CN1219256A - 利用混合逻辑完成彩色空间转换的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种在图形/视频图像适配器(140)中采用混合电路(154)和模糊电路(152)完成彩色空间转换的方法和装置。该混合电路具有混合两种彩色数值的能力,该模糊电路具有基于模糊因数调整彩色数值的能力。该模糊电路完成把数值从YCrCb(YUV)彩色空间转换到RGB彩色空间的第一级。该混合电路完成转换的第二级。

Description

利用混合逻辑完成彩色空间 转换的方法和装置

发明的领域

本发明涉及在一计算机系统中处理图形和视频图像的领域。更详细地说，本发明关于利用混合逻辑(blend logic)完成彩色空间转换的。

发明的背景

现代计算机系统中常包含一附加电路卡用以支持图形、视频图像或者二者皆有的处理。这样的电路板被称为图形/视频图像适配器卡或者图形/视频图像加速器卡。一般，这些部件减小了在中央处理单元(CPU)中的处理负担，并且当需要支持某些娱乐和多媒体应用时，能使计算机系统完成复杂的图形和视频图像的处理功能。

通过图形/视频图像加速器卡完成的3个普通功能是增加模糊效应、彩色混合和彩色空间转换。模糊效应(fog effect)一般被用于像飞行模拟器那样的游戏中，通常包含根据一模糊乘法因数和一模糊彩色数值修正一所影响的象素彩色数值，在下面详细的描述中将予以讨论。彩色混合是一种功能，通过这一功能一输出象素彩色数值是建立在2个或多个输入象素彩色数值的基础上，这些输入彩色数值的每一个都根据一特定的分数标定(加权)。彩色空间转换通常是完成把一彩色空间中象素彩色数据转换到另一不同的彩色空间中的象素彩色数据。电视或其他视频图像彩色数据可能是以YCrCb(亮度，红色色度，兰色色度)彩色空间提供给计算机系统，这种彩色空间有时被称为YUV彩色空间。YCrCb是NTSC、PAL和MPEG的本机彩色空间。然而，为了在计算机系统中显示那些数据，就必须把数据转换到另一彩色空间，该彩色空间要与计算机显示能力兼容，如RGB(红色、绿色、兰色)彩色空间。RGB是很多个人计算机和工作站的本机彩色空间。

通常在图形/视频图像附加电路卡的设计中遇到的一个问题是空间十分有限的。解决这个问题的办法是通过只提供所选择的图形功能减少电路中门电路的数目，所选择的功能是基本的功能或者是仅被某些针对特定目标的软件应用所需要的功能。然而，减小电路面积的重要性必须权衡适应市场的需求。因此最好是为了实现一定的图形/视频图像功能，如模糊、彩色混合和彩色空间转换，减少在一块图形/视频图像附加电路卡上所需要的门电路的总的数量，而不牺牲其功能。

发明概述

这里所描述的装置是为了处理与一显示设备的象素对应的彩色数值。该装置包含一存储器和一混合电路。存储器贮存很多彩色数值。混合电路与存储器连接，并把来自存储器的第一个彩色数值与第二个彩色数值混合。混合电路也输入第三个彩色数值，该数值是从一给定的彩色空间产生的，混合电路响应第三个彩色数值产生第四个彩色数值，从而第四个彩色数值符合与给定的彩色空间不同的彩色空间的要求。

在本发明的一个特定实施例中，给定的彩色空间是YCrCb，不同的彩色空间是RGB。

本发明的其他特征将从附图和下面详细的描述中明显得知。

附图的简要描述

本发明用举例方式说明，不局限在附图的图形中，其中相同的参考数字指的是类似单元，在附图中：

图1说明一计算机系统，在该计算机系统中本发明得到实现。

图2说明图形/视频图像处理电路，在该电路中本发明得以实现。

图3说明一象素引擎装置(pixel engine)，在象素引擎装置中本发明得到实现。

图4说明根据本发明的象素传输路径。

图5A以方框图形式说明一模糊/彩色空间转换电路。

图5B以方框图形式说明一混合/彩色空间转换电路，校正/抖动电路，和箝位电路。

图6A说明根据本发明完成校正的过程。

图6B说明根据本发明完成抖动的过程。

图6C说明根据本发明同时完成校正和抖动的过程。

图7是一模糊/彩色空间转换电路的电路图。

图8A是一混合/彩色空间转换红色分量电路的电路图。

图8B是一混合/彩色空间转换绿色分量电路的电路图。

图8C是一混合/彩色空间转换兰色分量电路的电路图。

详细描述

这里描述利用混合逻辑完成彩色空间转换的方法和装置。为了说明意图并提供对本发明有一详尽的了解，在下面的描述中，提供了大量细节。然而很明显，对于本领域的普通技术人员没有这些具体的细节本发明也可被实施。换句话说，为了避免不必要的模糊本发明，众所周知的结构和设备均以方框图形式给出。

图1说明一计算机系统1，在该系统中本发明得到实现。计算机系统1包括一中央处理单元(CPU)10，它通过系统总线30连接到系统存储器20。CPU10和存储器20通过一总线接口50经系统总线30连接到PCI(外部设备互联)总线40。被连接到PCI总线40的还有图形/视频图像加速板卡，以及各种外部设备80和90。图形/视频图像加速卡60连接到显示监视器70。

图2说明在图形/视频图像加速卡60内包括的电路，包含为完成各种3维(3D)图形功能的电路。在图2中，PCI接口100把图形/视频图像加速卡60连接到PCI总线40。图形处理器102连接到PCI接口100，它被设计用于完成各种图形和视频图像处理功能，如下面将被描述的。在该较佳实施例中，图形处理器102是一RISC(精简指令集计算)处理器。

象素引擎120连接到图形处理器102并包含完成各种图形功能的电路，诸如双线性滤波，模糊，颜色混合，彩色空间转换，抖动，等，如在下面将被描述的。一本地随机存取存储器(RAM)110存贮源象素彩色数值和目标象素彩色数值。目标彩色数值被存储在存储器110中的帧缓存器112中。在该较佳实施例中，使用动态的RAM(DRAM)实现存储器110。一显示器控制器114被连接到RAM110和先进先出缓存器(FIFO)116。在显示器控制器114的控制下，存储在帧缓存器112中的目标彩色数值被提供给FIF0116。存储在FIF0116中的目标彩色数值被提供给一组数一模转换器(DAC)118，它输出红色、绿色、和兰色模拟彩色信号到监视器70。

存储器控制器108也连接到RAM110。存储器控制器108控制RAM110与象素引擎120和图形处理器102两个之间的数据传输。指令高速缓冲存储器104和数据高速缓冲存储器106每一个都被连接到图形处理器102和存储器控制器108，并分别被用于存储被频繁使用的指令和数据。数据高速缓冲存储器106也被连接到PCI接口100和象素引擎120。

图3非常详细地说明象素引擎120。象素引擎120包括一命令队列130，一读请求队列134，一属性队列136，一读数据队列138，一写数据队列142，第1级处理电路132，和第2级处理电路140。由图形处理器102发出的命令被象素引擎120接收并存储在命令队列130中。存储在命令队列130中的命令然后被提供给第1级电路132。第1级电路132累积象素属性和确定对于每一命令必须完成的读写周期的数目。例如，象素属性可能包括x,y和z分量，R,G和B分量，α(透明度)，u和v分量，和模糊。另外，第1级电路132产生与每一次读写操作有关的存储器读写请求和地址。第1级电路132产生的存储器读请求被存储在读请求队列134中。然后读请求队列134把每一个读请求输出到数据高速缓冲存储器106中。另外，第1级电路132把象素属性输出到属性队列136中，并随后又把属性送到第2级处理电路140中。

在读操作期间，象素彩色数值被从数据高速缓冲存储器106(彩色数值可能源于RAM110)读进到读数据队列138。然后象素彩色数值从读数据队列138输出到第2级电路140，它完成包括双线性滤波、特征应用、模糊效应、彩色空间转换，颜色混合和脉冲功能。然后被处理的彩色数值通过第2级电路140送到写数据队列142，然后它叉把处理过的彩色数值输出到数据高速缓冲存储器106。

属性队列136存储象素属性，这一属性不被用于在数据高速缓冲存储器106或者在RAM110中查找数据。当数据从数据高速缓冲存储器106读到第2级电路140的时候，存储在属性队列136中的相应的属性数值以并列形式从属性队列136读出到第2级电路140。

本发明在第2级电路140中的电路内被实现。图4非常详细地说明第2级电路140。第2级电路140完成一象素传输，在那里完成下列功能：象素解包，双线性滤波和纹理应用、模糊，彩色混合，彩色空间转换，象素校正和抖动，和箝位。这些功能通过一状态机146被协调和同步。根据本发明，彩色空间转换是利用模糊电路和混合电路两者完成，而不是提供可分的、专用的彩色空间转换电路。更明确地，彩色空间转换的最初阶段通过模糊电路152完成(当需要时)，利用混合电路154完成彩色空间转换的最后一级。电路152能在一给定的点和时间上提供或者模糊效应或者彩色空间转换的第1级，但不是二者。同样地，混合/彩色空间转换电路154接收来自电路152的输入，能在一给定的点和时间上提供或者混合或者彩色空间转换的第2级。

在第2级电路140中，一解包电路148经过信号READ DATA从RAM110或者从数据高速缓冲存储器106接收象素彩色数值，并且经过信号ATT DATA接收象素属性数值。解包电路148把彩色数据转换成为8比特的段。例如，彩色数据可能以16比特字形式被提供给解包电路148，比如每一字由3个5比特颜色段和一个未用的比特组成。从而解包电路148会把在每一16比特字中的每个5比特颜色段转换成一单独的8比特颜色数值。然后“解包了的”颜色数值通过解包电路148提供给双线性滤波器和纹理应用电路150。

电路150可完成下列功能：对一幅图象提供变焦和施加纹理表面。电路150把象素彩色数值输出给模糊/彩色空间转换电路152。模糊/彩色空间转换电路152又把彩色数值输出到混合/彩色空间转换电路154。电路156把接收到电路154的输出作为输入并提供抖动及校正功能。

要求校正功能去补偿象素强度的潜在损失，这种损失在本系统中是固有的。特别是，象素引擎120使用8比特彩色数值去表示0到256的强度数值。然而，用8比特可表示的最大二进制数值是255，这仅仅是最大可容许强度数值256的99.6％。因为这个比率小于1(即0.996)，象素强度的损失每时都会导致一彩色数值被重新画出，除非提供适当的校正。因此，电路156重新标定每个处理过的彩色数值以避免上述在强度上的损失。这个重新标定的过程细节在下面参考图6描述。

箝位电路158把接收到电路156的输出作为输入并提供高端和低端二者限制的象素彩色数值。然后，象素彩色数值通过箝位电路158输出到写数据队列142去。

图5A说明模糊/彩色空间电路152的输入和输出。对于每一红色、绿色、和兰色彩色分量电路152接收一目标彩色数值Dc，一源彩色数值Tex_c，和一模糊彩色数值FogColor_c作为输入。(注意，在这一描述中，在一信号名字中的后缀“_c”是普通的，在实际电路中可以用更确定的后缀代替，去指明一特定的彩色分量或通道的信号，比如对红色通道用“_r”。)另外，电路152接收一模糊因数FogMult作为输入。还有，电路152接收来自状态机146的控制信号YUV2RGB和PASS。对于每一红色、绿色、和兰色彩色分量电路152都输出目标彩色数值Dc和一更改了的源彩色数值S_c。另外，电路152输出一中间彩色信号sY在彩色空间转换期间使用，对此将在下面描述。

根据控制信号YUV2RGB的状态，电路152可能被置于或者模糊模式或者彩色空间转换模式。特别是当信号YUV2RGB被确立时电路152完成彩色空间转换。在该较佳实施例中，信号YUV2RGB是一高态有效信号。

在该较佳实施例中，彩色空间转换功能是把在YCrCb(亮度，红色色度，兰色色度)彩色空间-有时表示为YUV彩色空间的彩色数值转换成在RGB(红色、绿色、兰色)彩色空间的彩色数值。然而，应该懂得，在本发明范围内彩色空间转换可以在YCrCb或者RGB之外的许多不同彩色空间之间进行。

当既不需要彩色空间转换也不需要模糊效应时控制信号PASS将被确立。确立PASS信号的效果是促使源彩色数值Tex_c通过电路152输出未被更改的S_c。

在模糊模式时(即，当信号YUV2RGB未被确立时)通常电路152基于下面众所周知的模糊公式修改输入源彩色数值Tex_c：

S_c=FogMult*(Tex_c-FogColor_c)+FogColor    (1)

然而更明确地，为了提供彩色数值适当的四舍五入，实际上电路152实现公式(2)。S_c=[FogMult*(Tex_c-FogColor_c)+(FogColor_c<<8)+128)]>>8

                                                 (2)

符号“<<”和“>>”分别表示“左移”和“右移”功能，该符号后面紧接着的数值指出将紧接在该符号前面的数被位移的比特数。

在前面提到，本系统使用一象素强度的大小范围是0到256。因此，在公式(2)中加上数值128具有在它前面的部份和上加上1/2(即128/256=0.5)的效果。在公式(2)和在实现公式(2)的电路中，把数值128加到部份和数中然后把结果和右移8比特就保证了象素彩色数的适当的四舍五入。

在彩色空间转换模式中(即，当信号YUV2RGB被确立时)，在概念上基于公式(3)电路152产生中间项sY，这里Y表示输入亮度值。

sY=1.16*(Y-0.063)+0.5          (3)

然而，由于本系统使用的彩色数值强度大小范围为0到256，实际上电路152产生信号sY是根据方程式(4)，式中数值297,16，和128是在0到256的范围内。

sY=297*(Y-16)+128              (4)

在彩色空间转换期间亮度数值Y被用于电路152的绿色分量电路的Tex_c输入(即，用于Tex_g输入)，正如将在下面描述的。

图5B说明混合/彩色空间转换电路154的输入和输出。依赖于控制信号YUV2RGB的状态电路154完成或者颜色混合或者彩色空间转换的第2级。特别是，当信号YUV2RGB被确立时彩色空间转换被进行。对于每一红色、绿色、和兰色分量，电路154接收信号Sc和Dc作为输入。从帧缓存器112接收目标彩色数值Dc。另外，电路154还接收信号BlendSrc和BlendDst，和sY。在颜色混合模式时，电路154根据公式(5)产生一输出彩色数值Pc。

P_c=S_c*BlendSrc+D_c*BlendDst(5)

在计算机图形技术中颜色混合公式(5)是众所周知的。众所周知，在公式(5)中数值BlendSrc有如下可能的数值：D_c,1-D_c,S_α,1-S_α,D_α,1-D_α,0,1，源_α_饱和度，或者1-源_α_饱和度。在前面提到的信号中，“α”表示透明度通道(属性)。α通道和在上面命名的与它有关的信号的性质在设计图形处理电路的技术中是众所周知的。α通道的细节和产生这些信号的方法对理解本发明不是必须的，因此这里不予讨论。

同样地，信号Blend Dst有以下可能的数值：S_c,1-S_c,S_α,1-S_α,D_α,1-D_α,0,或1。除了控制信号YUV2RGB以外，电路154接收以下3比特控制信号：BlendSrcSel,BlendSrcCompl,BlendDstSel,和BlendDstCompl。这些控制信号被用来选择数值BlendSrc和BlendDst。

作为电路154的输出，象素彩色数值P_c被提供给校正和抖动电路156，像在上面描述的那样它完成校正并根据抖动矩阵数值进行抖动。完成抖动功能的过程在本技术上是熟悉的，因此这里不需要描述。校正和抖动电路156把一输出的彩色数值P′_c提供给每一红色、绿色、和兰色彩色分量的箝位电路158。

在彩色空间转换期间(即，当信号YUV2RGB被确立时)，电路152和154，以组合方式产生红色(R)，绿色(G)，和兰色(B)彩色数值，其在概念上基于公式(6)、(7)和(8)，使用公式(3)定义的sY，这里Cr和Cb分别表示红色和兰色色度数值，

R=sY+1.590*(Cr-0.5)                           (6)

G=sY-0.806*(Cr-0.5)-0.391*(Cb-0.5)            (7)

B=sY+2.011*(Cb-0.5)                           (8)

然而，由于本系统采用一强度范围大小为0到256，实际上电路154根据公式(9)、(10)和(11)分别产生红色、绿色和兰色象素彩色数值P_r,P_g，和P_b，其中sY是公式(4)所定义的。

P_r=floor((sY+407*(Cr-128))/255)              (9)

P_g=floor((sY-207*(Cr-128)-100*(Cb-128))-/255)(10)

P_b=floor((sY+515*(Cb-128))/255)              (11)

在彩色空间转换期间，对于红色、绿色、和兰色分量，必须把输入到电路152的模糊彩色输入FogColor_c分别置于以下数值(基于0到256的范围)：FogColor_r=128；FogColor_g=16,FogColor_b=128。

现在看一下图7，非常详细地说明了模糊/彩色空间电路152。应该意识到，一般地，模糊公式(1)和(2)是具有一般形式的线性插值函数，输入=F*(B-A)+A+1/2。也应该懂得，彩色空间转换公式(9)到(11)也可以此同样的一般形式表示。因此，为了利用模糊电路和彩色混合电路完成彩色空间转换，本发明利用了这个事实。

如图7所示，电路152包含独立的分量电路152a、152b和152c，分别对应每一红色、绿色，和兰色彩色分量。红色彩色分量电路152a包含一减法器160，一乘法器162，一加法器164，多路转换器166和168，和寄存器170和172。为了实现上面描述过的或者模糊功能或者彩色转换功能，这些部件连接如下：减法器160接收红色源彩色数值Tex_r作为一第一输入，接收红色模糊彩色数值FogColor_r作为一第二输入并输出一这两个信号的差值d_r。Tex_r和FogColor_r均是无符号的8比特数，与此同时，输出D_r是一带符号的9比特数。乘法器162接收信号d_r作为第一输入，接收模糊因数FogMult作为第二输入，它是一无符号的8比特数。乘法器162输出这两个输入的乘积为一带符号的17比特数到加法器164的第一个输入。加法器164的第二个输入接收一16比特数，它的8个最低有效位(LSB)被置于数值128，它的8个最高有效位(MSB)通过信号FogColor_r供给。加法器164产生一18比特和数(0位到17位)，其中的第8位到第15位输出到多路转换器168的输入端0。

多路转换器168是一个3输入多路转换器。多路转换器168的第1输入端接收信号D_r，与此同时输入多路转换器168的第2输入端接收Tex_r。多路转换器168的这些输入是根据信号PASS和YUV2RGB的组合选择的，它们分别被用于控制多路转换器168的输入S0和S1。特别是，如果PASS被置于1，那么多路转换器168的第2输入端被通过到它的输出送到寄存器172。不然，如果YUV2RGB是0，那么选择输入端0，如果YUV2RGB是1，选择输入端1。

多路转换器166是一个2输入多路转换器。输入端0接收红色目标彩色数值D_r，同时输入端1接收信号d_r。像在上面描述过的，根据信号YUV2RGB的状态选择这些输入，并被用于去控制多路转换器166的输入端S。多路转换器166的输出被送到寄存器170。寄存器170的输出是信号D_r，寄存器172的输出是信号S_r，它们都是一带符号的9比特数。

当信号YUV2RGB被确立时(即，当要求彩色空间转换时)，Tex_r输入接收Cr数值，而FogColor r输入被置于128。在彩色空间转换期间，信号FogMult只用于绿色分量电路，下面将给予描述。

应该懂得，通过使用图7中说明的电路构成及上面的描述，在彩色空间转换期间电路152的输出S_r将有数值Cr_128(注意，多路转换器168的第1输入端将被选择)。

模糊图像/彩色空间转换电路152也包括绿色分量电路152b，它包含一减法器180，一乘法器182，一加法器184，多路转换器186、188、194、196、198和寄存器190、192，和200。寄存器190和192输出信号D_g和S_g，每一个都作为一带符号的9比特数。在彩色空间转换期间寄存器200输出中间彩色信号sY为一带符号18比特数。减法器180接收输入信号Tex_g和FogColor_g，它们分别是一无符号的8比特数，并产生一差值信号d_g为一带符号的9比特数。信号d_g被送到乘法器182的一个输入端，同时接收乘法器182的第二个输入作为乘法器194的输出。乘法器182产生一带符号的17比特输出，该输出被送到加法器184的一个输入端。加法器184的第2个输入端接收一16比特数，其中的8位LSBs被置于128，同时它的8位MSBs被提供作为多路转换器196的输出。加法器184的输出是一个18比特的和数信号，它被送到多路转换器188的零输入端。

多路转换器188是一个3输入多路转换器，以上述关于红色分量电路的描述，它被所使用的信号PASS和YUV2RGB控制。同样地，多路转换器186是一个2输入端多路转换器，像在上面描述过的，它被信号YUV2RGB控制。多路转换器186的输入端0接收信号D_g，同时多路转换器186的输入端1接收兰色分量电路中减法器210的输出，将在下面描述。多路转换器188的输入端1接收来自红色分量电路152a的信号d_r，与此同时两个输入端接收信号Tex_g。多路转换器194和196均是受信号YUV2RGB控制的2输入端多路转换器。数值41被送到多路转换器194的输入端1，同时信号FogMult被送到多路转换器194的输入端0。多路转换器196的输入端1接收减法器180的输出d_g，同时多路转换器196的输入端0接收信号FogColor_g。多路转换器198是一个受信号YUV2RGB控制的2输入端多路转换器。多路转换器198的1输入端接收加法器184的输出，同时多路转换器198的0输入端接收数值128。

在彩色空间转换期间(当把信号YUV2RGB置于1时)，Tex_g输入端接收亮度值Y，同时FogColor_g输入端接收数值6。模糊因数FogMult被置于数值41。应该意识到中间信号sY只在彩色空间转换时使用。还应该懂得，在彩色空间转换期间，寄存器192的输出S_g具有数值Cr-128，同时信号D_g具有数值Cb-128。注意，在彩色空间转换期间，加法器184的第2个输入端接收一个具有数值256*(Y-16)的信号，它是多路转换器196的输出和数值128的组合。更明确地，数值Y-16是通过多路转换器196的1输入端提供的，然后通过把数值左移8比特将这一数值乘以256。然后将得到的16比特数中的8位LSBs被置于128去提供适当的四舍五入。

电路152也包括兰色分量电路152C，它包含有减法器210，乘法器212，加法器214，多路转换器216和218，寄存器220和222。寄存器220输出信号D_b为一带符号的9比特数，同时寄存器222输出信号S_b为一无符号的9比特数。减法器210在第1输入端接收信号Tex_b为一无符号的8位数，在第2输入端接收信号FogColor_b为一无符号的8比特数，并输出这两个信号的的差值为信号d_b，一带符号的9比特数。信号d_b被提供给乘法器212的一个输入端，同时乘法器212的另一输入端接收模糊因数信号FogMult。乘法器212输出它的两个输入的乘积为一带符号的17比特数，它被送到加法器214的一个输入端。加法器214的另一输入端接收一16比特数，它的8位LSBs被置入128，它的8位MSBs由信号FogColor_b形成。加法器214把一带符号的8比特数输出到多路转换器218的0输入端。

多路转换器218是一个3输入端多路转换器，它受信号PASS和YUV2RGB的组合控制，已在上面的方法中描述过。多路转换器218的1输入端接收减法器210的输出d_b。多路转换器218的2输入端接收信号Tex_b。多路转换器218把它的输出提供给寄存器222的输入。多路转换器216是一个2输入端多路转换器，受提供给它的控制输入端s的信号YUV2RGB的控制。多路转换器216的0输入端接收信号D_b，同时多路转换器216的1输入端接收差值信号d_b。

在彩色空间转换期间，输入端Tex_b接收Cb数值，同时FogColor_b输入端接收数值128。因此，将要意识到，在彩色空间转换期间，输出S_b等于输出D_b和D_g，它们具有数值Cb-128。因此，在彩色空间转换期间，信号D_r,S_r,D_g,S_g,sY,D_b和S_b被提供给混合/彩色空间转换电路154用于彩色空间转换的第二(最后)级。

图8A、8B和8C更详细地说明混合/彩色空间转换电路154和校正/抖动电路156。特别是，电路154和156分别包括红色分量电路154a和156a(图8A)，分别包括绿色分量电路154b和156b(图8B)，分别包括兰色分量电路154C和156C(图8C)。

现在看图8A，电路154的红色分量电路154a包括多路转换器250、252、258和262，异或门(XOR)252和260，乘法器256和264，和加法器266。乘法器256在一个输入端接收来自电路152的信号S_r为一带符号的9比特数，在第2个输入端接收多路转换器254的输出为一无符号的8比特数。多路转换器254是一个2输入端多路转换器，受供给它的控制输入端s的信号YUV2RGB的控制。多路转换器254的0输入端接收异或门252的输出，与此同时，多路转换器254的1输入端(在彩色空间转换期间使用)接收数值152。异或门252有两个输入端，其中1个接收多路转换器250的输出，同时另一个接收信号BlendSrcCompl的LSB(比特0)。

多路转换器250是一个2输入端多路转换器，受供给它的控制输入端s的信号BlendSrcSel的控制。多路转换器250的0输入端接收信号BlendSrc，与此同时1输入端接收来自电路152的信号D_r。乘法器256的输出被提供给具有3输入端加法器266的1输入端。加法器266的第2输入端接收来自电路152的中间信号sY为一带符号的18比特数。注意在颜色混合时(即，当信号YUV2RGB未被确立时)，信号sY被置于128去便利适当的四舍五入。加法器266的第3个输入端接收乘法器264的输出。乘法器264接受来自电路152的带符号的9比特信号D_r和多路转换器262的无符号的8比特输出作为输入。

多路转换器262是一个受信号YUV2RGB控制的2输入端多路转换器。多路转换器262的0输入端接收异或门260的输出，同时1输入端接收数值255。异或门260在第1个输入端接收多路转换器258的输出，在第2个输入端接收信号BlendSrcCompl的LSB(比特0)。多路转换器258是一个受信号BlendDstSel控制的2输入端多路转换器。多路转换器258的0输入端接收信号BlendDst，同时多路转换器258的1输入端接收来自电路152的信号S_r。加法器266输出一个带符号的19比特信号P_r。将会意识到，在彩色空间转换期间，信号P_r是根据公式(9)产生。

信号BlendSrc可能有下面任一可能的数值：源_α_饱和度、S_α，D_α和00；在任一给定时间内的数值由3比特控制信号BlendSrcCompl的数值来确定。特别是，信号BlendSrcCompl的两个MSBs(比特1和比特2)被用于去选择BlendSrc的数值。这个功能可以通过把BlendSrc的可能的数值作为多路转换器的输入(未示出)和使用信号BlendSrcCompl作为多路转换器的控制输入来完成。同样地，信号BlendDst可以有下面任一数值，D_α,00,S_α，由信号BlendDstCompl的两个MSBs的数值确定。

异或门252和260给出一可选择的反相功能。这就是，信号BlendSrcCompl和BlendDstCompl作为控制信号被分别送到异或门252和260的一个输入端。当被确立时，控制信号引起异或门的另一输入端被反相。当控制信号未被确立时，异或门的另一输入端有效地通过到达输出端。因此，在颜色混合时反相功能可被用于从信号BlendSrc和BlendDst导出附加的数值，即数值(1-BlendSrc)和(1-BlendDst)。

现在看图8B，电路154也包括绿色彩色分量电路154b。电路154的绿色分量电路154b包括多路转换器300,304,310和314，异或门302和312，乘法器306和316，和加法器308。电路154b有一个基本等同于电路154a的结构。特别是，乘法器306在一个输入端接收来自电路152的信号S_g为一带符号的9比特数，并且在第二个输入端接收多路转换器304的输出为一不带符号的8比特数。多路转换器304是一个2输入端多路转换器，受供给它的控制输入端s的信号YUV2RGB的控制。多路转换器304的0输入端接收异或门302的输出，与此同时多路转换器304的1输入端(在彩色空间转换期间使用)接收数值-207。异或门302有两个输入端，其中一个接收多路转换器300的输出，同时另一个输入端接收信号BlendSrcCompl的LSB(比特0)。异或门302和312提供一可选择的反相功能，如在上面参照异或门252和260所描述的。

多路转换器300是一个受供给它的控制输入端s的信号BlendSrcSel控制的2输入端多路转换器。多路转换器300的0输入端接收信号BlendSrc，同时1输入端接收来自电路152的信号D_g。乘法器306的输出被送给3输入端加法器308的1输入端。加法器308的第2输入端接收来自电路152的中间信号sY为一带符号的18比特数。像上述提到过的，在颜色混合期间信号sY被置于128用以提供适当的四舍五入。加法器308的第3个输入端接收乘法器316的输出。乘法器316接收来自电路152的带符号的9比特信号D_g和接收多路转换器314的无符号的8比特输出作为输入。

多路转换器314是一个受信号YUV2RGB控制的2输入端多路转换器。多路转换器314的0输入端接收异或门312的输出，同时1输入端接收数值-100。异或门312在第1个输入端接收多路转换器310的输出，在第2个输入端接收信号BlendDstCompl的LSB(比特0)。多路转换器310是一个受信号BlendDstSel控制的2输入端多路转换器。多路转换器310的0输入端接收信号BlendDst，同时多路转换器310的1输入端接收来自电路152的信号S_r。加法器308输出一带符号的19比特信号P_g。应该意识到，在彩色空间转换期间信号P_g是根据公式(10)产生的。

现在看图8C，电路154也包括兰色彩色分量电路154c。电路154中的兰色分量电路154c包括多路转换器340、358、346、350和352，异或门342和348，乘法器344和354，和加法器356。电路154c有一个与电路154a和154b相似的结构。特别是，乘法器344在它的1个输入端接收来自电路152的信号S_b为一带符号的9比特数，在第二个输入端接收多路转换器358的输出为一无符号的8比特数。多路转换器358是一个受供给它的控制输入端s的信号YUV2RGB控制的2输入端多路转换器。多路转换器358的0输入端接收异或门342的输出，与此同时多路转换器358的1输入端(在彩色空间转换期间使用)接收数值131。异或门342有两个输入端，其中1个接收多路转换器340的输出，同时另一个输入端接收信号BlendSrcCompl的LSB(比特0)。异或门342和348提供一可选择的反相功能，如同上面关于异或门252和260的描述。

多路转换器340是一个2输入端多路转换器，受供给它的控制输入端s的信号BlendSrcSel控制。多路转换器340的0输入端接收信号BlendSrc，同时它的1输入端接收来自电路152的信号D_b。乘法器344的输出用于供给4输入端加法器356的第一个输入端。加法器356的第2个输入端接收来自电路152的中间信号sY为一带符号的18比特数。还有，在颜色混合期间信号sY被置于128。加法器356的第3个输入端接收乘法器354的输出。乘法器354接收来自电路152的带符号的9比特信号D-b和多路转换器350的无符号的8比特输出作为输入。加法器356的第4个输入接收多路转换器352的输出。多路转换器352有2个输入端并受供给它的控制输入端s的信号YUV2RGB的控制。当信号YUV2RGB未被确立时多路转换器352的第1个输入端被选择，并接收数值0。多路转换器352的第2个输入端接收数值Db<<8(Db左移8比特)。

多路转换器350是一个受信号YUV2RGB控制的2输入端多路转换器。多路转换器350的0输入端接收异或门348的输出，同时1输入端接收数128。异或门348在第1个输入端接收多路转换器346的输出，在第2个输入端接收信号BlendDstCompl的LSB(比特0)。多路转换器346是一受信号BlendDstSel控制的2输入端多路转换器。多路转换器346的0输入端接收信号BlendDst，与此同时多路转换器346的1输入端接收来自电路152的信号S_b。加法器356输出一带符号的19比特信号P_g。应该意识到，在彩色空间转换期间信号P_g是根据公式(11)产生的。

在电路154c(图8C)中，分别供给多路转换器358,350和352的数值131、128、和D_b<<8以组合的形式表示在公式(11)中的因数515。那就是(131+128)*Db+(Db<<8)=(131+128+256)*D_b=515*D_b，在彩色空间转换期间它等于515*(Cr-128)。

因此，应该意识到，在彩色空间转换期间(即，当信号YUV2RGB被确立时)电路152与电路154a、154b和154c一起以组合形式实现公式(9)到(11)。

彩色信号Pr、P_g、和Pb被提供给校正和抖动电路156，更精确地说，分别被送往子电路156a、156b，和156c。校正和抖动电路以上面描述过的方式同时完成信号P_r数值的抖动和标定。校正和抖动电路156包含1个全加器270。加法器270有两个输入，每一个输入都接收一16比特数。抖动和校正电路156的工作原理将根据图6A、6B和6C描述。

图6A说明为把彩色数值标定到0到256范围的校正功能。假设一输入象素彩色数值被一校正电路初始接收为包含一分数分量的16比特数值P_c。彩色数值P_c被加到第2个数值上，第2个数值由右移了8比特的数值P_c构成。因此，在第2个数值中最低位的8比特数被丢弃。得到的和数是一个16比特数，它的最低位的8比特数也被丢弃。余下的8比特数表示“校正了的”象素值P′_c，它被恰当地标定为以使最大的可能数值与最大可能强度对应。

图6B说明了一个抖动功能的例子。一个8比特抖动数值DVal_c被用于操作在象素彩色数P_c上。抖动数值DVal_c是基于在存储器中的用于表示彩色数值的比特数被适当地移动了的抖动矩阵数值。用于产生抖动矩阵的步骤在计算机图形技术中是众所周知的，因此这里不进行讨论。8比特抖动数值DVa1_c用在右边的8个零填充，然后加到16比特象素彩色数值P_c中。在得到的和数中，8个LSBs被丢弃并且余下的比特被取为抖动的彩色数值P′_c。

依据本发明，抖动和校正通过156a、156b和156c对于红色、绿色，和兰色彩色分量同时完成，如在图6c中说明的。例如，现在看图6C和图8A,8比特抖动数值在右边DVal_r用一象素数值P_r的8MSBs填充，去形成一个16比特混合数值，该数值在加法器270的一个输入端被接收。然后，这个16比特混合数值被加到彩色数值P_r的最低的16位上(一个19位数)，它被送到加法器270的第2个输入端。得到的和数的8 LSBs被丢弃，于是余下的8比特形成校正的和抖动的彩色数值Corr_r。彩色数值Corr_r被校正到0至256的范围。基本上同样的功能在电路156b和156c中完成，分别产生信号Corr_g和Corr_b。

因此，校正和抖动电路156a、156b、和156c每一个都输出一校正的象素彩色数值Corr_c并把信号送到箝位电路158。另外，箝位电路158供给P_c信号的3个MSBs。

所以，利用混合逻辑完成彩色空间转换的方法和装置已被描述。虽然本发明已经参照特定的典型的实施例作了描述，很明显，可以进行各种修正和改变而不偏离在权利要求中所要求的本发明的较广的精神和范围。因此，说明书和附图应被视作示意性的，而不是限制。

Claims (23)

1．一种处理与显示设备的多个象素对应的彩色数值的装置，该装置包括：

一可存储多个彩色数值的存储器；和

一连接到该存储器的彩色混合电路，该彩色混合电路是把从该存储器接收的第1个彩色数值与第2个彩色数值混合，该彩色混合电路输入从第1个彩色空间得到的第3个彩色数值并响应该第3个彩色数值产生第4个彩色数值，它适合于第2个彩色空间。

2．根据权利要求1的装置，该第二个彩色空间是R、G、B(红色、绿色、兰色)。

3．根据权利要求2的装置，该第1个彩色空间是Y、Cr、Cb(亮度、红色色度、兰色色度)。

4．根据权利要求3的装置，进一步包含与彩色混合电路连接的第2个电路，其中该第2个电路运行在一个彩色数值上并把该第3个彩色数值提供给该彩色混合电路。

5．根据权利要求4的装置，其中该第2电路产生一中间彩色信号(sY)实际上是基于公式sY=1.16*(Y-0.063+0.5)，其中该彩色混合电路接收sY信号并产生一红色(R)信号、一绿色彩色(G)信号，和一兰色彩色(B)信号，实际上基于公式：

R=sY+1.59*(Cr-0.5)；

G=sY-0.81*(Cr-0.5)-100*(Cb-0.5)；和

B=sY+2.0*(Cb-0.5)。

6．一种对与显示设备的多个象素对应的彩色数值进行操作的装置，该装置包括：

一模糊电路，它被连接去接收第一个源彩色信号，一模糊彩色数值，一模糊乘法器数值，和一控制信号，并当该控制信号未被确立时根据它产生一更新了的源彩色数值，当该控制信号被确立时该模糊电路完成把第2个源彩色数值从第1彩色空间转换到第2彩色空间的第一级；

一彩色混合电路，它被连接去接收该更新了的源彩色数值，一目标彩色数值，一源标定因数，一目标标定因数，和控制信号，当该控制信号未被确立时该彩色混合电路对之响应输出一混合了的彩色信号，当该控制信号被确立时彩色混合电路完成把第2个源彩色数值从第1彩色空间转换到第2彩色空间的第2级。

7．根据权利要求6的装置，其中该第2彩色空间是RGB(红色，绿色，兰色)。

8．根据权利要求7的装置，其中该第1彩色空间是YCrCb(亮度，红色色度，兰色色度)。

9．根据权利要求6的装置，其中该模糊电路包括：

一红色分量电路；

一绿色分量电路，它连接到该红色分量电路；和

一兰色分量电路，它连接到该红色分量电路和该绿色分量电路。

10．根据权利要求9的装置，其中该红色分量电路包括：

一减法器，它有一第1输入端、一第2输入端和一输出端，其中当该控制信号被确立时该减法器在第1输入端接收该第一源彩色数值和在该第2输入端接收该模糊彩色数值并输出一个第一差值数值，其中当该控制信号被确立时该减法器在该第1输入端接收第2源彩色数值和在该第2个输入端接收第1个常数数值并输出第2个差值数值；

一乘法器，它根据该控制信号是否被确立在第1个输入端连接成接收或者第1个差值数值或者第2个差值数值，并被连接成在第2个输入端接收一个模糊因数，该乘法器输出一乘积数值；

一加法器，它被连接去接收该乘积数值和第2个常数数值，该加法器输出一和数数值；和

一多路转换器，它被连接成在第1个输入端接收该和数数值，并被连接成在第2个输入端接收第1个差值数值或第2个差值数值，当该控制信号未被确立时该多路转换器输出该和数数值，当该控制信号被确立时该多路转换器输出第2个差值数值。

11．一计算机系统，包括：

一处理器，用于控制该计算机系统的运行；

一个第1存储器，连接到该处理器；和

一显示适配器，被连接到该处理器和该第1存储器，该显示适配器包括：

一个第2存储器，存贮多个彩色数值；和

一彩色混合电路，连接到该第2存储器，该彩色混合电路把第1彩色数值和第2彩色数值混合，该彩色混合电路输入一个来自第1彩色空间的第3彩色数值并响应该第3彩色数值产生一个与第2彩色空间一致的第4彩色数值。

12．根据权利要求11的计算机系统，其中该第2彩色空间是R、G、B(红色、绿色、兰色)。

13．根据权利要求12的计算机系统，其中该第1彩色空间是Y、Cr、Cb(亮度，红色色度、兰色色度)。

14．根据权利要求13的计算机系统，还包含一第2电路，它连接到该彩色混合电路，其中该第2电路运行在一个彩色数值上和把该第3彩色数值提供给该彩色混合电路。

15．根据权利要求14的计算机系统，其中该第2电路实际上是基于公式sY=297*(Y-16)+128产生一中间彩色信号(sY)，其中该彩色混合电路接收该sY信号并产生一红色彩色(R)信号，一绿色彩色(G)信号，和一兰色彩色(B)信号，实际上是基于公式：

R=(sY+407*(Cr-128))/255；

G=(sY-207*(Cr-128)-100*(Cb-128))/255；

和

B=(sY+515*(Cb-128))/255。

16．根据权利要求14的计算机系统，其中该第2电路是一模糊电路，根据一模糊因数修正上述一个彩色数值，其中在第一级时，模糊电路产生一中间彩色信号(sY)，实际上基于公式sY=297*(Y-16)+128，

其中在第二级时，该彩色混合电路接收sY信号和产生一红色彩色(R)信号，一绿色彩色(G)信号，和一兰色彩色(B)信号，实际上基于公式：

R=(sY+407*(Cr-128))/255；

G=(sY-207*(Cr-128)-100*(Cb-128))/255；

和

B=(sY+515*(Cb-128))/255。

17．一在计算机系统中处理象素彩色数值的方法，包括下述步骤：

利用根据一模糊因数能够修正第2彩色数值的模糊电路完成把第1彩色数值从第1彩色空间转换到第2彩色空间的第一级；

利用能够把第3彩色数值与第4彩色数值混合的彩色混合电路完成把第1彩色数值从该第1彩色空间转换到该第2彩色空间去产生一个转换了的彩色数值的第2级。

18．根据权利要求17的方法，其中该第2电路产生一中间彩色信号(sY)实际上是基于公式sY=1.16*(Y-0.06)+0.5，其中彩色混合电路接收该sY信号和产生一红色彩色(R)信号，一绿色彩色(G)信号，和一兰色彩色(B)信号，实际上基于公式：

R=sY+1.59*(Cr-0.5)；

G=sY-0.81*(Cr-0.5)-100*(Cb-0.5)；

和

B=sY+2.0*(Cb-0.5)。

19．根据权利要求17的方法，其中该方法包含以下步骤：

在转换该第1彩色数值的第一级期间把一亮度(Y)信号，一红色色度(Cr)信号，和一兰色色度(Cb)信号输入到该模糊电路；

基于该Y信号和该Cr信号产生一红色彩色(R)信号；

基于该Y信号、Cr信号和Cb信号产生一绿色彩色(G)信号；

基于该Y信号和Cb信号产生一兰色彩色(B)信号。

20．根据权利要求19的方法，其中完成该转换的第一级的步骤包括利用该模糊电路产生一中间彩色信号(sY)的步骤，产生该sY信号的步骤包括：

利用一减法器从Y信号中减去第1个常数产生一差值信号；

利用一乘法器把该差值信号乘以第2个常数以产生一乘积信号；和

利用一加法器把第3个常数加到该乘积信号上以产生该sY信号。

21．权利要求20的方法，还包括利用彩色混合电路在转换该第1彩色数值的第二级期间基于该sY信号输出R、G、和B信号的步骤。

22．权利要求21的方法，还包含步骤：

产生该sY信号，其基于公式

sY=297*(Y-16)+128；

产生该R信号，其基于公式

R=(sY+407*(Cr-128))/255；

产生该G信号，其基于公式

G=(sY-207*(Cr-128)-100*(Cb-128))/255和

产生该B信号，其基于公式

B=(sY+515*(Cb-128))/255。

23．一个处理象素彩色数值的电路，包括：

接收一彩色数值的装置，该彩色数值有低位的多个比特和高位的多个比特；

接收第2数值的装置，该第2数值有低位的多个比特和高位的多个比特，第2数值的高位的多个比特表示与一抖动矩阵对应的一抖动数值，该第2数值的低位多个比特是该彩色数值的高位的多个比特；和

把该彩色数值加到该第2数值以产生具有一低位多个比特和一高位多个比特的和数数值的装置，并且该装置输出该和数数值的高位多个比特作为校正了的彩色数值。

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