[发明专利]一种基于像素空间掩码矩阵模型的字幕渲染方法

说明书

技术领域

本发明涉及电视节目制作领域的字幕渲染技术，具体涉及一种基于像素 空间掩码矩阵模型的字幕渲染方法。

背景技术

由于电视字幕具有独立的表意功能，作为一种必备的电视节目要素，电视 字幕是一种重要的电视图文的展现形式。随着电视频道、节目内容的细分，各 个部门的分工也更加专业化，对于不同类型节目的制作，以单一类型的字幕系 统已很难满足要求。另外，电视节目的日益多样性和电视观众欣赏、鉴赏水平 的不断提高，也要求电视字幕的应用模式必然朝着多样性的方向发展。

从广义的角度来说，电视字幕所处理的字幕对象可以分为图形和文字两个 部分。图形包括各种规则形状的图形、由基本图形元素组成的复合图形和任意 不规则图形，文字包括世界上各种语种的文字。

从计算机展现的角度来说，字幕对象渲染的最终目的是根据图形化的矢量 信息和图像纹理，采用数字图像处理的相关算法，得到由32位RGBA表示的像 素组成的一帧图像。因此将字幕对象归一化为一种图形表达形式，有利于数字 图像处理算法的统一化。

从计算机图形学的角度来说，可以将所有类型的字幕对象视为由一系列直 线和曲线组成的图形。计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在计算机中 表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。 图形通常由点、线、面、体等几何元素和灰度、色彩、线型、线宽等非几何属 性组成。从处理技术上来看，图形主要分为两类，一类是基于线条信息表示的， 如工程图、等高线地图、曲面的线框图等，另一类是明暗图，也就是通常所说 的真实感图形。计算机图形学一个主要的目的就是要利用计算机产生令人赏心 悦目的真实感图形。为此，必须建立图形所描述的场景的几何表示，再用某种 光照模型，计算在假想的光源、纹理、材质属性下的光照明效果。

在计算机图形学中，Bezier曲线是一种重要的多项式参数曲线。平面中的 任意N(N>＝2)个点都可以构成一个Bezier曲线。这N个点称为Bezier曲线的 控制顶点，N个点组成的多边形称为Bezier曲线的控制多边形。在字幕渲染技 术中，可以使用Bezier曲线来表达所有字幕对象的矢量信息，将字幕对象的原 始矢量轮廓转化为二次Bezier曲线，并将一个内部自相交Bezier封闭曲线分 成多个封闭轮廓，根据交点将一条Bezier线段分割成若干条首尾相连的线段， 在字幕矢量轮廓中确定每一条Bezier线段的内边/外边属性，根据内边/外边属 性对字幕矢量轮廓进行规并整理，最终得到若干不相交的封闭轮廓。然后，将 字幕对象的矢量轮廓离散化为直线段，计算字幕对象的多边形矢量轮廓的属性， 进一步根据多边形的方向和加边类型，创建出用来加内边和外边的多边形矢量 轮廓。

当针对字幕对象的矢量信息进行上述处理后，对字幕进行渲染。在目前现 有的字幕系统中，在字幕渲染方面存在着以下的问题：

1.作为字幕渲染重要指标之一的边缘反走样的效果不甚理想，甚至无法达 到实用的程度。这是因为现有的字幕系统在进行反走样处理时，完全依赖当前 像素空间的图像处理方法，没有字幕几何矢量信息的参与，也就无法实现基于 子像素的处理。这就使得现有的字幕系统的最终渲染效果出现比较明显的边缘 锯齿效应，影响字幕展现的效果。

2.一个字幕对象在进行渐变色渲染时，应该是按照这个物体的矢量轮廓进 行径向的渐变色彩处理，但是在现有的字幕系统中，对渐变色的渲染处理是将 渐变色放到一个内存块中，在渲染时，还是采取了对应像素贴图的方法。这就 使得现有的字幕系统无法实现真正意义上的渐变色的渲染效果。

3.现有的字幕系统的渲染流程通常是先进行面边影的贴图，得到一个图 像，然后将这个图像放入滤镜管道中，再进行一系列的图像处理。但是由于没 有字幕几何矢量信息的参与，滤镜管道的处理会破坏前者反走样后的效果，也 就是说，在本来就不理想的边缘处理上累积了新的边缘锯齿效应。

发明内容

本发明的目的是针对现有字幕渲染技术所存在的缺陷，在将字幕对象归一 化为Bezier曲线并创建出多边形矢量轮廓的基础上，提供一种基于像素空间掩 码矩阵模型的字幕渲染方法，从而将字幕对象的矢量信息转化为一个基于等高 线的像素掩码矩阵，并将其贯穿应用在字幕渲染的所有环节之中。

本发明的技术方案如下：一种基于像素空间掩码矩阵模型的字幕渲染方法， 包括如下步骤：

(1)创建一个二维矩阵模型，使之对应最终渲染后的像素空间；