DE112004002391B4

DE112004002391B4 - Räumlich-zeitliche Erzeugung von Bewegungsunschärfe

Info

Publication number: DE112004002391B4
Application number: DE112004002391T
Authority: DE
Inventors: Brent Hillsboro Baxter
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2003-12-23
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2024-12-14
Also published as: TWI276008B; US7616220B2; KR20060103461A; WO2005066900A1; US20050134591A1; CN100520830C; KR100860150B1; JP2007516534A; CN1898702A; TW200529096A; JP4742051B2; DE112004002391T5

Abstract

Verfahren zum Erzeugen einer Bewegungsunschärfe, mit den folgenden Schritten:
– Erzeugen und Speichern einer Reihe von Frames eines Fensters, wobei die Frames eine unterschiedliche Auflösung besitzen;
– Auswählen einer Reihe von Frames, die den gewünschten Weg und das Erscheinungsbild des Fensters darstellen, wenn das Fenster gedreht oder geschrumpft wird, aus der Ferne auftaucht oder in der Ferne verschwindet oder von einem Symbol auf ein Bild mit voller Auflösung vergrößert wird,
– Berechnen des räumlichen Mittels der Frames einer verringerten Zahl von Frames in der Eingangsabfolge auf der Grundlage der unterschiedlichen Auflösungen der Frames,
– Aufteilen der räumlich gemittelten Frames in Teilmengen von Frames;
– Berechnen eines gewichteten Mittels jeder der Teilmengen von Frames durch Berechnen des gewichteten Mittels für eine ausgewählte Zahl von aufeinander zeitlich folgenden Frames mit voller Geschwindigkeit, und
– Verwenden der räumlich-zeitlich gemittelten Frames zum Wiedergeben des Fensters.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein Personal Computer (PC)-Display stellt typischerweise einen Stapel von Anwendungsfenstern dar, die den verschiedenen Arten von Arbeiten entsprechen, die der Nutzer gerade erledigt (zum Beispiel Textverarbeitung, E-Mail, Tabellenkalkulation, Video usw.), wobei das aktuell aktive Anwendungsfenster auf der Oberseite des Stapels liegt und so dem Nutzer am nächsten liegt. Wenn ein Nutzer von einer Aktivität zu einer anderen wechselt, werden diese Fenster neu zu einem neuen Desktopbild zusammengesetzt, das ein neues Anwendungsfenster nach vorn bringt.
Zukünftige PCs benötigen die Zusammensetzung von Anwendungsfenstern unter Verwendung von dreidimensionalen (3D) Animationsverfahren, um so dem Nutzer mehr visuelle Eindrücke zu bieten, bei denen sich die Animationen langsam bewegen. Um den Bewegungsablauf von Animationen langsam laufen zu lassen, müssen die Animationen von ruckartigen Bewegungen frei sein, die dann entstehen können, wenn das Desktopbild nicht schnell genug aufgebaut wird. Leider erfordert der Aufbau eines PC-Desktopbildes mit ausreichend hohen Raten sehr hohe Werte von Grafikspeicherbandbreite, was die Kosten auf Beträge treibt, die bei tragbaren und preiswerten PCs nicht zu rechtfertigen sind.
Bei der herkömmlichen Verfahrensweise werden bei unzureichenden Computer- oder Speicherressourcen Frames einfach weggelassen. Da Bildinformationen, die ursprünglichen Inhalt darstellen, wegfallen, ist das Ergebnis oft eine Animation, die ruckartig aussieht, ähnlich den animierten Videos, die heute oft in Computer anzutreffen sind. Durch dieses Überspringen von Frames kann die Bildrate unter den Wert fallen, der für den Eindruck einer ruckfreien Bewegung benötigt wird. Infolgedessen kann ein Video mit niedriger Bitrate für den Nutzer ruckeln.
Aus der US 6211882 B1 ist bereits ein Verfahren zum Erzeugen von Bewegungsunschärfe bekannt, bei dem Bildpunkte durch Überlagern von Werten aus unterschiedlichen Gruppen berechnet werden, wobei gewichtete Mittelwerte gebildet werden. In Targa averager v1.1, updated 12. 9. 98, http:/warp.povusers.org+/povUtilsw/average/, eHB werden aus einer Folge von zusammengehörigen Bildern und deren Überlagerung mit Mittelwertbildung Bilder mit Bewegungsunschärfe erzeugt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den erforderlichen Rechenaufwand zur Bewirkung von Bewegungsunschärfe weiter zu reduzieren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1, 7 und 11 gelöst, die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung an.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 stellt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Computersystems dar, das ein grafisches Anzeigesystem umfasst.
2 stellt ein Fenster dar, in dem gerade eine Textverarbeitungsanwendung ausgeführt wird.
3 ist ein Schema einer Ausführungsform der räumlich-zeitlichen Mittelung.
4 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform zur räumlich-zeitlichen Mittelung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der Erfindung verwenden die räumliche Unschärfe, um die erforderliche Grafikspeicherbandbreite weiter zu reduzieren. Diese Erfindung reduziert den Berechnungsaufwand für Bewegungsunschärfe durch Austausch von zeitlicher Mittelung in einem bestimmten Umfang durch günstigere räumliche Mittelung.
In der vorliegenden Erfindung werden lokale Bereiche eines Fensters zusammen gemittelt, wobei das Fensterbild räumlich geglättet wird, bevor es mit ähnlich erzeugten Bildern, die zu früheren und späteren Zeiten erzeugt wurden, weiter gemittelt wird. Dies erzeugt ein gleichmäßiges Erscheinungsbild mit einer reduzierten Bildrate bei reduziertem Rechenaufwand. Wenn sich zum Beispiel ein Fenster zum Betrachter hin oder von ihm weg bewegt, kann der Bewegungsunschärfeeffekt durch eine Kombination von räumlicher und zeitlicher Mittelung erzeugt werden. Die räumliche Mittelung wird in Verbindung mit der zeitlichen Mittelung verwendet, um die Rate zu reduzieren, mit der Bilder, einschließlich der Desktopbilder, aufgebaut werden müssen. Die räumliche Mittelung reduziert den Verarbeitungsaufwand, der anderenfalls für den Prozeß der zeitlichen Mittelung aufgebracht werden müßte. Die Bewegungsunschärfe bewahrt die Wahrnehmung einer ruckfreien Bewegung bei 3D-Animationen, was ihnen ein angenehmes Erscheinungsbild verleiht, selbst wenn sie mit niedrigen Raten aufgebaut und angezeigt werden. Dies verringert die geforderte Grafikspeicherbandbreite und damit PC-Hardwarekosten.
In der ausführlichen Beschreibung werden zahlreiche spezielle Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erreichen. Von den Fachleuten wird jedoch verstanden werden, daß die vorliegende Erfindung ohne diese speziellen Details ausgeführt werden kann. In anderen Fällen sind wohlbekannte Verfahren, Prozeduren, Komponenten und Schaltkreise detailliert beschrieben worden, um die vorliegende Erfindung verständlich zu machen.
Einige Abschnitte der ausführlichen Beschreibung, die nachfolgen, werden in Form von Algorithmen und symbolischen Darstellungen der Operationen an Datenbits oder binären Signalen in einem Computer dargestellt. Mit diesen algorithmischen Beschreibungen und Darstellungen vermitteln Fachleute auf dem Gebiet der Datenverarbeitung anderen Fachleuten das Wesen ihrer Arbeit. Ein Algorithmus wird hier und im allgemeinen als widerspruchsfreie Sequenz von Schritten angesehen, die zum gewünschten Resultat führt. Die Schritte umfassen physikalische Manipulationen von physikalischen Größen. Diese Größen nehmen normalerweise, obwohl nicht notwendigerweise, die Form von elektrischen oder magnetischen Signalen an, die gespeichert, übertragen, kombiniert, verglichen oder anderweitig manipuliert werden können. Es hat sich gelegentlich, hauptsächlich aus Gründen des allgemeinen Gebrauchs, als bequem erwiesen, diese Signale als Bits, Werte, Elemente, Symbole, Zeichen, Begriffe, Zahlen oder dergleichen zu bezeichnen. Es versteht sich jedoch, daß alle diese oder ähnliche Begriffe mit den entsprechenden physikalischen Größen verknüpft werden müssen und nur bequeme Bezeichnungen sind, die auf diese Größen angewendet werden. Wenn nicht speziell anders als in den folgenden Diskussionen angegeben, ist zu erkennen, daß in der ganzen Patentschrift Diskussionen, die solche Begriffe wie „Verarbeiten” oder „Berechnen” oder „Bestimmen” oder dergleichen verwenden, sich auf die Aktion oder Prozesse eines Computers oder einer Rechenanlage oder einer ähnlichen elektronischen Rechenvorrichtung beziehen, die Daten, die als physikalische (elektronische) Größen dargestellt sind, innerhalb der Register und/oder Speicher der Rechenanlage manipulieren und in andere Daten transformieren, die in ähnlicher Weise als physikalische Größen innerhalb der Speicher, Register oder anderen derartigen Informationsspeicherungs-, -übertragungs- oder Displayen der Rechenanlage dargestellt sind.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in Hardware oder Software (Mikrocode) oder einer Kombination beider implementiert werden. Ausführungsformen der Erfindung können jedoch als Computerprogramme implementiert werden, die auf programmierbaren Systemen laufen, welche mindestens einen Prozessor, ein Datenspeicherungssystem (einschließlich flüchtiger und nichtflüchtiger Speicher und/oder Speicherelemente), mindestens eine Eingabevorrichtung und mindestens eine Ausgabevorrichtung umfassen. Programmcode kann auf Eingabedaten angewendet werden, um die Funktionen auszuführen, die hierin beschrieben werden, und um Ausgabeinformationen zu erzeugen. Die Ausgabeinformationen können auf eine oder mehrere Ausgabevorrichtungen in bekannter Weise angewendet werden. Für die Zwecke dieser Anwendung umfaßt ein Verarbeitungssystem ein System, das einen Prozessor, wie zum Beispiel, einen digitalen Signalprozessor (DSP), einen Mikrokontroller, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder einen Mikroprozessor hat.
Die obige Beschreibung von illustrierten Ausführungsformen der Erfindung soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die exakten offenbarten Formen beschränken. Obwohl spezielle Ausführungsformen der Erfindung und Beispiele für die Erfindung hierin zu erläuternden Zwecken beschrieben werden, sind verschiedene Modifikationen innerhalb des Geltungsbereiches der Erfindung möglich, wie Fachleute auf dem entsprechenden Gebiet erkennen werden. Diese Modifikationen können an der Erfindung im Licht der obigen detaillierten Beschreibung vorgenommen werden. Die Begriffe, die in den folgenden Ansprüchen verwendet werden, dürfen nicht so ausgelegt werden, daß sie die Erfindung auf die speziellen Ausführungsformen beschränken, die in der Patentbeschreibung und in den Ansprüchen offenbart werden. Der Geltungsbereich der Erfindung ist vielmehr vollständig durch die nachfolgenden Ansprüche zu bestimmen, die nach den üblichen Grundsätzen für die Auslegung von Ansprüchen ausgelegt werden sollen.
1 illustriert ein Diagramm einer Ausführungsform 100 einer Computeranlage, die einen 3D-Displayprozessor 102 zum Erzeugen von Bewegungsunschärfe unter Verwendung der räumlichen und zeitlichen Mittelung umfaßt. Elemente der Computeranlage, die nicht für das Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig sind, werden aus Gründen der Einfachheit weggelassen. Obwohl der Displayprozessor 102 als Teil des Speichercontrollers 104 dargestellt ist, kann der Displayprozessor 102 auch als selbstständige Vorrichtung konfiguriert sein. Der Displayprozessor 102 kann auch als Einchipvorrichtung oder als Teil eines Einchipsystems oder Mehrchipmoduls oder als Teil einer Einsteckschaltplatine konfiguriert werden. Der Displayprozessor 102 kann in verschiedenen Systeme enthalten sein, einschließlich einer Computeranlage, einem Netz-PC, Internet-Gerät, Fernsehgerät, einschließlich HDTV-Systemen und interaktiven Fernsehsystemen, Personal Digital Assistants (PDAs), tragbaren Computer und anderen Geräten, die unter anderem eine 2D- und/oder eine 3D-Grafik wiedergeben.
Wie gezeigt, umfaßt die Computeranlage einen Hauptprozessor 106 in Verbindung mit einem Speichercontroller 104, der den Displayprozessor 102 umfaßt. Der Displayprozessor 102 steht auch mit Speicher 108 in Verbindung. Der Hauptprozessor 106 kann einen oder mehrere Prozessoren verschiedener Arten umfassen, z. B. Mikroprozessoren, Multiprozessoren und CPUs. Speicher 108 kann eine beliebige Kombination verschiedener Arten von Speicherteilsystemen umfassen, einschließlich Direktzugriffsspeicher (z. B. unter anderem SDRAM, RDRAM) und Massenspeichervorrichtungen. Ein Display 110 kann an den Displayprozessor 102 angeschlossen sein. Das Display 110 kann eine von verschiedenen Arten von Anzeigemonitoren oder -vorrichtungen sein, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, Videomonitoren, Katodenstrahlröhren (CRT), Flüssigkristalldisplays (LCD), reflektierenden Flüssigkristall-auf-Silizium-(LCOS) oder Gasplasma-Displays. Anwendungssoftware kann vom System ausgeführt werden, um grafische und Videoobjekte auf dem Display 110 anzuzeigen.
Verschiedene Eingabevorrichtungen (nicht gezeigt) können mit der Computeranlage verbunden sein, einschließlich einer Tastatur und/oder einer Cursorsteuervorrichtung. Die Cursorsteuervorrichtung ermöglicht dem Nutzer, verschiedene Befehlsmodi zu wählen, grafische Daten zu ändern und andere Daten einzugeben. Spezieller gesagt, kann eine Eingabevorrichtung es einem Nutzer ermöglichen, einen Cursor gezielt an einer beliebigen gewünschten Position (wie zum Beispiel einem Fenstericon) durch das Bewegen der Cursorsteuervorrichtung über eine Fläche zu positionieren. Es ist zu erkennen, daß mehrere Arten von bekannten Eingabevorrichtungen von der vorliegenden Erfindung genutzt werden können, einschließlich anderer Steuervorrichtungen, wie zum Beispiel mechanischer Mäuse, Trackbälle usw.
2 illustriert ein Schema einer Ausführungsform 200 eines Bildschirmausdrucks einer Displayumgebung. Dieser Bildschirmschnappschuss zeigt beispielhaft, wie eine Implementierung der Erfindung die Wahrnehmung einer unscharfen Bewegung erzeugt, wenn die scheinbare Entfernung zwischen einem Fenster 202 und einem Betrachter vergrößert oder verringert wird. Ein „Fenster” kann ein herkömmlicher rechteckiger Bereich auf einer Anzeige sein, in dem Daten angezeigt werden, sowie kleinere Teilbereiche, wie zum Beispiel Popup-, Pulldown- oder andere Menüs, Icons, Symbole oder andere Anzeigeelemente und allgemein Objekte. In dieser Umgebung wird die Nutzerschnittstelle durch ein Betriebssystem, wie zum Beispiel Windows, Linux, OS/2 oder Macintosh, bereitgestellt, sowie ein oder mehrere Fenster, die mit aktuell laufenden Anwendungsprogrammen verknüpft sind. In einer häufigen Implementierung kann eine Internet-Browseranwendung in einem Fenster laufen, und eine Textverarbeitungsanwendung kann in einem zweiten Fenster auf dem Desktop des Betriebssystems laufen.
In einer Ausführungsform eines Fensteranzeigesystems klickt ein Nutzer auf ein Icon 202 und aktiviert ein Fenster, das sich nach vorn (204) bewegt, um die Manipulation der Daten in dem Fenster zu ermöglichen. In Objekten wie zum Beispiel rechteckigen Fenstern, Menüs oder Teilmenüs, umfassen die Daten, die in solchen Objekten angezeigt werden, alphanumerische und/oder grafische Daten. Dementsprechend ist zu erkennen, daß die Vorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung auf jedes Objekt angewendet wird, das auf dem Display dargestellt wird, ungeachtet der Form, Größe oder Funktion des Objektes in einem bestimmten Anzeigesystem.
Mit Bezug auf 2 sind Zwischenfenster 208 und 210 räumlich unscharf gemacht worden, wie dies auftreten würde, wenn ein Foto ihres entsprechenden Frames mit voller Geschwindigkeit gemacht wird, wobei das Objektiv nicht scharfgestellt ist. Durch Anwendung der räumlichen Unschärfe auf die einzelnen Bilder des Objektes in der Anzeige kann dieses Verfahren das Objekt in einer ruckelfreien Art mit einer kleineren Zahl von Zwischenbildern transformieren, als es ohne die räumliche Unschärfe erforderlich wäre. Wie gezeigt, ist der Text des Fensters klar sichtbar, sobald der Nutzer einmal daran arbeitet, erscheint er im Zustand seiner vollen Größe. Im Gegensatz dazu erscheint der Text des Fensters dem Nutzer unscharf, wenn er sich nicht im Zustand seiner vollen Größe befindet. Der Text wird klarer, wenn er von einem Icon zum Zustand seiner vollen Größe anwächst.
Ein kleines Icon kann eine Darstellung des Inhalts eines Fensters im Miniaturformat umfassen. Zum Beispiel umfaßt ein Icon eine Schlagzeile, die in der Größe wächst, wobei sie so aussieht, als ob sie aus einem fernen Nebel ruckelfrei wie ein Cartoon auftaucht. Wenn ein Fenstericon angeklickt und geöffnet wird, kann es auf verschiedene Weise erscheinen. In einer Implementierung öffnet sich das Fenster automatisch, um den Inhalt in voller Größe anzuzeigen, wie in 2 gezeigt. In einer anderen Implementierung wächst das Fenster mit der Zeit zu voller Größe, und der Inhalt wird danach eingefüllt. Bei einer weiteren Implementierung kann das Fenster beim Übergang zur vollen Größe rotieren.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung werden Frames zuerst einem lokal begrenzten räumlichen Unschärfeprozeß unterzogen, dann gleichmäßig über eine festgelegte Zeit überblendet, um eine ruckelfreie Animation zu erzeugen, aber bei einer reduzierten Bildwiederholrate. Mit der Bewegungsunschärfe wird die Wahrnehmung von Bewegung während dieser 3D-Animationen bewahrt, was ihnen bei niedrigen Aufbauraten ein angenehmes Erscheinungsbild gibt, was zu der gewünschten Einsparung an Grafikspeicherbandbreite führt.
Wie oben bemerkt, kann die zeitliche Mittelung dazu verwendet werden, die Rate zu reduzieren, mit der Bilder, einschließlich Desktopbilder, aufgebaut werden. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung wird die räumliche Mittelung in Verbindung mit der zeitlichen Mittelung dazu verwendet, um die Rechenbelastung, die mit der Bewegungsunschärfe verbunden ist, zu reduzieren. Daher reduziert die räumliche Mittelung den Verarbeitungsaufwand, der anderenfalls für einen rein zeitlichen Mittelungsprozeß erforderlich wäre. In einer typischen Implementierung sind animierte Nutzereffekte von kurzer Dauer, normalerweise 0,25 bis 0,5 Sekunden. Solange durch die Animation die betroffenen Objekte gleichmäßig bewegt werden, ist das Auge nicht in der Lage, feine Unterschiede bei der Art, wie die Mittelung ausgeführt wird, wahrzunehmen. Die räumliche Unschärfe kann dazu verwendet werden, unscharfe Bilder zu erzeugen, die häufig mit Objekten in Bewegung assoziiert werden.
3 ist ein Schema, das eine Ausführungsform 300 der räumlich-zeitlichen Mittelung von Frames während des Bildübergangs 302 weiter illustriert, der mit einem ersten Frame 304 beginnt und mit einem n-ten Frame 306 endet. Eine typische Ausführungsform dieser Erfindung führt die räumliche Mittelung 308 an Frames aus, die einen größeren zeitlichen Abstand haben und bei denen daher der nachfolgende Verarbeitungsaufwand geringer ist, als er bei Fehlen der räumlichen Mittelung erforderlich wäre. Der Fachmann wird erkennen, daß auch andere Konfigurationen verwendet werden können. Die Frames 302 können eines der üblichen Formate besitzen.
Der größere Abstand der räumlich unscharf gemachten Folge 308 beruht darauf, daß die Frames geringere räumliche Auflösungen besitzen als der ursprüngliche Inhalt. Während der Übergänge werden weniger Ausgabebilder benötigt, wenn sie einer räumlichen Mittelung unterzogen wurden.
Die gleichzeitige Verwendung von räumlicher und zeitlicher Unschärfe nutzt Fähigkeiten zur Mehrfachverarbeitung aus, die häufig in modernen Displayprozessoren zur Verfügung stehen.
Die Frames mit reduzierter Auflösung können im Speicher aufbewahrt werden. Es besteht die Möglichkeit, jeden Frame mit der richtigen Auflösung aufzubauen, wenn ein Frame angezeigt werden soll, es kann aber effizienter sein, den Frame vorher aufzubauen und ihn im Speicher zum schnellen Aufruf abzulegen, wenn ein Fensterübergang angezeigt werden soll. Da der Frame in verschiedenen Auflösungen gezeigt werden kann, werden mehrere verschiedene Versionen des Frames aufgebaut und zum späteren Abruf gespeichert. Dadurch, daß verschiedene Versionen des Frames aufgebaut werden können, werden nur die tatsächlich benötigten Daten aus dem Speicher geholt.
Jede Version eines Frames kann durch ihre Auflösungsangabe identifiziert werden. Die Versionen beginnen bei der höchsten Auflösung und setzen sich dann zu niedrigeren Auflösungen fort, dabei ist jede dieser Versionen eine mit zunehmend niedrigerer Auflösung vorgefilterte Darstellung der vorherigen. Jede Version mit anderer Größe besitzt einen anderen Grad von Detailliertheit. Bei einer typischen Implementierung hat jedes folgende die Hälfte der Auflösung des Frames darüber. Es wird eine Gruppe von Versionen mit unterschiedlicher Größe gebildet, zum Beispiel volle Auflösung, ½ Auflösung, ¼ Auflösung, 1/8 Auflösung und so weiter.
Jeder Frame kann mit einer speziellen Auflösung verarbeitet werden, die zu seiner sichtbaren Größe auf dem Anzeigebildschirm und dem Grad seiner Bewegung paßt. Zur Erläuterung kann der größte Frame (das die Auflösung 0 besitzt) einem Bild mit voller Auflösung des Displays entsprechen (zum Beispiel 1024 mal 768), so daß ein Fenster mit Inhalt, wie zum Beispiel eine E-Mail-/Webseite, betrachtet werden kann. Die Auflösung –1 kann die Hälfte der Auflösung 0 betragen, während Auflösung –2 die Hälfte von Auflösung –1 betragen kann und so weiter. Jeder folgende Frame kann die Hälfte der horizontalen und vertikalen Abmessungen des vorhergehenden Frames aufweisen.
Während der Fensterbewegung werden Frames, die Fenster mit unterschiedlicher Auflösung darstellen, verwendet. Wenn sich der wahrgenommene Abstand des Fensters vom Betrachter vergrößert, sieht man weniger Details und es kann eine niedrigere Auflösung verwendet werden, wie dem Fachmenn bekannt ist. Wenn zum Beispiel das Fenster gedreht oder geschrumpft wird oder in der Ferne verschwindet, kann die Frameauflösung auf –2 oder –3 umgeschaltet werden, die ¼ bis 1/8 der Zahl der Zeilen oder Spalten besitzt. Das reduziert die Datenmenge auf 1/16 oder 1/64 der ursprünglichen Datenmenge, wodurch sich zusätzliche Reduzierungen der Speicherbandbreite ergeben.
Wenn sich das Fenster weiter weg vom Betrachter oder näher zu ihm hin bewegt, kann die Bewegungsunschärfe mit verschiedenen Verfahren simuliert werden, wie zum Beispiel, ohne darauf beschränkt zu sein, der Nutzung der reduzierten Auflösung (höhere negative Auflösungszahlen). Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gleichen den entsprechenden Umfang an räumlicher und zeitlicher Mittelung aus, um einen gleichmäßigen Bewegungseffekt zu erreichen. Ausführungsformen der Erfindung tauschen insbesondere räumliche Unschärfe für zeitliche Unschärfe ein. Durch Beginnen mit einer niedrigen Bilderzeugungsrate kann das zeitliche Mittel an einem Bild berechnet werden, das einen niedrigeren Detailliertheitsgrad besitzt und daher weniger Daten enthält.
Die simulierte Bewegungsunschärfe wird in der computererzeugten Abbildung verwendet, um visuell unerwünschte Artefakte zu milder, die aus der diskreten Natur der Abtastung herrühren. Simulationen von Bewegungsunschärfe ermöglichen die Neuerzeugung von kurzen Belichtungsintervallen von realen Videoverschlüssen. Die Anzeige von Objektbewegungen zwischen der ersten und zweiten Position ist im allgemeinen die Simulation von realer Bewegungsunschärfe. Wie später detaillierter beschrieben wird, beruht dieser Prozeß auf der Berechnung des räumlich-zeitlichen Mittelwerts von ausgewählten Frames.
Wenn sich das Fenster weiter weg vom Betrachter oder näher zu ihm hin bewegt, kann Bewegungsunschärfe durch eine Kombination von räumlicher und zeitlicher Mittelung 310, 312 erreicht werden. Insbesondere wird der räumlich-zeitliche Mittelwert dazu verwendet, Bildinformationen für ein festgelegtes/kurzes Intervall vor und nach der Zeit des Ausgabeframes zu mischen, wobei alle Bildinformationen in einer leicht unscharfen Form beibehalten werden. Nachdem die relevanten Bildinformationen bewahrt wurden, können Frames verworfen werden, um die Ausgaberate zu reduzieren, während gleichzeitig ausreichende Informationen bewahrt werden, um eine glatt ablaufende Animationssequenz 314 zu reproduzieren.
4 ist ein Ablaufprogramm einer Ausführungsform 400 eines Verfahrens zur räumlich-zeitlichen Mittelung. Die Bewegungsunschärfe von Frames wird durch Berechnen der räumlichen und zeitlichen Mittel realisiert, wobei Fensterframes mit unterschiedlichen Auflösungen verwendet werden.
In Schritt 402 wird eine Folge von Frames des Fensters erzeugt und gespeichert, wobei jeder Frame eine andere Auflösung hat. Da das Fenster in verschiedenen Größen angezeigt werden kann, wie oben angegeben, werden mehrere Versionen des Fensters mit unterschiedlicher Auflösung aufgebaut und zum späteren Abrufen gespeichert. Beginnend mit der Version mit der höchsten Auflösung, ist jede dieser Versionen eine mit zunehmend niedrigerer Auflösung vorgefilterte Darstellung der vorherigen. Jede Version mit anderer Größe besitzt einen anderen Grad von Detailliertheit. In einer typischen Implementierung hat jeder folgende Frame die Hälfte der Auflösung des darüber liegenden Frames. Es wird eine Gruppe von Versionen mit unterschiedlicher Größe gebildet, zum Beispiel volle Auflösung, ½ Auflösung, ¼ Auflösung, 1/8 Auflösung und so weiter.
In Schritt 404 wird eine Teilmenge von Frames kombiniert, die den gewünschten Weg und das Erscheinungsbild des Fensters darstellen. Wenn zum Beispiel das Fenster gedreht oder geschrumpft wird oder in der Ferne verschwindet, können die ausgewählten Frames von Niveau 0 auf –1 auf –2 auf –3 umgeschaltet werden und so weiter. Wenn dementsprechend der Frame gedreht oder von einem Symbol auf das Bild mit voller Auflösung vergrößert wird, können die ausgewählten Frames von Auflösung –3 auf –2 auf –1 auf 0 wechseln.
In Schritt 406 wird das zeitliche Mittel für jede Menge von Frames mit niedriger Auflösung berechnet. Der größere Abstand in der Eingangsfolge auf Grund unterschiedliche Auflösungen der Frames, die den ursprünglichen Inhalten darstellen, zeigt an, daß im Vergleich zu der Variante, bei der keine Frames mit wechselnden Auflösungen verwendet werden, weniger Eingangsframes zusammen räumlich gemittelt werden müssen.
In Schritt 408 werden die räumlich und zeitlich gemittelten Frames zur Wiedergabe erzeugt, um den Übergangseffekt zu erreichen. Das Ergebnis ist ein gleichförmig animierter Fensterübergangseffekt. Es können viele Ausgangspunkte für die Wahl der Teilmenge verwendet werden. Diese Ausgangspunkte umfassen alle Ausgangspunkte, die oben beschrieben werden, und eine beliebige Kombination der Ausgangspunkte, die oben beschrieben werden, und/oder Abwandlungen derselben. Innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung ist die Teilmenge nicht beschränkt und kann von Menge zu Menge variieren.
In einer typischen Ausführungsform hat ein kleines Icon den Inhalt eines Fensters in Miniaturbildform. Das Fenster kann Inhalt enthalten, wie zum Beispiel eine Überschrift. Wenn das Fenster, das die Überschrift enthält, in der Größe zunimmt, scheint es in einer nebelartigen, gleichförmigen, unscharfen Weise aufzutauchen. Das Fenster beginnt als ein kleines Objekt, es nachfolgend werden Zwischenobjekte erzeugt. Jedes Objekt erscheint größer als das andere, und das zeitliche Mittel wird an ausgewählten Punkten zur Erzeugung von Frames berechnet. Nach der Vergrößerung von einigen weiteren Frames wird zum Beispiel ein weiteres zeitliches Mittel berechnet, das auf den Frames beruht, um den nächsten Frame zu erzeugen, bis alle Frames verarbeitet wurden. Die animierten Übergänge sind normalerweise kurz, und es werden nur 5–6 gewichtete Mittelwerte benötigt, um eine scheinbar glatte Bewegung zu erzeugen. Wenn die Frames mit niedriger Rate abgespielt werden, sieht die Fensteranimation, die das Betriebssystem will, natürlich und ruckelfrei aus.
Die endgültigen Fensterübergangsframes umfassen die Kombination aller räumlich-zeitlich gemittelten Frames. Zum Beispiel wird der Weg vom Icon zum Vollbild unscharf gemacht. Der Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, daß die Frames in einer Vielzahl von Arten verwendet oder verarbeitet werden können, zum Beispiel in einer nach vorn gerichteten Sequenz, die typisch für die Videobetrachtung ist, oder in umgekehrter oder willkürlicher Weise.
Die obige Beschreibung der illustrierten Ausführungsformen der Erfindung soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die exakten Formen, die hierin beschrieben sind, beschränken. Während spezielle Ausführungsformen der Erfindung und Beispiele für die Erfindung hierin aus Gründen der Erläuterung beschrieben werden, sind verschiedene gleichwertige Modifizierungen innerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung möglich, wie der Fachmann auf diesem Gebiet erkennen wird. Diese Modifizierungen können an der Erfindung im Licht der obigen detaillierten Beschreibung vorgenommen werden. Die Begriffe, die in den folgenden Ansprüchen verwendet werden, dürfen nicht als Einschränkung der Erfindung auf die speziellen Ausführungsformen verstanden werden, die in der Patentschrift und in den Ansprüchen offenbart werden. Der Geltungsbereich der Erfindung wird vielmehr vollständig durch die nachfolgenden Ansprüche bestimmt, die gemäß feststehenden Regeln für die Auslegung von Ansprüchen ausgelegt sollen.

Claims

Verfahren zum Erzeugen einer Bewegungsunschärfe, mit den folgenden Schritten: – Erzeugen und Speichern einer Reihe von Frames eines Fensters, wobei die Frames eine unterschiedliche Auflösung besitzen; – Auswählen einer Reihe von Frames, die den gewünschten Weg und das Erscheinungsbild des Fensters darstellen, wenn das Fenster gedreht oder geschrumpft wird, aus der Ferne auftaucht oder in der Ferne verschwindet oder von einem Symbol auf ein Bild mit voller Auflösung vergrößert wird, – Berechnen des räumlichen Mittels der Frames einer verringerten Zahl von Frames in der Eingangsabfolge auf der Grundlage der unterschiedlichen Auflösungen der Frames, – Aufteilen der räumlich gemittelten Frames in Teilmengen von Frames; – Berechnen eines gewichteten Mittels jeder der Teilmengen von Frames durch Berechnen des gewichteten Mittels für eine ausgewählte Zahl von aufeinander zeitlich folgenden Frames mit voller Geschwindigkeit, und – Verwenden der räumlich-zeitlich gemittelten Frames zum Wiedergeben des Fensters.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erzeugen und Speichern einer Reihe von Frames eines Fensters mit jeweils einem anderen Detailliertheitsgrad weiter aufweist: – Erzeugen von aufeinander folgenden Frames, wobei jeder Frame die halbe Auflösung der nächsthöheren Auflösung hat.
Verfahren zum Erzeugen von Bewegungsunschärfe nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: – Kombinieren einer räumlich gemittelten Teilmenge von Frames zur Darstellung des gewünschten Wegs und des Erscheinungsbilds des Fensters.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Erzeugen und Speichern einer Reihe von Frames eines Fensters, wobei jeder Frame eine andere Auflösung besitzt, weiter aufweist: – Erzeugen mehrerer Versionen des Fensters mit unterschiedlicher Auflösung.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Erzeugen mehrerer Versionen des Fensters mit unterschiedlicher Auflösung weiter aufweist: – Erzeugen aller dieser Versionen, die eine mit zunehmend geringerer Auflösung vorgefilterte Darstellung der vorhergehenden Version umfassen, beginnend mit der Version mit der höchsten Auflösung.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kombinieren einer räumlich gemittelten Teilmenge von Frames, die den gewünschten Weg und das Erscheinungsbild des Fensters darstellen, weiter aufweist: – Kombinieren einer räumlich gemittelten Teilmenge von Frames, die den gewünschten Weg und das Erscheinungsbild des Fensters in verkleinerter oder vergrößerter Form darstellen.
Maschinenlesbares Medium, auf dem mehrere maschinenlesbare Befehle gespeichert sind, die vom einem Prozessor ausgeführt werden können, um eine Bewegungsunschärfe zu bewirken, mit – Befehlen zum Erzeugen und Speichern einer Reihe von Frames eines Fensters, wobei jeder Frame eine andere Auflösung hat; – Befehlen zum Kombinieren einer räumlich gemittelten Teilmenge von Frames zur Darstellung des gewünschten Wegs und des Erscheinungsbilds des Fensters, – Befehlen zum Berechnen eines zeitlichen Mittels für jede Teilmenge von Frames niedriger Auflösung; und – Befehlen zum Erzeugen einer Anzeige der räumlich und zeitlich gemittelten Frames zum Bilden eines Übergangseffektes.
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehle zum Erzeugen und Speichern einer Reihe von Frames eines Fensters, wobei jeder Rahmen eine andere Auflösung hat, weiter aufweisen: – Befehle zum Erzeugen mehrerer Versionen des Fensters in unterschiedlicher Auflösung.
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehle zum Erzeugen mehrerer Versionen des Fensters in unterschiedlicher Auflösung weiter aufweisen: – Befehle zum Erzeugen jeder dieser Versionen, die eine mit zunehmend niedrigerer Auflösung vorgefilterte Darstellung der vorhergehenden enthalten, beginnend mit der Version mit der höchsten Auflösung.
Maschinenlesbares Medium nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehle zum Kombinieren einer räumlich gemittelten Teilmenge von Frames zum Darstellen des gewünschten Weges und Erscheinungsbildes des Fensters weiter aufweisen: – Befehle zum Kombinieren einer räumlich gemittelten Teilmenge von Frames zum Repräsentieren des gewünschten Weges und Erscheinungsbildes des Fensters in verkleinerter oder vergrößerter Form.
System zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit – einem Displayprozessor (102) zum Erzeugen einer Bewegungsunschärfe unter Verwendung einer räumlichen und zeitlichen Mittelwertbildung, einschließlich des Erzeugens und Speicherns einer Reihe von Frames eines Fensters, wobei die Frames eine unterschiedliche Auflösung haben, zum Kombinieren einer räumlich gemittelten Teilmenge von Frames zum Darstellen des gewünschten Weges und Erscheinungsbildes des Fensters, Berechnen eines zeitlichen Mittels für jede Teilmenge der Frames mit niedriger Auflösung und Erzeugen einer Darstellung der räumlich und zeitlich gemittelten Frames zum Bewirken eines Übergangseffektes.
System nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch – einen mit dem Displayprozessor (102) verbundenen Speichercontroller (104).
System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Displayprozessor (102) als selbstständiges Gerät konfiguriert ist.
System nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch – einen Speicher (108) zum Speichern der Reihe von Frames des Fensters.