形并且还有一独立于CPU51的用于该帧缓冲器63的变换的二维地址空间。

该帧缓冲器63包括一所谓的双端口RAM，该双端口RAM同时执行来自GPU62的绘制数据的取回或来自主存储器53的数据的传送和用来显示的数据的释放。

再有，该帧缓冲器63可具有由其水平1024×垂直512的16比特格式构成的象素矩阵的1兆字节尺寸。在该帧缓冲器63的尺寸中的任何所希望的区域均可被输送到诸如显示器之类的一视频输出装置65。

除了作为一视频输出的该被输送的区域之外，该帧缓冲器63还包括一在随着GPU62的作用而绘制图形或多边形期间用来存储被用作参考的一CLUT的一色彩查寻表区域和用来存储在由GPU62所绘制的图形和多边形上被坐标转换和被映射的纹理数据的一纹理区域。该CLUT和纹理二个区域可依从于该显示区域的变化而动态地改变。该帧缓冲器63因而可向在显示器中的该区域执行一绘制存取并将一高速DMA传送到该主存储器53和从该主存储器53取出一高速DMA。

除了该浅阴影之外，该GPU62还可执行Gouraud阴影(其中多边形的色彩是由顶点色彩的插值所确定的)和纹理映射(其中从该纹理区域所选择的一纹理被附加到一多边形上)。

对于该Gouraud阴影或纹理映射，该GTE61可在每秒达500000个多边形的速率上执行坐标计算。

该MDEC64响应于来自CPU51的一命令信号以便对自一CD-ROM盘取回并被存储在主存储器53中的一静止或运动图象数据进行译码并随后再将它存储在该主存储器53中。更特别的是，该MDEC64以一高速执行一反向离散余弦变换操作(称之为反向DCT)用来扩展色彩静止图象压缩标准(如象已知的JPEG)或存储介质的运动图象编码标准(如象已知的MPEG，在本实施例中用于内部帧压缩)的被压缩数据。

所再现的该图象数据通过GPU62被传送到帧缓冲器63并因而可用作为由GPU62所绘制的图象的背景。

该声音模块70包括有一声音处理单元(SPU)71，它响应于来自CPU51的一命令来产生一音乐或效果音响；一声音缓冲器72具有例如(但不受限于此)512K字节，用来存储自一CD-ROM取回的语音或音乐声音的音频数据、声音源数据；和一扬声器73，作为用来发送由SPU71所产生的音乐或效果音响。

该SPU71具有一自适应差动脉冲编码调制(ADPCM)信号译码功能，用来再现自16比特音频数据转换的4比特ADPCM格式的一音频数据；一用来再现在该声音缓冲器72中存储的声源数据以发送一音乐或效果音响的放音功能；和一用来为了放音而调制在该声音缓冲器72中存储的音频数据的调制功能。更特别的是，该SPU71具有一带有24音的ADPCM声源，在该声源中回路的运动参数和时间系数被自动地改变并通过一来自CPU51的信号而被激励。该SPU71控制它的地址空间随声音缓冲器72而变换并可通过具有Key-on/Key-off或调制信息的ADPCM数据从CPU51到声音缓冲器72的直接传送来执行音频数据的再现。

因此，该声音模块70被作为一取样声源用来当接收一来自CPU51的指令信号时产生相应于在声音缓冲器72中所存储的该音频数据的一音乐或效果音响。

光盘控制器模块80包括有用来从CD-ROM的光盘取回一程序或数据的盘驱动装置81；一译码器82，用来对带有误差校正码(ECC)的被编码、存储程序或数据进行译码；和一缓冲器83，例如该缓冲器为32K字节，用来存储从一光盘取回的数据。由盘驱动装置81、译码器82、和用来从一盘中读取数据的其它部件所组成的光盘控制器模块80还被安装以支持包括CD-DA和CD-ROM XA的其它盘格式。该译码器82还被作为该声音模块70的一组成部分。

由盘驱动装置81从该盘取回的音频数据并不限于ADPCM格式(用来在CD-ROM XA盘上存储)而可以是由模拟-数字变换所产生的一通用PCM模式。

ADPCM数据可按自16比特数字数据所计算的4比特差分形式被记录并在译码器82中首先受到误差校正和译码，传送到SPU71在那里进行D/A变换，并为了放音而被提供到扬声器73。

PCM数据可按16比特数字信号形式被记录并为了驱动扬声器73而由译码器82译码。该译码器82的音频输出首先传送到SPU71在那里与SPU输出器混合并为了音频放音而通过一混响单元而被释放。

通讯控制器模块90包括有用来控制沿主总线B与CPU51通讯的一通讯控制器装置91；用来通过一操作员输入命令的控制器92；和用来存储游戏置位数据的存储卡93。

控制器92是一用来向应用软件传送操作员指令的接口并且为了指令的输入可带有16个命令键。由该通讯控制装置91所予置的被设置给该键的命令以每秒60次的速率在同步模式下被馈送到通讯控制装置91。然后该通讯控制装置91将该键命令传送到CPU51。该控制器92具有二个安置在其内的连接器，用来通过多抽头端口依次连接多个控制器。

因此，当接收来自该操作员的命令时，该CPU51开始执行一个由一游戏程序所确定的相应处理动作。

当所要进行的游戏上需进行初始置位时，CPU51将相关数据传送到通讯控制器装置91，并在存储卡93中存储该数据。

该存储卡93是与主总线B分离的并当主总线B被激励时存储卡可自由地插入或拔出。这就允许该游戏所置位的数据存储到二个或多个存储卡93中。

本发明这个实施例的系统还提供有一16比特并行输入和(I/O)端口101和一异步串行输入和输出(I/O)端口102。该系统可将该并行I/O端口101连接到任何其它的外围装置上并将该串行I/O端口102连接另外的视频游戏机上以便进行通讯。

在主存储器53、GPU62、MDEC64和译码器82之间为了读取一程序、显示一文本、或绘制一图形而需以高速传送大量的图象数据。因而本实施例的图象处理系统适用在主存储器53、GPU62、MDEC64和译码器82之间进行直接数据传送或DMA传送而不使用CPU51。相反地，它是在外围装置控制器52的控制之下。其结果，在该数据传送期间加到CPU51的负载将大大地降低，因而产生高速数据传送操作。

当被激励时，本发明的视频游戏机允许CPU51执行在RAM54中所存储的操作系统。当该操作系统被执行时，由CPU51正确地控制图示模块60和声模块70的动作。

另外，当该操作系统被调用时，通过重复每个动作该CPU51开始初始化整个系统并且随后为了执行在一光盘上所存储的所期望的游戏程序而使光盘控制器模块80动作。

在该游戏程序执行期间，为了控制图象的显示和再现音乐或效果音响，响应于由操作员所输入的命令该CPU51使图示模块60和声音模块70工作。下面说明按照本发明的图象数据处理装置在该显示器上所显示的图象数据。

GPU62在视频输出装置65或诸如CRT之类的显示器上显示由该帧缓冲器63所产生的一所期望的图示模式的区域。该显示区域和该显示屏幕之间的关系如图2所示。

该GPU62被设计得去支持如下所示的9个不同的显示模式。

模式    分辨率           附注

0    256(H)×240(V)    非隔行扫描

1    320(H)×240(V)    非隔行扫描

2    512(H)×240(V)    非隔行扫描

3    640(H)×240(V)    非隔行扫描

4    256(H)×480(V)    隔行扫描

5    320(H)×480(V)    隔行扫描

6    512(H)×480(V)    隔行扫描

7    640(H)×48 0(V)   隔行扫描

8    384(H)×240(V)    非隔行扫描

9    384(H)×480(V)    隔行扫描

该显示屏幕的象素的尺寸或数量是可变的并且显示开始和结束(在一坐标平面上分别由(DTX，DTY)和(DBX，DBY)表示)可分别在水平方向和垂直方向上单独地被确定，如图3所示。

在该坐标上可适用值的范围和显示模式之间的关系如下所示。应注意的是DBX与DTX相差4。因而，最小屏幕尺寸包括在水平上4个象素×在垂直上2个象素(在一非隔行扫描模式)或4个象素(在一隔行扫描模式)。

^*沿X轴可适用值的范围：

模式         DTX       DBX

0和4        0至276    4至280

1和5        0至348    4至352

2和6        0至556    4至560

3和7        0至700    4至704

8和9        0至396    4至400

^*沿Y轴可适用值的范围

模式        DTX       DBX

0至3和8    0至241    4至243

4至7和9    0至480    4至484

此外，该GPU62支持二个显示色彩模式，16比特直接模式(32768色)和24比特直接模式(全部色彩)。该16比特直接模式(后面称之为16比特模式)提供32768种色彩。虽然与24比特直接模式(后面称之为24比特模式)相比16比特模式对可显示色彩的数量有所限制，但16比特模式允许GPU62的色彩计算在24比特模式上执行，并且还有抖动功能来模拟一准全色彩(24比特色彩)显示。该24比特模式提供16777216种色彩(全色彩)并提供一被传送到该帧缓冲器63的图象数据的比特映射显示，但不能激励由GPU62所进行的任何绘制动作。当一象素的比特长度包括有24比特时，在该帧缓冲器63中的坐标和位置值必须基于16比特格式而被确定。例如，在该帧缓冲器63中，640×480的24比特图象数据被作为960×480来处理。再有，DBX用增加8来表示。因而，在24比特模式中该最小显示尽寸是在水平上的8象素乘以在垂直上的2象素。

下面说明该GPU62的绘制功能。

该绘制功能包括：

在4比特CLUT模式(每个子图形带有16种色彩的4比特格式)、8比特CLUT模式(每个子图形带有256种色彩的8比特格式)、和16比特CLUT模式(每个子图形带有32768种色彩的16比特格式)中用来产生其范围从1×1点到256×256点的多个子图形(即，一多边形)的子图形绘制；

用来对每个顶点由坐标值来定义的一多边形(三角形、四边形等)执行绘制并且随后为了通过向各个顶点指定一不同色彩而在该多边形上提供一刻度而用一单色、Gouraud阴影来填充该多边形而使用淡阴影以及为了在该多边形的表面应用(一纹理图形的)二维图形数据而执行纹理映射的多边形绘制；

在其中可应用刻度的线绘制；和

为了将图象数据从CPU51传送到帧缓冲器63，从帧缓冲器63传送到CPU51，和从帧缓冲器63传送到帧缓冲器63的图象数据传送。

还可增加另外的功能，例如半透明描绘，在其中象素被平均(如象已知的由于这些象素的数据以一所期望的比值或α比值共同被混合而使用α混合)，为了平滑在噪声使用情况下的色彩的界面而进存抖动，为了消除绘制区域外的特性而进行的剪裁，或绘制的原始位置点随该绘制区域而位移的偏移。

在该坐标系统中是基于一11比特格式来绘制一图形，因而对每个X和Y的值的赋值范围是-1024到+1023。如图4所示，该帧缓冲器63的尺寸是1024×512并且任何延伸可被折迭。通过控制坐标的偏移值在该帧缓冲器63内一绘制的原点可任意地被确定。由于该剪裁功能，仅在该帧缓冲器63内可用来绘制任何形状。

由该GPU62所支持的子图形最大由256×256点表示，它的水平和垂直长度可在这个范围内自由地被确定。

如图5所示，附加到该子图形上的(子图形图案的)图象数据被指定到帧缓冲器63的非显示区域。因此，在绘制命令开始之前该子图形图案被传送到帧缓冲器63。只要该帧缓冲器的存储区域是可利用的，若干子图形图案可以以256×256象素的页单元形式保存。该256×256象素尺寸被称之为一纹理页。每个纹理页的位置是通过向一绘制命令TSB赋予一页数以便指定纹理页的(地址)点来确定的。

该子图形图案被分成三种色彩模式，即4比特CLUT模式、8比特CLUT模式、和16比特CLUT模式。该4比特和8比特模式占用一个CLUT。

该CLUT示于图6中，用来产生所显示的可视色彩三种主要色彩的R、G和B值的16至256在该帧缓冲器63中被排成一列。该R、G和B值按一顺序从该帧缓冲器63的左端起被编号并且在该子图形图案中一象素的色彩由该编号所识别。对于每个子图形该CLUT可被选择并且各个子图形可与它们各自的CLUT有关。在图6中，每个入口表示一16比特模式的单一象素和每个CLUT等于该图象数据的1×16比特(在4比特模式中)或1×255比特(在8比特模式中)。在该帧缓冲器63中该CLUT的存储位置是由为了指定CLUT的(地址)点而在用来作为一绘制命令项CBA的参数的该CLUT的左端所赋予的坐标值来确定的。

一单一的纹理图象可使用在该相同存储器中的几个CLUT数据表并且每个CLUT表与其它的CLUT表可以不同并且每个CLUT表是唯一地适合于与它相关的专用图象区域的特定色彩范围。因而，提供了若干个CLUT，每个CLUT限于该色彩频谱的一特定部分。每个纹理图案或图象区域可与相关的较小的现行数据分辨率的不同专用CLUT一起被编程，而更为明显的色彩分辨率更加受由该CLUT所处理的色彩频谱部分的限制。在这种方式中，CLUT的变化是由不同纹理调用不同色彩范围例如用于各种植物、用于小汽车、用于天空等的色彩范围所提供的。因此，一大族CLUT的每个CLUT专用于一特定的图象子区域(比一单一多边形要大)从而简化了一较大数量的可用色彩并提高了数据处理的效率。

图7简要地示出了一子图形的绘制，其中绘制命令U和V是用来指出分别在一水平方向和一垂直方向上所表示的一纹理页中位置的参数。X和Y是用来指出一绘制区域位置的参数。

GPU62使用了已知的帧双重缓冲的一运动显示技术，如图8所示，其中在该帧缓冲器62中准备了两个四边形图案；与在另一个四边形中一图示被映射时，这一个四边形被显示。当该绘制完成时，切换这二个图案。这就避免了重写动作的显示。在该帧缓冲器63中的该切换可与垂直间隔期间进行。在该GPU62中当所绘制的一图形的形状和坐标原点被任意地确定时，它们可利用用来指定多个缓冲器的位移。

下面说明由本发明的图象数据处理系统所处理的图象数据的(TIM)格式。

在本发明的图象数据处理系统中被处理的该TIM格式是一标准格式并包含TIM格式数据(后面将称之为TIM数据)。该TIM数据可直接传送到该图象数据处理系统的帧缓冲器63中并被用作为一子图形图案或三维纹理映射的数据。

适合于该图象数据处理系统的该图象数据被分为四种模式(图象数据模式)：4比特CLUT模式(16色彩)、8比特CLUT模式(256色彩)、16比特直接色彩模式(32768色彩)、和24比特直接色彩模式(全色彩)。在本实施例中该帧缓冲器63是基于16比特格式并仅处理16比特模式和24比特模式。但是，如果该图象数据是用作多边形或子图象图案的纹理映射数据，则所期望数据可分别从4比特、8比特和16比特模式中选取。

如图9所示，该TIM文件包括有在该前端的一文件标题(ID)和若干部分。如图10所示，该数据包含一32比特二进制数据列，该数据列是以Little Endian形式并由最小字节偏号字节开始(按上升顺序编号)列成一行。

下面较为详细地说明该TIM文件。

图9的该ID或标题是一包含的比特如图11所示那样安置的为一个字的文件ID。在图11中，该ID包括表示在本实施例中0X10的比特位0至7。比特位8至15表明一0X00的版本数。

图9的FLAG是表示在数据结构上的信息的32比特数据，它的比特分配如图12所示。当该TIM文件由一组子图形和纹理图案组成时，它包含有不同的模式，图12中的PMODE表示包括一混合模式的这些模式的四种模式。更详细地说，图12中所示PMODE的比特0至3表示一象素模式(比特长度)；比特0表示4比特CLUT模式，比特1是8比特CLUT模式，比特2是16比特直接模式，比特3是24比特直接模式，和比特4是混合模式。在图12中比特4(CF)指明了一CLUT的存在；在比特4中0指明没有CLUT存在而1指明CLUT存在。为了其它特殊的利用，其余的比特保留为0。

图9的CLUT由如在图13中所示的表示字节数的“bnum”开始。“bnum”后面跟着的是在该帧缓冲器63中所设置的数据、图象尺寸数据和主数据。该CLUT表示一色彩平台可应用于4比特或8比特色彩模式的图象数据。在该TIM文件中的CLUT是由在(ID)标题中的FLAG的一CF特征位来确定的。如象前面所指出的，如果该CF特征位是1，则该TIM文件包含CLUT。图13的“bnum”表示在CLUT(包括“bnum”的4字节)的字节中一数据长度。另外，DX和DY分别是在该帧缓冲器63中的一X坐标和-Y坐标。H表示在长度方向上该数据的长度，W是在交叉方方向上的数据长度。CLUT1至CLUTn表示CLUT入口(16比特/入口)。

在4比特模式中，16CLUT入口构成一组CLUT数据。在8比特模式中，256入口组成一CLUT。在本发明的这个实施例中，这些CLUT被安置在该帧缓冲器63中并且在该TIM文件中作为矩形帧缓冲图象形式而被处理。更特别的是，在该帧缓冲器63中一CLUT入口等效于一象素。因此，一组CLUT数据在4比特模式中包括一高1×宽16的矩形矩阵而在8比特模式中包括高1×宽256的矩形矩阵。

在本发明的这个实施例中，该TIM文件可包含有多个被指明的CLUT。在该TIM文件的每个CLUT单元中一组CLUT被指定作为图象数据的一部分。图14示出了表明一色彩的CLUTA口的一结构。在图14中的STP是一透明性控制位。还有，R是红色分量(5比特)、G是绿色分量(5比特)、和B是蓝色分量(5比特)。

当子图形或纹理数据被包含时，该透明性控制位(STP)有效。该STP位用于确定在一子图形或多边形被绘制时的一象素的透明性。当STP为1时，该象素是半透明的，当STP不为1时，该象素是不透明的或透明的。当这些比特均为0时，在R、G、和B中的所有色彩转为透明的。否则，这些色彩被完全显现(不透明)。这些关系由下面所示是明显的：STP/R、G、B      半透明性过程开    断0，0，0，0       透明              透明0，X，X，X       不透明            不透明1，X，X，X       半透明            不透明

因为在这个实施例中该帧缓冲器63用16比特格式操作，所以图9中所示的“象素”包括被置为16比特的主图象数据。

图15还说明了一“象素”的一种结构。图15中的“bnum”表示以字节表明的“象素”的一数据长度。在本实施例中，“bnum”包括有四个字节。此外，DX和DY分别是在该帧缓冲器63中的X坐标和Y坐标。H表明在长度方向上该数据的长度和W表明在交叉方向上该数据的长度。DATA1至DATAn是(16比特)缓冲器帧数据。每个(16比特)缓冲器帧数据是随该图象数据的模式而变化的。

在图16中示出了每种模式的比特位安置。图16A示出了4比特模式，在其中“Pix0”至“Pix3”是象素值(CLUT数)。在一显示中，“Pix 0”首先到来，随后依次为“Pix”1、2、和3。图16B表明了该8比特模式，在其中“Pix 0”和“Pix 1”是象素值(XLUT数)和在一显示中“Pix 1”跟随“Pix 0”之后。图16C示出了16比特模式，其中STP是透明性控制位(与在CLUT中的STP相似)。还有，R是红色分量(5比特)、G是绿色分量(5比特)、和B是蓝色分量(5比特)。图16D是24比特模式，在其中Rn是红色分量(8比特)、Gn是绿色分量(8比)、和Bn是蓝色分量(8比特)。在该24比特模式中，三个16比特数据是等于2个数据的象素。如在图16D中所示，(R0、G0、B0)表示在左边的象素和(R1、G1、B1)表示在右边的象素。

应仔细地确定在该TIM文件中象素数据的尺寸。W(在交叉方向上的一数值)被表示在16比特象素中，在4比特和8比特模式中它分别为实际尺寸的1/4和1/2。为了校正，该图象尽寸的交叉长度在4比特模式中增加4而在8比特模式中增加一偶数。

如上所述，在一维地排成一列的色彩数据表中每个色彩数据的结构包括多个与在一图象中每个象素数据的结构安排实际相同的色彩数据以便图象数据和色彩数据可以相同的方式被处理。因此有可能简化相应的数据处理的操作。在一组一维地排成一列的色彩数据表的情况下，根据本发明多个CLUT以二维配置被安置，在一适当存储器中所存储的色彩数据的数量增加，因而有助于增强在多个色彩中的再现。

因此，本发明满足了用于提供较大数量色彩、与相对简单处理相兼容的增强的图象处理和携带这种增强的图象数据的记录介质的一系列现行的需求。

从上述对本发明的说明和对本发明的特定形式的描述很明显地看到在不脱离本发明的精神和范围的前提下可对本发明做出各种变型。因此，除了所附的权利要求之外，不打算对本发明进行限制。

Claims (9)

1、一种图象处理装置，包括：

一用来存储多个表示具有多个图象区域的一图象的象素数据的第一存储区域；

一用来存储多个色彩信息表、相应于在所述第一存储区域中的每个所述图象区域的至少一个所述表的第二存储区域。

2、如权利要求1所述的图象处理装置，进一步包括：

一第三存储区域；和

用来在所述第三存储区域中绘制所述图象的绘制装置。

3、如权利要求1或2中任何一个权利要求所述的图象处理装置，其中所述第一存储区域包括一纹理图象。

4、一种用来将所产生的三维图象数据变换成二维图象数据以便在一二维显示器屏幕上绘制一图象的图象数据处理方法，该方法包括：

提供多个色彩查寻数据表，每个色彩查寻表可被指定到各个不同的分离的图象区域；和

在包括各种相应于在该图象中的每个数据象素的色彩数据而被相同地安置的所选择色彩数据的所述色彩数据表中，形成该色彩数据的结构，并适于满足所述象素的特定色彩要求，从而用最小量的处理来增强色彩分辨率。

5、一种图象数据处理装置，包括：

一用来将三维图象数据变换为二维图象数据以便在一二维显示器上绘制一图象的数据处理器；和

一存储器，具有一用来存储所述图象数据的图象数据存储区域和用来以二维安置形式存储多个色彩查寻数据表面的至少一个色彩数据存储区域，每个所述表包括相应于在所述图象中每个数据象素的色彩数据相同地被安置的所选择的各种色彩数据并适于满足所述象素的特定色彩要求从而用最小量的处理来增强色彩分辨率。

6、一种载有为了在一二维显示器中绘制图象而被变换为二维图象数据的三维图象数据的记录介质，包括：

一组在所述记录介质上存储的色彩数据表，每个所述表包括相同地对应于在该图象中的每个数据象素的色彩数据所选择的各种色彩数据和适于满足所述象素的特定色彩要求从而用最低限的处理增强色彩分辨率。

7、一种用来处理一图象的方法，包括步骤：

(a)在表示具有多个图象区域的图象的第一存储器中存储多个象素数据；

(b)在具有相应于在第一存储区域中每个所述图象区域所需的色彩的色彩信息的第二存储区域中指定一个区域。

8、如权利要求7所述的方法，还包括有下列步骤：

将具有多个图象区域的所述图象绘制到一第三存储区域。

9、一种图象数据处理系统，包括：

多个图象区域；

多个色彩数据表，每一表包括有不同于另外色彩数据表中数据的色彩数据；和

用来将一被选择的色彩数据表与每个所述图象区域相关联的装置，

由此，随着数据处理效率的提高色彩分辨率被增强。

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