多源图像实时混合和防混淆的方法和装置的制作方法

专利名称：多源图像实时混合和防混淆的方法和装置的制作方法
一般地说，本发明涉及图像显示装置和方法，特别是涉及对来自多个图像源的图像同时显示。
在一个新式显示系统中，可以显示来自多图像源的数据。这些图像是被利用所谓“窗口”来进行显示的，在这种窗口技术中，一个图像源分配给一个显示区。然而，当多图像源的输出必须协调显示时，问题就出现了。当有一个以上的图像源需要显示时，需要一种机制来协调单个显示监视器上的输出。
一种直截了当的解决办法是设计这样的系统，使其在某一时刻只能显示一个图像源。例如，如果选择了高清晰度电视(HDTV)的取样器输入，那么只有HDTB的输出送至显示器。然而，随着在图形系统中对于“窗口”需要的增加以及对于存在的多于一个视频源的多媒体环境的重视，这种相对简单的解决办法就不行了。
为了实现窗口，必须有这样一种机制，以便在由一个监视器屏幕确定的全部区域中，将不同的子区域分配给不同的视频源。

图1表示一个开窗口的图形监视器屏幕的例子。区域A可以分配给本机主机或工作站。区域B可以通过一个高速网络分配给与之相连的远程图形服务器。区域C可以分配给HDTB的取样器。在本领域中提供这种显示的技术称作象素切换。即对一给定的显示区即窗口而言，该区域的象素源是从特定的图像平面中选取的。
当从图像源中选出的任意形状的图像叠加在另一图像的上面，而不是显示在一个简单的矩形窗口的上面时，就会出现更复杂的问题。例如，利用图形服务器可以提供汽车的图像，该汽车图像可能需要叠加在一幅由HDTV产生的背景图像上。由于前景物体即该汽车的形状不是长方形的，所以全部象素的选择就需要在逐个象素的基础上完成。
适用于两个图像源系统的解决办法是采用彩色键控象素切换，允许在两个图像源之间进行逐个象素的选择。这种技术在L.Lumelsky等人的被授予的美国专利No.4，994，912“音频视频交互显示”中有过说明。
然而，如果出现如图1所示的视频源大于两个的情况时，为了逐个象素的基础上显示N(N＞2)个图像就需要一种不同的解决办法。
重叠任意形状的多源图像所带来的另一个问题是起因于混淆效应，这是通过图像象素切换产生的。在这种情况下，一个图像源的一个象素可能不与第二个图像源的一个象素融合，于是便导致混淆。混淆使得最终得到的图像沿前景和背景之间的边界呈现所不希望有的效果，此如阶梯形边界或彩色失真。为了消除这种效果，就需要一种防混淆技术。然而，在前景图像不包括背景图像的信息的情形中，防混淆应当在视频输出中以实时方式完成。于是，就需要一种对N个图像源进行实时防混淆的技术。此外，为了对一个任意形状的前景物体进行防混淆，必须在逐个象素的基础上完成防混淆。
然而，在现代高分辨率显示中，视频数据的带宽很宽，数据速率很高，因此对于必须以实时方式进行任何象素的处理均实行严格的实时限制。
在Pappas等人的于1991年3月19日公布的美国专利No.5，001，469“窗口从属缓冲器选择”中，描述了图形子系统中的窗口控制硬件，其中多图像源显示在单个监视器上。处理方式如下为每个窗口确定一个单独的帧缓冲器，为每个窗口即帧缓冲器确定窗口标识、窗口尺寸和基于上、下、左、右位置四个量的窗口位置。该系统还采用按优序排列的方案，其中N个帧缓冲器(“窗口”)从0到N-1按优先序排列，0优先级最高，N-1优先级最低，该图形子系统包括N个窗口检测逻辑电路，每个帧缓冲器一个，该逻辑电路利用比较窗口尺寸和位置量的比较器来确定相关的窗口是否是屏幕区域中的有效区域。如果该窗口有效，那么一个图像源指针和其它信息被送入对N个输入信号按优先序排列的逻辑电路，以确定哪个有效的图像源优先级最高。由优先级逻辑电路选出的具有最高优先级的有效图像并显示在监视器上。
Pappas等人利用窗口尺寸和位置量控制多图像源，并且一个图像帧缓冲器不包括多个窗口。此外，该系统似乎只限于采用矩形窗口，显示具有不同图像格式的多图像源带来的问题也没有论及。
因此本发明的一个目的是在对于N个图像源的逐个像素的基础上，通过采用象素切换和控制的方法，来实现来自N个(N可以大于2)独立图像源的视频数据的同时显示。
本发明的另一个目的是在逐个象素的基础上，根据象素彩色键控和窗口标识，利用α混合和象素切换相结合的方法，提供一种在一个监视器上显示多个图像源的视频数据的方法和装置。
通过采用光栅图形显示视频数据通路的方法和装置，能够解决上述及其它问题，从而实现本发明的目的，该通路实现了多幅图像的任意混合。视频数据通路高度并行，采用在一组查寻表控制下运行的并行装置。查寻表可从控制器例如主机工作站取出。光栅图形显示视频数据通路的工作不受屏幕分辨率的限制，也能从可能存在的大量的不同图像源中形成各种不同的象素数据格式。在主机工作站的控制下对许多图像源的输出进行混合，象素精度则基于(a)每个图像源图像的组合透明系数(a)以及(b)由主机工作站分配的窗口标识数。
转换成共同的预定格式的象素数据格式在由多个不同图像源产生的象素值之间提供相关性，这些图像如HDTV，以及超级计算机那样的高分辨率图形服务器。
防混淆功能用来消除前景图像和背景图像交界处的非自然效果，防混淆功能还能用来产生特殊效果，比如在来自一个图像源的背景图像的上部显示来自另一个图像源的半透明图像前像。实现防混淆的最佳办法是利用象素混合。
为了允许任何数目的独立的视频源存在，对每个视频源就要指定一个单独的帧缓冲器。这样，有N个独立的视频数据源的系统，就有N个帧缓冲器。依照显示监视器的带宽要求，N个帧缓冲器中的每一个也可以以M路方式交错存取。
本发明还与一个集成电路器件有关，它以高速流水线方式实现象素混合功能和象素多路传输功能。
通过结合附图对本发明所作的详尽描述，本发明的上述特征及其它特征将变得更明了，其中图1表示具有多个视频数据源，每个又在相应的窗口中显示的显示屏幕的实例;
图2是本发明的多个分级排列的帧缓冲器的框图，这些帧缓冲器有查寻表，以及放在帧缓冲器之间的系素混合和象素多路传输电路;
图3是表示结构为N×M的分级排列的帧缓冲器的框图，这些帧缓冲器有查寻表，以及放在帧缓冲器之间的象素混合和象素多路传输电路;
图4表示本机主机视频通路;
图5是表示装在一个集成电路器件中的象素混合和多路传输逻辑电路的框图;以及图6表示从图5所示象素混合逻辑电路得到的α控制逻辑功能。
图2表示控制本发明构造和运行的多源视频显示象素混合系统10的框图。系统10从N个视频源接收视频数据输入信号，每个视频源都有一个相应的帧缓冲器(FB)存储器(FB-1至FB-N)。图中还画出了每个FB的一个象素(x，y)的视频输出数据通路。由于有N个重复的FB，所以对一个在显示器12处的位置(x，y)显示的象素来说，就有N个重复的象素，每个象素都来自一个FB。这些FB按从1到N的次序分级排列，其中1被认为是最高优先级，而N被认为最低优先级。最好(但不作为对本发明实际应用的限制)FB-1与主机14相连，FB-N和例如HDTV视频源相连，该视频源不提供象素的半透明度(即α)的标识。FB以并行编址，因此它们的操作具有彼此相固定的关系。
在如图2所示的一种多媒系统中，并不能假定象素格式的相关性。例如，由超级计算机和/或图形服务器产生并且从通讯网络接收的图像可能具有24位红、绿、蓝(R、G、B)格式。然而，本机工作站主机14可能具有8位象素格式，而一个HDTV取样输入可能具有色度/亮度(Y/C)格式。为了对从这些不同的视频源得到的象素混合，第一步就要把象素值转变成一个共同的格式。在系统10中，虽然其它格式也在本发明的范围之内，还是选择R、G、B格式作为共同的格式，因为它相对比较简单。这样，所有的象素数据被转换成R、G、B。数据转换通过使用查寻表(LUT)15，在每个FB完成。这就是说，由于已知存储在给定FB中的特定格式，因而对相连的LUT15按此方式编程即，当着要被转换格式的象素加到LUT15的地址输入端时，则输出相应的R、G、B值。根据具体应用，虽然也可以采用一些固定内容的LUT，但是每个LUT15最好与本机主机14相连，因而是可编程的。应该懂得，如同在图1中窗口A显示的数据那样。主机14也可以是一个FB的一个视频数据源。作为一个例子，如果主机14是一个工作站，那么用于显示的字母数字文本信息可以由主机14产生。
还应该注意到，对某些视频源来说，例如HDTV视频源，视频信号可以用一个模拟格式来表示。因此，要用一个模/数转换器先将模拟视频输入信号转换成适合于在FB-N中存储的数字格式。
因为在象素混合之前就形成了共同的象素格式，采用LUT15象素数据格式转换器解决了由每个独立的图像源提供的象素数据格式的相关性问题。
为了对每个象素边界进行混合和防混淆处理，除了FB-N(它不具有下方FB，因此，没有背景图像与之相混合)，每个FB都包括一个α缓冲器存储器级。α缓冲器存储器级由与FB相连的也是视频数据源的装置存取。例如，FB-2可以有32位存储器级，由24位的R、G、B级和8位的α级构成，二者都由图形服务器在整个通讯网络中追寻。当图形服务器提供一幅图像时，它也产生一个与每个被提供图像的象素有关的α值。这里用α表示象素的半透明度或透明度，并假定取值在0和1之间。如果α等于0，则相关的象素被认为是完全透明的。这就是说，任何背景象素都是可见的。如果α等于1，则相关的象素被认为是完全不透明的。0和1之间的值用来表示象素透明度的逐渐变化情况，采用这些值以改善在前景和背景图象的交界处的状况，以防止混淆边界象素，从而消除所显示的不希望出现的非自然效果。
象素数据和α值都经通讯网络传送至相应的FB-2。8位α值通过MIX逻辑电路16和多路传输(MUX)逻辑电路17用来进行象素混合，结果，从下方FB向上传过来的R、G、B图像象素数据与FB-2得到的象素混合。αFB级从而能对前景象素和背景象素进行实时的、逐个象素的混合。防混淆也能以实时方式完成，这将在以后说明。
在工作过程中，具有最低优先级(N)的FB通过相关的LUT15将象素(x，y)转换成(R、G、B)象素格式，并向上传送经转换的象素值，通过MIX16，将其与从相邻的高一级优先级的帧缓冲器(FB-N-1)中得到的相应的象素混合。除了第N个FB(优先级最低)，所有FBj都能执行三种操作中的一种操作，这些操作如表1所示。
表1放弃从第j+1个FB传过来的象素，并向上方的第j-1个FB传送相应的象素，如果j＝1，则将相应的象素传给显示器12。这一操作是通过选择相应的MUX17的A输入完成的。
2.放弃本身的象素，并向第j-1个FB传送从第j+1个FB得到的象素，如果j＝1，则将相应的象素传给显示器12。这一操作是通过选择相应的MUX17的C输入完成的。
3.采用从相应的FB得到的α值，将本身的象素值与从第j+1个FB中得到的象素混合，然后将混合后的象素值传送给第j-1个FB，如果j＝1，则将相应的象素传给显示器12。这一操作是通过选择相应的MUX17的B输入完成的。
上述方法提供了这样一种技术，其中对一个给定的显示象素(x，y)来说，或者从任何FB选择一个单独的象素(x，y)(象素切换)，或者从不同的FB选择两个或两个以上象素(x，y)的任何混合结果(象素混合)。
参看图4，本发明采用基于本机主机14的象素值的彩色键控方法。本机主机14FB由三级组成。第一级存储本机主机14的象素值，即彩色索引(CI)。第二级存储本机主机14的窗口标识数(WID)。第三级存储本机主机14的α值(WS-α)。系统10采用控制逻辑电路19，它根据从主机14FB得到的输入，产生多个信号。这些输入包括用于彩色键控”的CI输入，以便确定显示器12的操作。WID提供了这样一种机制，其中显示器12的不同窗口可以具有与之相关的一个或多个键控彩色。这一过程通过采用调色LUT15和视频控制(VC)LUT22完成。VC-LUT22具有2(N-1)个输出，它们成对地提供给每个MUX17，以便根据表1控制MUX17的操作。
例如，对第一窗口来说，红色CI定义为“键”通过VC-LUT22选择HDTV的输入。对另一窗口来说，红色CI可以是这样的“键”，它通过VC-LUT22将主机14的象素与HDTV背景象素混合，采用WS-α修改象素的边界值，以便进行防混淆处理。对再一个窗口来说，红色CI可以是一个在监视器12上显示的象素，通过调色LUT20将CI转换成24位R、G、B格式。这一方法有助于任何数目的独立的图像源之间的协调，而不是仅限于两个图像源。此外，该方法也提供了象素混合功能，例如实时防混淆或图像融合。所有这些功能可以根据WID的值，在包含于感兴趣的物体中的象素上和/或与感兴趣的物体为界的象素上实现。再者，这些功能是在逐个象素的基础上实现的。
视频输出控制最好采用本机主机14FB完成。为了说明起见，选择FB-1作为本机主机FB，但是也可以代之以选择任何一个FB。从图4可以看出，对本机主机14图形工作空间来说，FB总共有P位级。这些级的P位输出中，C位用作彩色索引(CI)，W位用作窗口标识(WID)，以及M位用作将本机主机14的图像与另一图像融合的(WS-α)。CI和WID二者都用作LUT15的索引(地址)，以便提供24位R、G、B数据。此外，这些相同的位用作VC-LUT22的索引(地址)，以便提供视频通路控制位(VID-CNTRK)，它们用来协调显示输出。VID-CNTRL的宽度是图像源(N)总数的函数。
对每个FBj来说，(其中1≤j＜N)，需要两位来选择表1中所述的三种操作中的一种。这两位定义如下00-禁止混合，选择MUX的输入A;
01-禁止混合，选择MUX的输入C;以及1X-允许混合，选择MUX的输入B。
对FBj来说，如果位1置“1”(MSB)，则允许混合，FBj和FBj+1象素混合的结果传送给第j-1个FB。在这种情况下，位0(LSB)忽略不计。如果位1清零，那么禁止α混合，要么是从FBj得到的象素值(如果位0清零)，要么是从FBj+1得到的象素值(如果位0置“1”)被传送至FBj-1。
既然FB-N仅能将其输出的象素值向上传送，所以它就不需要任何控制位。这样，对N个图像源来说，所需要的VID-CN-TRL的总位数是B＝z(N-1)，其中B是VID-CNTRL的位数，N是独立的图像源数。
对FBj分配的VID-CNTRL，最低有效位是zj-2，最高有效位是Zj-1，这为多源系统提供了灵活的窗口控制机制。应该注意的是，通过采用彩色键控，用户从本机主机14可以从所有FB得到的相应象素的结果形成任何显示象素。这就是说，用户定义一个彩色键以代表一个特定的输出格式，然后当需要一个特定输出时，利用该彩色键。此外，通过使用WID，用户能够选择作为窗口标识函数的彩色键控。例如，如果WID的宽度是4位，那么最多可以有24即16个窗口同时被显示和控制。为此，VC-LUT22最多包括16个不同的存储区，每个存储区包含不用的VID-CNTRL值。VC-LUT22中的一个特定区域由WID的值选择，而区域中特定的VID-CNTRL位的组合由CI的值选择。
总之，这种机制为任何数目的FB提供了灵活的输出控制，这些FB以逐个象素为基础而采用了彩色键控和混合(防混淆)技术。如果每一级都允许进行FB混合，那么最终显示的象素(R)为R＝α1P1+(1-α1)(α2P2+(1-α2)(α3P3+(1-α3)……(αN-1PN-1+(1-αN-1)PN……)其中Pj代表从FBj得到的象素，αj代表从FBj得到的α值。
一个高分辨率监视器(例如2048×2048象素)需要超过360MHz的视频带宽。为了给一个高分辨率监视器提供所必需的带宽，从FBVRAM得到的串行视频输出需要交错存取。例如，对一个常规的VRAM来说，串行输出带宽为33MHz，一个60Hz的2048×2048分辨率的监视器，FB视频输出通路需要至少11路交错存取。于是，这就需要有11条独立的数据通路。作为交错存取的另一个例子，对一个分辨率为1280×1024的监视器来说，视频带宽为110MHz。因此，对这种分辨率4路交错存取就够了。然而，对一个分辨率为2048×1536的监视器来说，视频带宽为260MHz。这就需要8路交错存取，因为4路交错存取仅提供4×33MHz即132MHz的带宽，而8路交错存取提供264MHz的带宽。
每个FB的MIX逻辑电路16和MUX逻辑电路17重复出现，数目与交错存取因数一致。一般地，对于每个交错存取的、独立的数据通路来说，都有一个MIX逻辑电路16和MUX逻辑电路17。于是，对N个图像源来说，如果FB的显示输出进行M路交错存取，就有((M×N)-N)对MIX和MUX逻辑电路块，因为优先级最低的FB级不需要混合。这种模件方法能够对任何分辨率的监视器进行实时象素混合。
图3表示一个交错存取的视频系统的MXN实施例。串行处理器24接收从j＝1混合器30来的输出信号，并将它们以视频时钟的速率传送至显示器12。
上述集成电路装置可以通过几种方法实现。一种方法是在对从FBVRAM得到的交错存取视频数据输出进行串行处理后，提供一个快速集成电路器件。然而，对260MHz显示来说，这需要3.85毫微秒的周期去进行任何操作，例如融合两幅图像。另一种方法是在每条交错存取存储器数据通路的输出端提供多个较慢的器件，如图3所示。第二种方法优于第一种方法，因为第一种方法或需要ECL门矩阵或需要GaAs门矩阵以适应宽的视频带宽。然而，以下描述的同样电路结构将使之适合于任何一种方法。
视频数据通路流中最占时间的部分是进行融合处理，因为这需要乘法和加法器。FBj是从前一个FBj+1的融合功能采用以下等式Rj＝(αjPj)+((1-αj)Rj+1)其中Rj是输出至下一个FB的所得到的象素值，Pj是从FBj得到的象素，Rj+1是从前一个FBj+1输入的象素值，以及αj是Pj/(Pj+Rj+1)象素加权，其中(0≤α≤1.0)。这种方法需要两个乘法器和加法器。然而，通过代数运算得到Rj＝(αjPj)+((1-αj)Rj+1);
Rj＝(αjPj)+Rj+1-(αjRj+1);以及Rj＝(αj(Pj-Rj+1))+Rj+1末尾的Rj表达式只需要一个乘法器和两个加法器。
图5表示一个混合器的集成电路器件30的框图。由于所要求的时间周期的原因，加法器32和乘法器34是流水线的，并且所有数据值都被延迟，以使它们保持同步，这在以下将要说明。
以下描述图5中MIXER30的功能。同时也参照图3。与每个象素相关的图像数据同时到达输入端。为了提供最快的时钟速度，所有输入和输出都被寄存(REG1至REG8)，并被系统时钟计时。
对一个M路交错存取存储器来说，系统时钟频率通过用M去除视频带宽得到。例如，在使用一个分辨率适中的监视器的情况下，视频带宽为110MHz。此例中，如果FB存储器是4路交错存取，则系统时钟为110MHz/4，即27.5MHz。在使用一个高分辨率的监视器的情况下，视频带宽为260MHz，并且存储器通过8路交错存取。这样，系统时钟为260MHz/8，即32.5MHz。
要想使全部乘法器都工作在大约33MHz的条件下，且又非常经济，这是很困难的，既然如此，乘法器34最好以流水线方法工作。流水线的深度取决于所选择的芯片技术。采用容易获得的集成电路技术，乘法器流水线深度可以达到两级，而加法器34可以达到一级。为了最大限度地提高运算能力，每个功能块的输出都被重新同步。这样，MIXER30与一个单独的自由运行的系统时钟完全同步。
下面说明MIXER30的功能。所有输入同时计时，进入芯片寄存器REG1至REG4。这些输入是NID-CNTRLj，αj，Rj和Rj+1。REG3和REG4的输出送入功能块FUNC1，进行(R3-R4)的运算。同时，为了和所有其它的输入同步，R1、R2和R4经寄存器REG5和REG6延时。FUNC4的功能以后讨论。在紧接着的两个时钟周期内，R5和F1通过FUNC2相乘，并且R6通过REG7和REG8相应地延迟两个时钟周期。最后，F2和R8送入功能块FUNC3，进行(F2+R8)的运算。
为了得到全部N个帧缓冲器的最佳混合，应当提高随着在每个FBj处的Pj的宽度的增加而提高的Rj的总精度。然而，这不是一个实际的解决办法，因为这不能有效地将全部Rj的清晰度带到下一级。不过，可以采用一种简单的舍位法，结果在每一混合级平均产生1/2位的误差。
如果在功能块FUNC5进行舍入操作，那么平均误差是1/4位此值是如果不用FUNC5时的误差1/2的一半。这样FUNC5提供的最终得到的象素Rj与Pj的位数一样。因此，MIXER30所需的全部时间占六个系统时钟周期。
MIXER30有两个作用。第一个作用是进行α混合(即防混淆)。第二个作用是数据通路控制，如图2所示，除了FB-N，每个FB都有一个“三对一”的MUX17。为了进一步降低成本和减小复杂程度，MUX17的功能包含在MIXER30之中，这在以后说明。
当α设定为1.0，Rj(α混合的结果)为Pj。当α设定为0.0，Rj为Rj-1。换句话说，混合功能也包括了一个乘法器的功能，只要适当选择α的值就可以了。如图5所示，这是在功能块FUNC4中完成的。对于一个8位宽的α值，FUNC4的逻辑电路如图6所示。用两位的VIDEO-CNTRL控制α值。当α启动位(NID-CNTRL-1)为高电位，则α输出与α输入相同。当α启动位(VID-CN-TRL-1)为低电位，α-OUT-6至α-OUT-0则被与门AND6至AND0强置为“0”。此外，α-OUT-7设定为“1”，使α-OUT＝1.0，这使MIXER30选择Rj+1。
假定一个8位α值，MIXER30的输入和输出总数目为对每一种R、G、B颜色Rj8个输入;
Pj8个输入;
Rj+18个输入;
共同的信号α8个输入;
VID-CNTRL2个输入;
系统时钟，1个输入，总共有83根引线，但不包括电源等。
如前所述，进行象素混合所遇到的一个问题是由两个不同的视频源产生的两幅图像的格式不一样。例如，两个图像源之间的象素形状可能不一样，其中一个图像源的象素可能是方的，而另一个不是方的。另一个例子是两种图像源的分辨率可能不一样。因此，为了对全部的FB来说是逐个象素在大小、形状上都逐一对应，如果一个图像源小于另一个，则它的图像需要进行放大;如果一个图像源大于另一个，则它的图像需要进行缩小，根据本发明的精神，解决这些问题的一个办法是对所有的FB进行超取样，其中FB的图像源的分辨率是每个图像源的分辨率的最小公倍数，不论是在水平方向还是在垂直方向上。最小公倍数FB方法是最佳的，因为在使用HDTV图像取样器的情况下，分辨率固定在1920×1035象素，超取样不总是容易实现的。然而，如果FB的大小等于最小公倍数，那么作为超取样的方法，象素可以很容易地复制或插入。为了进行超取样，另一种方法是采用数字信号。
然而应该注意的是，最小公倍数方法可能导致非常大的FB。例如，480扫描行和1035扫描行的最小公倍数是33，120扫描行。此外，最终得到的象素可能不是方形象素。还需要进行时基校正来与监视器带宽相适应。
值得庆幸的是，许多图形系统或视频系统的象素通常是方的(或几乎是方的)。此外，由于开窗口的缘故，图像源不需要充满整个FB，因此每个象素可以同等对待。于是，对所有的j(1≤j≥N)来说，象素P(x，y)j可以认为是方的，且大小相等，其中j代表第j的FB，N是系统中帧缓冲器的数目。
总之，本发明论及并解决了在一个显示监视器中将多个图像源组合在一起的难题。对具有N个独立的图像源的系统提出了重叠和融合的技术。
本发明允许存在任何数目的独立图像源(N)，其中每一个图像源有一个相关的FN。该结构还能对每个FB的串行输出进行交错存取，以便与视频输出相适应。这样，如果交错存取需要M个矩阵，那么MIXER30的总数是N×M，它能以一个象素的精度对任何数目的图像进行混合，其精度是图像的组合的透明系数的函数。
本发明还使用了视频查寻表，根据应用的特定窗口标识数，在一个多任务环境中进行各种混合。
本发明还采用WID值，对每个窗口的任何数目的独立的图像源，以逐个象素为基础，提供实时象素切换和控制。
虽然根据本发明的最佳实施例对本发明进行了展示和描述，但是本领域的技术人员应该懂得，在不偏离本发明的范围和精神的前提下，可以在形式上和细节上对其做各种改动。
权利要求
1.图像显示装置，其特征在于包括以分级方式排列的多个帧缓冲器，从而构成一个优先级最高的帧缓冲器和多个优先级较低的帧缓冲器，每个所说的帧缓冲器装置存储从相关联的图像源得到的图像素数据；与每个所说的帧缓冲器的输出相连的装置，用于将存储的图像象素数据格式转换成预定的格式；以及输入端与所说的转换装置的各个输出端相连的装置，用于有选择地将从所说的多个帧缓冲器装置中的每一个得到的图像象素组合，以便形成一个组合图像象素。
2.如权利要求1的图像显示装置，其特征在于所说的组合装置包括多个装置，每一个都放在以分级方式排列的相邻的帧缓冲器装置之间，用于有选择地产生一个图像象素值，以及将产生的图像象素值提供给下一个最高级的发生装置的输入端，所说的发生装置对一个控制装置作出响应，用于(a)提供一个等于由第一帧缓冲器装置输出的图像素值的图像素值，第一帧缓冲器装置与其输入端相连，(b)提供一个等于由第二帧缓冲器装置输出的图像象素值的图像象素值，第二帧缓冲器装置与其输入端相连，(c)提供一个等于由第一和第二帧缓冲器装置输出的图像象素值组合的图像象素值。
3.如权利要求1的图像显示装置，其特征在于所说的组合装置包括用于每个帧缓冲器装置的混合装置，以便根据由相关联的帧缓冲器装置提供的象素透明度值，对从相关联的帧缓冲器装置得到的象素值和从与下一个较低优先级的帧缓冲器装置相关联的混合装置得到的象素值进行混合。
4.如权利要求1的图像显示装置，其特征在于每个所说的转换装置都有与控制装置相连的一个输入端，用于在其中存储代表预定格式的数据。
5.如权利要求1的图像显示装置，其特征在于对应于N个优先级有N个帧缓冲器装置，并且其中所说的N个帧缓冲器装置中的每一个都以M路方式交错存取。
6.一种产生视频象素数据的方法，其特征在于包括以下步骤提供以分级方式排列的多个帧缓冲器，从而构成一个优先级最高的帧缓冲器和多个优先级较低的帧缓冲器，每个所说的帧缓冲器装置存储从相关的图像源得到的图像象素数据;有选择地将从所说的多个帧缓冲器装置中的每一个得到的图像象素组合，以便形成一个组合图像象素。
7.如权利要求6的一种方法，其特征在于有选择地组合的步骤，对每一个存储在帧缓冲器装置中的图像象素来说，是在逐个象素的基础上完成的。
8.如权利要求6的一种方法，其特征在于有选择地组合的步骤包括对预定的象素彩色值连同显示窗口标识进行解码的步骤，以便产生多个控制信号，控制对图像象素有选择地组合的过程。
9.如权利要求6的一种方法，其特征在于至少一个帧缓冲器装置以与已经存储在其中的每个象素值相结合的方法，存储一个透明度值，其中有选择地组合的步骤将透明度值、相关联的象素值和来自下一个较低优先级帧缓冲器装置的经组合的象素值组合在一起。
10.如权利要求6的一种方法，其特征在于提供分级方式排列的多个帧缓冲器的步骤包括将从每个帧缓冲器装置得到的存储的图像象素数据的格式转换成预定格式的步骤。
11.一种用于有选择地将从第一输入端和第二输入端得到的图像象素数据混合在一起的集成电路器件，其特征在于所说的集成电路器件包括第一装置、第二装置和第三装置，第一装置将从第二输入端得到的象素值中减去从第一输入端得到的象素值，第二装置将所说第一装置输出的差值乘以与从第一输入端得到的象素值相关联的象素透明度值，第三装置将所说第二装置输出的乘积与从第二输入端得到的象素值相加。
12.如权利要求11的一种集成电路器件，其特征在于延时装置，用于对从第二输入端得到的象素值同步延迟一个第一、第二装置进行操作所需要的时间量。
13.图像显示装置，其特征在于包括以分级方式排列的多个帧缓冲器，从而构成一个优先级最高的帧缓冲器和多个优先级较低的帧缓冲器，每个所说的帧缓冲器装置存储从相关联的图像源得到的图像象素数据;放在以分级方式排列的相邻的帧缓冲器装置之间的装置，用于产生一个图像象素值，以及将产生的图像象素值提供给下一个最高级的另一发生装置的输入端，所说的发生装置对控制信号作出响应，用于(a)提供一个等于由第一帧缓冲器装置输出的图像象素值的图像象素值，第一帧缓冲器装置与其输入端相连，(b)提供一个等于由第二帧缓冲器装置输出的图像象素值的图像象素值，第二帧缓冲器装置与其输入端相连，(c)提供一个等于由第一和第二帧缓冲器装置输出的图像象素值组合的图像素值。
14.如权利要求13的图像显示装置，其特征在于与每个所说的帧缓冲器装置的输出端相连的装置，用于将存储的图像象素数据格式转换成一个预定格式。
15.如权利要求13的图像显示装置，其特征在于所说的发生装置对一个相关联的的说的帧缓冲器装置输出的透明度值作出响应，以便根据该象素透明度值将第一和第二帧缓冲器装置输出的图像象素值进行混合。
16.如权利要求13的图像显示装置，其特征在于所说的控制信号由包括查寻表装置的控制装置产生，用于根据象素彩色码和显示装置窗口标识，以逐个象素为基础产生控制信号，其中所说的象素彩色码和显示屏幕窗口标识存储在与所说控制装置相关联的一个所说的帧缓冲器装置中。
17.如权利要求13的图像显示装置，其特征在于所说的发生装置包括第一装置、第二装置和第三装置，第一装置将从与处于下一个较低优先级的帧缓冲器装置相关联的发生装置得到的象素值中减去从相关联的帧缓冲器装置输出的象素值，第二装置将所说第一装置输出的差值乘以与从相关联的帧缓冲器装置输出的象素值相关联的象素透明度值，第三装置将所说第二装置输出的乘积加上从与处于下一个较低优先级的帧缓冲器装置相关联的发生装置得到的象素值。
全文摘要
采用光栅图形显示视频数据通路的方法和装置，实现了多幅图像的任意混合。该视频数据通路并行，并采用在一组查寻表控制下运行的并行装置，查寻表可以从控制器例如主机工作站取出，该通路起提高屏幕分辨率的作用，也能从可能存在的不同图像源中形成各种不同的象素数据格式。在主机工作站的控制下对许多图像源的输出进行混合。转换成共同的预定格式的象素数据格式在由多个图像源产生的象素值之间提供相关性，每个图像源都有一个单独的帧缓冲器。
文档编号G06T3/00GK1068926SQ9210492
公开日1993年2月10日 申请日期1992年6月22日 优先权日1991年7月22日
发明者宋民少, 莱昂·卢梅尔斯基, 阿兰·威斯利·皮沃斯, 约翰·路易丝·彼得斯 申请人:国际商业机器公司