[发明专利]图像处理

说明书

技术领域

本发明总的涉及图像处理，并且具体地涉及编码和译码图像的方法 和系统。

背景技术

三维图形的实时再现(real-time rendering)在移动终端上拥有许 多具有吸引力的应用，包括游戏、人机界面、接发消息和移动商务。 由于三维再现是一项计算量很大的任务，经常必须建构专用硬件来达 到足够的性能。降低复杂性和这种硬件结构的带宽使用的创新方法， 因此具有重要意义。

尤其是对移动电话来说，主要瓶颈是存储器带宽。减少存储器带宽 使用的通常技术是纹理压缩。纹理化指的是“粘合”图像(这里称作 纹理)到所再现的三角形上的过程。如果纹理被压缩到存储器中，然 后在访问期间它们被解压缩，可以避免大量的带宽使用。

大多数纹理压缩方案专注于图像类型的数据，比如照片。然而，随 着可编程着色器(shader)的出现，纹理已经开始用于许多其他类型 的数据而不仅仅是传统的摄影图像。凹凸映射(bump mapping)因此 成为一种普及的技术，其以廉价的方式向几何物体增加细节的想象。 更具体地说，纹理，所谓的凹凸图(bump map)或法线图(normal map)， 用在每个像素上来干扰表面法线。生成法线图的通常方法是从高的多 边形计数模型开始，并且使用一些几何简化算法创建低复杂度模型。 在这两个模型之间的“差异”然后被“烘培”成法线图。对于实时再 现，应用法线图到低复杂度模型，给予它更详细的外观。例如，该文 件[1]示出了如何可能从非常高的三角形计数模型(15000个多边形) 变到一个非常低的三角形计数模型(1000个多边形)，通过使用法线 图而具有保存的质量。

能够使用较低多边形计数模型，当然对于移动设备和终端是非常有 吸引力的，因为它们比PC系统具有更低的计算性能。

然而，一个问题是可利用的纹理压缩方法使用记忆中的摄影图像来 创建，当数据为其他东西比如法线图时则不能很好工作。例如，已使 用S3TC(与DXTC相同)[2]来压缩法线图，但是，结果具有块假象， 见文件[1]。

在今天的大多数情况下，凹凸映射是在每个再现图元例如三角形的 局部切线空间(X，Y，Z)上执行。由于法线的长度是没有关系的，可以 使用单位法线。因此，问题是要压缩三元组(X，Y，Z)，其中X²+Y²+Z²＝1。 这个最简单的方案仅仅是处理X，Y，Z为RGB(红、绿、蓝)并且使用 S3TC/DXT1压缩它，但这给出相当差的质量。

另一种方法是仅压缩X和Y，然后使用等式1计算Z：

Z=1-X2-Y2---(1)]]>

通过集中在X和Y上，有可能获得较低的失真。为了进一步提高质 量，可以使用DXT5。通常，DXT5是用于α纹理即RGBA纹理的S3TC版 本，其中RGB被一起编码，并且α分量(A)被独立地编码。因此，一 种方法是使用α信道来编码X和使用G信道来编码Y。R和B一直未使 用，以便给予G最高质量。然而，这仍然没有给予足够的质量。

其实，对于光滑表面，事实证明，甚至未压缩的RGB888/XYZ888没 有给予一些物体足够的质量。特别是对于光滑表面，需要8个以上的 比特。因此，ATI科技开发了3Dc[1]，这是一种压缩格式，通常将允 许比XYZ888更高的质量。

正如在DXT5中，只压缩X和Y，计算Z。X和Y单独地被压缩。X值 被分组为4×4像素的块。这些值可以从-127.000变化到127.000，(或 者可替换地，从0到255)，但它们往往丛聚在间隔中。3Dc利用了这 一点，并且使用16比特指定此值：8比特用于该间隔的开始并且8比 特用于该间隔的结束。