显示文本等图象的方法与设备的制作方法

专利名称：显示文本等图象的方法与设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及显示图象的方法与设备，特别涉及利用液晶显示器等输出装置多显示部分表示图象单个象素的显示方法与设备。
发明技术背景彩色显示装置已成为大多数计算机用户首选的显示装置。在监视器上显示彩色一般是通过操作显示装置发光(如红绿蓝光组合成人的肉眼可感受的一种或多种彩色)而实现的。
在阴极射线管(CRT)显示装置中，通过使用荧光涂层产生不同彩色的光，这种荧光涂层以点依次加在CRT屏上。通常用不同的荧光涂层产生三种彩色的每一种，红绿蓝导致重复的荧光点序列，受到电子束激发时就产生红绿蓝彩色。
术语象素一般指例如在百千个光点的矩形格栅中的一个光点，计算机逐个用光点在显示装置上形成图象。对于彩色CRT，其中红绿蓝荧光点的单个三素色组无法寻址，可能的最小象素尺寸要依赖于激发荧光体的电子枪的聚焦、对准和带宽。在各种已知的CRT显示器结构中，红绿蓝荧光点的一个或多个三素色组发射的光容易交叠在一起，在一定距离呈现为单色光源。
在彩色显示器中，可以改变对应于红绿蓝加性原色发射的光的强度而得到几乎任何一种期望的彩色象素。不加色，即不发射光，就产生黑色象素。加100％的全部三色可得到白色。


图1示出一台已知的便携式计算机100，它包括机壳101、盘驱动器105、键盘104和平面显示器102。
便携式个人计算机100倾向于使用液晶显示器(LCD)或其它平面显示装置102，而不是CRT显示器。这是因为二者相比，平面显示器容易实现小型和轻量。此外，平面显示器的功耗比同尺寸CRT显示器的小，更适用于电池供电的场合。
随着平面彩色显示器的质量不断提高，成本不断降低，它在桌面应用中正开始替代CRT显示器。相应地，平面显示器特别是LCD正在越益普及。
几年来，对CRT显示装置的显示已经开发和优化了大多数图象处理技术，包括在计算机屏上产生和显示各种字体，如字符组。
然而，原有的文本显示过程未考虑平面显示装置独特的物理特性，特别在RGB彩色光涂的物理特性方面，这类物理特性与CRT装置的特性有很大区别。
彩色LCD显示器是利用多个迥异可寻址单元(这里称为象素子元或象素子组元)表示被显示图象每个象素的示例显示装置。一般，彩色LCD显示器的每个象素用单个象元表示，而象元通常包括三个非方形单元，即红绿蓝(RGB)象素子组元。这样，一组RGB象素子组元一起组成单个象元。已知类型的LCD显示器包括一系列RGB象素子组元，它们通常沿显示器编排成条形，RGB条一般在一个方向占居整个显示器长度，得出的RGB条有时称为“RGB条”。应用于计算机的普通LCD监视器，宽度大于其高度，RGB条倾向于垂直方向排列。
图2A示出一种已知的可用作显示器102的LCD屏200，包括多个行(R1-R12)与列(C1-C16)，每个行/列交叉形成的方形代表一个象元。图2B详细示出了该已知显示器200的左上角部分。
注意，在图2B中每个象元(如(R1，C4)象元)是如何包括三个不同的子单元或子组元的，即红子组元206、绿子组元207与蓝子组元208。每个已知象素子组元206、207、208均为象素宽度的1/3或接近1/3，而在高度上与象素的高度一样或接近一样。这样，组合后，这三个1/3宽度的象素子组元206、207、208就形成单个象元。
如图2A所示，RGB象素子组元206、207、208的一种已知排列沿显示器200形成向下的垂直彩色条。因此，在图2A与2B的已知方式中，有时把1/3宽度的彩色子组元206、207、208的这种排列称为“垂直条”。
作为示例，图2A只示出了12行、16列，而常见的列×行比率包括例如640×480、800×600和1024×768。注意，已知的显示装置一般涉及按横向方式编排的显示，即在图2A中监视器宽度比其高度更宽，条形以垂直方向编排。
制造的LCD具有以几种附加图案排列的象素子组元，如在摄录机取景器中通常包括Z形与△形。虽然本发明的诸特点可应用于这类象素子组元排列，由于RGB条形结构更具普遍性，所以在应用RGB条形显示器方面将说明本发明的示例性实施例。
根据习惯，把象元的每个象素子组元当作单个象素单位对待，因而在已知的系统中，象元的所有象素子组元的光强值由图象同一部分产生。例如，研究一下图2C示出的用格栅220表示的图象。图2C中，每个方块表示图象某一区域，而该象区准备用单个象元表示，如对应于方格230的红绿蓝象素子组元。图2C中，用画线的圆代表产生光强值的单个图象采样。注意已知系统是如何用图象220的单个采样222对每个红绿蓝象素子组元232、233、234产生光强值的。这样，在已知系统中，通常把RGB象素子组元用作一个组来产生对应于要表示图象的单个采样的单个彩色象素。
将每个象素子组元组发出的光有效地加在一起而产生单色效应，其色调、饱和度和强度取决于各个三象素子组元的值。比方说，各象素子组元的潜在强度为0-255，若规定所有三个象素子组元的强度都是255，肉眼看到的象素为白色。然而，如果所有三个象素子组元给出切断各三象素成分的值，看到的象素为一黑色象素。改变每个象素子组元各自的强度，可在这两个极值之间产生数百万种色彩。
在已知系统中，由于单个采样被映射到三个象素子组元(每个子组元的宽度为象素的1/3)，由于这些单元的中心偏离采样中心1/3，出现左右象素子组元的空间位移。
例如研究一下要表示的某一图象，它是一个绿蓝成分为零的红色立方体。当在图2A类型的LCD显示器上显示时，作为该采样与绿色图象子组元之间的位移结果，该立方体在显示器上的明显位置将与其实际位置的左侧偏移象素的1/3。同样地，蓝色立方体将向右侧移动象素的1/3。因此，应用于LCD屏的已知成象技术会导致不希望有的图象位移误差。
文本字符代表一类特别难以精确地显示的图象，假定平面显示器的分辨率一般为72或96点(象素)/英寸(dpi)。这样的显示分辨率比大多数打印机支持的600dpi差远了，而在书刊等大多数商业打印文本中甚至可发现更高的分辨率。
由于大多数视频显示装置的显示分辩率较低。因而画出光滑字符形状的象素还不够多，在尺寸为10、12和14点型的一般文本中尤其如此。以这样的一般文本尺寸，相同字体的不同尺寸与重量之间的分级，例如厚度，要比其印刷品粗糙多了。
标准象素的相对粗糙尺寸容易造成混淆作用，所显示的类型字符边沿不平坦。例如，象素的粗糙尺寸容易导致形成字体字符的笔画的衬线、短线或端部(如底部)装饰划成方形，这就难以精确地显示专门使用衬线的许多高度可读或装饰性字体。
这类问题在字干(stem)(如字符的垂直部分)特别明显。由于象素是普通监视器的最小显示单元，因此用小于一个象素字干重量的常规技术是无法显示字符字干的。再者，字干重量一次只能增加一个象素，这样使字干重量从一个象素跳到两个象素宽。通常，一个象素宽的字符字干太淡，而两个象素宽的字符字干太粗体。由于在显示屏上对小的字符形成粗体字型字体要涉及字干重量从一个象素变成两个象素，二者的重量差为100％。在印刷中，粗体可能一般只比其同等的常规或罗马体重20或30％。通常，这种“一个象素，两个象素”问题一直作为显示器装置必须接受的固有特性来对待。
字符显示领域以前的研究工作部分集中于开发能在CRT显示器上改进字符显示的防混淆技术。常用的防混淆技术涉及对包括字符边沿的象素应用灰度级。实际上，这种斑点形状降低了边沿的空间频率，却能更好地接近原来的字符形状。尽管已知的防混淆技术能明显提高显示在CRT显示装置上的字符质量，但是当应用于在象素子组元编排上与CRT显示器有较大差异的LCD显示装置时，许多这类技术就无效了。
虽然防混淆技术有助于解决与至少在CRT显示器上显示较低分辨率文本表示有关的混淆问题，但是在本发明之前，一直认为象素尺寸和无法精确地显示字符字干宽的问题是必须允许的显示装置的一种固定特性。
为此，显然要求有在平面显示装置上显示文本的新的改进的方法与设备。希望至少有一些新方法适用于现有的显示装置与计算机，还希望至少有一些方法与设备改进在运用例如新的显示装置和/或新的文本显示方法的新型计算机上显示的文本质量。
在许多计算机应用中，虽然文本显示(图形的特殊情况)是最为关注的，但是也要求用改进方法与设备精确而清楚地显示其它图形、几何形状(如圆、方块等)和照相等拍摄图象。
发明概述本发明针对用输出装置(如LCD显示器)多个不同部分表示图象的单个象素而显示图象的方法与设备。
本申请的发明者认识到这样的众所周知的原理，即与色强度发生变化的色度边沿相比，人的肉眼对光强变化的亮度边沿更敏感得多。这就是例如在绿色背景上很难阅读红色文体的原因。他们还认识到这样一种已知的原理，即肉眼对红绿蓝色彩的敏感性是不同的。事实上，在全白象素的100％光强中，红色象素子组元对整个感觉到的亮度约贡献30％，绿色子组元贡献60％，蓝色子组元贡献10％。
本发明的各种特征都针对将显示的各个象素子组元用作独立的光强源，由此在垂直于RGB条方向的尺度上将显示的有效分辨率提高达3倍，这在可见分辨率方面是一个重大改进。
虽然与已知的显示技术相比，本发明方法可能导致色度质量有一些劣化，如上所述，肉眼对亮度边沿的敏感比对色度边沿的敏感性更强。因此，与已知的染色技术相比，即使考虑到本发明技术可能对色彩质量具有负面影响，本发明仍能明显地提高图象质量。
如上所述，已知的监视器倾向于使用垂直条。由于字符字干出现在垂直方向，所以当对流动文本水平地染色时，精确地控制垂直线厚度的能力显得比控制水平线厚度的能力更重要。
由此断定，至少在文本应用中，通常更希望监视器在水平方向而不是垂直方向具有最大分辨率。相应地，按本发明实施的各种显示装置，都应用垂直而不是水平RGB条。这样使这类监视器在按本发明使用时，分辨率在水平方向比垂直方向更大。然而，与常规的图象染色技术相比，本发明同样适用于水平RGB条的监视器，从而提高垂直方向的分辨率。
除了在将象素子组元处理为独立的光强源时适用的新型显示装置外，本发明还针对新式的改进的文本、图形和图象染色技术，其便于按本发明使用象素子组元。
包括文本的图象的显示涉及若干步骤，包括例如图象缩放、提示与扫描变换。
本发明的图象缩放技术，涉及在垂直于RGB条方向的尺度上以大于RGB条方向缩放比率的比率缩放文本的几何表示。这种非均匀缩放技术使后续的处理允许充分利用通过将象素子组元处理为单独的光强源而得到的分辨率的有效提高。垂直于条方向的缩放还可构成一种供后续扫描变换操作使用的一个或多个加权系数的函数。因此，垂直于条的方向的缩放可以是条方向缩放的许多倍，比如10倍。
除了新缩放法外，本发明还针对新的提示操作法。除了在已知提示操作中考虑的象素边界外，这类方法还考虑了图象内象素子组元边界。供垂直条显示装置使用而进行的有些提示操作作为一种步骤，涉及沿象素子组元边界对准字符，使字符字干接近或位于某个红、蓝或绿象素子组元内，而不是总在整个象素边沿出现的蓝与红象素子组元之间。
其它提示操作可应用于水平条的显示装置。作为一个步骤，这类提示操作涉及沿象素子组元边界对准字符基底，使字符基底边沿在红或蓝象素子组元内，而不是在整个象素边沿内。
根据本发明，作为提示操作的一部分，可将图象内垂直和/或水平线的宽度作为象素子组元边界的函数来调节。在使图象变形时，这样可以使提示操作比已知系统作更精细的调节，而已知系统的提示是作为整个象素边界(边沿)，而不是象素子组元边界的位置的函数执行的。
扫描变换一般在提示之后，它是将图象的几何表示变换成位映射的处理。本发明的扫描变换操作涉及将图象的不同部分映射到不同的象素子组元，这与已知的扫描变换技术有很大差别，后一种技术用图象的相同部分确定代表一个象素的三个象素子组元中每一个要使用的光强值。
将RGB象素子组元处理成独立的光强源，结果会遇到色不涉效应。本发明的一个特征是针对处理位映射图象以检测不希望有的色干涉效应。本发明的另一特征是针对在位映射图上作色处理操作以减小或补偿不希望有的色干涉效应。
下面的详述给；出了本发明方法与设备的各种附加特征、实施例与诸优点。
附图简述图1示出已知的便携式计算机。
图2A示出已知的LCD屏。
图2B比图2A更详细地示出图2A的一部分已知的显示屏。
图2C示出已知系统中进行的图象采样操作。
图3示出的已知步骤涉及制备和存贮供以后文本生成与显示使用的字符信息。
图4示出一本电子书籍，具有本按照发明一实施例的以立式排列安置的平面显示器。
图5示出按本发明实施的计算机系统。
图6示出按本发明一示例性实施例执行的图象采样。
图7A示出按本发明实施的彩色平面显示屏。
图7B示出图7A的一部分显示屏。
图7C示出按本发明另一实施例实施的显示屏。
图8示出包括在图5计算机系统存储器里的各种单元(如例行程序)，用于在计算机系统的显示器上提供文本图象。
图9示出按本发明一实施例提供显示文本的方法。
图10A与10B示出按本发明各种示例性实施例执行的缩放操作。
图11A与11B示出按本发明各种示例性实施例执行的提示操作。
图12A与12B示出按本发明各种示例性实施例如执行的扫描变换操作。
图13详细示出应用于图12A所示图象数据第一列的扫描变换处理。
图14示出按本发明一实施例执行的加权扫描变换操作。
图15示出要显示在象素场上的某个字符的高分辨率表示。
图16示出如何用已知技术表示图15的字符。
图17-20示出按本发明各种文本染色技术表示图15所示字符的不同方式。
详细描述如上所述，本发明针对在显示装置上显示图象(如文本和/或图形)的方法与设备，且能利用输出装置的多个不同部分，如液晶显示器的象素子组元来代表图象的单个象素。
本发明的各种方法把每个象素子组元用作分别独立的光强源，而不是把包括象素的一组RGB象素子组元当作单个光强单元。这样允许具有RGB水平或垂直条的显示装置处理成在条尺度上的有效分辨率比其它尺度上大3倍。本发明的各种设备针对着能利用单独控制象素子组元能力的显示装置与控制设备。
图4示出按本发明一实施例实施的计算机化电子读物装置400。如图4所示，电子读物400包括分别显示读物奇偶页的第一与第二显示屏402、404，还包括键板或键盘408等输入装置和CD盘驱动器407等数据存贮装置。设置的铰链406可折迭电子读物400，不用时可保护显示器402、404。可用内部电池对电子读物400供电。同样地，本发明的其它便携式计算机实施例也可电池供电。
图5和以下讨论对一示例性设备作一概述，该设备至少能实施本发明的某些特征。本发明的各种方法一般以计算机可执行的指令(如程序模块)来描述，这类指令由电子读物400或个人计算机等计算机装置执行。本发明的其它特征将以显示装置元件与显示屏等物理硬件描述。
除了特定描述的计算机装置外，还可用其它设备实施本发明方法。程序模块可以包括执行某一任务或实施特定摘录数据类型的例行程序、程序、目标、元件、数据结构等。此外，本领域的技术人员将明白，本发明的至少某些方面可以用其它结构实施，包括应用于例如汽车、航空、工业应用等场合的手持装置、多处理器系统、基于微机或可编程的消费类电子产品、网络计算机、小型计算机、机项盒、主机架计算机、显示器等。本发明的至少有些方面还可在分布计算环境中实施，其中由通过通信网联接的远程处理装置执行诸任务。在某种分布计算环境中，程序模块可设置在本机和/或远程的存储器装置中。
参照图5，实施本发明至少某些方面的示例性设备500，包括个人计算机520等通用计算装置。个人计算机520可以包括处理单元521、系统存储器522及将包括系统存储器522的各种系统元件耦合至处理单元521的系统总线523。系统总线523是几类总线结构的任意一类，包括存储器总线或存储器控制器、外设总线和应用任一种总线结构的本机总线。系统存储器522可以包括ROM 524和/或RAM 525。基本的输入/输出系统526(BIOS)可以贮存在ROM524中，包括诸如在启动期间在个人计算机520内的诸单元之间帮助传递信息的基本例行程序。个人计算机520还可包括对硬盘读写的硬盘驱动器527(未示出)、对(如可卸式)磁盘529读写的磁盘驱动器528以及对可卸式(磁光)光盘531(如CD或其它(磁光)光媒体)读写的光盘驱动器530。硬盘驱动器527、磁盘驱动器528和(磁光)光盘驱动器530可分别用硬盘驱动器接口532、磁盘驱动器接口533和(磁光)光盘驱动器接口534同系统总线523耦合。这些驱动器及其相关的存储媒体提供非易失性存贮可机读的指令、数据结构、程序模块和其它个人计算机520的数据。虽然这里描述的示例性环境应用了硬盘、可卸磁盘529和可卸式光盘531，但是本领域的技术人员应明白，还可用其它类型的存贮媒体代替或增设上述的存贮装置，诸如盒式磁带、快擦式存储器卡、数字视频盘、Bernoulli卡盘、RAM、ROM等。
例如，可将操作系统535、一条或多条应用程序536、其它程序模块537和/或程序数据538等若干程序模块存储在硬盘527、磁盘529、(磁光)光盘531、ROM524或RAM525上。用户可通过键盘540和指向装置542的输入装置将指令与信息送入个人计算机520。也可包括话筒、操纵杆、游戏机盘、卫星盘、扫描器等其它输入装置(未示出)。这些和其它输入装置一般通过耦合至系统总线523的串行端口接口546连接至处理单元521。然而，可用平行端口、游戏机端口或通用串行总线(USB)等其它接口连接输入装置。监视器547或其它类显示装置也可经视频适配器548等接口连接至系统总线523。设备500加设第二显示装置可构成读物400。除了监视器547外，个人计算机520可包括扬声器与打印机等其它外围输出装置(未示出)。
个人计算机520可在网络环境中工作，网络环境将逻辑上的连接限定于一台或多台远程计算机，如远程计算机549。远程计算机549可以是另一台个人计算机、服务器、路由器、网络PC、对等装置或其它公共网络节点，可包括许多或所有上述相对于个人计算机520描述的单元。图5示出的逻辑连接包括局域网(LAN)551与广域网(WAN)552、因特网和企业内联网(intranet)。
当应用于LAN时，个人计算机520可通过网接口适配器(或“NIC”)553连接至LAN551。当应用于WAN时(如因特网)，个人计算机520可包括调制解调器或其它在广域网552上建立通信的装置。调制解调器554(内部或外部)可以经串行口接口546接至系统总线523。在网络化环境中，至少有些个人计算机520的程序模块可存入远程存储器装置。网络连接是一种示例，可以使用在计算机之间建立通信链路的其它装置。
图7A示出按本发明一实施例实施的显示装置600，它适用于如便携式计算机或希望配用平面显示器的其它系统。显示装置600可构制成LCD显示器。在一实施例中，已知计算机100的显示器与控制逻辑被本发明的显示装置600和显示控制逻辑(如例行程序)代替，向便携计算机提供水平RGB条和用于表示图象不同部分的象素子组元。
如图所示，对16×12象素的显示，显示装置600包括16列象元C1-C16和12行象元R1-R12。象大多数计算机监视器那样，显示器600配置成宽大于高。为便于表示，虽然将显示器600限于16×12象素，但是应该理解，图7A类型的监视器可以具有任意数量的垂直与水平象元，使显示器的水平与垂直象元之比为例如640×480、800×600、1024×768和1280×1024，以及导致方块显示的比率。
显示器600的每个象元包括3个子组元，即红色象素子组元602、绿色象素子组元604和蓝色象素子组元606。在图7A实施例中，每个象素子组元602、604、606的高度均等于或接近等于象素高度的1/3，宽度等于或接近等于象素的宽度。
在监视器600中，将RGB象素子组元编排成水平条，这同前述监视器200中应用的垂直条结构相反。监视器600可应用于特定的图形场合，根据应用要求，此时要求比水平更大的垂直分辨率。
图7B详细示出显示器600的左上角部分，水平RGB条图案清晰可见，字母R、G、B表示相应的色彩象素子组元。
图7C示出按本发明构成的另一显示装置700。图7C示出在LCD显示器等显示装置中应用的垂直RGB条，与水平象元相比具有更多的垂直象元。虽然图示为12×16显示，但是应理解，可用任意数量的象素列/行构制显示器700，包括造成方块显示的列/行比率。
显示装置700完全适用要求对水平流动的文本作立式型显示的场合。图7C类型的显示装置可用作电子读物400的显示器402、404。至于图6的监视器，每个象元包括3种象素子组元，即R、G、B象素子组元。
虽然显示器7A适用于特定的图形场合，但是在生成高质量字符方面，字符字干(字符较细长的垂直部分)的准确表示比衬线的表示重要得多。垂直条有不同的优点，当按本发明使用时，允许字干一次调节的宽度为象素的1/3。这样，将带垂直条结构的装置200或700等显示装置与本发明的显示方法一起使用，可提供比已知水平条结构(字干宽调节限于1个象素增量)更高质量的文本。
垂直条的另一优点是能在宽度上以小于象素尺寸的增量(如1/3象素尺寸增量)调节字符间距。字符间距是字迹清楚的一个重要文本特征，因此应用垂直条产生有改进的文本间距和更精细的字干重量。
图8示出包括在图5计算机系统存储器里的各种单元，如例行程序，用于在本发明的计算机系统的显示器上提供文本图象。
如图所示，应用例行程序536(可以是例如文字处理器应用)包括一文本输出子组元801。文本输出子组元801负责将箭头813表示的文本信息输出给操作系统535，以在显示装置547上呈现出来。文本信息包括例如识别要染色的字符的信息、在描述期间要用的字体和要染色的字符的点尺寸。
操作系统535包括各种在显示装置547上控制文本显示的元件，包括显示信息815、显示适配器814和图形显示接口802。显示信息815包括例如在染色期间要应用的缩放信息和/或前景/背景色彩信息。显示适配器从图形显示接口802接收位映射图象，并产生供给视频适配器548的由显示器547作光学呈现的视频信号。箭头815表示位映射图象从图形显示接口802传到显示适配器814。
图形显示接口802包括处理图形与文本的例行程序。单元804是用于处理文本的类型光栅化程序。类型光栅化程序负责处理从应用536获得的文本信息，并从中产生位映射表示。类型光栅化程序804包括字符数据806和染色和光栅化例行程序807。
字符数据806可包括例如矢量图形、直线、点和曲线，对一组或多组字符提供高分辨率的数字表示。
如图3所示，众所周知，处理文本字符302可产生其高分辨率的数字表示，如数据806，它可以存入存储器供文本生成时使用。因此，这里不再讨论数据806的生成304与存贮306。
染色与光栅化例行程序包括缩放例行程序808、提示例行程序810、扫描变换例行程序812和色彩补偿例行程序813。当执行缩放、提示和扫描变换操作提供文本图象时，本发明的例行程序与已知例行程序的差异在于，它们把屏的RGB象素子组元当作独立的光强实体来应用，可用来表示要染色的图象的不同部分。色彩补偿例行程序813负责对扫描变换例行程序812造成位映射图象作色彩补偿调节，以便补偿不希望有的彩色干涉效应，而这种效应可能是将象素三种彩色子组元都当作光强单元对待而造成的。下面详细说明本发明各例行程序808、810、812和813的操作。
图9示出的染色与光栅化例行程序807，用于对本发明的显示器提供文本。如图所示，程序807在步骤902开始，其中例如在操作系统575控制下，根据从应用536接收的文本信息执行该程序。在步骤904，有文本提供与光栅化程序807接收输入，输入包括从应用536获得的文本、字体和点尺寸信息。此外，输入还包括操作系统例如从存储在存储器里的监视器设定得到的缩放信息和/或前景/背景彩色信息及象素尺寸信息815。输入还包括数据806，它包括例如以线、点和/或曲线的形式高分辨率表示要显示的文本字符。
在步骤904收到输入后，操作进行到步骤910，其中用缩放例行程序808作缩放操作。根据本发明，非方形缩放作为包括在每个象元中的象素子组元的方向和/或数量的函数而执行。具体而言，高分辨率字符数据806(如用线和点表示由接收的文本与字体信息限定的要显示的字符)以在垂直于条的方向比条方向更大的比率缩放，使后续的图象处理操作可利用更高的分辨率，而更高的分辨度按本发明将各个象素子组元用作独立的光强源实现的。
因此，当把图7A所示类型的显示器用作在其上待显示数据的装置时，就以比水平方向进行的更大比率在垂直方向进行缩放。在使用带垂直条的屏(如图2和7C所示的屏)时，则以比垂直方向进行的更大比率在水平方向进行缩放。
垂直与水平图象方向之间的缩放差异的变化依赖于所用的显示器和后续的扫描变换与待执行的提示处理。在给定的实施例中，用包括在步骤904得到的缩放信息的显示信息，在步骤910确定待执行的缩放。
在本发明各种实施例中，在垂直于条的方向作缩放，比率与形成每个象素的象素子组元数量无关。例如，在用RGB象素子组元形成每个象素的一个实施例中，沿垂直于条的方向作缩放的比率是沿条方向作缩放的比率的20倍。在大多数场合中，字符或图象是(但不一定是)沿垂直于条的方向缩放的，其比率能按其光强贡献的成比例地进一步划分红绿蓝条。
图10A示出对高分辨率表示的字母i1002作的缩放操作，i1002是该字母在图2A所示的带水平条的监视器上的预期显示。注意，在该例中，沿水平(x)方向的缩放比率为1，而沿垂直(y)方向的缩放比率为x3，导致缩放的字符1004比原来的字符1002高了3倍，但宽一样。
图10B示出对高分辨率表示的字母i1002作的缩放操作，i1002是该字母在图2和7C所示的带垂直条监视器上的预期显示。注意，在该例中，沿水平(x)方向的缩放比率为x3，而沿垂直(y)方向的缩放比率为x1，导致缩放的字符1008与原来的字符1002正好一样高，但宽为三倍。
其它缩放量也可以，例如，作为后续扫描变换操作的一部，在对象素子组元确定光强值时要结合的加权扫描变换操作的场合中，缩放作为所用的RGB条与加权的函数而执行。在一个示例性实施例中，沿垂直于RGB条的缩放比率等于扫描变换操作期间使用的整数加权之和。在一个特定实施例中，这导致沿垂直于条方向的缩放比率为10x，而沿平行于条方向的缩放比率为1x。
重新参照图9，在步骤910一旦完成缩放操作后，操作进行到步骤912，对缩放的图象作提示(hinting)，例如通过执行提示例行程序810。术语格子吻合有时用来描述提示过程。
提示操作示图11A与11B。图1 1A示出对打算显示在水平条监视器上的缩放字符1004的提示，图11B示出对打算显示在垂直条监视器上的缩放字符1008的提示。
提示涉及在格子1102、1104内对缩放字符(如1004、1008)作对准，被用作后续扫描变换操作的一部分。提示还涉及使用图象轮廓线的畸变，让图象更好地符合格子的形状。格子作为显示装置象元物理尺寸的函数而确定。
与在提示期间未考虑象素子组元边界的原有技术不同，本发明将象素子组元边界当作字符可以而且应该沿其对准的边界，或当作应该对其调整字符轮廓线的边界。
本发明的提示过程涉及以某种方式使字符的缩放表示在格子内(如沿着或位于象素与象素子组元边界)对准，以利用有效的象素子组元优化字符的准确显示。在许多场合中，这涉及到用左边的象素或象素子组元边界对准字符字干的左边沿，并沿着象素成分或子组元边界对准字符基底的底部。
实验结果表明，在垂直条情况下，这样对准字干使得字符字干具有蓝或绿色左边沿的字符通常会比这样对准字干使其具有红色左边沿的字符更清晰。因此，在至少有些实施例中，在待显示在垂直条屏上的字符的提示期间，作为提示过程的一部分，字干的绿色左边沿要优于红色左边沿。
在水平条情况下，这样对准使得字符基底具有红或蓝色底边的字符通常比使字符基底对准绿色底边的字符更清楚。因此在待显示在水平条屏上的字符的提示期间，在至少有些实施例中，作为提示过程的一部分，红或蓝色底边要优于绿色底边。
图11A示出提示操作用于缩放图象1104。作为提示过程的一部分，将缩放的图象1104放在格子1102上，调整其位置与轮廓线以更好地符合格子形状，并得到期望的字符间距。图11A与11B中的字母“G.P.”指示格子放置步骤，术语提示用来指示提示过程的轮廓线调整与字符间距部分。
注意，在对显示在水平条屏上的图象1004作提示的图11A中，缩放的图象1004沿R/G象素子组元边界定位，字符1004的基底有红色底边。此外，调整图象的轮廓线，使图象的矩形部分靠近象素子组元边界，导致提示的图象1014。字符图象与左右两侧支承点(未示出)间的距离也作为象素子组元边界的函数予以调节，该距离用于确定字符在屏上的位置与间距。因此，在本发明的各种实施例中，将字符间距控制到某一对应于象素子组元宽度(如象素宽度的1/3)的距离。
在对显示垂直条屏上的图象1008作提示的图11B中，经缩放的图象1008沿R/G象素子组元边界定位，使被提示字符1018的字干的左边沿为绿色左边沿。还要调整的字符形状以及字符在格子上的位置。还要作字符的间距调整。
在步骤912一旦完成了提示过程，操作就进到步骤914，这里按照本发明(如执行扫描变换例行程序812)作扫描变换操作。
扫描变换涉及将代表字符的缩放几何形状变换成位映射图象。常规扫描变换操作将象素当作独立的单元，能够把相应部分的缩放图象映射到其中。因此在常规扫描变换操作中，用图象的相同部分确定一部分缩放图象被映射其中的象元的每个RGB象素子组元要用的光强值。图2C是一已知扫描变换处理的示例，它涉及对要表示为位映射的图象进行采样，并根据采样值产生光强值。
根据本发明，把象素的RGB象素子组元当作独立的光强单元。因此，把每个象素子组元当作能够把缩放图象的单独部分映射到其中的单独光强组元。这样，本发明可将缩放图象的不同部分映射入不同的象素子组元，提供比已知扫描变换技术更高的分辨率。即在各种实施例中，可用缩放图象的不同部分独立地确定每个象素子组元要用的光强值。
图6示出按本发明一实施例实现的示例性扫描变换。本实施例中，用由格子620表示的图象的分别图象采样622、623、624产生红绿蓝光强值，与生成的位映射图象630的对应部分632、633、634有关。在图6例中，红和蓝图象采样与绿采样在距离上分别移动了象素宽度的-1/3，和+1/3，从而避免了图2C所示已知采样/图象表示法碰到的位移问题。
在图中所示的示例中，用白色指示在扫描变换操作产生的位映射图象中“接通”的象素子组元。不是白色的象素子组元被“切断”。
在黑色文本中，“通”表示与该象素子组元有关的光强值被控制，使该象素子组元不输出光。假定一种白背景象素，则把不“通”子组元指定为使它们输出其全光输出的光强值。
在使用前景与背景彩色时，“通”表示对某一象素子组元指定某一值，若用全部三种象素子组元产生前景彩色，该值就产生规定的前景彩色。其用全部三种象素子组元产生背景彩色，则对不“通”的象素子组元指定产生规定背景彩色的值。
确定某个象素子组元在缩放时是否接“通”的第一种技术，是确定被映射到该象素子组元的缩放图象块(segment)(用一部分缩放格子表示)的中心是否在待显示的图象的缩放表示以内。如在图12A中，当格子块1020的中心在图象1004里面时，就接通象素子组元C1，R5。另一种技术是确定被映射到该象素子组元的缩放图象块的50％或以上是否被要显示的图象占据。若被占据，就接通该象素子组元。例如，当格子块1202表示的缩放图象块至图象1004占据至少50％时，就接通相应的象素子组元C1，R5。在下面讨论的图12A、12B、13和14诸例中，采用了确定何时接通某个象素子组元的第一种技术。
图12A示出对显示在水平条显示装置上的提示图象1004作的扫描变换操作。该扫描变换操作导致位映射图象1202。注意位映射图象列C1-C4的每个象素子组元是如何根据缩放提示图象1004相应列的某一不同块确定的，并且注意位映射图象1204是如何包括沿绿/蓝象素边界对准的2/3象素高度的基底和2/3象素高度的一个点。已知的文本成象技术会导致很不准确的图象，即基底为象素全高度，点尺寸为整个象素尺寸。
图12B示出对显示在垂直条显示装置上的提示图象1008作的扫描变换操作。该扫描操作导致位映射图象1203。注意位映射图象列C1-C4的每个象素子组元是如何根据缩放提示图象1008相应列的某一不同块确定的，并且注意位映射图象1208是如何包括左边沿沿红/绿象素边界对准的2/3象素宽度字干，还要注意使用了2/3象素宽度的一个点，已知的文本成象技术会导致很不准确的图象，即字干为象素全宽，点为整个象素尺寸。
图13更详细示出了对图12A所示的缩放图象1004的第一列作的扫描变换处理。在图示扫描变换处理中，用缩放图象1004的一块控制与每个象素子组元有关的光强值，导致每个象素子组元被缩放图象1004的同尺寸部分所控制。
在扫描变换操作中可作加权。加权时，可用缩放图象的不同尺寸区域确定某一特定象素子组元是否接通或切断，或处于其间的某一值(如灰度缩放)。
如上所述，人的肉眼以不同的比率感受来自不同色光源的光强。对于感受的白色象素的亮度，贡献率为绿色约60％，红色约30％，蓝色约10％；白色象素的亮度是将红绿蓝象素子组元置成其最大光强输出而造成的。
根据本发明的一个实施例，扫描变换时应用了加权，从而用映射到某一象素的60％缩放图象区域确定绿色象素子组元的光强，用映射到同一象素的分别的30％缩放图象区域确定红色象素子组元的光强，并用映射到同一象素的分别的10％缩放图象区域确定蓝色象素子组元的光强。
在本发明一特定实施例中，在缩放操作中，图象缩放沿垂直于条的方向的比率是沿条方向的比率的10倍，这有助于加权的扫描变换操作。提示后，在扫描变换期间运用如上述类型的加权扫描变换操作处理缩放的图象。
图14示出对图象1002缩放提示型式的第一列1400所作的加权扫描变换操作，该图象已作了垂直方向10倍、水平方向1倍的缩放。图14中，提示图象对应于单个象素的这部分包括10个块。按上述的加权缩放技术，用前三个块或缩放图象的每个象素区域确定对应于位映射图象1402中一象素的红色象素子组元的光强值。缩放图象1400各象素区的后面六个块用来确定对应于位映射图象1402中同一象素的绿色象素子组元的光强值，这样让缩放图象1400各象素区的最后一个块用来确定蓝色象素子组元的光强值。
如图14所示，这种处理导致蓝和红色象素子组元在位映射图象1402的列1中的行4和5中被接通，而列1的其余象素子组元被切断。
通常，本发明的扫描变换处理以象素子组元的接通或切断来描述。
本发明的各种实施例，尤其适用于图形图象，都涉及到使用灰度等级技术。在这类实施例中，如上述的实施例，扫描变换操作涉及独立地将缩放提示的图象部分映射到对应的象素子组元而形成位映射图象。然而在灰度等级实施例中，指定给某一象素子组元的光强值是作为被映射到该象素子组元(被待显示的缩放图象占据)的缩放图象区部分的函数确定的。例如，如果某一象素子组元可被指定在0与255之间的光强值，0为有效地切断，255为全光强，则被要显示的图象占据50％的缩放图象块(格子块)会导致由于把缩放图象块映射到相应象素子组元的结果造成的象素子组元被分配123强度值。根据本发明，同一象素的邻近象素子组元具有其光强值，该值作为缩放图象的另一部分(如块)的函数而独立地确定。
在图9的步骤914中，一旦产生了待显示的文本的位映射表示，就可将它输出给显示适配器或进一步处理，以便作彩色处理操作和/或色彩调整，提高图象质量。
虽然人的肉眼对亮度边沿比对图象色彩(色度)边沿敏感得多，但是为了图象染色，把RGB象素子组元当作独立的光强单元会导致不希望有的色干涉效应。例如，如果从RGB组中除去红色，会导致青色(绿蓝相加)的色干涉条纹效应。
在图9实施例中，将步骤914产生的位映射提供给步骤915的色处理/调整。在该步骤中，作图象处理以确定该位映射图象已偏离期望的前景彩色有多远。若位映射图象部分偏离期望的前景彩色超过某一预选的量，则对诸象素子组元的光强值作调整，直到该图象部分在前景与背景彩色之间的某一可接受的平均值范围内。
在一示例性实施例中，其中使用了垂直条，对图象边沿检查红光干涉条纹效应。这是对同一象元而言，由于象元的红色光强值远远大于绿色光强值而造成的。这一状态能对字符的垂直字干造成显著的红色干涉条纹效应。在该例中，逐一观察图象边沿象素，确定红/绿差光强值，并与用来确定色彩调整要求的阈值进行比较。若确定的红/绿差光强超出该阈值，则缩放红和/或绿色值，以减小红光干涉效应。可凭经验确定合适的阈值与缩放值。
可以检测出因红色光强值比绿色和蓝色光强值小而导致的青色干涉效应，并运用与上述有关补偿红色干涉效应同样的阈值与光强缩放技术进行补偿。
一旦在步骤916作了色处理/调整，就把处理的位映射918输出给显示适配器814，例行程序807暂停，搁置准备处理的附加数据/图象的接收。
图15示出叠加在某一格子上的要染色的字母n的高分辨率表示，该格子代表有水平条的12×12象素阵列。
图16示出如何应用常规显示技术对图15的字母n染色，示出的全尺寸象元各包括三种象素子组元。注意全象素尺寸极限是如何在该字母脊部导致形状致突变，从而导致混淆和较平坦的顶部。
图17示出如何能够按本发明用2/3象素高度基底来改进字母n的染色。该基底是用2种象素子组元而不是用全部三种象素子组元在行10、列1-4和8-10中形成的。还要注意如何改进了字母的脊部，改进的方法是脊部的宽度为整个象素高度，但是每个水平全高度象元沿垂直方向交错1/3象素高度排列，形成比图16所示更准确更平滑的脊部。
图18示出如何按本发明将字母n的脊部在厚度上从一个象素厚度减至2/3象素厚度。
图19示出如何按本发明将字母n的基底减至象素1/3的最小厚度，还示出如何将字母n的脊部减至象素1/3的厚度。
图20示出如何按本发明表示字母n，其基底与脊部具有象素1/3的厚度。
虽然本发明描述的大部分内容是呈现文本，但是应当理解，本发明同样适用于图形而减小混淆并提高能用常规彩色LCD显示器等条形显示器实现的有效分辨率。此外，应当理解，本发明的许多技术可用来处理位映射图象(如扫描的图象)而供显示。
此外，应当理解，本发明的方法与设备能应用于灰度监视器，这类监视器不用性质不同的RGB象素子组元，而是用同一种彩色的多个非方形象素子组元，与使用方形象元的显示器相比，可在一个尺度上使有效分辨率倍增。
根据这里描述的发明，本领域的技术人员虽然了解各种附加实施例和对本发明讨论的诸实施例的更改。应该理解，这类实施例都不偏离本发明，而且都在本发明范围内。
权利要求
1.一种计算机系统，其特征在于包括第一显示装置，包括多个安排成形成高大于宽的矩形显示的象元，每个象元包括多个象素子组元，象素子组元在垂直方向比水平方向更长。
2.如权项1所述的计算机系统，其中包括每个象元的多个象素子组元包括红绿蓝象素子组元。
3.如权项2所述的计算机系统，其中将多个象元的红绿蓝象素子组元安排成在显示装置上形成垂直条。
4.如权项3所述的计算机系统，其中计算机系统是便携式计算机，进一步包括键盘；用于存放监视器与键盘的折迭机壳；及向包括第一显示装置的便携式计算机供电的便携式电源。
5.如权项4所述的计算机系统，其中第一显示装置是一种LCD显示装置。
6.如权项3所述的计算机系统，其中计算机系统用作电子读物，计算机系统还包括第二显示装置，包括安排成形成高大于宽的矩形显示的多个象元，每个象元包括多个象素子组元，象素子组元在垂直方向比水平方向更长。
7.如权项1的计算机系统，其特征在于还包括控制一组子象元的光强以独立地表示图象不同部分的装置。
8.如权项7所述的计算机系统，其中控制光强的装置包括对图象表示作采样操作的装置，其水平方向的采样速率高于垂直方向的采样速率。
9.如权项7所述的计算机系统，其中控制光强的装置包括对图象表示不同部分作采样的装置，用一个采样来确定每个子象元的光强。
10.如权项7所述的计算机系统，其中控制光强的装置包括对图象表示不同部分作采样的装置，在确定各子象元的光强中使用一个不同采样。
11.如权项10的计算机系统，其特征在于还包括将提示操作作为子象元边界位置的函数来执行的装置。
12.如权项11的计算机系统，其特征在于还包括将图象缩放操作作为子象元在显示装置上安排的函数来执行的装置。
13.一种计算机系统，其特征在于包括显示装置，包括安排成形成宽大于高的矩形显示的多个象元，每个象元包括多个象素子元，象素子元的水平方向比垂直方向长。
14.如权项13所述的计算机系统，其中包括每个象元的多个象素子元包括红绿蓝象素子元，多个象元的象素子元安排形成水平条，计算机系统还包括对每个象素子元独立地产生光强值的装置，光强值用来控制相应象素子元的光输出。
15.如权项14所述的计算机系统，其中每个象素子元的光强值由要呈现显示在显示装置上的图象的不同部分产生。
16.一种计算机系统，其特征在于包括显示装置，包括安排形成显示的多个象元，每个象元包括多个象素子元，每个象素子元第一方向比第二方向长，且由光强控制值控制；及一组例行程序，用于对包括一部显示的每个象素子元产生光强控制值，使每个象素子元表示要显示的图象的不同部分。
17.如权项16所述的计算机系统，其中这组例行程序包括缩放例行程序，用于沿第一与第二方向对图象作缩放操作，缩放例行程序在第二方向以比在第一方向缩放更大的速率缩放图象。
18.如权项16所述的计算机系统，其中这组例行程序包括提示例行程序，用于将提示操作作为象素子组元边界的函数来执行。
19.如权项16所述的计算机系统，其中这组例行程序组包括扫描变换例行程序，用于通过从图象几何表示的某一分别部分产生每个子象元的光强值，将图象的几何表示变换成图象的位映射表示。
20.如权项19所述的计算机系统，其中这组例行程序包括彩色补偿例行程序，用于减少由扫描变换例行程序引入到图象位映射表示的彩色畸变。
21.如权项17所述的计算机系统，其中这组例行程序包括提示例行程序，用于将提示操作作为象素子组元边界的函数来执行。
22.如权项21所述的计算机系统，其中这组例行程序包括扫描变换例行程序，用于通过从图象几何表示的某一分别部分产生每个子象元的光强值，将图象的几何表示变换成图象的位映射表示。
23.一种对显示在显示装置上的图象数据进行处理的方法，所述显示装置包括多个象元，每个象元包括多个象素子组元，其特征在于所述方法包括步骤执行作为象素子组元边界函数的提示操作，以产生图象的提示表示；及根据提示图象表示产生图象的位映射表示。
24.如权项23所述的方法，其中产生图象的位映射表示的步骤包括以下步骤产生每个象素子组元的单独光强值，每个光强值由提示的图象表示的不同部分产生。
25.如权项24所述的方法，其特征在于还包括步骤调节象素子组元光强值以减少彩色畸变。
26.如权项25所述的方法，其中调节象素子组元光强值的步骤包括以下步骤检查所呈现图象的边沿的色差。
27.如权项26所述的方法，其中检查边沿的步骤包括以下步骤检测超出某一阈值的象元内象素子组元光强差。
28.如权项27所述的方法，其中调节象素子组元光强值的步骤包括以下步骤。减小所述差超过阈值的象元中象素子组元光强值之差。
29.一种计算机可读媒体，其特征在于包括计算机可执行的指令，用于作为象素子组元边界的函数执行提示操作，以产生图象的提示表示；及根据提示图象表示产生图象的位映射表示。
30.如权项29所述的计算机可读媒体，其中产生图象的位映射表示的计算机可执行指令包括产生每个象素子组元的单独光强值的计算机可执行指令，每个光强值由提示图象表示的不同部分产生。
31.如权项29所述的计算机可读媒体，其特征在于还包括计算机可执行指令，用于调节象素子组元光强值以减少彩色畸变。
全文摘要
一种利用形成LCD显示器一个象素元的象素子组元作为单独光强度源的方法和装置。彩色LCD显示器的每个象素由三个不重叠的红绿蓝矩形象素子单元或象素子组元组成。本发明利用控制各个RGB象素子组元的能力有效地增大垂直于显示屏条化尺度的尺度上的屏幕分辨率,如RGB象素子组元沿长度向排列。为了利用通过分别处理RGB象素子组元所能获得的有效分辨率,在一个尺度上以大于在其它尺度上缩放的比率对字体的数字表示(806)进行缩放(910)或超级采样。在有些情况中,在确定RGB象素值中使用加权,例如在扫描变换(914)期间,超级采样是加权的函数。在扫描变换操作(914)期间,RGB象素子组元是有缩放图象的不同部分单独确定的。扫描变换过程(914)可以涉及对每个颜色组元使用不同加权。描述了补偿把每个象素子组元作为一个独立单元而引入的彩色畸变(例如彩色干涉条纹)的处理(915)。对于水平流动文本应用,垂直而不是水平条的显示器更好。
文档编号G09G3/20GK1322344SQ99811812
公开日2001年11月14日 申请日期1999年10月7日 优先权日1998年10月7日
发明者W·希尔, M·达根, 小L·B·凯利, G·C·希契考克, J·T·惠特德 申请人:微软公司