專利名稱：：一種子像素格式數(shù)據(jù)到另一種子像素數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本申請涉及圖形數(shù)據(jù)格式從一種到另一種的轉(zhuǎn)換，尤其是涉及RGB(紅-綠-藍(lán))圖形向在顯示器中使用的改進(jìn)的彩色像素排列的轉(zhuǎn)換。
背景技術(shù)：
：用于平板顯示器的彩色單平面成像矩陣的現(xiàn)有技術(shù)狀況是使用圖1的現(xiàn)有技術(shù)中所示的采用垂直條紋的RGB彩色三元組或單一顏色。該系統(tǒng)利用VonBezold混色效應(yīng)(下面將進(jìn)一步解釋)來分離三種顏色并對每種顏色給予相等的空間頻率權(quán)重。然而，這些屏面與人類視覺很不協(xié)調(diào)。圖形再現(xiàn)技術(shù)一直在發(fā)展以改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)屏面的圖像質(zhì)量。Benzschawel等人在第5341153號美國專利中教導(dǎo)了如何將較大尺寸的圖像縮小為適于較小的屏面。為了這樣做，Benzschawel等人教導(dǎo)了如何使用現(xiàn)在業(yè)界已知的"子像素再現(xiàn)，，技術(shù)來改進(jìn)圖像質(zhì)量。最近，Hill等人在第6188385號美國專利中教導(dǎo)了如何通過使用該種子像素再現(xiàn)技術(shù)一次處理一個字符以減少文本的虛擬映像，來改進(jìn)文本質(zhì)量。5上述現(xiàn)有技術(shù)對人的視覺如何工作考慮不周。現(xiàn)有技術(shù)的由顯示設(shè)備進(jìn)行的圖像重構(gòu)與人的視覺極不協(xié)調(diào)。在采樣、或生成以及隨后存儲用于這些顯示器的圖像時所用的主要模型為RGB像素(或三色像素元)，其中紅、綠和藍(lán)值位于正交的等空間分辨率柵格上并且互相重合。使用該圖像格式的后果之一是不但與真實圖像重構(gòu)屏面(由于真實圖像重構(gòu)屏面具有分開而非重合的彩色發(fā)射體)不匹配，而且與人類視覺不協(xié)調(diào)。這就在圖像中顯著地產(chǎn)生了多余的或浪費的信息。Martinez-Uriegas等人在第5398066號美國專利和Peters等人在第5541653號美國專利中教導(dǎo)了這樣一種技術(shù)將圖像從RGB像素格式轉(zhuǎn)換并存儲為一種與Bayer在第3971065號美國專利中所公開的非常相似的格式，該格式用于照相機的成像裝置的濾色器陣列。Martinez-Uriegas等人所提出的格式的優(yōu)點是它不但捕獲而且存儲具有與人類視覺相類似的空間釆樣頻率的單獨彩色分量數(shù)據(jù)。然而，第一個缺點是Martinez-Uriegas等人所提出的格式與實際的彩色屏面不能很好匹配。由于這個原因，Martinez-Uriegas等人還教導(dǎo)了如何將圖像轉(zhuǎn)換回RGB像素格式。Martinez-Uriegas等人所提出的格式的另一個缺點是彩色分量之一，在這種情況下為紅色，不是規(guī)則地進(jìn)行采樣。在陣列中存在有丟失的樣本，從而在顯示時降低了圖像重構(gòu)的精度。在眼睛中通過稱作視錐細(xì)胞的三色感受器神經(jīng)元型細(xì)胞產(chǎn)生了全彩色感覺。這三種類型對不同的光波長敏感長波、中波、和短波(分別對應(yīng)紅、綠、和藍(lán))。三種波長(感受器)的相對密度彼此之間有很大不同。紅色感受器稍微多于綠色感受器。與紅色或綠色感受器相比，藍(lán)色感受器非常少。除了彩色感受器之外，還有稱作視網(wǎng)膜桿的對波長相對不敏感的感受器，其對單色夜視起作用。人類視覺系統(tǒng)以幾種感覺通道(亮度、色度和運動)對由眼睛檢測到的信息進(jìn)行處理。對于成像系統(tǒng)設(shè)計者來說，運動只對閃爍閾值是重要的。亮度通道只接受來自紅色和綠色感受器的輸入。它是"色盲"。它對信息進(jìn)行處理以增強邊沿對比度。色度通道沒有邊沿對比度增強作用。由于亮度通道使用并增強了每個紅色和綠色感受器，所以亮度通道的分辨率比色度通道高出幾倍。藍(lán)色感受器對于亮度感覺的貢獻(xiàn)可以忽略。因此，通過把藍(lán)色分辨率降低一個倍頻程(octave)而引入的誤差幾乎甚至根本不為最敏感的觀察者所注意，如Xerox和NASA,Ames研究中心(R.Martin，J.Gille,J丄arimer，DetectabilityofReducedBluePixelCountinProjectionDisplays,SIDDigest1993)所W丈的實-險已經(jīng)證實了這一點。彩色感覺受稱作"同化作用(assimilation)"的過程或VonBezold混色效應(yīng)的影響。這就是為什么顯示器的分離色彩像素(或子^f象素或發(fā)射體)可以作為混合色來感知。該混色效應(yīng)在視域中一給定的角距離中發(fā)生。因為藍(lán)色感受器相對稀少，與紅色或綠色的情況相比，這種混合對于藍(lán)色在更大的角度中發(fā)生。對于藍(lán)色該距離大約為0.25°，而對于紅色或纟錄色它大約為0.12°。在12英寸的S見距處，0.25。對應(yīng)顯示器上的50毫英寸(1270|a)。因此，如果藍(lán)色子像素間距小于該混合間距的一半(625p)，則色彩將混合而沒有圖像質(zhì)量的損失。在其最簡單的實現(xiàn)中，子像素再現(xiàn)通過將子像素用作由亮度通道感知的近似等亮度像素來進(jìn)行。這使子像素可以用作采樣圖像重構(gòu)點，而不是使用組合的子像素作為"真實"像素的一部分。通過使用子像素再現(xiàn)，空間采樣增加了，同時減少了相位誤差。如果忽略圖像的顏色，那么每個子像素可以用作就好像是一個彼此相等的單色像素。然而，由于顏色幾乎總是重要的(否則為什么別人使用彩色顯示器)，那么給定圖像在每個位置上的色彩平衡也是重要的。因此，子像素再現(xiàn)算法必須保持色彩平衡，以確保將要再現(xiàn)的圖像的亮度分量中的高空間頻率信息不與彩色子像素發(fā)生混疊以引入色彩誤差。由Benzschawel等人在第5341153號美國專利和Hill等人在第6188385號美國專利中釆取的方法與通常的抗混疊技術(shù)類似，這種技術(shù)對每個較高分辨率虛擬映像的單獨彩色分量應(yīng)用移位抽選采樣濾波器。這就確保了在每個彩色通道中亮度信息不會混疊。如果子像素的排列對于子像素再現(xiàn)來說是最佳的，那么子像素再現(xiàn)不但提高了用于降低相位誤差的空間尋址能力，而且還提高了兩個軸向上的調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)高空間頻率分辨率。從圖1中的常規(guī)RGB條紋可看出，子像素再現(xiàn)將只在水平軸上適用。藍(lán)色子像素將不為人的亮度通道所感知，因此，對于子像素再現(xiàn)沒有作用。由于7在子像素再現(xiàn)中只有紅色和綠色像素是有用的，那么在水平軸上，尋址能力的有效增加將是雙倍的。垂直的黑色和白色線在每列中必須具有這兩個主子像素(即，每條黑色或白色線具有紅色和綠色子像素)。這與在非子像素再現(xiàn)的圖像中使用的數(shù)量相同。子像素再現(xiàn)沒有增強代表同時顯示給定數(shù)量的線和空間的能力的MTF。因此，圖1所示的常規(guī)RGB條紋子像素排列對于子像素再現(xiàn)不是最佳的。三色像素元的現(xiàn)有技術(shù)排列不但與人的視覺不協(xié)調(diào)，而且還與子像素再現(xiàn)的通用技術(shù)不匹配。同樣的，現(xiàn)有技術(shù)的圖像格式和變換方法不但與人的視覺不協(xié)調(diào)，而且與可用的彩色發(fā)射體排列不匹配。
發(fā)明內(nèi)容通過將RGB像素格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為PenTileTM矩陣子像素數(shù)據(jù)格式可克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和缺點。公開了一種為第一格式的源像素數(shù)據(jù)中的每種顏色的每個數(shù)據(jù)點確定多個隱含采樣區(qū)域以用于具有多個三色像素元的第二格式的顯示器的方法，包括確定所述第一格式的每個所述三色像素元的每個發(fā)射體的幾何中心以定義多個采樣點；由在一個所述三色像素元的所述發(fā)射體的所述幾何中心與一個相鄰的所述三色像素元的另一個同色的所述發(fā)射體的所述幾何中心之間等距地形成的多條直線對每個所述隱含采樣區(qū)域進(jìn)行限定；和形成所述直線的柵格。還公開了一種將濾波器內(nèi)核中的濾波器內(nèi)核除數(shù)限制為被設(shè)計得用于簡化硬件實現(xiàn)的值的方法，包括利用浮點運算計算用于濾波器系數(shù)的多個面積；將每個所述濾波器系數(shù)除以再現(xiàn)區(qū)域的總面積以得到第一結(jié)果；將所述第一結(jié)果乘以除數(shù)以產(chǎn)生濾波器總和；完成對分查找以找出所述濾波器總和的舍入點；和將所述濾波器總和轉(zhuǎn)換為多個整數(shù)。還公開了一種多個操作空間采樣濾波器的方法，包括檢測多個子像素再現(xiàn)區(qū)域；響應(yīng)于所述的對子像素再現(xiàn)區(qū)域的檢測，打開用于所述子像素再現(xiàn)區(qū)域的第一組空間采樣濾波器；檢測多個非子像素再現(xiàn)區(qū)域；和響應(yīng)于所述的對非子像素再現(xiàn)區(qū)域的檢測，打開用于所述非子像素再現(xiàn)區(qū)域的第二組空間采樣濾波器。還公開了一種子像素再現(xiàn)操作中使用的形成多個濾波器內(nèi)核的方法，該子像素再現(xiàn)操作對以第一子像素格式指定的輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并指示輸出第二子像素格式指定的圖像數(shù)據(jù)的輸入圖像，該方法包括通過使用浮點運算以空間再現(xiàn)區(qū)域的總面積除被空間再現(xiàn)區(qū)域的一部分覆蓋的該輸入圖像的空間區(qū)域來為每個濾波器內(nèi)核計算多個濾波器系數(shù)；每個該濾波器系數(shù)是濾波器內(nèi)核的要素；將每個該濾波器系數(shù)乘以一除數(shù)，從而生成濾波器內(nèi)核要素乘找操作以找出該濾波器和的舍入泉，使得在每個濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)換為整數(shù)時，濾波器系數(shù)的和等于該除數(shù)；以及使用該舍入點將該濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)換為整數(shù)。還公開了一種顯示系統(tǒng)，包括用于輸入源圖像數(shù)據(jù)的裝置，該源圖像數(shù)據(jù)可在具有第一分辨率的第一子像素格式的第一顯示器上再現(xiàn)；第二子像素格式的第二顯示器，該第二子像素格式包括比該第一子像素格式更少的子像素；和用于為該第二顯示器的每個子像素生成色彩強度系數(shù)的裝置，該生成色彩強度系數(shù)的裝置進(jìn)一步包括該源圖像數(shù)據(jù)映射成目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)的二維區(qū)域采樣映射，該目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)可在該第一分辨率下在該第二顯示器上再現(xiàn)?，F(xiàn)在說明附圖，其中相同的元件示以相同的標(biāo)記。圖1表示用于顯示裝置的采用單平面陣列的三色像素元的現(xiàn)有技術(shù)RGB條紋排列；圖2表示用于圖1的現(xiàn)有技術(shù)RGB條紋排列的有效子像素再現(xiàn)采樣點；圖3、4和5表示用于圖1的現(xiàn)有技術(shù)RGB條紋排列的采樣點的每個彩色面的有效子像素再現(xiàn)釆樣區(qū)域；圖6表示用于顯示裝置的采用單平面陣列的三色像素元的排列；圖7表示用于圖6和27的排列的有效子像素再現(xiàn)釆樣點；圖8和9表示用于圖6和27的排列的藍(lán)色面采樣點的可選擇的有效子像素再現(xiàn)采樣區(qū)域；圖10表示用于顯示裝置的在單平面的陣列上的三色^f象素元的另一種排列；圖ll表示用于圖IO的排列的有效子像素再現(xiàn)采樣點；圖12表示用于圖IO的排列的藍(lán)色面采樣點的有效子像素再現(xiàn)采樣區(qū)域；圖13和14表示用于圖6和10的排列的紅色和綠色面的有效子像素再現(xiàn)采樣區(qū)域；圖15表示用于現(xiàn)有技術(shù)像素數(shù)據(jù)格式的釆樣點和它們的有效采樣區(qū)域的陣列，其中紅色、綠色和藍(lán)色值處在相等的空間分辨率柵格上并且互相重合；圖16表示現(xiàn)有技術(shù)的圖15的采樣點重疊在圖11的子像素再現(xiàn)采樣點上的陣列，其中圖15的采樣點處在相同的空間分辨率柵格上并且與圖11的紅色和綠色"格子板"陣列重合；圖17表示現(xiàn)有技術(shù)的圖15的采樣點和它們的有效采樣區(qū)域重疊在圖12的藍(lán)色面采樣區(qū)域上的陣列，其中現(xiàn)有技術(shù)的圖15的采樣點處在相同的空間分辨率柵格上并且與圖11的紅色和綠色"格子板"陣列重合；圖18表示現(xiàn)有技術(shù)的圖15的采樣點和它們的有效釆樣區(qū)域重疊在圖13的紅色面采樣區(qū)域上的陣列，其中現(xiàn)有技術(shù)的圖15的采樣點處在相同的空間分辨率柵格上并與圖ll的紅色和綠色"格子板"陣列重合。圖19和20表示現(xiàn)有技術(shù)的圖15的采樣點和它們的有效采樣區(qū)域重疊在圖8和9的藍(lán)色面采樣區(qū)域上的陣列，其中現(xiàn)有技術(shù)的圖15的釆樣點處在相同的空間分辨率柵格上并與圖7的紅色和綠色"格子板"陣列重合；圖21表示用于現(xiàn)有技術(shù)像素數(shù)據(jù)格式的釆樣點和它們的有效釆樣區(qū)域的陣列，其中紅色、綠色和藍(lán)色值處在相等的空間分辨率柵格上并且互相重合；圖22表示現(xiàn)有技術(shù)的圖21的采樣點和它們的有效釆樣區(qū)域重疊在圖13的紅色面采樣區(qū)域上的陣列，其中圖21的采樣點未處在相同的空間分辨率柵格上并且與圖ll的紅色和綠色"格子板"陣列不重合；圖23表示現(xiàn)有技術(shù)的圖21的采樣點和它們的有效采樣區(qū)域重疊在圖12的藍(lán)色面采樣區(qū)域上的陣列，其中現(xiàn)有技術(shù)的圖21的采樣點未處在相同的空間分辨率柵格上并且與圖ll的紅色和綠色"格子板"陣列不重合；圖24表示現(xiàn)有技術(shù)的圖21的采樣點和它們的有效采樣區(qū)域重疊在圖8的藍(lán)色面采樣區(qū)域上的陣列，其中現(xiàn)有技術(shù)的圖21的釆樣點未處在相同的空間分辨率柵格上并且與圖7的紅色和綠色"格子板"陣列不重合；圖25表示圖3的紅色面重疊在圖13的紅色面采樣區(qū)域上的有效采樣區(qū)域；10圖26表示圖5的藍(lán)色面重疊在圖8的藍(lán)色面采樣區(qū)域上的有效采樣區(qū)域;圖Z7表示另一個用于顯示裝置的在三個屏面上的陣列中的三色像素元的排列；圖28、29和30表示在用于圖27的裝置的每個獨立屏面上的藍(lán)色、綠色和紅色發(fā)射體的排列；圖31表示在縮放比例為一個輸入像素在橫向上用于每兩個(一個紅色的和一個綠色的)輸出子像素的特定情況下，重疊在圖15的輸入采樣排列70上的圖11的輸出采樣排列200;圖32表示將640x480VGA才各式的圖像轉(zhuǎn)換為總共有800x600個紅色和綠色子像素的PenTile矩陣的單個重復(fù)單元202;圖33表示在重復(fù)單元的大小為奇數(shù)的情況下三色像素元的系數(shù)的對稱性；圖34表示重復(fù)單元大小為偶數(shù)的情況的示例；圖35表示由與六個周圍的輸入像素采樣區(qū)域248重疊的再現(xiàn)區(qū)域246限制的圖33的子像素218;圖36表示其再現(xiàn)區(qū)域250與五個采樣區(qū)域252重疊的圖33的子像素232;圖37表示其再現(xiàn)區(qū)域254與采樣區(qū)域256重疊的圖33的子像素234;圖38表示其再現(xiàn)區(qū)域258與采樣區(qū)域260重疊的圖33的子像素228;圖39表示其再現(xiàn)區(qū)域262與采樣區(qū)域264重疊的圖33的子像素236;圖40表示用于產(chǎn)生藍(lán)色濾波器內(nèi)核的正方形采樣區(qū)域；和圖41表示相對于正方形采樣區(qū)域276的圖8的六邊形采樣區(qū)域123。具體實施例方式本領(lǐng)域內(nèi)普通抆術(shù)水準(zhǔn)的技術(shù)人員將能夠認(rèn)識到本發(fā)明的下述說明只是說明性的，而非任何方式的限制。本發(fā)明的其它實施例對于這樣的技術(shù)人員來說是易知的。真實世界的圖像被捕獲并存儲在存儲裝置中。被存儲的圖像利用一些已知的數(shù)據(jù)排列來生成。使用提供改進(jìn)的彩色顯示分辨率的陣列能在顯示裝置上再現(xiàn)所存儲的圖像。所述陣列由至少具有藍(lán)色發(fā)射體(或子像素)、紅色發(fā)射體和綠色發(fā)射體的多個三色^^素元構(gòu)成，當(dāng)被照亮?xí)r，所述三色像素元能夠混合的顏色。為了確定用于每個發(fā)射體的值，首先必須產(chǎn)生表現(xiàn)為濾波器內(nèi)核的變換方區(qū)域重疊來創(chuàng)建。重疊比率用于確定將在濾波器內(nèi)核陣列中使用的系數(shù)值。為了在顯示裝置上再現(xiàn)存儲的圖像，在每個三色像素元中確定了重構(gòu)點。每個重構(gòu)點的中心還將是用子重構(gòu)所存儲的圖像的采樣點的源。類似的，確定了圖像數(shù)據(jù)組的采樣點。每個重構(gòu)點位于發(fā)射體的中心處(例如，在紅發(fā)射體的中心處)。在將重構(gòu)點置于發(fā)射體的中心處時，邊界線的柵格與重構(gòu)點的中心等距離形成以創(chuàng)建釆樣區(qū)域(其中采樣點位于中心處)。所形成的沖冊格產(chǎn)生一平鋪(tiling)圖案。在該平鋪圖案中能夠使用的形狀可以包括但不限于正方形、長方形、三角形、六邊形、八邊形、菱形、交錯正方形、交錯長方形、交錯三角形、交錯菱形、彭羅斯(Penrose)瓦形、斜方形、歪曲斜方形等，以及包括前述形狀中的至少一種的組合。確定了用于圖像數(shù)據(jù)和目標(biāo)顯示的采樣點和采樣區(qū)域，并且二者是重疊的。所述重疊產(chǎn)生了在其中輸出釆樣區(qū)域與幾個輸入采樣區(qū)域重疊的子區(qū)域。輸入與輸出的面積比通過查看或計算來確定并且被存儲為濾波器內(nèi)核中的系數(shù)，其值用于將輸入值加權(quán)到輸出值中以確定用于每個發(fā)射體的適當(dāng)值。當(dāng)使用了足夠高的縮放比例時，與現(xiàn)有技術(shù)的顯示器相比，在信息尋址能力上和重構(gòu)圖像調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)方面進(jìn)行考察，這里公開的子像素排列和再現(xiàn)方法提供了更好的圖像質(zhì)量。圖1表示用于顯示裝置的采用單平面陣列的三色像素元的現(xiàn)有技術(shù)的RGB條紋排列，而圖2表示用于圖1的現(xiàn)有技術(shù)RGB條紋排列的有效子像素再現(xiàn)采樣點?，F(xiàn)有技術(shù)的圖3、4和5表示用于圖1的現(xiàn)有技術(shù)RGB條紋排列的采樣點的每個彩色面的有效子像素再現(xiàn)采樣區(qū)域。下面將進(jìn)一步討論圖1-5。圖6表示根據(jù)一個實施例的幾個三色像素元的排列20。三色像素元21是正方形的，布置在X、Y坐標(biāo)系統(tǒng)的原點處，并且包括一個藍(lán)色發(fā)射體22、兩個紅色發(fā)射體24和兩個綠色發(fā)射體26。藍(lán)色發(fā)射體22布置在中心處，沿所述坐標(biāo)系統(tǒng)的X軸垂直延伸到第一、第二、第三和第四象限中。紅色發(fā)射體24布置在未被藍(lán)色發(fā)射體占用的第二和第四象限內(nèi)。綠色發(fā)射體26布置在未被藍(lán)色發(fā)射體占用的第一和第三象限內(nèi)。藍(lán)色發(fā)射體22是長方形的，并且具有沿坐標(biāo)系統(tǒng)的X和Y軸對齊的側(cè)面，并且相對的紅色24和綠色26發(fā)射體對大致是正方形的。在屏面上重復(fù)該陣列以實現(xiàn)具有希望的矩陣分辨率的裝置。重復(fù)的三色傳_素元形成一紅色24和綠色26發(fā)射體與藍(lán)色發(fā)射體22交替的"格子板"，藍(lán)色發(fā)射體22均勻分布在所述裝置中，其分辨率是紅色24和綠色26發(fā)射體的分辨率的一半。每隔一列的藍(lán)色發(fā)射體是交錯的，或者移位其長度的一半，如發(fā)射體28所示。為了適應(yīng)此并且由于邊沿效應(yīng)，一些藍(lán)色發(fā)射體在邊沿處是半尺寸的藍(lán)色發(fā)射體28。圖7表示用于圖6和27的排列的有效子像素再現(xiàn)采樣點的排列29，而圖8和9表示用于圖6和27的排列的藍(lán)色面采樣點23的另選的有效子像素再現(xiàn)采樣區(qū)域123、124的排列30、31。下面將進(jìn)一步討論圖7、8和9。圖10表示三色像素元39的排列38的另選示意性實施例。三色像素元39由一個藍(lán)色發(fā)射體32、兩個紅色發(fā)射體34和兩個綠色發(fā)射體36以正方形的形狀構(gòu)成。三色像素元39是正方形的，并且其中心位于X、Y坐標(biāo)系統(tǒng)的原點處。藍(lán)色發(fā)射體32中心位于正方形的原點處，并延伸到X、Y坐標(biāo)系統(tǒng)的第一、第二、第三和第四象限中。一對紅色發(fā)射體34布置在相對的象限(即，第二和第四象限)中，一對綠色發(fā)射體36布置在相對的象限(即，第一和第三象限)中，上述象限占用了未被藍(lán)色發(fā)射體32占用的象限部分。如圖10所示，藍(lán)色發(fā)射體32是菱形的，其角對齊在坐標(biāo)系統(tǒng)的X和Y軸上，相對成對的紅色34和綠色36發(fā)射體大致為正方形，其面向內(nèi)側(cè)的角被截去以形成與藍(lán)色發(fā)射體32的側(cè)面平行的邊沿。在屏面上重復(fù)該陣列以實現(xiàn)具有希望的矩陣分辨率的裝置。重復(fù)的三色像素形成一紅色34和綠色36發(fā)射體與藍(lán)色發(fā)射體32交替的"格子板"，藍(lán)色發(fā)射體32均勻分布在所述裝置，其分辨率是紅色34和綠色36發(fā)射體的分辨率的一半。下面將進(jìn)一步討論紅色發(fā)射體34a和34b。三色像素元陣列的一個優(yōu)點是改進(jìn)了彩色顯示器的分辨率。這是因為只有紅色和綠色發(fā)射體對亮度通道中的高分辨率的感覺有重要的作用。因此，減少藍(lán)色發(fā)射體的數(shù)量并用紅色和綠色發(fā)射體取代一些藍(lán)色發(fā)射體可提高分辨率13使其更加符合人的視覺。將紅色和綠色發(fā)射體在垂直軸上分成兩半以增加空間尋址能力是對現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)垂直單彩色條紋的改進(jìn)。紅色和綠色發(fā)射體的交替"格子板"使高空間頻率分辨率在水平軸和垂直軸上都可以提高。為了將第一數(shù)據(jù)格式的圖像重構(gòu)在第二數(shù)據(jù)格式的顯示器上，需要通過每個發(fā)射體的幾何中心上的分離重構(gòu)點和創(chuàng)建采樣?xùn)鸥駚硐薅ú蓸訁^(qū)域。圖11表示用于圖10的三色像素元的排列38的有效重構(gòu)點的排列40。重構(gòu)點(例如，圖11的33、35和37)中心位于三色像素元39中的發(fā)射體(例如，分別對應(yīng)圖10的32、34和36)的幾何位置。紅色重構(gòu)點35和綠色重構(gòu)點37形成顯示器上的紅和綠"格子板"陣列。藍(lán)色重構(gòu)點33均勻分布在所述裝置上，但其分辨率是紅色35和綠色37重構(gòu)點的一半。為了子像素再現(xiàn)，這些彩色重構(gòu)點被用作采樣點并用于構(gòu)建獨立處理的每個彩色面的有效采樣區(qū)域。圖12表示用于圖11的重構(gòu)陣列的藍(lán)色面42的有效藍(lán)色采樣點46(對應(yīng)于圖11的藍(lán)色重構(gòu)點33)和采樣區(qū)域44。對于重構(gòu)點的正方形柵格，最小邊界周長為正方形柵格。圖13表示對應(yīng)于圖11的紅色重構(gòu)點35和圖7的紅色重構(gòu)點25的有效紅色采樣點51以及用于紅色面48的有效采樣區(qū)域50、52、53和54。釆樣點51按與顯示邊界成45。的角度形成正方形柵格陣列。因此，在采樣?xùn)鸥竦闹行年嚵袃?nèi)，采樣區(qū)域形成正方形柵格。因為正方形柵格與顯示器的邊界相重疊的"邊沿效應(yīng)"，要調(diào)節(jié)所述形狀使其保持相同的面積并使每個樣本(例如，54)的邊界周長最小。對采樣區(qū)域進(jìn)行;險查將發(fā)現(xiàn)采樣區(qū)域50具有與采樣區(qū)域52相同的面積，然而，采樣區(qū)域54具有稍微大點的面積，而在角部的釆樣區(qū)域53具有稍^敫小點的面積。這會引入誤差，因為釆樣區(qū)域53內(nèi)的變化數(shù)據(jù)將被過表示(overpresent),而采樣區(qū)域54中的變化數(shù)據(jù)將被欠表示。然而，在由幾十萬乃至成百萬的發(fā)射體構(gòu)成的顯示器中，在圖像的角部中的誤差將是最小的并被丟失。圖14表示與圖11的綠色重構(gòu)點37和圖7的綠色重構(gòu)點27相對應(yīng)的有效綠色采樣點57,以及用于綠色面60的有效采樣區(qū)域55、56、58和59。對圖14進(jìn)行檢查將發(fā)現(xiàn)它與圖13十分相似，它具有相同的采樣區(qū)域關(guān)系，只是被14旋轉(zhuǎn)了180°。發(fā)射體的這些排列和它們產(chǎn)生的采樣點和區(qū)域?qū)⒂蓤D形軟件最佳地用于將圖形圖元或向量轉(zhuǎn)換為偏移彩色采樣平面、同時將現(xiàn)有的采樣技術(shù)與所述的采樣點和區(qū)域相結(jié)合來直接產(chǎn)生高質(zhì)量圖像。完整的圖形顯示系統(tǒng)，例如便攜式電子設(shè)備、膝上型電腦和臺式計算機、以及電視/視頻系統(tǒng)，將從使用平板顯示器和這些數(shù)據(jù)格式中受益。所用的顯示器的類型包括，但不限于液晶顯示器、減色顯示器、等離子板顯示器、電致發(fā)光(EL)顯示器、電泳顯示器、場發(fā)射顯示器、分立發(fā)光二極管顯示器、有機發(fā)光二極管(OLED)顯示器、投影儀、陰極射線管(CRT)顯示器等，以及包括前述顯示器中的至少一種的組合。然而，大部分圖形和圖形軟件的所安裝的庫都使用最初基于使用CRT作為重構(gòu)顯示器的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)釆樣格式。圖15表示用于現(xiàn)有技術(shù)像素數(shù)據(jù)格式70的采樣點74和它們的有效釆樣區(qū)域72的陣列，其中紅色、綠色和藍(lán)色值處在等空間分辨率柵格上并且互相重合。在現(xiàn)有技術(shù)顯示系統(tǒng)中，通過簡單使用來自圖1所示類型的現(xiàn)有技術(shù)RGB條紋屏面上的每個彩色面的數(shù)據(jù)，在平板顯示器上重構(gòu)了這種數(shù)據(jù)的形式。在圖1中，每種顏色子像素的分辨率與采樣點的分辨率都相同，以行的形式來處理三種子像素，好像它們構(gòu)成了一個單一結(jié)合的并且混和的多色像素而忽略每種顏色子像素的實際重構(gòu)點位置。在現(xiàn)有技術(shù)中，這通常被稱作顯示器的"本機模式(nativemode)"。這浪費了子像素的位置信息，尤其是紅色和綠色子像素的位置信息。相反，本申請引入的RGB數(shù)據(jù)被作為三個相互重疊的平面來處理。為了從RGB格式轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，分別處理每個平面。在本申請的更加有效的子像素排列上來自原始的現(xiàn)有技術(shù)格式的顯示信息需要通過重采樣進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的變換。以這樣一種方式來重采樣數(shù)據(jù)每個采樣點的輸出為輸入數(shù)據(jù)的加權(quán)函數(shù)。根據(jù)各個數(shù)據(jù)樣本的空間頻率，對于每個輸出采樣點，加權(quán)函數(shù)可以是相同或不同的，這將在下面進(jìn)4亍說明。圖16表示圖15的采樣點重疊在圖11的子像素再現(xiàn)采樣點33、35和37上的排列76，其中圖15的采樣點74處在相同的空間分辨率柵格上并且與圖ll的紅色(紅色重構(gòu)點35)和綠色(綠色重構(gòu)點37)"格子板"陣列重合。圖17表示圖15的采樣點74和它們的有效采樣區(qū)域72重疊在圖12的藍(lán)色面采樣點46上的陣列78，其中圖15的采樣點74處在相同的空間分辨率柵格上并且與圖11的紅色(紅色重構(gòu)點35)和綠色(綠色重構(gòu)點37)"格子板，，陣列重合。圖18表示圖15的釆樣點74和它們的有效采樣區(qū)域72重疊在圖13的紅色面采樣點35和紅色采樣區(qū)域50、52、53和54上的陣列80，其中圖15的釆樣點74處在相同的空間分辨率4冊格上并且與圖11的紅色(紅色重構(gòu)點35)和綠色(綠色重構(gòu)點37)"格子板"陣列重合。正方形采樣區(qū)域52的內(nèi)部陣列完全覆蓋了重合的原始采樣點74和它的采樣區(qū)域82，而且延伸覆蓋每個周圍采樣區(qū)域84位于采樣區(qū)域52內(nèi)的四分之一。為了確定算法，記錄了輸出采樣區(qū)域50、52、53或54覆蓋或重疊在輸入采樣區(qū)域72的上方的分?jǐn)?shù)，接著將該分?jǐn)?shù)與對應(yīng)采樣點74的值相乘，然后將其應(yīng)用于輸出釆樣區(qū)域35。在圖18中，正方形采樣區(qū)域52的中心區(qū)域由中心或重合的輸入采樣區(qū)域84填充的面積是正方形采樣區(qū)域52的一半。因此，對應(yīng)的采樣點74的值被乘以二分之一(或0.5)?？梢钥闯?，正方形采樣區(qū)域52的由每個周圍的非重合的輸入?yún)^(qū)域84填充的面積是采樣區(qū)域52的八分之一(或者0.125)。因此，對應(yīng)的四個輸入采樣點74的值被乘以八分之一(或0.125)。接著將這些值與先前的值(例如，乘以0.5的值)相加以得到給定采樣點35的最終輸出值。對于邊沿采樣點35及其五個側(cè)面的釆樣區(qū)域50,重合的輸入采樣區(qū)域82如同上述情況被完全覆蓋，但只有三個周圍的輸入采樣區(qū)域84、86和92是重疊的。一個重疊的輸入采樣區(qū)域84代表輸出采樣區(qū)域50的八分之一。沿所述邊沿的鄰近的輸入采樣區(qū)域86和92每個代表所述輸入采樣區(qū)域的十六分之三(3/16=0.1875)。如前所述，重疊的采樣區(qū)域72的輸入值74的加權(quán)值被相加以給出用于采樣點35的值。角部和"附近的"角部^皮作相同的處理。由于角部53和"附近的"角部54覆蓋的圖像的區(qū)域與中心區(qū)域52和邊沿區(qū)域50不同，所以輸入采樣區(qū)域86、88、90、92、94、96和98的加權(quán)將與先前所述的輸入采樣區(qū)域82、84、86和92成比例地不同。對于較小的角部輸出采樣區(qū)域53,重合的輸入采樣區(qū)域94覆蓋輸出采樣區(qū)域53的七分之四(或者大約0.5714)。鄰近的輸入采樣區(qū)域96覆蓋輸出采樣區(qū)域53的十四分之三(或約0.2143)。對于"附近的"角部采樣區(qū)域54，重合的輸入采樣區(qū)域90覆蓋輸出采樣區(qū)域54的十七分之八(或大約0.4706)。內(nèi)側(cè)的鄰近采樣區(qū)域98覆蓋輸出采樣區(qū)域54的十七分之二(或大約0.1176)。邊沿側(cè)的鄰近輸入釆樣區(qū)域92覆蓋輸出采樣區(qū)域54的十七分之三(或大約0.1765)。角部輸入采樣區(qū)域88覆蓋輸出采樣區(qū)域54的十七分之四(或大約0.2353)。如前所述，來自重疊的采樣區(qū)域72的輸入值74的加權(quán)值被相加以給出用于采樣點35的值。對于綠色面的重釆樣計算過程以相似的方式進(jìn)行，但輸出采樣陣列被旋轉(zhuǎn)180。。為了重申，對于紅色采樣點35和綠色采樣點37的值Vout的計算如下中心區(qū)域Vou,(CxRy)=0.5—Vm(CxRy)+0.125—HR》+0.125—Vin(CxRy+1)+0.125_Vin(Cx+1Ry)+0.125—^(CxRy一J下邊沿V。ut(CxRy)=0.5—Vin(CxRy)+0.1875—Vin(Cx—,Ry)+0.1875_Vin(Cx+1Ry)+0.125—Vin(CxRy-1)上邊沿V加(CxR,)-0.5—VJCxR,)+0.1875—VJC,,)+0.125_Vin(CxR2)+0.1875—VJC^R,)右邊沿V。ut(CxRy)=0.5—Vin(CxRy)+0.125_Vin(Cx—,Ry)+0.1875—Vin(CxRy+1)+0.1875—Vin(CxRy—,)左邊沿V則(C,Ry^0.5—Vin(C,Ry)+0.1875—Vin(C,Ry+l)+0.125一^(0211》+0.1875_^((^—,)右上角部Vout(CxRy)=0.5714—Vin(CxRy)+0.2143—Vin(Cx—,Ry)+0.2143—Vin(CxRy+1)左上角部V加,(C,R,)=0.5714—Vin(CIR1)+0.2143—Vin(C1R2)+0.2143—Vin(C2Rl)左下角部V0Ut(CxRy)=0.5714—Vin(CxRy)+0.2143—VJCx+,Ry)+0.2143一VJCxRy一)右下角部V。ut(CxRy)=0.5714—VJCxRy)+0.2143—VJCx—'Ry)+0.2143—Vin(CxRy-,)上邊沿靠左的角部V加,(C2R,)-0.德—VJC2R,)+0,2353一VJC,R,)+0.1176—Vin(C2R2)+0.1765_Vin(C3R,)左邊沿靠上的角部V加,(C,R2^0.4706—VJC,R2)+0.1765—Vin(C,R3)+0.1176_Vin(C2R2)+0.2353—Vjn(C,R,)左邊沿靠下的角部Vout(C,Ry)=0.4706—Vin(C,Ry)+0.2353—Vin(C,Ry+')+0.1176—Vin(C2Ry)+0.1765—Vin(C1Ry_1)下邊沿靠左的角部V。u,(C2Ry)=0.4706—Vin(C2Ry)+0.2353_Vin(C,Ry)+0.1765—Vin(C3Ry)+0.1176—VJC^h)下邊沿靠右的角部V。ut(CxRy)=0.4706—VJCxRy)+0.1765—VJC"Ry)+0.2353—VJCx+,Ry)+0.1176一VJCxRy一)右邊沿靠下的角部Voul(CxRy)=0.4706_Vin(CxRy)+0.U76—HRy)+0.2353—VJCxRy+')+0.1765—VJCxRy—,)右邊沿靠上的角部V。ut(CxR2)=0.4706—Vin(CxR2)+0.1176—Vin(Cx_,R2)+0.1765—Vin(CxR3)+0.2353—VJCxR,)上邊沿靠右的角部V加t(CxR,)-0.4706—VJCxR,)+0.1765—VJC"R,)+0.1176—Vin(CXR2)+0.2353—Vin(CX+1R,)其中L為僅對于處在C乂處的子像素的顏色的色度值(chromanancevalues)(a表示第x列的紅色34和綠色36子像素，而Ry表示第y行的紅色34和綠色36子像素，因此C凡代表在顯示器屏面上第x列和第y行處的紅色34或綠色36子像素發(fā)射體，行列計數(shù)從左上角開始，如同常規(guī)處理一樣)。應(yīng)當(dāng)注意每個方程中的系數(shù)權(quán)重的和總計為一。雖然有十七個方程來計算全部圖像變換，由于對稱性，實際只有四組系數(shù)。這降低了實現(xiàn)時的復(fù)雜性。如前所述，圖17表示圖15的采樣點74和它們的有效采樣區(qū)域72重疊在圖12的藍(lán)色面采樣點46上的排列78,其中圖15的采樣點74處在相同的空間分辨率柵格上并且與圖11的紅色(紅色重構(gòu)點35)和綠色(綠色重構(gòu)點37)"格子板"陣列重合。圖12的藍(lán)色采樣點46允許通過檢查來確定藍(lán)色采樣區(qū)域44。在這種情況下，藍(lán)色采樣區(qū)域44現(xiàn)在是藍(lán)色重釆樣區(qū)域，其僅是原始數(shù)據(jù)采樣點74的周圍藍(lán)色值的算術(shù)平均，原始數(shù)據(jù)采樣點74被計算作為用于重采樣圖像的采樣點46的值。采樣點46的藍(lán)色輸出值U安如下進(jìn)行計算Vout(Cx+_Ry+_)=0.25—Vin(CxRy)+0.25—Vin(CxRy+1)+0.25—Vin(Cx+1Ry)+0.25—V,n(Cx+IRy+1)其中Vin為周圍輸入采樣點74的藍(lán)色色度值；a代表第x列的釆樣點74;而R,代表第y行的采樣點74，它們是從左上角開始計數(shù)的，如常規(guī)處理一樣。對于藍(lán)色子像素計算，x和y的數(shù)量必須是奇數(shù)，因為每對紅色和綠色子像素只有一個藍(lán)色子像素。此外，系數(shù)權(quán)重的和等于一。用于紅色采樣點35的中心區(qū)域方程的系數(shù)的加權(quán)過程是二進(jìn)制移位除法過程,其對所創(chuàng)建的圖像的大部分起作用,并且適用于中心重采樣區(qū)域52，其中0.5為向"右"移動一位，0.25為向"右"移動兩位,而0.125為向"右"移動三位。因此，所述算法非常簡單和快速，只涉及簡單的移位除法和加法。為了實現(xiàn)最大的精度和速度，周圍像素的加法應(yīng)首先完成，其次進(jìn)行向右的單一的三位移位，然后和單位移位中心值相加。然而，后面的用于邊沿和角部處的紅色和綠色采樣區(qū)域的方程涉及更復(fù)雜的乘法。在小顯示器(例如具有很少像素的顯示器)上，可能需要更加復(fù)雜的方程來確保好的圖像質(zhì)量顯示。對于大圖像或顯示器，邊沿和角部處的小誤差可能無關(guān)緊要，因此可以進(jìn)行簡化。為了19簡化，用于紅色和綠色面的第一方程被應(yīng)用于圖像的邊沿上具有"丟失，，的輸入數(shù)據(jù)采樣點的邊沿和角部處，使得輸入采樣點74被設(shè)置為等于重合的輸入采樣點74。另選地，所述"丟失"的值可以被設(shè)置為黑色。該算法可利用軟件、固件或硬件輕松實現(xiàn)。注意色度值是線性增加的，這就意味著子像素再現(xiàn)必須在伽馬校正之前完成。上述算法的輸出可以送入伽馬校正表。如果在子像素再現(xiàn)之前進(jìn)行伽馬校正，則會出現(xiàn)意想不到的色度誤差。圖19和20表示圖15的采樣點74和它們的有效釆樣區(qū)域72重疊在圖8和9的藍(lán)色面采樣區(qū)域23上的兩個另選的排列100、102，其中圖15的釆樣點處在相同的空間分辨率柵格上并且與圖7的紅色和綠色"格子板"陣列重合。圖8表示對于圖7所示的用于圖6中的發(fā)射體排列的藍(lán)色面釆樣點23的具有最小邊界周長的有效子像素再現(xiàn)采樣區(qū)域123。用于計算所述系數(shù)的方法按如上所述進(jìn)行。計算圖19的輸出采樣區(qū)域123與每個輸入采樣區(qū)域72的重疊比例并將其用作轉(zhuǎn)換方程或濾波器內(nèi)核中的系數(shù)。這些系數(shù)在下面的轉(zhuǎn)換方程中被乘以采樣值74:Vout(Cx+—Ry+—)-0.015625—Vin(C"Ry)+0.234375—Vin(CxRy)+0.234375_Vin(Cx+1Ry)+0.015625—Vin(Cx+2Ry)+0.015625—Vin(Cx—,Ry+,)+0.234375—VJCxRy+,)+0.234375—Vin(Cx+,Ry+1)+0.015625—Vin(Cx+2Ry+1)本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠找到快速執(zhí)行這些計算的方法。例如，系數(shù)0.015625相當(dāng)于右移6位。在圖15的釆樣點74處在相同的空間分辨率棚-格上并且與圖7的紅色(紅色重構(gòu)點25)和綠色(綠色重構(gòu)點27)"格子板"陣列重合的情況下，該最小邊界條件區(qū)域可能導(dǎo)致計算負(fù)擔(dān)增加并且使數(shù)據(jù)擴散至六個采樣點74。圖9的另選有效輸出采樣區(qū)域124排列31可用于一些應(yīng)用場合或情形。例如，在圖15的采樣點74處在相同的空間分辨率4冊格上并且與圖7的紅色(紅色重構(gòu)點25)和綠色(綠色重構(gòu)點27)"格子板"重合的情況下，或者在輸入釆樣區(qū)域74和輸出采樣區(qū)域之間的關(guān)系如圖20所示的情況下，所述計算更加簡單。在偶數(shù)列中，用于計算藍(lán)色輸出采樣點23的公式與上面獲得的用于圖17的公式完全相同。在奇數(shù)列中，用于圖20的計算如下Vout(Cx+_Ry__)=0.25—Vin(CxRy)+0.25—Vin(Cx+1Ry)+0.25—Vin(CxRy_,)+0.25_Vin(Cx+,Ry-1)如往常一樣，上面的用于圖19和20的計算被用于通常的中心采樣區(qū)域124的情況。在邊沿處的計算需要對轉(zhuǎn)換公式進(jìn)行修改或?qū)﹃P(guān)于遠(yuǎn)離屏幕的邊沿采樣點74的值進(jìn)行假設(shè)，如上所述。現(xiàn)在參看圖21,示出了用于現(xiàn)有技術(shù)像素數(shù)據(jù)格式的釆樣點122和它們的有效采樣區(qū)域120的陣列104。圖21表示處在等空間分辨率柵格上并且相互重合的紅色、綠色和藍(lán)色值，然而，它具有與圖15所示的圖像尺寸不同的圖像尺寸。圖22表示圖21的釆樣點122和它們的有效采樣區(qū)域120重疊在圖13的紅色面采樣區(qū)域50、52、53和54上的陣列106。圖21的采樣點122未處在相同的空間分辨率柵格上并且分別與圖11的紅色(紅色重構(gòu)點25、35)和綠色(綠色重構(gòu)點27、37)"格子板"陣列不重合。在圖22的該排列中，不允許對每個輸出采樣35進(jìn)行單一的簡單化轉(zhuǎn)換方程計算。不過，把用于根據(jù)覆蓋的成比例的區(qū)域產(chǎn)生每個計算的方法進(jìn)行統(tǒng)一化不但是可能的而且是可行的。在以下情況下這是正確的，即對于輸入與輸出圖像的任何給定比率，尤其是對于那些作為標(biāo)準(zhǔn)在業(yè)界公用的比率，存在最小公分母比率，這將導(dǎo)致圖像變換成為單元的重復(fù)模式。由于對稱性會導(dǎo)致復(fù)雜性進(jìn)一步降低，如同上面的輸入和輸出陣列互相重合的情況所證明的。當(dāng)結(jié)合時，重復(fù)的三色采樣點122和對稱性會導(dǎo)致獨立系數(shù)組的數(shù)量降低到一個更加易于管理的水平。例如，稱作"VGA"(用于代表視頻圖形適配器，但現(xiàn)在它只指640x480)的商用標(biāo)準(zhǔn)顯示器彩色圖像格式具有640列和480行。該格式需要被重采樣或縮放以在圖IO所示排列的屏面上顯示，所述屏面在橫向具有400個紅色子像素34和400個綠色子像素36(橫向總共800個子像素)，豎向總共有600個子像素34和36。這導(dǎo)致了輸入像素和輸出子像素的比為4比5。用于每個紅色子像素34和每個綠色子像素36的轉(zhuǎn)換方程可以根據(jù)圖22的輸入采樣區(qū)域120被采樣輸出區(qū)域52覆蓋的比例進(jìn)行計算。該過程與圖18的轉(zhuǎn)換方程的進(jìn)21程類似，除了對于每個單獨輸出采樣點35的轉(zhuǎn)換方程似乎不同之外。幸而如果對所有這些轉(zhuǎn)換方程進(jìn)行計算，則會顯現(xiàn)出一個模式。相同的五個轉(zhuǎn)換方程反復(fù)在一行上重復(fù)，而另外一種模式的五個方程在每列上向下重復(fù)。對于像素與子像素的比為4:5這樣一種情況，最終結(jié)果只有5x5或二十五個獨立方程組。這就將獨立的計算數(shù)減少為二十五個系數(shù)組。在這些系數(shù)中，能夠找到其它模式的對稱性，這將系數(shù)的總數(shù)減少為只有六個獨立的組。相同的處理過程將對圖6的排列20產(chǎn)生相同的系數(shù)組。下面是介紹如何使用上述幾何方法來計算系數(shù)的示例。圖32表示單一的5x5重復(fù)單元202，其來自于上面的將640x480VGA格式圖像轉(zhuǎn)換為總共有800x600個紅色和綠色子像素的PenTile矩陣的示例。由實線206標(biāo)出的每個正方形子像素204表示必須具有一組計算的系數(shù)的紅色或綠色子像素的位置。這將需要計算25組系數(shù)，如果它不是對稱的。以后將對圖32進(jìn)行更加詳細(xì)的討論。圖33表示系數(shù)中的對稱性。如果將系數(shù)以在工業(yè)上使用的用于濾波器內(nèi)核的公用矩陣形式被寫下來，用于子像素216的濾波器內(nèi)核是一將用于子像素218的內(nèi)核從左向右翻轉(zhuǎn)的鏡像。這對對稱線220右側(cè)的所有子像素都是正確的，每個具有一濾波器內(nèi)核，它是相對的子像素的濾波器內(nèi)核的鏡像。另夕卜，子像素222具有一濾波器內(nèi)核，其是將用于子像素218的內(nèi)核從上向下翻轉(zhuǎn)的鏡像。這對于所有其它的在對稱線224下面的濾波器內(nèi)核也都是正確的，每個都是相對的子像素濾波器的鏡像。最后，用于子像素226的濾波器內(nèi)核是用于子像素228的內(nèi)核關(guān)于對角線翻轉(zhuǎn)的鏡像。這對于對稱線230的右上側(cè)的所有子像素都是正確的，它們的濾波器是關(guān)于對角線相對的子像素的濾波器的對角線鏡像。最后，在對角線上的濾波器內(nèi)核是內(nèi)對角線對稱的，在對稱線230的對角線的相對側(cè)的系數(shù)值是相同的。這里將進(jìn)一步提供一個完整的濾波器內(nèi)核組的示例以說明濾波器內(nèi)核中的所有這些對稱性。只有需要計算的濾波器被涂以陰影，包括子像素218、228、232、234、236、和238。在該情況下，給定重復(fù)單元尺寸為5,則需要的濾波器的最小數(shù)量僅為6。其余的濾波器可通過在不同的軸上翻轉(zhuǎn)所述6個計算出的濾波器來確定。只要重復(fù)單元的大小是奇數(shù)，用于確定濾波器的最小數(shù)量的公式為麗ts=~^-^~2其中P為重復(fù)單元的奇數(shù)寬度和高度，而Nfilts為所需的濾波器的最小數(shù)量。圖34表示重復(fù)單元大小為偶數(shù)的情況的示例。只有需要計算的濾波器被涂以陰影，包括子^^素240、242和244。在這種重復(fù)單元大小為4的情況下，只有3個濾波器必須計算。只要重復(fù)單元大小是偶數(shù)，則用于確定濾波器的最小數(shù)量的通用公式為PP二(l+二)Neven=^-^~2其中P為重復(fù)單元的偶數(shù)寬度和高度，而Neven為所需的濾波器的最小數(shù)量。參照圖32,用于中心子像素204的再現(xiàn)邊界208圍起一個區(qū)域210，它與四個原始像素采樣區(qū)域212重疊。這些重疊區(qū)域中的每一個都是相等的，并且它們的系數(shù)加起來必須為一，所以每一個系數(shù)為1/4或0.25。這些是用于圖33中的子像素238的系數(shù)，對于該情況的2x2濾波器內(nèi)核將是1/41/41/41/4在圖35中計算了用于圖33的子像素218的系數(shù)。該子像素218由再現(xiàn)區(qū)域246限制，再現(xiàn)區(qū)域246與五個周圍的輸入像素采樣區(qū)域248重疊。雖然該子像素在重復(fù)單元的左上角，但為了計算假定總是存在有另一通過所述邊沿的重復(fù)單元，使所述子像素與附加的采樣區(qū)域248重疊。這些計算用于通常的情況，但顯示器的邊沿將采用如上所述的不同的方法進(jìn)行處理。因為再現(xiàn)區(qū)域246在水平和垂直方向分別跨越三個釆樣區(qū)域248,所以為了保存所有的系數(shù)，3x3的濾波器內(nèi)核是必須的。按如前所述來計算所述系數(shù)測量被再現(xiàn)區(qū)域246覆蓋的每個輸入采樣區(qū)域的面積并且接著除以再現(xiàn)區(qū)域246的整個面積。再現(xiàn)區(qū)域2464艮本沒有與左上、右上、左下或右下的采樣區(qū)域248重疊，所以它們的系數(shù)為0。再現(xiàn)區(qū)域246與上部中心和中間偏左的采樣區(qū)域248重疊了再現(xiàn)區(qū)域246的總面積的1/8，所以它們的系數(shù)為1/8。再現(xiàn)區(qū)域以最大的比例與中心采樣區(qū)域248重疊，所述比例為11/16。最后再現(xiàn)區(qū)域246以1/32的最小數(shù)量與中間偏右和底部中心的采樣區(qū)域248重疊。按順序?qū)⑺羞@些放在一起將產(chǎn)生下面的系數(shù)濾波器內(nèi)核<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>圖36中示出了圖33中的子像素232，其再現(xiàn)區(qū)域250與五個采樣區(qū)域252重疊。和前面一樣，計算了再現(xiàn)區(qū)域250與每個采樣區(qū)域252重疊的區(qū)域的部分，然后除以再現(xiàn)區(qū)域250的面積。在這種情況下，僅需要3x2濾波器內(nèi)核來保存所有的系數(shù)，但是為了前后一致，將使用3x3濾波器內(nèi)核。用于圖36的濾波器內(nèi)核為<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>圖37中示出了圖33中的子像素234，其再現(xiàn)區(qū)域254與采樣區(qū)域256重疊。對其的系數(shù)計算將得到下面的內(nèi)核<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>圖38中示出了圖33中的子像素228，其再現(xiàn)區(qū)域258與釆樣區(qū)域260重疊。對其的系數(shù)計算得到下述內(nèi)核<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>最后，圖39示出了圖33中的子像素236，其再現(xiàn)區(qū)域262與采樣區(qū)域264重疊。對于這種情況進(jìn)行的系數(shù)計算得到下面的內(nèi)核<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>這給出了具有4:5的像素與子像素比率的示例所需要的所有最小計算量。通過在不同的軸線上對上述六個濾波器內(nèi)核進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，可以建立25個系數(shù)組中所有其余的系數(shù)組，如圖33所示。為了縮放，濾波器內(nèi)核必須始終總和為一，否則它們將影響輸出圖像的亮度。對于所有上述六個濾波器內(nèi)核來說，這是成立的。然而，如果在實際中以這種方式使用這些內(nèi)核，那么這些系數(shù)值將全部是分?jǐn)?shù)，需要浮點計算。在業(yè)界一般將所有這些系數(shù)乘上某個值，以將它們?nèi)哭D(zhuǎn)換成整數(shù)。于是，可以使用整型計算來進(jìn)行輸入采樣值與濾波器內(nèi)核系數(shù)的相乘，只要隨后將總數(shù)除以同樣的值就可以了?？疾焐鲜鰹V波器內(nèi)核，可以發(fā)現(xiàn)，64是乘以所述這些系數(shù)的較好的值。這樣就得到了下面的用于圖35中的子像素218的濾波器內(nèi)核0808442020(被64除)為了易于計算，可以對本例中所有其它的濾波器內(nèi)核進(jìn)行相同的修改，以將它們轉(zhuǎn)換成整數(shù)。當(dāng)除數(shù)是二的冪時尤其方便，在本例中就是這樣的。通過將計算結(jié)果向右移位，可以在軟件或硬件中快速地完成除以二的冪的運算。在這種情況下，向右移位6位就是除以64。相反，一種稱作XGA(它曾用于代表擴展圖形適配器，而現(xiàn)在僅僅意味著1024x768)的商用標(biāo)準(zhǔn)顯示器彩色圖像格式具有1024列和768行。可以放大這種格式以顯示在圖10的排列38上，該排列38具有1600x1200個紅色和綠色發(fā)射體34和36(再加800x600個藍(lán)色發(fā)射體32)。這一配置的縮;改或重采樣比率是16到25,這就產(chǎn)生了625個獨立系數(shù)組。利用系數(shù)的對稱性可以將這一數(shù)量減少到較合理的91組。不過如上面所述，即使這樣的較少數(shù)量的濾波器，對手工操作來講也是冗長的。作為代替，計算機程序(機器可讀介質(zhì))可以使用機器(例如計算機)自動完成這一任務(wù)并快速產(chǎn)生所述系數(shù)組。在實踐中，對于給定的比率，使用這個程序一次，以產(chǎn)生一個濾波器內(nèi)核表。然后由縮放/再現(xiàn)軟件使用這個表，或?qū)⑵錈M(jìn)實現(xiàn)縮放和子像素再現(xiàn)的硬件ROM(只讀存儲器)中。濾波器產(chǎn)生程序必須完成的第一步是計算縮放比率和重復(fù)單元的大小。這通過用輸入像素的數(shù)量和輸出子像素的數(shù)量除它們的GCD(最大公分母)來完成。這也可以采用小的雙重嵌套循環(huán)來實現(xiàn)。外層循環(huán)用一系列質(zhì)數(shù)來檢測這兩個數(shù)。運行這個循環(huán)直到它已經(jīng)檢測到與兩個像素數(shù)中較小者的平方根一樣大的質(zhì)數(shù)。在使用典型顯示器尺寸的實踐中，應(yīng)該沒有必要對大于41的質(zhì)數(shù)進(jìn)行檢測。反之，由于這個算法用于提前"離線地"產(chǎn)生濾波器內(nèi)核，所以外循環(huán)可能針對從2到某一不合理的大數(shù)的所有數(shù)(質(zhì)數(shù)和非質(zhì)數(shù))運行。這會浪費CPU的時間，因為它將進(jìn)行更多不必要的檢測，不過對于輸入和輸出屏幕大小的特定組合，這個編碼只會被運行一次。內(nèi)循環(huán)用當(dāng)前質(zhì)數(shù)來檢測兩個像素數(shù)。如果兩個數(shù)都可以被該質(zhì)數(shù)整除，那么它們就除以那個質(zhì)數(shù)，并且內(nèi)循環(huán)繼續(xù)，直到這兩個數(shù)中的一個不能再被那個質(zhì)數(shù)除盡為止。當(dāng)外循環(huán)終止時，剩余的小的數(shù)值已被GCD有效地除盡了。這兩個數(shù)值就是兩個像素數(shù)的"縮放比"。某些典型的值320:640變?yōu)?:2384:480變?yōu)?:5512:640變?yōu)?:5480:768變?yōu)?:8640:1024變?yōu)?:8這些比值被稱作像素與子像素比率或P:S比率，其中P是該比率的輸入像素分子而S是子像素分母。一個重復(fù)單元的橫向或縱向所需的濾波器內(nèi)核的數(shù)量是這些比率中的S。所需的內(nèi)核的總數(shù)是水平和垂直S值的乘積。在幾乎所有普通的VGA的屏幕尺寸中，水平和垂直重復(fù)圖案的大小被證實是相同的并且所需濾波器的數(shù)量是S2。從上述的表中可以看出，被放大到1024x768PenTile矩陣的640x480圖像具有5:8的P:S比率，并且需要8x8或64個不同的濾波器內(nèi)核(在考慮對稱性之前)。在理論環(huán)境下，在濾波器內(nèi)核中使用了合計為一的多個分?jǐn)?shù)值。在實踐中，如上面所提到的，利用一個除數(shù)把濾波器內(nèi)核計算為整數(shù)值，然后應(yīng)用這個除數(shù)將所求得的總數(shù)歸一化。盡可能精確地先計算權(quán)重值是很重要的，這樣可以在大到足以確保所有計算是整數(shù)的坐標(biāo)系內(nèi)計算再現(xiàn)區(qū)域。經(jīng)驗表明，在圖像按比例縮放情況下使用的恰當(dāng)坐標(biāo)系是這樣一個坐標(biāo)系，其中輸入像素的大小等于一個重復(fù)單元橫向的輸出子像素的數(shù)量，這使得輸出像素的大小等于一個重復(fù)單元橫向的輸入像素的數(shù)量。這是與直觀是相反的并且看起來是一種倒退。例如，在采用4:5的P:S比率將512個輸入像素放大到640的情況下，可以在坐標(biāo)紙上將輸入像素劃分為5x5的正方形，緊接著將輸出像素劃分為4x4的正方形。這是可以繪制全部兩種像素同時保持所有的數(shù)字為整數(shù)的最小的比例。在這個坐標(biāo)系中，中心位于輸出子像素上的菱形再現(xiàn)區(qū)域的面積總是等于輸出像素的面積的兩倍或2*叭這是可以用作濾波器權(quán)重值的分母的最小整數(shù)值。不幸的是，由于該菱形與好幾個輸入像素相交，因此它可以被切割成三角形形狀。三角形的面積是寬度乘以高度的二分之一，而這將再次導(dǎo)致非整數(shù)值。對該面積的兩倍進(jìn)行計算可以解決這一問題，因此程序?qū)Τ艘远拿娣e進(jìn)行計算。這導(dǎo)致最小可用整型濾波器分母等于^P2。然后需要決定每個濾波器內(nèi)核必須是多大的。在上面手工完成的示例中，一部分濾波器內(nèi)核是2x2的，一部分是3x2的，而其余的為3x3的。輸入和輸出像素的相對大小，和菱形再現(xiàn)區(qū)域可以怎樣彼此相交，確定了所需的最大濾波器內(nèi)核大小。當(dāng)從對于每個輸入像素橫向上有兩個以上輸出子像素的源按比例縮放圖像時(例如，100:201或1:3),2x2濾波器內(nèi)核成為可能。這只要比較少的硬件來實現(xiàn)。而且，圖像質(zhì)量要比現(xiàn)有的縮放技術(shù)好，這是由于所得到的圖像捕獲了由許多平板顯示器的尖銳邊沿代表的隱含目標(biāo)像素的"方形性"，盡可能好地保持了空間頻率。這些空間頻率被字體和圖標(biāo)設(shè)計者用于提高清晰度，消除本領(lǐng)域中公知的Nyquist限制?，F(xiàn)有技術(shù)中的縮放算法不是在使用插值時縮放的空間頻率受到Nyquist極限的限制，就是雖然保持了清晰性，但是卻產(chǎn)生了不該有的相位誤差。在縮小的時候，輸入像素比輸出子像素多。對于任何大于1:1的縮放因子(例如101:100或2:1),濾波器大小都變?yōu)?x4或更大。4艮難說服硬件生產(chǎn)商加入更多的線型緩沖器(linebuffer)來實現(xiàn)該目的。不過，保持在1:1和1:2的范圍內(nèi)具有使內(nèi)核的大小保持在恒定的3x3濾波器的優(yōu)點。幸運的是，不得不在硬件中執(zhí)行的大多數(shù)情況都處于這一范圍之內(nèi)，并且編寫程序以簡單地產(chǎn)生3x3內(nèi)核是可行的。在某些特殊的情況下，如同上面手工完成的示例那27樣，有些濾波器內(nèi)核將小于3x3。在另一些特殊情況下，即使在理論上可能使濾波器變?yōu)?x3，但是實際上每個濾波器也僅僅是2x2的。不過，對于一般的情況計算內(nèi)核是比較容易的，并且實現(xiàn)具有固定內(nèi)核大小的硬件也是比較容易的。最后，計算內(nèi)核濾波器權(quán)重值現(xiàn)在就只是計算在重復(fù)單元中每個唯一(不對稱)位置處與輸出菱形相交的3x3輸入像素的面積(乘以二)這樣一項工作。這是一項非常簡單的"再現(xiàn)"工作，這在業(yè)界是公知的。對于每個濾波器內(nèi)核，要計算3x3或9個系數(shù)。為了計算每個系數(shù),要生成菱形再現(xiàn)區(qū)域的向量描述。這個形狀沿輸入像素區(qū)域邊沿被剪切。使用了業(yè)界公知的多邊形剪切算法。最后，計算剪切后的多邊形的面積(乘以二)。所得的面積就是用于濾波器內(nèi)核的對應(yīng)單元的系數(shù)。下面給出來自這一程序的采樣輸出源像素分辨率1024目標(biāo)子像素分辨率1280縮放比率是4:5濾波器數(shù)值都被除以256最少所需濾波器(對稱)6這里所產(chǎn)生的濾波器的數(shù)量(不對稱)25032042801616028400320321768681480108108014868081763208008044080008046801656036360561600684281488561280929201285608148280000000000000001610843692064640923604108161610843692064640923604108160000000000000002814885612809292012856081482846801656036360561600684000000000000000080080440800080321768681480108108014868081763228032042801616028400320在上面的采樣輸出中，計算了這種情況所必需的所有25個濾波器內(nèi)核，而沒有考慮對稱性。這樣就可以對系數(shù)進(jìn)行檢驗，并且可以直觀地驗證在這些重復(fù)單元中的濾波器內(nèi)核中存在水平、垂直和對角線對稱性。如前所述，圖像的邊沿和角部可以單獨處理，或者用其它輸入數(shù)據(jù)采樣顏色的平均值、最顯著的單個貢獻(xiàn)量或黑色的值填充"缺失"輸入數(shù)據(jù)采樣來近似處理。每組系數(shù)都用在一濾波器內(nèi)核中，正如本領(lǐng)域中公知的那樣。通過利用本領(lǐng)域中同樣公知的模計算數(shù)學(xué)技術(shù)，了解位置和對稱算子是軟件或硬件設(shè)計者的工作。生成系數(shù)的工作是一件筒單的事情利用本領(lǐng)域公知的方法，為每個采樣對應(yīng)輸出采樣點35計算輸入采樣區(qū)域120與輸出采樣區(qū)域52的比例重疊區(qū)域。圖23表示圖21的采樣點122和它們的有效采樣區(qū)域120重疊在圖12的藍(lán)色面采樣區(qū)域44上的陣列108,其中圖21的采樣點122不在相同的空間分辨率柵格上，也不與圖ll的紅色和綠色"格子板"陣列重合。產(chǎn)生轉(zhuǎn)換方程的計算方法如前面所述的那樣進(jìn)行。首先，確定三色像素元的重復(fù)陣列的大小，接著確定獨立系數(shù)的最小數(shù)量，然后根據(jù)用于每個對應(yīng)的輸出采樣點46的輸入采樣區(qū)域120與輸出采樣區(qū)域44的比例重疊來確定這些系數(shù)的值。這些值的每一個都應(yīng)用于轉(zhuǎn)換方程。重復(fù)的三色像素元陣列和所得到的系數(shù)的數(shù)量與為紅色和綠色面所確定的是相同的數(shù)值。圖24表示圖21的采樣點和它們的有效采樣區(qū)域重疊在圖8的藍(lán)色面采樣區(qū)域123上的陣列110,其中圖21的采樣點122不與圖11的紅色(紅色重構(gòu)點35)和綠色(綠色重構(gòu)點37)"格子板"陣列處于相同的空間分辨率柵格上，也不與其重合。產(chǎn)生轉(zhuǎn)換方程計算的方法如上所述那樣進(jìn)行。首先，確定三色像素元的重復(fù)陣列的大小，接著確定獨立系數(shù)的最小數(shù)量，然后根據(jù)用于每個對應(yīng)的輸出采樣點23的輸入采樣區(qū)域120與輸出釆樣區(qū)域123的比例重疊來確定這些系凄t的值。這些值的每一個都應(yīng)用于轉(zhuǎn)換方程。前述內(nèi)容討論了用于CRT的RGB格式。如現(xiàn)有技術(shù)圖1所示，常規(guī)RGB平板顯示器排列10具有布置在三色像素元8中的紅色4、綠色6和藍(lán)色2發(fā)射體。為了將按照這一排列的格式的圖像投影到圖6或圖IO中所示的三色像素元上，必需確定重構(gòu)點。在現(xiàn)有技術(shù)圖2中所展現(xiàn)的排列12中示出了紅色、綠色和藍(lán)色重構(gòu)點的布局。紅色、綠色和藍(lán)色重構(gòu)點彼此不重合，存在水平偏移。按照由Benzschawe等人在第5341153號美國專利中所公開的，和隨后由Hill等人在第6188385號美國專利中公開的現(xiàn)有技術(shù)，這些位置被用作關(guān)于采樣區(qū)域的采樣點3、5和7,如在用于紅色面14的現(xiàn)有技術(shù)圖3、用于藍(lán)色面16的現(xiàn)有技術(shù)圖4和用于綠色面18的現(xiàn)有技術(shù)圖5中所示。根據(jù)這里所公開的方法，可以從圖3、4和5所展現(xiàn)的排列中生成轉(zhuǎn)換方程計算。對于所選擇的現(xiàn)有技術(shù)排列的每個輸出采樣點，通過計算用于轉(zhuǎn)換方程的系數(shù)或濾波器內(nèi)核，可以利用上面概要描述的方法。圖25表示圖3的紅色面重疊在圖13的紅色面釆樣區(qū)域52上的有效采樣區(qū)域125,其中圖25中的紅色發(fā)射體35的排列具有與圖6和圖10中的排列相同的像素級(重復(fù)單元)分辨率。產(chǎn)生轉(zhuǎn)換方程計算的方法如上面所述的那樣進(jìn)行。首先，確定三色像素元的重復(fù)陣列的大小，接著根據(jù)對稱性確定獨立系數(shù)的最小數(shù)量(此例中2)。然后根據(jù)用于每個對應(yīng)的輸出采樣點35的輸入采樣區(qū)域125與輸出釆樣區(qū)域52的比例重疊來確定這些系數(shù)的值。這些值的每一個都應(yīng)用于轉(zhuǎn)換方程。對如圖4中所示綠色面的重采樣的計算以相同的方式進(jìn)行，只是將輸出采樣陣列旋轉(zhuǎn)了1S0。，并且綠色輸入采樣區(qū)域127被偏移了。圖26表示現(xiàn)有技術(shù)圖4的藍(lán)色面重疊在圖8的藍(lán)色面采樣區(qū)域123上的有效采^"區(qū)域127。圖40表示對應(yīng)于圖32中的紅色和綠色示例的藍(lán)色的示例。圖40中的采樣區(qū)域266是正方形的，而不是紅色和綠色示例中的菱形。原始像素邊界272的數(shù)量是一樣的，不過藍(lán)色輸出像素邊界274更少。如前所述計算系數(shù)；測量每個輸入采樣區(qū)域268^f皮再現(xiàn)區(qū)域266覆蓋的面積并除以再現(xiàn)區(qū)域266的總面積。在這個示例中，藍(lán)色采樣區(qū)域266均等地與四個原始像素區(qū)域268重疊，這就產(chǎn)生了具有四個值為1/4的系數(shù)的2x2濾波器內(nèi)核。其它八個藍(lán)色輸出像素區(qū)域270和它們與原始像素區(qū)域268的幾何相交可以從圖40中看出?？梢栽诿總€輸出像素區(qū)域270中的原始像素邊界274的對稱排列中觀察到所得到的濾波器的對稱關(guān)系。在更復(fù)雜的情況中，使用計算機程序來產(chǎn)生藍(lán)色濾波器內(nèi)核。這一程序與用于產(chǎn)生紅色和綠色濾波器內(nèi)核的程序非常相似。圖11中藍(lán)色子像素采樣點33的間隔是紅色和綠色采樣點35和37的間隔的兩倍，這意味著藍(lán)色再現(xiàn)區(qū)域具有兩倍的寬度。不過，用于紅色和綠色的再現(xiàn)區(qū)域是菱形的，因此是采樣點之間的間距的兩倍寬。這使得紅色和綠色和藍(lán)色的再現(xiàn)區(qū)域具有同樣的寬度和高度，從而導(dǎo)致了幾個便利的數(shù)字；用于藍(lán)色的濾波器內(nèi)核的大小與用于紅色和綠色的相同。而且用于藍(lán)色的重復(fù)單元大小通常與用于紅色和綠色的重復(fù)單元大小相一致。因為藍(lán)色子像素采樣點33具有兩倍的間隔，所P:S(像素子像素)比率也加倍了。例如，對于紅色比率是2:3，對于藍(lán)色比率則變成了4:3。不過，在這個比率中是S數(shù)值確定了重復(fù)單元的大小，該值沒有因為加倍而改變。不過，如果分母恰巧可被二除盡，那么就可以進(jìn)行額外的優(yōu)化。在這種情況下，用于藍(lán)色的兩個數(shù)字可以被額外的二的冪除。例如，如果紅色和綠色P:S比率是3:4，那么藍(lán)色比率應(yīng)該是6:4,它可以被簡化成3:2。這意味著在這些(偶數(shù))情況下，藍(lán)色重復(fù)單元大小可以分為兩半，并且所需濾波器內(nèi)核的總數(shù)將是紅色和綠色所需濾波器內(nèi)核的總數(shù)的四分之一。相反，為了算法和硬件設(shè)計的簡便，可以保持藍(lán)色重復(fù)單元大小與紅色和綠色重復(fù)單元大小一致。所得到的濾波器內(nèi)核組將具有一式兩份(實際上是一式四份)，不過將與紅色和綠色濾波器內(nèi)核組同樣地工作。需的修改是將P:S比率的分子加倍并將再現(xiàn)區(qū)域變?yōu)檎叫味橇庑巍，F(xiàn)在考慮圖6的排列20和圖9的藍(lán)色采樣區(qū)域124。在藍(lán)色采樣區(qū)域124是正方形的這一點上與前面的例子相同。不過，因為它們中每隔一列上下交錯了半個高度，所以計算變得復(fù)雜了。乍一看似乎重復(fù)單元大小應(yīng)該水平加倍。不過已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了下面的程序來產(chǎn)生正確的濾波器內(nèi)核1)假設(shè)藍(lán)色采樣點沒有交錯，如上面所述，產(chǎn)生重復(fù)單元濾波器內(nèi)核組。使用從零開始、以重復(fù)單元大小減一結(jié)束的數(shù)字對用于重復(fù)單元的濾波器表的列和4亍進(jìn)4亍標(biāo)號。2)在輸出圖像中的偶數(shù)列上，重復(fù)單元中的濾波器照原樣就是正確的。輸出Y坐標(biāo)的重復(fù)單元大小中的模選擇要用濾波器內(nèi)核組的哪一行，X坐標(biāo)的重復(fù)單元大小中的模選擇一個列并指明要用Y選擇行中的哪個濾波器。3)在奇數(shù)輸出列上，在對Y坐標(biāo)取模(在重復(fù)單元大小中)之前，從Y坐標(biāo)中減去一。與偶數(shù)列同樣地處理X坐標(biāo)。這將挑選出一個對于圖9的交錯情況成立的濾波器內(nèi)核。在某些情況下，可以預(yù)先執(zhí)行模計算并對濾波器內(nèi)核表進(jìn)行預(yù)先交錯。不幸的是，這只有在重復(fù)單元具有偶數(shù)列的情況下才起作用。如果重復(fù)單元具有奇數(shù)列，模算法用一半時間選擇偶數(shù)列，用另一半時間選擇奇數(shù)列。因此，要交錯哪一行的計算必需在使用表的時候進(jìn)行，不能預(yù)先進(jìn)行。最后，考慮圖6中的排列20和圖8中的藍(lán)色采樣區(qū)域123。這類似于先前的情況，只是六邊形采樣區(qū)域帶來了額外的復(fù)雜性。關(guān)于這些六邊形的第一步是如何正確地畫出它們或在計算機程序中產(chǎn)生它們的向量列表。為了最精確，這些六邊形必需是最小面積的六邊形，不過它們不必是正六邊形?？梢匀菀椎赝瓿扇缦聨缀巫C明在圖41中，圖8的這些六邊形采樣區(qū)域123每側(cè)都比正方形采樣區(qū)域276寬1/8。而且，六邊形釆樣區(qū)域123的頂邊和底邊在每端都比正方形采樣區(qū)域276的頂邊和底邊窄1/8。最后，注意六邊形采樣區(qū)域123與正方形采樣區(qū)域276的高度相等。用于這些六邊形采樣區(qū)域123的濾波器內(nèi)核可以按與上述相同的幾何方法產(chǎn)生，其中菱形用于紅色和綠色或正方形用于藍(lán)色。再現(xiàn)區(qū)域僅^f義是六邊形，并且測量了這些六邊形與周圍的輸入像素重疊的面積。不幸的是，當(dāng)使用稍寬的六邊形采樣區(qū)域123時，濾波器內(nèi)核的大小有時會超出3x3濾波器，即使當(dāng)保持在1:1和1:2的縮放比率之間時。分析表明，如果縮放比例是在1:1和4:5之間，那么內(nèi)核大小為4x3。在4:5和l:2的縮放比例之間，濾波器內(nèi)核大小將保持為3x3。(注意，因為六邊形采樣區(qū)域123與正方形采樣區(qū)域276具有相同的高度，因此濾波器內(nèi)核的垂直大小保持相同)。為更寬的濾波器內(nèi)核設(shè)計硬件不象建立硬件以處理更高的濾波器內(nèi)核那么困難，所以對基于硬件的子像素再現(xiàn)/縮放系統(tǒng)要求4x3濾波器不是不切實際的。不過，可以采用另一種解決方法。當(dāng)縮放比率在1:1和4:5之間時，使用圖9的正方形采樣區(qū)域124，這導(dǎo)致了3x3濾波器。當(dāng)縮放比率在4:5和1:2之間時，使用圖8中的更加精確的六邊形采樣區(qū)域123，并且仍然需要3x3濾波器。這樣，所要構(gòu)建的硬件仍然比較簡單和比較便宜。只需要為濾波器內(nèi)核的一個大小構(gòu)建硬件，而用于建立這些濾波器的算法是唯一要改變的事情。與圖9中的正方形采樣區(qū)域相似，圖8的六邊形釆樣區(qū)域每隔一列都是相互交錯的。分析表明，上面所述的用于圖9的選擇濾波器內(nèi)核的方法同樣可用于圖8的六邊形采樣區(qū)域。這主要意味著，可以假設(shè)六邊形不是交錯的來計算濾波器內(nèi)核的系數(shù)，即使它們其實總是交錯的。這使得計算更容易并且防止濾波器內(nèi)核的表變成兩倍大。在圖32到39中的菱形再現(xiàn)區(qū)域的情況下，在設(shè)計得使所有面積為整數(shù)以易于計算的坐標(biāo)系中計算面積。這有時候會導(dǎo)致大的總面積并且在使用時濾波器內(nèi)核不得不除以一個大數(shù)。有時這會導(dǎo)致不是二的冪的濾波器內(nèi)核，這使得硬件設(shè)計更加困難。在圖41的情況下，六邊形再現(xiàn)區(qū)域123的額外寬度使得有必要用更大的數(shù)乘以濾波器內(nèi)核的系數(shù)以使它們都成為整數(shù)。在所有這些情況中，最好找到一種方法來限制濾波器內(nèi)核系數(shù)的除數(shù)的大小。為了使硬件更加易于i殳計，最好能夠找到為二的冪的除數(shù)。例如，如果所有的濾波器內(nèi)核設(shè)計為除以256，那么這個除法操作可以通過八位右移操作來實現(xiàn)。選擇256還確保了所有的濾波器內(nèi)核系數(shù)是適合于標(biāo)準(zhǔn)"字節(jié)寬"的只讀存儲器(ROM)的8位值。因此，使用下面的流程產(chǎn)生具有希望的除數(shù)的濾波器內(nèi)核。由于優(yōu)選的除數(shù)是256，所以在下面的流程中將使用該值。利用浮點計算為濾波器系數(shù)計算面積。由于這一操作是預(yù)先離線完成的，所以不會增加使用所得到的表的硬件的開銷。將每個系數(shù)除以已知的再現(xiàn)區(qū)域的總面積，然后乘以256。如果所有的計算都已按浮點方式完成了，這將使濾波器總和為256，不過創(chuàng)建整數(shù)表需要更多的步驟。進(jìn)行對分查找以找出舍入點(在0.0與1.0之間)，這使得在轉(zhuǎn)換到整數(shù)的時候濾波器總計為256。對分查找是業(yè)界公知的普通算法。如果該查找成功，就完成了。對分查找可能不收斂，這可以通過對運行過多次數(shù)的循環(huán)進(jìn)行檢查而發(fā)現(xiàn)。如果對分查找失敗，在濾波器內(nèi)核中找到適當(dāng)大的系數(shù)并加上或減去一個小的凄W直，以強制濾波器總和為256。針對單個值為256的特殊情況檢查濾波器。這個值不適合于8位字節(jié)的表，該表中最大可能值是255。在這種特殊情況下，將該單個值設(shè)置為255(256-1),并且將周圍的一個系數(shù)力口上一，以保證濾波器總和依然為256。33圖31表示當(dāng)縮放比例是對于每個輸入像素橫向上有兩個輸出子像素時的特殊情況下的重疊在圖15的輸入采樣排列70上的圖11的輸出采樣排列40。在這個結(jié)構(gòu)200中，當(dāng)原始數(shù)據(jù)還沒有被子像素再現(xiàn)時，三色像素元39中的紅色發(fā)射體35被好象是在組合狀態(tài)下處理，其中代表的重構(gòu)點33位于三色像素元39中心。類似地，三色像素元39中的兩個綠色發(fā)射體37被處理為位于三色像素元39中心的單個重構(gòu)點33。藍(lán)色發(fā)射體33已經(jīng)位于中心。因此，這五個發(fā)射體可以被看作仿佛它們重新構(gòu)成了RGB數(shù)據(jù)格式采樣點，仿佛所有的三色面都位于中心。這可以被認(rèn)為是子像素的這種排列的"本機模式(NativeMode)，，。經(jīng)過子像素再現(xiàn)，把已經(jīng)進(jìn)行了子像素再現(xiàn)的圖像重采樣到另一個具有不同的子像素排列的子像素顯示器上，保留了大部分原始圖像的改進(jìn)的圖像品質(zhì)。按照一個實施例，產(chǎn)生一將該子像素再現(xiàn)圖像變換成這里所公開的排列的變換是需要的。參照圖1、2、3、4、5、25和26,通過為用于關(guān)于圖3中向右偏移的紅色輸入采樣5的目標(biāo)顯示器排列中的每個輸出采樣點35(如圖25所示)的變換濾波器計算系數(shù)，上面概要說明的方法仍將發(fā)揮作用。通過為用于關(guān)于圖4中偏移的藍(lán)色輸入采樣7的目標(biāo)顯示器排列中的每個輸出采樣點的變換濾波器計算系數(shù)，藍(lán)色發(fā)射體被如上面說明的那樣進(jìn)行處理。對于綠色面而言，如圖5中所示，其中輸入數(shù)據(jù)已經(jīng)進(jìn)行了子像素再現(xiàn)，由于綠色數(shù)據(jù)依然位于中心，因此不需要對非子像素再現(xiàn)的情況進(jìn)行更改。當(dāng)使用子像素再現(xiàn)文本的應(yīng)用程序與非子像素再現(xiàn)圖形和照片被同時包括時，最好對子^^素再現(xiàn)進(jìn)行檢測并切換到上面所介紹的另選空間采樣濾波器，但是針對該縮放比率，切換回到用于非子像素再現(xiàn)區(qū)域的常規(guī)空間采樣濾波器，這也在上面作了介紹。為了建立這樣一個檢測器，首先必須知道子像素再現(xiàn)文本看起來是什么樣子的、其可檢測的特征是什么以及什么使其與非子像素再現(xiàn)圖像區(qū)分。首先，位于黑白子像素再現(xiàn)字形邊沿的像素在局部上不會具有中性顏色即R-G。不過，對幾個像素總體而言，顏色將是中性的即RsG。在非子像素再現(xiàn)圖像或文本中，這兩個條件不會同時滿足。這樣，就得到了需要的檢測器，對局部的R-G和幾個像素上的RsG進(jìn)行檢測。由于在RGB條紋屏面上的子像素再現(xiàn)是一維的，所以沿著水平軸，逐行的檢測是一維的。下面所示的就是這樣一個檢測如果Rx-Gx，并且如果R"+RX—,+RX+RX+,+Rx+2sGx_2+GX_,+GX+GX+1+Gx+2或者如果+Rx+L+Rx+2sGx_2+Gx_,+Gx+Gx+1那么為子像素再現(xiàn)輸入應(yīng)用另選的空間濾波器否則應(yīng)用常規(guī)的空間濾波器對于本文是彩色的情況，紅色和綠色分量之間存在形式為比=aGx的關(guān)系，其中"a"是常數(shù)。對于黑白文本，"a"的值為一?？梢詫z測進(jìn)行擴展以檢測彩色的和黑白的文本如果Rx^aGx，并且如果Rx—2+RX—,+RX+RX+I+Rx+2sa(Gx_2+GX—,+GX+GX+1+Gx+2)或者如果Rx—,+RX+RX+I+Rx+2sa(Gx_2+GX—,+GX+GX+1)那么為子像素再現(xiàn)輸入應(yīng)用另選的空間濾波器否則應(yīng)用常規(guī)的空間濾波器Rx和Gx表示在"x"像素列坐標(biāo)處的紅色和綠色分量的值。還可以有一個用于確定R=G是否充分接近的閾值檢測。為了最佳的結(jié)果可以對其值進(jìn)行調(diào)整。項數(shù)的長度、檢測的范圍都可以調(diào)整以得到最好的效果，但是通常遵循上面的形式。圖27表示按照另一實施例的用于顯示裝置的采用三個平面上的陣列的三色像素元的排列。圖28表示用于圖27的裝置的陣列中的藍(lán)色發(fā)射體像素元的排列。圖29表示用于圖27的裝置的陣列中的綠色發(fā)射體像素元的排列。圖30表示用于圖27中的裝置的陣列中的紅色發(fā)射體像素元的排列。這種排列和布局對于基于使用三個屏面(分別用于紅、綠和藍(lán)三原色)的顯示的投影儀是有用的，該投影儀對每種顏色的圖像進(jìn)行合成以投影到屏幕上。發(fā)射體排列和形狀與圖8、13和14中的非常接近地匹配，圖8、13和14是用于圖6所示的排列的采樣區(qū)域。因此，這里所公開的用于圖6的排列的圖像產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換方程計算和數(shù)據(jù)格式也將同樣適用于圖27中的三屏面排列。由于上面的縮放比例大約為2:3或更高，所以用于子像素的PenTileTM矩陣排列的子像素再現(xiàn)重采樣數(shù)據(jù)組在表示所得圖像時更加有效。如果希望將存儲的和/或發(fā)送的圖像顯示在PenTileTM顯示器上，并且縮放比例是2:3或更高，那么最好在存儲和/或發(fā)送之前執(zhí)行重采樣以節(jié)約存儲器存儲空間和/或帶寬。這種已經(jīng)進(jìn)行了重采樣的圖像被稱為"預(yù)再現(xiàn)"。因此這個預(yù)再現(xiàn)用作高效無損的壓縮算法。本發(fā)明的優(yōu)點是能夠獲得大多數(shù)任何存儲的圖像并將其再現(xiàn)到任何能夠使用的彩色子像素排列上。雖然已經(jīng)參照示例性的實施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是本領(lǐng)域內(nèi)的熟練技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改變并且用各種等同物替代其成分，而不會超出本發(fā)明的范圍。此外，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，可以進(jìn)行許多修改以適應(yīng)特殊的情況或材料，而不會超出其本質(zhì)范圍。因此，本發(fā)明并不限于作為用于執(zhí)行本發(fā)明的預(yù)期的最佳模式而公開的具體實施例，相反，本發(fā)明將包括落入所附的權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)的所有實施例。權(quán)利要求1.一種將濾波器內(nèi)核中的濾波器內(nèi)核除數(shù)限制為被設(shè)計得用于簡化硬件實現(xiàn)的值的方法，包括利用浮點運算計算用于濾波器系數(shù)的多個面積；將每個所述濾波器系數(shù)除以再現(xiàn)區(qū)域的總面積以得到第一結(jié)果；將所述第一結(jié)果乘以除數(shù)以產(chǎn)生濾波器總和；完成對分查找以找出所述濾波器總和的舍入點；和將所述濾波器總和轉(zhuǎn)換為多個整數(shù)。2.權(quán)利要求l所述的方法，其中所述除數(shù)是256。3.權(quán)利要求1所述的方法，還包括使用一個所述濾波器內(nèi)核中的系數(shù)并加上一個數(shù)值以強制所述濾波器總和等于所述除tL4.權(quán)利要求1所述的方法，還包括使用一個所述濾波器內(nèi)核中的系數(shù)并減去一個數(shù)值以強制所述濾波器總和等于所述除it。5.—種多個操作空間采樣濾波器的方法，包括檢測多個子像素再現(xiàn)區(qū)域；響應(yīng)于所述的對子像素再現(xiàn)區(qū)域的檢測，打開用于所述子像素再現(xiàn)區(qū)域的第一組空間釆樣濾波器；檢測多個非子像素再現(xiàn)區(qū)域；和響應(yīng)于所述的對非子像素再現(xiàn)區(qū)域的檢測，打開用于所述非子像素再現(xiàn)區(qū)域的第二組空間采樣濾波器。6.權(quán)利要求5所述的方法，其中所述對子像素再現(xiàn)區(qū)域的檢測包括RjGx和Rx-2+R"+Rx+Rx+'+R^Gx-2+Gx-'+Gx+Gx"+Gx"，其中R是紅色的值，G是綠色的值，而x是像素在像素行上的位置。7.權(quán)利要求5所述的方法，其中所述對子像素再現(xiàn)區(qū)域的檢測包括Rx^Gx和Rx一+Rx+Rx+,+Rx+2sGx一2+G^+Gx+Gx+,2，其中R是紅色的值，G是綠色的值，而x是像素在像素行上的位置。8.權(quán)利要求5所述的方法，其中所述對子像素再現(xiàn)區(qū)域的檢測包括Rx*aGx和Rx—2+Rx一,+Rx+Rx+I+Rx+2sa(Gx_2+Gx_,+Gx+Gx+1+Gx+2),其中R是紅色的值，G是綠色的值，a是常數(shù)，而x是像素在像素行上的位置。9.權(quán)利要求5所述的方法，其中所述對子像素再現(xiàn)區(qū)域的檢測包括Rx"Gx和Rx一+Rx+Rx+,+Rx+2sa(G一2+G^+Gx+Gx+,)，其中R是紅色的值，G是綠色的值，a是常數(shù)，而x是像素在像素行上的位置。10.—種子像素再現(xiàn)操作中使用的形成多個濾波器內(nèi)核的方法，所述子像素再現(xiàn)操作對以第一子像素格式指定的輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并指示輸出第二子像素格式指定的圖像數(shù)據(jù)的輸入圖像，該方法包括通過使用浮點運算以空間再現(xiàn)區(qū)域的總面積除被空間再現(xiàn)區(qū)域的一部分覆蓋的所述輸入圖像的空間區(qū)域來為每個濾波器內(nèi)核計算多個濾波器系數(shù)；每個所述濾波器系數(shù)是濾波器內(nèi)核的要素；將每個所述濾波器系數(shù)乘以一除數(shù)，從而生成濾波器內(nèi)核要素乘積使得全部濾波器內(nèi)核要素乘積的和形成等于所述除數(shù)的濾波器和；進(jìn)行對分查找操作以找出所述濾波器和的舍入點，使得在每個濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)換為整數(shù)時，濾波器系數(shù)的和等于所述除數(shù)；以及^使用所述舍入點將所述濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)換為整數(shù)。11.如權(quán)利要求IO所述的形成多個濾波器內(nèi)核的方法，進(jìn)一步包括在執(zhí)行對分查找操作未能生成舍入點時，從所述多個濾波器系數(shù)中選擇具有大值的第一濾波器系數(shù)，并向所述第一濾波器系數(shù)的大值增加或減去一個小的數(shù)值使得濾波器系數(shù)的和等于所述除數(shù)。12.如權(quán)利要求10的方法，其中對所述除數(shù)進(jìn)行選擇使得最優(yōu)化包含所述子像素再現(xiàn)操作的顯示裝置的硬件設(shè)計，從而以所述第二子像素格式形成圖像。13.如權(quán)利要求12的方法，其中所述除數(shù)是256。14.如權(quán)利要求12的方法，其中所述除數(shù)是2的冪。15.如權(quán)利要求12的方法，其中對所述除數(shù)進(jìn)行選擇使得每個濾波器系數(shù)具有容納顯示系統(tǒng)硬件單元的比特寬度。16.—種顯示系統(tǒng)，包括用于輸入源圖像數(shù)據(jù)的裝置，該源圖像數(shù)據(jù)可在具有第一分辨率的第一子像素格式的第一顯示器上再現(xiàn)；第二子像素格式的第二顯示器，所述第二子像素格式包括比所述第一子像素格式更少的子像素；和用于為所述第二顯示器的每個子像素生成色彩強度系數(shù)的裝置，所述生成色彩強度系數(shù)的裝置進(jìn)一步包括所述源圖像數(shù)據(jù)映射成目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)的二維區(qū)域釆樣映射，所述目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)可在所述第一分辨率下在所述第二顯示器上再現(xiàn)。17.如權(quán)利要求16的顯示系統(tǒng)，其中所述二維區(qū)域采樣映射進(jìn)一步包括用于將所述源圖像分割成所述第一顯示器的多個采樣區(qū)域的裝置；對于每個色彩平面，以多個重采樣區(qū)域平鋪所述多個采樣區(qū)域的裝置，每個所述重采樣區(qū)域具有大于每個所述采樣區(qū)域的面積；用于確定濾波器內(nèi)核的裝置，所述濾波器內(nèi)核包括基于所述重采樣區(qū)域?qū)λ霾蓸訁^(qū)域的重疊區(qū)域數(shù)量的分?jǐn)?shù)系數(shù)。18.如權(quán)利要求16的顯示系統(tǒng)，其中所述重采樣區(qū)域是一組中的一個，該組包括正方形、長方形、三角形、六邊形、八邊形、菱形、交錯正方形、交錯長方形、交錯三角形、彭羅斯瓦形、斜方形、歪曲斜方形和交錯菱形。全文摘要揭示了一種子像素格式數(shù)據(jù)到另一種子像素數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。包括一種將濾波器內(nèi)核中的濾波器內(nèi)核除數(shù)限制為被設(shè)計得用于簡化硬件實現(xiàn)的值的方法，包括利用浮點運算計算用于濾波器系數(shù)的多個面積；將每個濾波器系數(shù)除以再現(xiàn)區(qū)域的總面積以得到第一結(jié)果；將第一結(jié)果乘以除數(shù)以產(chǎn)生濾波器總和；完成對分查找以找出濾波器總和的舍入點；和將濾波器總和轉(zhuǎn)換為多個整數(shù)。文檔編號G09G3/20GK101477793SQ20091000483公開日2009年7月8日申請日期2002年4月22日優(yōu)先權(quán)日2001年5月9日發(fā)明者坎迪斯·赫勒恩·布朗·伊利奧特,邁克爾·弗朗西斯·希金斯申請人:三星電子株式會社