[发明专利]使用区块内边缘资讯进行区块图纹压缩与解压缩的方法与系统

说明书

本发明是关于绘图系统中的图纹压缩和解压缩技术，尤关于在三维(3D)绘图应用中使用区块内边缘资讯进行区块图纹压缩及解压缩的方法与系统。

在3D绘图应用中，图纹映对是为一非常重要的技术，其可显着地提升景象的详细特征。将图纹映对应用于3D绘图中，可在不增加景象的几何复杂度的情况下，使图像表面的特征变得更具真实性。

在绘图系统中，图纹处理系统可参考图1来加以说明。如该图所示，一图纹101储存于图纹储存单元102(例如，一硬盘)中。当绘图系统中的显图引擎需要读取图纹以供图纹映对之用时，图纹会通过一总线而被传送到图形加速器的内部存储器103中。该显图引擎接着从内部存储器103中读取图纹，然后图纹则被传送到图纹处理单元104中。

然而，欲模拟真实的景象，将耗费太多的存储器和总线频宽以存取内部动态存取存储器(DRAM，Dynamic Random Access Memory)中的图纹。受到此存储器和频宽的限制，图纹映对的开发者不得不使用较少且较小的图纹来作处理，但如此很显然地会降低图纹显图的品质。欲解决以上问题，各种图纹压缩算法已被提出。这些算法主要可分为两大类，即JPEG类和VQ类算法。

JPEG类算法包括Talisman所使用的图纹显图引擎压缩(TREC，Texture Rendering Engine Compression)算法以及电玩工作站第二代(PlayStation2)所使用的MPEG2格式。其中TREC是为一种在3D绘图中用来压缩影像和图纹的影像压缩技术，而Talisma则为PC中作为即时3D绘图的工具，两者均由美国的微软公司所研发。另外，PlayStation2已压倒性地吸引了电玩界的目光，为新一代的影音电玩系统。而支持该系统的MPEG2，则为一种用来将DVD电影予以编码的录影压缩格式。这些算法可达到高压缩比例，且其所获得的图纹品质亦在可接受的程度。然而，JPEG类的压缩器通常将图纹分解为较大的区块，如8×8像素或16×16像素，如此在针对小区域或甚至仅一个像素大小的目标进行压缩时，将造成资源的浪费。此外，不同的压缩系数会增加解压缩器的复杂度，并需要一个较为复杂的存储器管理系统，来针对由该算法所产生的压缩比特流的不定长度加以处理。另外，JPEG的解压缩必须在绘图芯片中执行IDCT(Inverse DiscreteCosine Transformation)和VLD(Variable Length Decoding)等算法。以上所描述的种种缺点不仅会耗费存储器和总线频宽，也会导致硬体制作成本的增加。

另一方面，VQ类算法会产生固定长度的比特流的格式，例如由美国加州圣克拉拉市的S3公司所提出的S3TC格式，和由美国加州圣荷西市的3dfx公司所提出的FXT1格式。虽然这些格式的压缩复杂度很高，但其解压缩的复杂度却相对的很低。亦即，用来解压缩所需的硬体费用相对的很低。这些压缩与解压缩间的不均衡复杂度尤适合图纹压缩的应用，此乃因为解压缩必须在客户端的线上即时完成，而压缩部分却可预先在离线状态下先行处理。

在VQ类算法中，图纹是被分割为具有同样大小的多个区块。举例而言，在S3TC格式中，区块大小为4×4像素，而在FXT1格式中，其大小为4×8像素。S3TC格式可以处理不透明的图纹图像，并且在不增加额外费用的情况下处理简单的透明图纹。如图2所示，在S3TC格式中，在压缩区块203中的每个像素的颜色，是由颜色查询表202中选取一个颜色来指定，其与该像素在原始区块201中的对应像素的颜色最为相近。很显然的，S3TC是将整个区块以均等处理的方式来加以压缩，亦即，并未把区块内的特征作为因素来增加解压缩后的图纹品质。欲克服以上所述的问题，在此则采用了FXT1压缩算法。FXT1是将一4×8区块301切割为两个4×4区块(302和303)，且该二区块(302和303)中的32个像素是以如图3中的方式而排列。在FXT1的压缩格式中，除了其对应于S3TC的两个模式，还增加其它两个模式来处理较为复杂的色彩分布状况，以获得较佳的空间分辨率。然而，FXT1用来切割区块的方式就如同将一个长方形(4×8区块)切割成两个正方形(4×4区块)。因为该方式是以固定的方式来分割区块，没有考虑到区块内边缘特征，使得解压缩的图纹品质降低。

有鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种使用区块内边缘资讯进行区块图纹压缩与解压缩的方法与系统，该方法与系统是利用图纹压缩来降低存储器和频宽的大小的使用区块内边缘资讯进行区块图纹压缩与解压缩的方法与系统。