專利名稱：一種加速色彩處理的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種色彩處理的方法，特別是一種利用高速緩存，減少集成電路面積的色彩處理的方法。
背景技術(shù)：
隨著影像科技的的進(jìn)步，使用者對(duì)影像品質(zhì)的要求也隨的提高，不管在色彩的表示、解析的要求或是成像的速度，都是有增無減。
目前計(jì)算機(jī)監(jiān)視器所使用的混色系統(tǒng)RGB(red-green-blue)跟成像裝置如打印機(jī)所使用的系統(tǒng)CMYK(cyan-magenta-yellow-black)的原理是不同的。請(qǐng)參照?qǐng)D1，此為三元色及三色光關(guān)系圖。計(jì)算機(jī)監(jiān)視器是發(fā)射光線所產(chǎn)生，所以就用視覺所能感知的光三原色紅、綠、藍(lán)為基礎(chǔ)，依三色光各式比例合成各種色光，沒有加入任何顏色光就是黑色光(RGB0，0，0)，百分的百的三原色光混合就形成白色光(RGB255，255，255)，此即所謂的加色法。
然而物體顏色則不然，由于物體會(huì)依其本身特性，吸收光的某些波長(zhǎng)，反射其它波長(zhǎng)的光，所以人們所見的顏色就是反射波長(zhǎng)所代表的顏色。CMY系統(tǒng)中，以青、洋紅、黃為三原色，加入百分的百的三原色就是黑色，因?yàn)槿墓獠ǘ急活伭纤樟?。同理，洋紅可吸收綠光，青可吸收紅光，黃可吸收藍(lán)光，三原色依各式比例去除所對(duì)應(yīng)的光，以形成各種顏色。最后當(dāng)所有三原色都不存在時(shí)所顯現(xiàn)的就是白色。然而受限于顏料和印刷系統(tǒng)的因素，混合青、洋紅、黃并無法完全吸收掉所有的光波。因此實(shí)際上必須加上一個(gè)黑色才能完全表現(xiàn)，所以就產(chǎn)生了CMYK里面的K元素了，此即所謂的減色法。
綜上所述，CMY所使用的三原色其實(shí)就是RGB模式中的兩兩相加所成的次顏色。同理，RGB亦為CMY兩兩相加所成的次顏色。以黃跟洋紅表示紅色，洋紅跟青表示藍(lán)色，青跟黃表示綠色。當(dāng)需要將顏色在兩個(gè)系統(tǒng)間互換時(shí)，就需要一個(gè)對(duì)應(yīng)表來作轉(zhuǎn)換的工作。舉例來說，欲將計(jì)算機(jī)中的圖文件從打印機(jī)印出，就需要一個(gè)顏色轉(zhuǎn)換表，才能順利執(zhí)行打印工作。為了使影像品質(zhì)更加完美，業(yè)界目前采用的是CMYKC’M’六色系統(tǒng)，其中C’代表淡青色，M’代表淡洋紅色，更可以精準(zhǔn)表示影像顏色。
然而這個(gè)顏色轉(zhuǎn)換表是相當(dāng)龐大的。假設(shè)每個(gè)顏色以一字節(jié)儲(chǔ)存，對(duì)一個(gè)RGB各取3位當(dāng)成索引(index)值對(duì)應(yīng)到六色輸出CMYKC’M’的顏色轉(zhuǎn)換表2，就需要9×9×9×6＝4374個(gè)位組(23+1＝9，加1為0的狀態(tài))，同理，各色4位的顏色轉(zhuǎn)換表需要17×17×17×6＝29478個(gè)位組，各色5位的顏色轉(zhuǎn)換表需要33×33×33×6＝215622個(gè)位組。請(qǐng)參閱圖2A及圖2B。如果要將這些顏色轉(zhuǎn)換表2內(nèi)建在顏色處理集成電路1內(nèi)時(shí)，顏色轉(zhuǎn)換表2將耗費(fèi)相當(dāng)大的集成電路面積，如圖2A所示，一色彩處理集成電路1，包括有一顏色處理器11及一顏色轉(zhuǎn)換表2，兩者以一總線12相連。這樣的方式雖然速度較快，但卻因色彩處理集成電路1的面積變大，而使成本大幅增加。如果將顏色轉(zhuǎn)換表2在色彩處理集成電路1外部，總線將在該色彩處理集成電路1內(nèi)外的顏色處理器11及顏色轉(zhuǎn)換表2連接，如圖2B所示，此時(shí)總線則大幅減低色彩處理的速度。圖3的目的在解釋顏色處理器的運(yùn)作說明。以一個(gè)三維的圖形來說，一個(gè)正方體以八個(gè)端點(diǎn)求其中心的顏色，以影像處理中最簡(jiǎn)單的色彩內(nèi)插法而言，就要將八點(diǎn)兩兩取中值，其計(jì)算過程為Pcenter＝Inter{Inter[Inter(P0，P1)，Inter(P2，P3)]，Inter[Inter(P4，P5)Inter(P6，P7)]}Inter代表取中值的運(yùn)算運(yùn)算過程中，第一層的運(yùn)算就必需將點(diǎn)8點(diǎn)的CMYKC’M’六色資料(6×8＝48)來作運(yùn)算，依目前的頻寬約每秒96M像素計(jì)算，約只能得到96M/48＝2M像素的頻寬。目前高速色彩處理的要求是至少要有每秒10M像素的處理能力，因此不符合高速的要求。特別是在資源受限的環(huán)境下，如處理器速度，芯片面積有限，更是凸顯這個(gè)問題的嚴(yán)重性，因此本案發(fā)明人提出一種折衷方法，是針對(duì)影像鄰近區(qū)域相似，色彩資料重復(fù)利用率高的特征，利用適當(dāng)快取機(jī)制，即可增進(jìn)處理速度，達(dá)到高速的要求，也不會(huì)消耗太多的面積致使成本提高的低成本高效能的色彩處理目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種加速色彩處理速度的方法與裝置，可以增進(jìn)處理速度，達(dá)到高速色彩處理的要求。
本發(fā)明的次要目的是提供一種加速色彩處理速度的方法與裝置，不會(huì)消耗太多集成電路的面積，可降低制造成本。
為達(dá)到上述的目的，本發(fā)明提供一種加速色彩處理速度的方法，其步驟包括a提供一顏色轉(zhuǎn)換表及一高速緩存，于該顏色轉(zhuǎn)換表中至少具有復(fù)數(shù)色彩信息，于該高速緩存中至少暫存有至少一選自該顏色轉(zhuǎn)換表的色彩信息；b接受一顏色索引要求；c檢查該高速緩存中所暫存的色彩信息中是否有符合該顏色索引的要求，若有，則執(zhí)行步驟d.，若無，則自該顏色轉(zhuǎn)換表中選取符合該顏色索引要求的色彩信息；d將該符合的色彩信息傳送出。
本發(fā)明亦提供一種高速色彩處理裝置，包括一存儲(chǔ)裝置，于存儲(chǔ)裝置中至少儲(chǔ)存有一顏色轉(zhuǎn)換表，于該顏色轉(zhuǎn)換表中至少具有復(fù)數(shù)色彩信息；以及一顏色處理電路，連接于該存儲(chǔ)裝置且包括一高速緩存，暫存有至少一選自該顏色轉(zhuǎn)換表的色彩信息；及一顏色處理器，處理顏色間的轉(zhuǎn)換及運(yùn)算，并至少可發(fā)出一顏色索引，根據(jù)該顏色索引至高速緩存中尋找合適的色彩信息。
為了便于進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征、目的及功能，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。


圖1是三元色及三色光關(guān)系圖；圖2A是顏色轉(zhuǎn)換表在色彩處理集成電路內(nèi)的示意圖；圖2B是顏色轉(zhuǎn)換表在色彩處理集成電路外的示意圖；
圖3是三維圖像的一正方體；圖4是本發(fā)明的配置示意圖；圖5是本發(fā)明的操作流程圖。
附圖標(biāo)記說明1色彩處理集成電路；11顏色處理器；12總線；2顏色轉(zhuǎn)換表；5色彩處理集成電路；51顏色處理器；52高速緩存；521內(nèi)存；5210內(nèi)存標(biāo)記；522高速緩存控制器；54顏色索引；56顏色索引所對(duì)應(yīng)的色彩信息；6顏色轉(zhuǎn)換表。
具體實(shí)施例方式
在大部分的情況下，顏色的變化是漸進(jìn)的，所以圖形顏色在一小范圍內(nèi)的變化不會(huì)太激烈，可藉由一暫存裝置，儲(chǔ)存部分的色彩信息，以因應(yīng)高速的計(jì)算需求。請(qǐng)參照?qǐng)D4，此為本發(fā)明的配置示意圖。本發(fā)明提供一種高速色彩處理裝置，包括有一顏色處理器51，負(fù)責(zé)處理顏色間的轉(zhuǎn)換及運(yùn)算；一顏色轉(zhuǎn)換表6，儲(chǔ)存所有色彩信息；以及一高速緩存52，連接該顏色處理器51與該顏色轉(zhuǎn)換表6，暫時(shí)儲(chǔ)存部分色彩信息，提供色彩信息給該顏色處理器，并適時(shí)更新所暫存的色彩信息。其中該高速緩存52還包括一內(nèi)存521，連接該顏色處理器51，儲(chǔ)存部分色彩信息，一控制器522，連接該內(nèi)存與該顏色轉(zhuǎn)換表6，當(dāng)該顏色處理器51無法在該內(nèi)存找到其所指定的色彩信息時(shí)，該控制器522就控制該顏色轉(zhuǎn)換表6將該色彩信息加載到該內(nèi)存521，以利將該色彩信息提供給顏色處理器51。其中該內(nèi)存521還包括復(fù)數(shù)個(gè)標(biāo)記5210，可以加快高速緩存521的比對(duì)速度。上述組件除了顏色轉(zhuǎn)換表6外，其余組件被封裝于一組件內(nèi)如一集成電路5。這么做除了可以使集成電路5的面積變小，速度加快外，在外部的顏色轉(zhuǎn)換表6也可以與其它的裝置共享，以節(jié)省系統(tǒng)資源。
請(qǐng)參照?qǐng)D5，此為本發(fā)明的操作流程圖。
71送出一顏色索引54到一高速緩存52，當(dāng)顏色處理器51在色彩的處理過程中需要引用色彩信息時(shí)，便由顏色處理器51送出一顏色索引54給高速緩存52。
72檢查高速緩存52是否有相對(duì)的色彩信息？若為是，執(zhí)行74；否則，執(zhí)行73。當(dāng)高速緩存收到該顏色索引54時(shí)，比對(duì)高速緩存52是否有該索引54所對(duì)應(yīng)的色彩信息？為了加快比對(duì)速度，可使用復(fù)數(shù)個(gè)標(biāo)記5210。
73自一顏色轉(zhuǎn)換表6加載所需色彩信息至該高速緩存52；如果比對(duì)的結(jié)果，所需色彩信息不在高速緩存中，就經(jīng)由高速緩存控制器522，將所需數(shù)據(jù)自一顏色轉(zhuǎn)換表6加載至該高速緩存52。由于色彩是連續(xù)性的漸變，所以需要從顏色轉(zhuǎn)換表加載色彩信息的時(shí)候，可同時(shí)將相近的色彩信息一并送入高速緩存52，以減少加載次數(shù)，增進(jìn)高速緩存效率。
74回傳該顏色索引54所對(duì)應(yīng)的色彩資料56，結(jié)束。高速緩存52此時(shí)有該索引54所對(duì)應(yīng)的色彩資料56，將該色彩資料56回傳給顏色處理處51后，結(jié)束。
本發(fā)明有一個(gè)值得研究的地方，就是所謂的‘命中率’(hit rate)的問題。命中率是指高速緩存52利用本身內(nèi)存521可以提供顏色處理器的比例，即命中率＝高速緩存可提供次數(shù)/顏色處理器總要求次數(shù)×100％。明顯可見，高速緩存52可提供次數(shù)與直接影響命中率的高低，高速緩存52可提供次數(shù)與索引標(biāo)記的設(shè)計(jì)及內(nèi)存的大小有關(guān)。在集成電路中，內(nèi)存521的資料量跟面積成正相關(guān)。也就是說，內(nèi)存521的面積大小就直接影響命中率的高低。但過大的內(nèi)存521雖然可以增加命中率，卻浪費(fèi)寶貴的面積，使本發(fā)明失去意義。所以如何決定記憶521體的大小便成本發(fā)明品質(zhì)一個(gè)重要的課題。以影像處理的四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)圖式的一水果盤作為測(cè)試環(huán)境，使用8K位的高速緩存，經(jīng)本案發(fā)明人經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到以下的資料對(duì)9×9×9×6的顏色轉(zhuǎn)換表，可以得到99.999831％的命中率，所需頻寬為487 bytes/sec；17×17×17×6的顏色轉(zhuǎn)換表，可以得到99.999831％的命中率，所需頻寬為57237bytes/sec；33×33×33×6的顏色轉(zhuǎn)換表，可以得到99.613649％的命中率，所需頻寬為1112691 bytes/sec。符合高速處理的要求。
本發(fā)明運(yùn)用的層面相當(dāng)廣泛，諸如將數(shù)字相機(jī)或數(shù)字?jǐn)z影機(jī)等數(shù)字影像擷取設(shè)備不經(jīng)由計(jì)算機(jī)直接經(jīng)由打印機(jī)打印，或是高速計(jì)算機(jī)影像處理卡，3D影像處理等地方。唯以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能用來限制本發(fā)明的范圍。凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化及修飾，仍將不失本發(fā)明的要義所在，亦不脫離本發(fā)明的精神和范圍，故都應(yīng)視為本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種色彩處理方法，運(yùn)用于一色彩處理裝置，該色彩處理裝置具有一顏色轉(zhuǎn)換表及一高速緩存，該顏色轉(zhuǎn)換表中至少具有一復(fù)數(shù)個(gè)色彩信息，該高速緩存中至少暫存有至少一色彩信息，該方法包括下列步驟a接受一顏色索引要求；b檢查該高速緩存中所暫存的該色彩信息中是否有符合該顏色索引要求，若有，則執(zhí)行步驟c.，若無，則自該顏色轉(zhuǎn)換表中選取一符合該顏色索引要求的色彩信息；c傳送出該符合該顏色索引要求的色彩信息。
2.如權(quán)利要求1所述的色彩處理方法，其中該顏色轉(zhuǎn)換表儲(chǔ)存于一獨(dú)立于該高速緩存之外的另一存儲(chǔ)裝置中。
3.如權(quán)利要求1所述的色彩處理方法，其中，于步驟b中，當(dāng)檢查發(fā)現(xiàn)于該高速緩存并無符合該顏色索引要求的色彩信息、且已自顏色轉(zhuǎn)換表中選取符合該顏色索引要求的色彩信息后，包括有下列步驟b1將該符合的色彩信息暫存至高速緩存中，以更新高速緩存內(nèi)所暫存的色彩信息。
4.如權(quán)利要求3所述的色彩處理方法，其中在b1步驟中，當(dāng)該高速緩存從該顏色轉(zhuǎn)換表加載所需求的該色彩信息的同時(shí)，也加載相關(guān)的色彩信息。
5.如權(quán)利要求1所述的色彩處理方法，可運(yùn)用于軟件(software)、硬件(hardware)以及韌體(firmware)其中之一。
6.一種色彩處理裝置，包括一存儲(chǔ)裝置，于存儲(chǔ)裝置中至少儲(chǔ)存有一顏色轉(zhuǎn)換表，該顏色轉(zhuǎn)換表中至少具有復(fù)數(shù)色彩信息；以及一顏色處理電路，連接于該存儲(chǔ)裝置且包括一高速緩存，暫存有至少一選自該顏色轉(zhuǎn)換表的色彩信息；及一顏色處理器，處理顏色間的轉(zhuǎn)換及運(yùn)算，可發(fā)出一顏色索引，根據(jù)該顏色索引至高速緩存中尋找合適的色彩信息。
7.如權(quán)利要求6所述的色彩處理裝置，其中該存儲(chǔ)裝置是于一獨(dú)立于該高速緩存之外的另一存儲(chǔ)裝置。
8.如權(quán)利要求6所述的色彩處理裝置，其中當(dāng)該高速緩存從該存儲(chǔ)裝置加載所需求的該色彩信息的同時(shí)，也加載相關(guān)的色彩信息。
9.如權(quán)利要求6所述的色彩處理裝置，其中該高速緩存包括一內(nèi)存，連接該顏色處理器，儲(chǔ)存部分色彩信息，將色彩信息給提供該顏色處理器；及一控制器，連接該內(nèi)存與該存儲(chǔ)裝置，當(dāng)該顏色處理器無法在該內(nèi)存找到其所指定的色彩信息時(shí)，該控制器控制該存儲(chǔ)裝置將該色彩信息加載到該內(nèi)存中，并回傳該索引的色彩信息給該顏色處理器。
10.如權(quán)利要求9所述的色彩處理裝置，其中該內(nèi)存還包括復(fù)數(shù)個(gè)標(biāo)記，以比對(duì)該內(nèi)存所儲(chǔ)存的色彩信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種色彩處理的方法與裝置，是利用一高速緩存，利用周邊影像相似特征，減少電路面積并增加色彩處理速度。該裝置包括一顏色處理器，處理顏色間的轉(zhuǎn)換及運(yùn)算；一顏色轉(zhuǎn)換表，儲(chǔ)存所有色彩信息；以及一高速緩存，連接該顏色處理器與該顏色轉(zhuǎn)換表，暫時(shí)儲(chǔ)存部分色彩信息，提供色彩信息給該顏色處理器，并適時(shí)更新所暫存的色彩信息。
文檔編號(hào)G06F12/00GK1516018SQ03100329
公開日2004年7月28日 申請(qǐng)日期2003年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月9日
發(fā)明者張輝煌, 張政信, 歐欣穎 申請(qǐng)人:瑞昱半導(dǎo)體股份有限公司