專利名稱：參數化的多層次圖像顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明有關于顯示系統，特別是有關于一種參數化的多層次圖像顯示裝置。
多層次圖象顯示技術已廣泛應用于如電視游戲機之類的顯示系統中，而其中尤以任天堂和Sega最為流行。經過多層次圖像處理后的顯示系統產生多變化的視覺效果，可使游戲機更具娛樂性，提供消費者更多的休閑方式。然而現今使用的顯示系統，雖具有多層次效果，但對圖像的尺寸、色數、層次乃至同一畫面中圖像的數目都有所限制，以至于顯示系統的視覺效果依舊受到限制，無法提供最佳選擇。
當然，利用軟件程序與電腦中央處理單元的處理，可以改善上述圖像處理技術所受的限制，但是其所需依賴的軟件程序的設計所消耗的時間與花費，以及需配合具有較佳執行運算能力的中央處理單元，都導致改善視覺效果的作法變得相當昂貴，使一般產業與消費大眾裹足不前。
而如果直接以硬件結構來改善視覺效果，使圖像顯示更加活潑，則因屏幕顯示大小不一，圖形數據龐雜，勢必造成大量硬件資源浪費，且圖像顯示裝置設計復雜，也不符合實際需要。
因此，本發明的主要目的在于提供一種參數化的多層次圖像顯示裝置，用參數數據來輔助圖形數據，以改善顯示裝置對圖像的處理能力，使圖像更具變化性。
本發明的另一目的，在于提供一種參數化的多層次圖像顯示裝置，配合適當硬件結構，減少對中央處理單元的性能要求。
本發明的再一目的是提供一種參數化的多層次圖像顯示裝置，以像格分割方式建立參數數據結構，使硬件需求復雜度降低，減少硬件資源浪費。
本發明是一種參數化的多層次圖像顯示裝置，適用于一具有圖形存貯器、與所述圖形存貯器相連的數字/模擬轉換器以及總線裝置的顯示系統中，該顯示系統是將圖像數據以參數數據型態儲存于該圖形存貯器中，并經由所述圖像顯示裝置依顯示系統指示，對這些參數數據加以處理，以輸出色碼至所述數字/模擬轉換器；所述圖像顯示裝置包括一地址產生器，與總線相連，在總線上產生地址信號，用以定址所述圖形存貯器，使得讀取所述參數數據；一垂直位置檢測器，連接于總線與所述地址產生器之間，檢測所述圖像數據的垂直位置，用以控制參數數據的地址信號由所述地址產生器輸出至所述總線；一寄存器，與總線相連，用以讀取并寄存為所述地址產生器所定址的參數數據；一水平位置計數器，與總線相連，用以檢測圖像數據的水平位置；以及一效果處理器裝置，連接于所述寄存器與所述數字/模擬轉換器之間，并受所述水平位置計數器控制，用以將圖像數據通過與其相輔的參數數據進行層次處理，而于所述數字/模擬轉換器輸出多層次的圖像。
本發明是將參數化的圖像數據以像格分割方式經上述各裝置處理后，將色碼送至數字/模擬轉換器轉換輸出。上述裝置可改善顯示裝置對圖像的處理能力并減少對中央處理單元的性能要求。
為讓本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，本文特舉一較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下附圖簡要說明
圖1是本發明一較佳實施例的方塊圖。
圖2是依照圖1的方塊圖設計的電路圖。
圖3是一圖形地址結構的示意圖。
圖4是依照本發明一較佳實施例的屏幕參數定義及檢測示意圖。
圖5是圖2電路中的信號時序關系圖。
圖6A至圖6C是依照圖2電路，形成于總線上的定址信號結構示意圖。
圖7是本較佳實施例的圖形存貯器數據結構示意圖。
圖8是本較佳實施例的圖形存貯器數據結構示意圖。
圖9A和圖9B是本較佳實施例各種信號間的時序關系圖。
圖10是圖2的較佳實施例的效果處理器電路圖。
首先，請參照圖1，它是本發明的一較佳實施例的方塊圖。依照本發明的參數化多層次圖像顯示裝置，是將圖形數據以參數型態貯存于圖形存貯器60中。當數據起始信號DB送至地址產生器20，即啟動圖形數據輸出的動作。地址產生器20于是生成圖形數據的地址信號，經總線50定址圖形存貯器60，從中讀出參數數據。經垂直位置檢測器12判讀這一參數數據內含的垂直位置參數后，于必要時，請求地址產生器20另發出參數地址信號，經總線50定址圖形存貯器60，使色碼及其它參數數據經總線50送至寄存器40儲存。與此同時，水平位置計數器14亦依其計數的水平數值判斷掃描線水平位置，使效果處理器30適時讀入儲存于寄存器40的色碼及其他數據進行效果處理，例如混色、分層和透明等處理動作。然后，經由數字/模擬轉換器(RAM DAC)70將色碼信號送到屏幕上輸出。
由于屏幕顯示范圍廣泛，其所對應的各種參數，若欲以每一像素(Pixel)都詳加記載，勢必造成存貯器容量的負擔，無法適合經濟效益。因此，依據本發明的參數化結構具有圖像分割的特性。它是將屏幕顯示畫面分割成尺寸相同的小塊，稱為像格，例如分成以8像素×8像素的小格。若每一像格中的色碼皆以4位表示，則每一像格的色碼占有相同的存貯器空間，即16字(Words)。其中，每一像素依序排列，而形成一色碼陣列，如表1A所列，是每一像素的色碼值DOT在圖形存貯器中的對應位置
表1A色碼陣列
經由像格的安排，將可大幅簡化其所對應的參數量。于是，對應于每一動態影像物體的參數，即待顯示于屏幕上的圖像所具有的參數，僅需以如表1B所列的結構形成即可。
表1B動態影像物體(DIO)參數陣列
其中，NVF和NHF兩參數分別代表影像物體的垂直尺寸(Numberof Vertical Fonts)及水平尺寸(Number of Horizontal Fonts)，用來控制每一圖像的尺寸大小。于是對應這樣一組參數結構的圖像具有(NVF＋1)×2NHF的像格數。亦即，經這一參數結構定義的圖像需由(NVF＋1)×2NHF個如表1A所示的像格組成。以致于另需以(NVF＋1)×2NHF個參數來定址圖形存貯器中像格陣列部分。這些用來定址的參數形成陣列，即為如表1C所示的指標陣列。
表1C指標陣列
如表1C所示的指標陣列大小恰為(NVF＋1)×2NHF個字。每一字含有一個指標FNT，指向所使用的色碼陣列和4位的色碼值，使每一像素色碼成為8位。指標陣列中每一元素的序列是依照圖像中像格序列而定。指示陣列的地址是由圖像參數陣列中的參數TPR×2所定義。關于圖像的各類參數，即由表1A至表1C中所提供的各個參數，可對比表2的說明。
于是，根據上述參數結構的設計，依照本發明的較佳實施例的電路圖，即如圖2所示。在這一電路裝置中，為了控制較為復雜的時序關系，設置一狀態時序控制器10，利用其本身的邏輯運算，由輸入的時鐘脈沖信號驅動產生各個控制信號，使形成有條不紊的圖像處理流程。
在圖1中，作為圖形及參數地址發送單元的地址產生器20于是由圖形地址產生器22、先進先出寄存器24、參數地址產生器26和水平長度計數器28四個單元所取代。圖形地址產生器22接受數據起始信號DB控制，并由來自狀態時序控制器10的時鐘脈沖信號sclk驅動，在總線50上產生圖形地址，用以定址圖形存貯器60，選擇一組如表1B示出的參數陣列。當垂直位置檢測器12讀到這一圖形的相關參數后，通過其垂直參數判斷其垂直位置，以確認此一數據是否于下一屏幕掃描線顯示出來。若是，那么先進先出寄存器24即將儲存于其中的參數數據送至參數地址產生器26中，用以將參數數據處理后，送出指標陣列的定址信號至總線50，以取得在圖形存貯器60中所需色碼陣列的值。
表2影像物體的控制參數表
<p>表2影像物體的控制參數表(續)
表2影像物體的控制參數表(續)
圖1的效果處理器30則可由檢測器32、靜態隨機存取存貯器34和色碼寄存器36所取代，用作特殊效果處理。檢測器32從寄存器42取得參數、指標和色碼后，進行各種效果處理，然后將處理結果寄存于靜態隨機存取存貯器34中。靜態隨機存取存貯器34的容量可以寄存一條屏幕掃描線的參數數據，通過色碼寄存器36將待輸出的色碼及其附加的層次參數取出并送回檢測器32中，與不斷輸入的新的色碼及附加參數值相比較處理，以更新貯存在靜態隨機存取存貯器34內的圖形數據。上述處理過程是在屏幕控制信號處于水平同步周期時發生，當水平同步周期中止，貯存于靜態隨機存取存貯器內的數據便依序輸出至數字/模擬轉換器70進行轉換，然后從屏幕顯示出來。
依照上述較佳實施例設計的顯示裝置，其中幾個較為重要的參數信號說明如下首先，來自系統外部的信號DB是唯一由中央處理單元(未繪于附圖中)送出，控制本顯示裝置的信號，DB從中央處理單元送出后，是寄存于圖形寄存器18中。當圖形地址產生器22進入屏幕掃描周期，便取圖形寄存器18內的DB信號產生連續跳躍的地址。此一地址是由DB信號和一個4進位的計數值共同組成，其結構如圖3所示。
于是垂直位置檢測器12利用此一地址和自圖形存貯器60讀出的參數陣列第一字，參照表1B，即SCV、NVF和VPS值進行檢測。其檢測方式，請參照圖4，舉一屏幕上圖像的實例說明。其中，HPC和VPC兩參數是電視掃描線的水平與垂直位置；HPS和VPS則為圖像的左上角于屏幕的位置。那么經過運算VDIFF＝(VPC＋1)－VPS以及edif＝VDIFF×22－SCV若0≤edif＜NVF×8成立，表示此一圖像將在下一掃描線過程中顯示出來。于是垂直位置檢測器12會產生push信號至先進先出寄存器24，將圖形地址產生器22的輸出值與edif值送入其中。VDIFF是圖像頂端至掃描線的距離，而edif的運算是使圖像顯現放大或縮小的效果，因為將正確的距離VDIFF拉大，會造成讀入的圖像愈接近其底端，故而畫像被縮小，反之亦然。
掃描周期開始同時，水平位置計數器44被設定為“0”，隨輸出色碼時鐘脈沖(dot-clk)的發送而產生疊加，并由輸出信號1add-er定址靜態隨機存取存貯器34，以依序輸出色碼信號CC。圖5是上述說明中各個信號間的時序關系圖。
當掃描周期結束，進入水平同步周期，狀態時序控制器10便送出pop信號至先進先出寄存器24，以使參數地址產生器26能讀取先進先出寄存器24內貯存的參數數據，進而產生指標陣列地址及色碼陣列地址。
關于圖形地址產生器22和參數地址產生器26產生的地址信號VADDR，其在本較佳實施例中的結構，是如圖6A至圖6C所示，均具有16位的字長。其中，圖6A是圖形地址產生器送出的地址信號，利用6位信號DB為表頭，接著是9位的計數值，以及最末二位的4進位尾數組。而參數地址產生器26產生的指標地址信號，因考慮不同圖像有不同的尺寸大小，其對應的指標陣列數亦非定數，以致如圖6B所示的指標地址結構具有非定數的樣本位數(Font-CNT)。
上述在總線50流通的各種VADDR信號傳送至圖形存貯器60內，即進行定址。圖形存貯器內的定址模式，請參照圖7和圖8。在圖7中，例如，由圖形地址產生器22發出的地址信號選定了自01260h至01266h存貯區內的動態影像物體(DIO)，即由地址01260h至01266h4組16位參數陣列DIO[76]。則若對照表1B參數結構，可知TPR為1000h，NHF為2h，而NVF為4h。那么，在Font-cnt有效位只有2，即圖像的水平寬度僅4個像格情況下，每當水平長度計數器28計數到3后，其下一個計數動作便從零開始，并同時發出溢位信號over至狀態時序控制器10，使其送出pop信號，而開始另一圖像的處理。
而圖7中，指向像格數據指標陣列的指標(Table Pointer)TPR的值為1000h，那么依照圖6B的定址方式，其在圖形存貯器中指向的指標地址即為04000h。再者，于第1組指標陣列中所內含的地址值，請比較圖8和表1A，具有FNT為30fh的關系，于是，其所對應的色碼陣列為第8行，以致運算后的地址為色碼陣列的最后兩個字。
經過各種地址產生與數據讀取動作，即主要依圖9A和圖9B各種信號間略顯復雜的時序關系所控制的工作，色碼信號最后仍需經透明檢測、層次比較和混色等處理才能送出。這些效果處理是在效果處理器30內進行。效果處理器的結構請參照圖10。其中，輸入信號[LY1D、CC1D]是已存入色碼寄存器36的同一地址的層次碼和8位色碼。與門101作為混色開關，亦即，當混色使能信號CCA啟動，則CCID可通過，并輸入色碼，通過加法器102完成混色；當CCA禁止，則輸入色碼經加法器102后，仍不改變色碼值。另外，為了分辨出透明色碼，定義零值色碼為透明色碼，因此，或門104可判斷透明色碼并使輸出信號1rw為“1”，亦即控制靜態隨機存取存貯器34為非寫入狀態。又當輸入為非零色碼，即非透明色碼，則必須比較層次。由于在本較佳實施例中，層次碼為2位、4個層次，而比較器103中輸入的層次碼必須絕對大于色碼寄存器36內的層次碼才能寫入色碼寄存器36，將舊層次碼取代。因此，層次碼較大的圖像才能被顯示，而層次碼相同者，則以參數陣列的先后次序決定。于是，依照本較佳實施例的設計，若先進先出寄存器24的容量為32，則本裝置則可處理32個層次的圖像。
色碼經過上述處理步驟后，便經由水平位置計數器44的控制，寫入靜態隨機存取存貯器34中，再依序于掃描周期內送至數字/模擬轉換器70進行轉換，然后從屏幕輸出。
雖然本發明已以一較佳實施例揭示如上，但它并非用以限定本發明，任何本領域的技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作少許的更改與潤飾，因此本發明的保護范圍應以后附的權利要求所限定的范圍為準。
權利要求
1.一種參數化的多層次圖像顯示裝置，適用于一具有圖形存貯器、與所述圖形存貯器相連的數字/模擬轉換器以及總線裝置的顯示系統中；該顯示系統是將圖像數據以參數數據型態儲存于該圖形存貯器中，并經由所述圖像顯示裝置依顯示系統指示，對這些參數數據加以處理，以輸出色碼至所述數字/模擬轉換器；所述圖像顯示裝置包括一地址產生器，與總線相連，在總線上產生地址信號，用以定址所述圖形存貯器，使得讀取所述參數數據；一垂直位置檢測器，連接于總線與所述地址產生器之間，檢測所述圖像數據的垂直位置，用以控制參數數據的地址信號由所述地址產生器輸出至所述總線；一寄存器，與總線相連，用以讀取并寄存為所述地址產生器所定址的參數數據；一水平位置計數器，與總線相連，用以檢測圖像數據的水平位置；以及一效果處理器裝置，連接于所述寄存器與所述數字/模擬轉換器之間，并受所述水平位置計數器控制，用以將圖像數據通過與其相輔的參數數據進行層次處理，而于所述數字/模擬轉換器輸出多層次的圖像。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述地址產生器包括一圖形地址產生器，與總線相連，產生一第一地址信號以定址所述圖形存貯器；一先進先出寄存器，與總線和所述垂直位置檢測器相連，用以寄存由所述第一地址所定址的參數數據；所述先進先出寄存器受所述垂直位置檢測器控制，以適時輸出所述參數數據；以及一參數地址產生器，與所述先進先出寄存器和總線相連，接受所述先進先出寄存器輸出的所述參數數據，以在總線上產生一第二地址信號。
3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于所述第一地址信號是用以定址所述圖形存貯器內的一參數陣列，且所述參數陣列是提供所述垂直位置檢測器檢測垂直位置，以控制所述第二地址信號的發出而定址所述圖形存貯器中的色碼陣列。
4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述效果處理器裝置包括一檢測器裝置，與所述寄存器相連，用以執行透明、混色及層次的檢測與處理；一存貯器裝置，連接于所述檢測器裝置與所述數字/模擬轉換器之間，受所述水平位置計數器的控制，用以寄存所述色碼及參數數據；以及一色碼寄存器裝置，連接于所述存貯器裝置和所述檢測器裝置間，用以將儲存于所述存貯器裝置的同一圖像位置的色碼與參數數據供給所述檢測器裝置進行檢測與處理。
5.如權利要求4所述的裝置，其特征在于所述檢測器裝置包括一與門，具有二輸入端與一輸出端，其輸入端分別連接所述色碼寄存器與所述寄存器，以取得相同圖像位置的不同色碼做邏輯運算；一加法器，具有二輸入端與一輸出端，其輸入端分別連接所述寄存器與所述色碼寄存器，用以比較同一圖像位置的層次；一比較器，具有二輸入端與一輸出端，其輸入端分別連接所述寄存器與所述色碼寄存器，用以比較同一圖像位置的層次；一或門，具有一輸入端與一輸出端，其輸入端連接所述寄存器，用以判斷所述透明色碼；以及一邏輯門組合，連接所述加法器、所述比較器以及所述或門的輸出端，用以產生輸出，控制所述存貯器裝置是否寫入所述色碼及參數數據。
6.如權利要求5所述的裝置，其特征在于所述存貯器裝置是一靜態隨機存取存貯器，且其容量恰能貯存一條屏幕掃描線的數據量。
7.如權利要求1、2、3、4、5或6中任何一項所述的裝置，其特征在于還包括一狀態時序控制器，產生時序信號供所述顯示裝置內各個裝置按一既定時序工作。
全文摘要
一種參數化的多層次圖像顯示裝置，包括地址產生器、垂直位置檢測器、寄存器、水平位置計數器以及效果處理器。是將參數化的圖像數據以像格分割方式經上述各裝置處理后，將色碼送至數字/模擬轉換器轉換輸出。可改善顯示裝置對圖像的處理能力并減少對中央處理單元的性能要求。
文檔編號G06T1/00GK1132885SQ9510377
公開日1996年10月9日 申請日期1995年4月4日 優先權日1995年4月4日
發明者鄧永佳, 朱華亮 申請人:聯華電子股份有限公司