專利名稱：用于顯示器的合成速率降低的制作方法
相關(guān)申請本申請涉及美國專利申請?zhí)朹___，于____提交，名為“Spatio-Temporal Generation of Motion Blur”，并轉(zhuǎn)讓給英特爾公司。
背景個人電腦(PC)顯示器一般顯示一疊對應(yīng)于用戶可能正在執(zhí)行的不同類型工作(例如，文字處理、電子郵件、電子數(shù)據(jù)表、視頻等)的窗口，當(dāng)前激活的應(yīng)用窗口位于疊層的頂部，這樣看上去離用戶最近。當(dāng)用戶從一個作業(yè)改變成另一個作業(yè)時，這些窗口重新組合成新的桌面圖像，將新的應(yīng)用窗口帶到最前面。
未來的PC產(chǎn)品計劃使用三維(3D)動畫技術(shù)合成應(yīng)用窗口，為用戶提供更豐富的可視體驗(yàn)，其中動畫平滑移動。為使動畫平滑移動，它們必須沒有跳躍(如果沒有足夠快地合成桌面圖像將發(fā)生跳躍)。遺憾的是，以足夠高的速度合成PC桌面圖像需要極大的圖形存儲器帶寬，這使成本增加到在面向移動和低成本PC市場的產(chǎn)品中所不能接收的程度。
按照慣例，為處理不合適的計算或存儲器資源，幀只是被停止。因?yàn)榉艞壛吮硎驹純?nèi)容的圖像信息，結(jié)果通常是外觀上跳躍的動畫，類似于如今個人電腦上經(jīng)?？吹降膭赢嬕曨l。這種幀跳躍可以導(dǎo)致視頻幀頻降低到感覺平滑移動所需的幀頻以下。因此，低比特率視頻可能時常給用戶呈現(xiàn)跳躍。
附圖簡述

圖1示出了包括圖形顯示系統(tǒng)的計算機(jī)系統(tǒng)的實(shí)施例的框圖。
圖2示出了正在執(zhí)行文字處理應(yīng)用程序的窗口。
圖3是用于合成速率降低的時間平均的實(shí)施例的示意圖。
圖4是合成速率降低的一個實(shí)施例的流程圖。
發(fā)明詳述本發(fā)明的實(shí)施例在特定時間間隔上混合顯示的幀，以在降低的幀頻下為用戶呈現(xiàn)平滑的外觀。該過程類似于在時延照相過程為移動對象產(chǎn)生的運(yùn)動模糊。當(dāng)應(yīng)用窗口更遠(yuǎn)離觀察者或更接近觀察者移動時，可以通過時間平均完成運(yùn)動模糊。尤其是，在輸出幀的時間之前或之后，以預(yù)定/短暫的時間間隔使用時間平均來混合圖像信息，以略模糊的形式保留所有的圖像信息。在相關(guān)圖像信息保留之后，輸出速率可以減少而保留足夠的信息以產(chǎn)生平滑移動動畫序列的外觀。取樣(例如丟失幀)之前加權(quán)平均為序列強(qiáng)加一個較低頻率限制，從而可以實(shí)現(xiàn)后來高質(zhì)量的再現(xiàn)。運(yùn)動模糊在3D動畫中保持圖像質(zhì)量，以低合成速率呈現(xiàn)合意的外觀，這減少了對過度高的圖形存儲器帶寬的需求，由此減少了PC的制造成本。
在詳細(xì)的說明書中，提出眾多特定細(xì)節(jié)以提供對本發(fā)明徹底的理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明可以不以這些特性細(xì)節(jié)實(shí)現(xiàn)。在其它實(shí)例中，為不混淆本發(fā)明，詳細(xì)描述了已知的方法、步驟、元件和電路。
下面詳述的一些部分以計算機(jī)中的數(shù)據(jù)位或二進(jìn)制信號操作的算法和符號表示的方式呈現(xiàn)。這些算法描述和表達(dá)是數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中技術(shù)人員使用的方法，以向本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員傳達(dá)他們工作實(shí)質(zhì)。這里一般將算法考慮成通向所需結(jié)果的自相一致的步驟序列。這些步驟包括物理量的物理操作。通常，但并不必要，這些量具有能夠被保存、傳輸、合成、比較或其它操作的電學(xué)或磁學(xué)信號的形式。已經(jīng)證明原則上用于一般使用的原因，把這些信號歸類成位、值、元件、符號、字符、術(shù)語、數(shù)字等是方便的。然而應(yīng)當(dāng)理解所有這些和類似的術(shù)語與合適的物理量相關(guān)，且僅是這些量的方便的標(biāo)記。除非特別聲明，否則當(dāng)在下面的討論中出現(xiàn)時，應(yīng)當(dāng)理解的是在整個說明書中，使用諸如“處理”或“用計算機(jī)計算”或“計算”或“確定”等這樣術(shù)語的討論，指計算機(jī)或計算系統(tǒng)或類似的電子計算裝置的動作和處理，這些計算裝置對計算系統(tǒng)的寄存器和/或存儲器中的以物理(電子)量表征的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，并將其轉(zhuǎn)換成其它數(shù)據(jù)，這些其它數(shù)據(jù)類似地以計算系統(tǒng)的存儲器、寄存器或其它信息存儲、轉(zhuǎn)換和顯示裝置中的物理量表征。
本發(fā)明的實(shí)施例可以以硬件或以軟件(微代碼)的方式執(zhí)行，或結(jié)合它們二者執(zhí)行。然而，本發(fā)明的實(shí)施例可以以在可編程系統(tǒng)上執(zhí)行的計算機(jī)程序執(zhí)行，該可編程系統(tǒng)包括至少一個處理器、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)(包括易失性和非易失性存儲器和/或存儲元件)、至少一個輸入裝置以及至少一個輸出裝置。程序代碼可以應(yīng)用到輸入數(shù)據(jù)以執(zhí)行這里描述的功能和產(chǎn)生輸出信息。輸出信息可以以已知的方式應(yīng)用到一個或多個輸出裝置。出于本申請的目的，處理系統(tǒng)包括任何具有處理器(例如數(shù)字信號處理器(DSP)、微控制器、專用集成電路(ASIC)或微處理器)的系統(tǒng)。
本發(fā)明的所述實(shí)施例的上述描述并不是窮舉性的或并不將本發(fā)明限制成所公開的特定形式。這里描述本發(fā)明的特定實(shí)施例和實(shí)例用于示例性目的，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行各種等效修改。可以根據(jù)上述描述對本發(fā)明做出修改。下面權(quán)利要求書中使用的術(shù)語不應(yīng)理解成將本發(fā)明限制成說明書和權(quán)利要求書中公開的特定實(shí)施例。而是，本發(fā)明的范圍完全由下面的權(quán)利要求書確定，權(quán)利要求書將理解成與權(quán)利要求解釋制訂的條款一致。
圖1示出了一種計算機(jī)系統(tǒng)的實(shí)施例100的圖示，該計算機(jī)系統(tǒng)包括一個3D顯示處理器102，用于使用空間和時間平均產(chǎn)生運(yùn)動模糊。為方便起見，省略了對理解本發(fā)明不必要的計算機(jī)系統(tǒng)的元件。盡管顯示處理器102以存儲控制器104的一部分示出，顯示處理器102還可以配置成獨(dú)立的裝置。顯示處理器102還可以配置成單獨(dú)芯片裝置或片上系統(tǒng)、多芯片模塊或插入電路板的一部分。顯示處理器102可以被包括在任何各種類型的系統(tǒng)中，包括計算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)PC、英特網(wǎng)設(shè)備、電視機(jī)(包括HDTV系統(tǒng)和交互式電視系統(tǒng))、個人數(shù)字助理(PDA)、穿戴式電腦以及其它顯示2D和或3D圖像表示的裝置。
如圖所示，計算機(jī)系統(tǒng)包括與存儲控制器104通信的主處理器106，存儲控制器104包括顯示處理器102。顯示處理器102還與存儲器108通信。主處理器106可以包括一個或多個各種類型的處理器，例如微處理器、多處理器和CPU。存儲器108可以包括不同類型的存儲器子系統(tǒng)，包括隨機(jī)訪問存儲器(例如DDR、SDRAM、RDRAM等)和大容量存儲裝置的任何組合。顯示裝置110可以耦合到顯示處理器102。顯示裝置110可以是任何各種類型的顯示監(jiān)視器或裝置，包括但不限于下例裝置視頻監(jiān)視器、陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)、反射型硅基液晶(LCOS)或氣體等離子體顯示器。系統(tǒng)可以執(zhí)行應(yīng)用軟件以在顯示裝置110上顯示圖形和視頻對象。
各種輸入裝置(未示出)可以與計算機(jī)系統(tǒng)相連，包括鍵盤和/或指針控制裝置。指針控制裝置允許用戶選擇各種命令模式、修改圖形數(shù)據(jù)和輸入其它數(shù)據(jù)。更具體而言，輸入裝置允許用戶通過在表面移動指針控制裝置而選擇性地放置指針在顯示器上的任何所需位置(例如窗口圖標(biāo))。應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明可以使用各種已知的輸入裝置，包括其它控制裝置，例如機(jī)械鼠標(biāo)、跟蹤球等。
圖2示出了顯示環(huán)境的屏幕截圖的實(shí)施例200的圖示。該屏幕截圖示出了當(dāng)初始窗口202和最終窗口204之間的感知距離(perceiveddistance)作為動畫轉(zhuǎn)換206的一部分經(jīng)過時本發(fā)明的執(zhí)行方案怎樣產(chǎn)生模糊運(yùn)動的實(shí)例?！按翱凇币话憧梢允秋@示數(shù)據(jù)的顯示器上的傳統(tǒng)矩形區(qū)域，以及較小的子區(qū)域，例如彈出、下拉或其它菜單、圖標(biāo)、符號或其它顯示元件以及對象。這種環(huán)境中，操作系統(tǒng)(例如Windows、Linux、OS/2或Macintosh)提供用戶界面以及一個或多個與當(dāng)前運(yùn)行的應(yīng)用程序相關(guān)的窗口。一般的執(zhí)行方案中，可以在一個窗口中運(yùn)行英特網(wǎng)瀏覽器應(yīng)用程序，可以在操作系統(tǒng)桌面上的第二窗口中運(yùn)行文字處理器應(yīng)用程序。
視窗顯示系統(tǒng)的另一個實(shí)施例中，用戶點(diǎn)擊圖標(biāo)并激活窗口204，使它位于其它窗口的頂部，以在窗口204內(nèi)對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。在激活序列過程中，產(chǎn)生增大尺寸的中間系列窗口206以表示窗口動畫運(yùn)動到它的最終位置204。在諸如矩形窗口、菜單或子菜單的對象中，這些對象中顯示的數(shù)據(jù)可以包括字母數(shù)字和/或圖形數(shù)據(jù)。因此，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的設(shè)備和方法應(yīng)用到顯示器上顯示的任何對象，而不管在任何特殊計算機(jī)顯示系統(tǒng)中的對象的形狀、大小或功能。
現(xiàn)在參考轉(zhuǎn)換狀態(tài)，該窗口的多個中間子序列被一起平均(例如206)并呈現(xiàn)到顯示器上。因?yàn)槠骄斜Ａ羲械脑夹畔?，與平均208、210相關(guān)的減少的幀頻保持了從初始圖像202到最終圖像204平滑運(yùn)動的幻影。通過使得顯示器上對象的各個幀模糊，這種方法可以以較平滑的方式而不是尖銳的、跳躍的方法變換對象。如圖所示，窗口的文本清晰可見全部細(xì)節(jié)，且當(dāng)它以整幅狀態(tài)204出現(xiàn)時適于被用戶操作。相反，當(dāng)它正被變換成它的整幅狀態(tài)204時，窗口文本對于用戶是模糊的。當(dāng)窗口從圖標(biāo)變成整幅狀態(tài)時文本變得更加詳細(xì)。通過在每個平均中包括足夠數(shù)目的中間幀，外觀可以以平滑方式呈現(xiàn)變化，而不管與顯示幀有關(guān)的幀頻的減少。
小圖標(biāo)包括縮略圖方式的窗口內(nèi)容的表示。例如，圖標(biāo)包括標(biāo)題，當(dāng)它的尺寸增大時，看上去就像它從薄霧中出來并且漸漸地像動畫一樣。當(dāng)點(diǎn)擊和打開一個窗口圖標(biāo)時，它可以以多種方式呈現(xiàn)。一個執(zhí)行方案中，窗口打開以顯示整幅內(nèi)容，在整個動畫序列保持窗口的水平方向。另一個實(shí)例中當(dāng)窗口隨時間逐漸變大成整幅大小時，以早先新聞影片中看到的旋轉(zhuǎn)新聞標(biāo)題的方式旋轉(zhuǎn)窗口。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在特定時間窗口上平滑地混合幀，以在減少的幀頻條件下產(chǎn)生平滑的外觀。使用運(yùn)動模糊以在這些3D動畫過程中保持圖像質(zhì)量，使它們在低的合成速率下呈現(xiàn)合意的外觀，這減少了對過度高的圖形存儲器帶寬的需求，由此降低了PC產(chǎn)品的成本。使用運(yùn)動模糊以更信服的方式傳遞窗口的運(yùn)動。當(dāng)和屏幕剩余部分的尖銳或?qū)箤傩韵啾容^，窗口的運(yùn)動特別明顯。
圖3是幀序列的實(shí)施例300的圖示，更具體地示出了時間關(guān)系。幀序列302包括第一幀304和第n幀306。幀302可以是大量公共格式中的任何一種。序列302中的每個幀表示在特定時間點(diǎn)呈現(xiàn)的內(nèi)容。序列302的各個部件快速連續(xù)地呈現(xiàn)。序列302中的各個幀可以通過以即時時間對應(yīng)用模型進(jìn)行取樣而產(chǎn)生。
通過一起平均各個幀308的序列310和312，取樣模型模擬了攝影機(jī)的快門，以產(chǎn)生子取樣幀314。運(yùn)動模糊模擬了時間周期曝光產(chǎn)生的真實(shí)世界的視頻快門。一般地，在平均間隔期間對象移動的顯示是拍攝時在該間隔將發(fā)生的真實(shí)世界運(yùn)動模糊的模擬。后續(xù)的平均間隔310和312同樣模擬了后續(xù)的平均間隔的真實(shí)世界運(yùn)動模糊。如下詳細(xì)描述的，該過程依賴于所選幀的加權(quán)平均的計算。
尤其是，為幀310和312的每個子集計算加權(quán)平均，產(chǎn)生隨后顯示的數(shù)目減少的幀314。數(shù)目減少的顯示幀314提供了節(jié)省存儲器帶寬之后的搜尋。
如上所述，當(dāng)窗口遠(yuǎn)離或接近觀察者移動時，可以通過時間平均完成運(yùn)動模糊。尤其是，在輸出幀時間之前或之后，使用時間平均以預(yù)定/短暫的間隔混合圖像信息，以略模糊的形式保留所有的圖像信息。這種加權(quán)在每個平均間隔給第一和最后幀較少的突出(prominence)，給平均間隔中心附近的幀較多的突出。以這種方法調(diào)整權(quán)重允許一個子取樣的圖像平滑地流動到下一個，以減少速率的顯示序列保持了平滑運(yùn)動的幻影。
取樣(例如丟失幀)之前，加權(quán)平均為序列強(qiáng)加一個較高的頻率限制使得可以實(shí)現(xiàn)后來的高質(zhì)量再現(xiàn)。
圖4是合成速率降低的實(shí)施例400的流程圖。通過沿時間相鄰的幀序列計算加權(quán)平均來執(zhí)行幀的運(yùn)動模糊。
在步驟402，由已知技術(shù)制造一系列幀。該系列幀可以包括任意數(shù)目的幀。一個實(shí)施例中，該序列幀包括n個幀，當(dāng)應(yīng)用窗口被打開觀看時表示該應(yīng)用窗口每秒x幀。動畫序列在整個周期一般是0.25～0.5秒。
在步驟404，幀系列被分割成幀的子集。一個實(shí)施例中，n幀系列被分割成一系列n/x組幀，每組由y個幀組成。
在步驟406，為每個幀子集計算加權(quán)平均。尤其是，使用時間平均在輸出幀時間之前或之后以預(yù)定/短暫間隔混合圖像信息，這樣以略模糊的形式保留所有的圖像信息，從而可能實(shí)現(xiàn)后來的高質(zhì)量再現(xiàn)。
操作中，為所選數(shù)目的相鄰高速幀計算加權(quán)平均。然后為高速幀的后續(xù)者計算加權(quán)平均，以此類推。獲得了幀頻減少同時維持了整個高速序列中包含的信息。結(jié)果是平滑的圖像顯示。
可以使用選擇子集的很多基數(shù)(base)。這些基數(shù)包括上述基數(shù)、上述基數(shù)的任何修改以及上述基數(shù)的任何組合和/或其修改中的任意一種。本發(fā)明的范圍內(nèi)，子集大小沒有限制，各組之間可能不同。
在典型的執(zhí)行方案中，小圖標(biāo)具有縮略圖方式的窗口內(nèi)容。該窗口可以包括諸如標(biāo)題之類的內(nèi)容。當(dāng)包括標(biāo)題的窗口尺寸增大時，它看上去以霧狀、平滑、模糊的方式呈現(xiàn)。窗口以小狀態(tài)出發(fā)產(chǎn)生連續(xù)的中間狀態(tài)。每個狀態(tài)看上去可能在不同的位置或方向比它之前的那個狀態(tài)更大，且在所選點(diǎn)計算時間平均以產(chǎn)生幀。這些轉(zhuǎn)換一般很短，可能僅包括5-6個加權(quán)平均，但是完全足夠產(chǎn)生外觀連續(xù)的運(yùn)動。
在步驟408，顯示加權(quán)平均的幀。如上所述，在顯示低速幀之前表示原始內(nèi)容的幀被模糊。當(dāng)播放低頻幀時，操作系統(tǒng)需要的窗口動畫將看上去自然而平滑。
最后的圖像包括子幀的組合。例如，從圖標(biāo)到整幅窗口的路徑是模糊的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到幀可以以任何方法使用或處理，例如，例如，以視頻圖像為代表的正向序列方式，或以反向或雜亂的方式。
本發(fā)明所述實(shí)施例的上述描述并不是窮舉性的或并不將本發(fā)明限制成所公開的具體形式。這里描述本發(fā)明的特定實(shí)施例和實(shí)例用于示例性目的，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行各種等價修改。可以根據(jù)上述說明書對本發(fā)明做出修改。下面權(quán)利要求書中使用的術(shù)語不應(yīng)理解成將本發(fā)明限制成說明書和權(quán)利要求書中公開的特定實(shí)施例。而是，本發(fā)明的范圍完全由下面的權(quán)利要求書限定，權(quán)利要求書將理解成與權(quán)利要求解釋制訂的條款一致。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生運(yùn)動模糊的方法，包括產(chǎn)生一系列窗口幀；將該系列幀分割成幀的子集；為每個幀子集計算加權(quán)平均；以及顯示該加權(quán)平均的幀。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中產(chǎn)生一系列窗口幀還包括當(dāng)應(yīng)用窗口被打開用于觀看時，表示所述應(yīng)用窗口的每秒x個幀。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其中將該系列幀分割成幀的子集還包括將該系列的n個幀分割成一系列n/x組幀，每組由y個幀組成。
4.權(quán)利要求1所述的方法，其中為每個幀子集計算加權(quán)平均還包括在輸出幀時間之前或之后，使用時間平均以預(yù)定/短暫的間隔來混合圖像信息。
5.權(quán)利要求1所述的方法，其中為每個幀子集計算加權(quán)平均還包括為所選數(shù)目的相鄰高速幀計算加權(quán)平均。
6.一種機(jī)器可讀介質(zhì)，其中具有存儲的多個機(jī)器可讀指令，該指令可由處理器執(zhí)行以提供運(yùn)動模糊，所述指令包括產(chǎn)生一系列窗口幀的指令；將該系列幀分割成幀子集的指令；為每個幀子集計算加權(quán)平均的指令；以及顯示該加權(quán)平均的幀的指令。
7.權(quán)利要求6所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其中產(chǎn)生一系列窗口幀的指令還包括當(dāng)應(yīng)用窗口被打開用于觀看時，表示所述應(yīng)用窗口的每秒x個幀。
8.權(quán)利要求6所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其中將該系列幀分割成幀子集的指令還包括將該系列的n個幀分割成一系列n/x組幀的指令，每組由y個幀組成。
9.權(quán)利要求6所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其中為每個幀子集計算加權(quán)平均的指令還包括在輸出幀時間之前或之后，使用時間平均以預(yù)定/短暫的間隔來混合圖像信息的指令。
10.權(quán)利要求6所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其中為每個幀子集計算加權(quán)平均的指令還包括為所選數(shù)目的相鄰高速幀計算加權(quán)平均的指令。
11.一種系統(tǒng)，包括顯示處理器，以產(chǎn)生一系列窗口幀，將該系列幀分割成幀子集，為每個幀子集計算加權(quán)平均，以及顯示該加權(quán)平均的幀。
12.權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括與該顯示處理器通信的存儲控制器。
13.權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中顯示處理器配置成獨(dú)立的裝置。
14.權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括用于保存該系列窗口幀的存儲器。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施例在特定時間窗口上混合幀以在減少的幀頻下產(chǎn)生平滑的外觀。當(dāng)窗口遠(yuǎn)離或接近觀察者移動時，可以通過時間平均完成運(yùn)動模糊。尤其是，使用時間平均，在輸出幀時間之前或之后以預(yù)定/短暫的間隔來混合圖像信息，以略微模糊的形式保留所有的圖像信息。在保留了相關(guān)圖像信息之后，可以在減少的輸出速率下顯示幀，同時保留足夠的信息以再現(xiàn)平滑移動的動畫序列。
文檔編號G09G5/14GK1898703SQ200480038861
公開日2007年1月17日 申請日期2004年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
發(fā)明者B·巴克斯特, P·科里沃, T·沃爾什 申請人:英特爾公司