DE69019723T2 - Anti-aliasing process for a graphic display. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Erzeugung von Bildern in einem Datenverarbeitungssystem durch die selektive Zuordnung einer Farbe zu einem jeden einer Vielzahl von Bildelementen auf einer Darstellungsfläche einer Anzeigeeinheit und genauer gesagt ein Antialiasingverfahren für Rasterbilder, die aus einer Rechnerumsetzung eines ursprünglichen Rasterbildes in ein sich daraus ergebendes Rasterbild resultieren, das eine größere Anzahl Bildelemente hat als das ursprüngliche Rasterbild.The present invention relates to the generation of images in a data processing system by selectively assigning a color to each of a plurality of picture elements on a display area of a display device and more particularly to an antialiasing method for raster images resulting from a computer conversion of an original raster image into a resulting raster image having a greater number of picture elements than the original raster image.

Computertext und -grafiken werden typischerweise mit Hilfe eines Rasterbildes angezeigt. Bei dem Rasterbild handelt es sich um eine rechteckige Matrix aus rechteckigen Bildpunkten, die man als Bildelemente bezeichnet. Rasterbilder können auf Bildschirmmonitoren in schwarzweiß oder in verschiedenen Farben angezeigt werden. Rasterbilder werden auch verwendet, um Text und Grafiken auf Druckern, Plottern und anderen Anzeigeeinheiten darzustellen.Computer text and graphics are typically displayed using a raster image. The raster image is a rectangular array of rectangular pixels called picture elements. Raster images can be displayed on screen monitors in black and white or in various colors. Raster images are also used to display text and graphics on printers, plotters, and other display devices.

Ein Problem, auf das man beim Anzeigen eines Rasterbildes stößt, ist Aliasing. Unter Aliasing versteht man das gezackte, treppenstufenförmige Erscheinungsbild, wenn Linien und Kanten angezeigt werden, die weder vertikal noch horizontal sind. Dieses Problem ist leichter erkennbar, wenn eine kleine Anzahl von großen Bildelementen für einen bestimmten Bereich verwendet wird. Durch eine höhere Auflösung der Ahzeigeeinheit, wobei die Anzahl der Bildelemente pro Flächeneinheit erhöht wird, wird das Erscheinungsbild des Rasterbildes verbessert.One problem encountered when displaying a raster image is aliasing. Aliasing is the jagged, stair-stepped appearance of displaying lines and edges that are neither vertical nor horizontal. This problem is more easily seen when a small number of large pixels are used for a given area. Increasing the resolution of the display unit, increasing the number of pixels per unit area, will improve the appearance of the raster image.

Einer der erfolgreicheren Ahtialiasing-Algorithmen schließt ein Verwischen der Kanten ein. Entlang der Kante der diagonalen Linie oder Kurve, wo Treppenstufen auftreten, gibt es gewöhnlich einen harten Übergang zwischen den Bildelementen, die in den verschiedenen Farben der beiden Bereiche gezeichnet sind. Das treppenstufenförmige Erscheinungsbild tritt deshalb auf, weil Eildelemente einer Farbe unmittelbar an Bildelemente einer anderen Farbe angrenzen, wodurch der gezackte Übergang zwischen ihnen erkennbar wird.One of the more successful atrial aliasing algorithms involves edge blurring. Along the edge of the diagonal line or curve where steps occur, there is usually a hard transition between the image elements that are in the different colors of the two areas. The stair-step appearance occurs because image elements of one color are directly adjacent to image elements of another color, making the jagged transition between them visible.

Mit einem Algorithmus zum Verwischen von Kanten ist es jedoch möglich, die Farbwerte der beiden Bereiche entlang der Kante zu mitteln und dann fehlende Bildelemente in der Treppenstufe mit Hilfe dieser Zwischenfarbe anzuzeigen. Das Ergebnis ist ein Verwischen oder Abschwächen der Kante, wobei der Übergang zwischen den Farben der verschiedenen Bereiche sanfter wird. Ein Nachteil dieses Lösungsansatzes ist, daß die Anzeigeeinheit in der Lage sein muß, Farben anzuzeigen, die zwischen den Farben der beiden verschiedenen Bereiche liegen.However, using an edge blurring algorithm, it is possible to average the color values of the two regions along the edge and then display missing pixels in the stairstep using this intermediate color. The result is a blurring or softening of the edge, making the transition between the colors of the different regions smoother. A disadvantage of this approach is that the display device must be able to display colors that are intermediate between the colors of the two different regions.

Es ist zuweilen wünschenswert, ein Rasterbild zu vergrößern, um einen großen Grafikausdruck oder eine große Grafikanzeige zu erstellen. Die größere Anzeige oder der größere Ausdruck hat gewöhnlich mehr Bildelemente, um das Bild anzuzeigen, als das ursprüngliche Bild. Ein einfaches Verfahren zur Vergrößerung des ursprünglichen Rasterbildes besteht darin, die ursprünglichen Bildelemente einfach zu vergrößern und sie dabei auf die Bildelemente des vergrößerten Bildes abzugleichen. Wenn der Vergrößerungsfaktor beispielsweise 8 ist, wird jedes Bildelemente des ursprünglichen Bildes ein 8x8-Bildelementequadrat in dem resultierenden Bild. Wenn die Bildelemente auf diese Weise einfach vergrößert werden, erhält jedes der 64 Bildelemente in einem Quadrat, das einem ursprünglichen Bildelemente entspricht, einfach denselben Farbwert wie das ursprüngliche Bildelemente. Dies ergibt dasselbe Erscheinungsbild wie die Verwendung von sehr großen Bildelementen in dem resultierenden Bild, und das Treppenstufen-Phänomen ist im allgemeinen deutlicher erkennbar als in ursprünglichen Bild. Die Verwendung von Zwischenfarben für diese großen Bildelemente löst das Problem nicht ganz.It is sometimes desirable to enlarge a raster image to create a large graphic print or display. The larger display or print usually has more pixels to display the image than the original image. A simple method of enlarging the original raster image is to simply enlarge the original pixels, matching them to the pixels of the enlarged image. For example, if the magnification factor is 8, each pixel of the original image becomes an 8x8 pixel square in the resulting image. When the pixels are simply enlarged in this way, each of the 64 pixels in a square corresponding to an original pixel simply receives the same color value as the original pixel. This gives the same appearance as using very large pixels in the resulting image, and the stair-stepping phenomenon is generally more noticeable than in the original image. Using intermediate colors for these large image elements does not completely solve the problem.

Ein bekanntes Verfahren zur Umwandlung eines Rasterbildes einer bestimmten Bildelementedichte in ein entsprechendes vergrößertes Rasterbild einer höheren Bildelementedichte schließt einen ersten Schritt ein, der sich mit dem ursprünglichen Bild befaßt, und einen zweiten Schritt, der sich mit dem umgewandelten Bild befaßt (EP-A-0 336 776). Im ersten Schritt wird ein Bereich, der durch vier benachbarte Bildelementemittelpunkte definiert ist, in vier Teile unterteilt, die diesen benachbarten Bildelementemittelpunkten entsprechen. Solche Teile können aus acht dreiekkigen Teilen bestehen, von denen vier einen rechteckigen Innenbereich bilden, der sich in der Mitte eines umgebenden rechtekkigen Bereichs befindet, welcher durch die Mittelpunkte der benachbarten Bildelemente definiert ist. Im zweiten Schritt wird die Fläche eines umgewandelten Bildelementes des vergrößerten Bildes, die innerhalb des definierten Bereichs des ursprünglichen Bildes liegt, wenn beide Bilder übereinandergelegt werden, auf diesen Bereich projiziert. Aus den Proportionen der Fläche des umgewandelten Bildelementes, die auf die Teile projiziert wird, wird die Konzentration der umgewandelten Bildelemente berechnet, und das Ergebnis wird zu einem Binärwert quantisiert, der Eins gemacht wird, um die Farbe Schwarz zu kennzeichnen, wenn die berechnete Konzentration größer oder gleich 0,5 ist, und der Null gemacht wird, um Weiß zu kennzeichnen, wenn der berechnete Wert kleiner als 0,5 ist. Die Berechnung kann mittels logischer Operationen ausgeführt werden, die innerhalb einer vorher festgelegten kurzen Entfernung von einem der vier benachbarten ursprünglichen Bildelementemittelpunkte die Konzentrationswerte ableiten, die aus dem Konzentrationswert des am nächsten liegenden ursprünglichen Bildelementes ungeachtet der Konzentrationen in den anderen drei Bildelementen zu berechnen sind. Hierbei werden die Grenzen für die Definition dieser kurzen Entfernung durch x ± y = ±1/2 bestimmt. Trotz dieser Vereinfachung und obwohl das bekannte Verfahren nur auf Schwarzweißbilder angewendet wird, macht es dennoch eine komplexe Verarbeitung erforderlich.A known method for converting a raster image of a certain pixel density into a corresponding enlarged raster image of a higher pixel density includes a first step dealing with the original image and a second step dealing with the converted image (EP-A-0 336 776). In the first step, an area defined by four adjacent pixel centers is divided into four parts corresponding to these adjacent pixel centers. Such parts may consist of eight triangular parts, four of which form a rectangular inner region located at the center of a surrounding rectangular region defined by the centers of the adjacent pixels. In the second step, the area of a converted pixel of the enlarged image which lies within the defined area of the original image when both images are superimposed is projected onto this area. From the proportions of the area of the converted pixel projected onto the parts, the concentration of the converted pixels is calculated and the result is quantized into a binary value which is made one to indicate the color black if the calculated concentration is greater than or equal to 0.5 and zero to indicate white if the calculated value is less than 0.5. The calculation can be carried out by means of logical operations which, within a predetermined short distance from any of the four adjacent original pixel centers, derive the concentration values to be calculated from the concentration value of the nearest original pixel regardless of the concentrations in the other three pixels. The limits for defining this short distance are determined by x ± y = ±1/2. Despite this simplification and although the known method is only applied to black and white images, it nevertheless requires complex processing.

Es ist ferner bekannt, abrupte Änderungen bei der Kontur eines gespeicherten Rasterbildes auszugleichen, indem das Bildsignal dieser abrupten Anderung in benachbarten leeren Adressen der Kontur gespeichert wird (GB-A-2 120 899). Dieser Ausgleichprozeß wird an einen vergrößerten Rasterbild durchgeführt, in dem abrupte Anderungen der Kontur durch ein Abfragen und Vergleichen der Adressen der Bildsignale in Diagonalrichtung festgestellt werden.It is also known to compensate for abrupt changes in the contour of a stored raster image by adjusting the image signal this abrupt change is stored in adjacent empty addresses of the contour (GB-A-2 120 899). This compensation process is carried out on an enlarged raster image in which abrupt changes of the contour are detected by interrogating and comparing the addresses of the image signals in the diagonal direction.

Es wäre wünschenswert, ein Antialiasingverfahren vorzusehen, das sich eignet, wenn ein farbiges Rasterbild vergrößert wird oder auf andere Weise in ein resultierendes Bild umgesetzt wird, das mehr Bildelemente hat als das Original. Es wäre auch wünschenswert, ein solches Verfahren vorzusehen, das nur die Farben des ursprünglichen Bildes verwendet, um die Schärfe des Bildes beizubehalten. Es wäre ferner wünschenswert, daß ein solches Verfahren relativ einfach zu implementieren und schnell in der Ausführung ist.It would be desirable to provide an antialiasing technique that is useful when a colored raster image is enlarged or otherwise converted into a resulting image that has more pixels than the original. It would also be desirable to provide such a technique that uses only the colors of the original image to maintain the sharpness of the image. It would also be desirable for such a technique to be relatively simple to implement and quick to execute.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Antialiasingverfahren vorzusehen, das sich eignet, wenn ein ursprüngliches Rasterbild in ein resultierendes Bild umgesetzt wird, das mehr Bildelemente enthält als das Original, wie beispielsweise ein vergrößertes Bild.It is therefore an object of the present invention to provide an anti-aliasing method that is suitable when converting an original raster image into a resulting image that contains more picture elements than the original, such as an enlarged image.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein solches Verfahren vorzusehen, das nur die in dem ursprünglichen Bild vorhandenen Farben verwendet, ohne daß die Erzeugung von Zwischenfarben erforderlich ist.It is a further object of the present invention to provide such a method which uses only the colors present in the original image without requiring the generation of intermediate colors.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein solches Verfahren vorzusehen, das problemlos implementiert werden kann und schnell in der Ausführung ist.It is a further object of the present invention to provide such a method which can be easily implemented and is quick to execute.

Genäß der vorliegenden Erfindung beschreibt daher ein Verfahren zur Bestimmung der Werte von Bildelementen in einem resultierenden Bild, das eine größere Anzahl Bildelemente hat als ein ursprüngliches Bild, eine Methode zur Berechnung der Werte der neuen Bildelemente in dem resultierenden Bild. Ein rechteckiger Bereich, der auf einem Schnittpunkt von vier Bildelementen in dem ursprünglichen Bild zentriert ist, dient als Berechnungsgrundlage. Dieser rechteckige Bereich enthält ein Viertel der benachbarten ursprünglichen Bildelemente und wird in 8 dreieckige Bereiche unterteilt. Alle Bildelemente des resultierenden Bildes innerhalb eines dreieckigen Bereichs erhalten dieselbe Farbe, und die Farbe, die den Bildelementen in einem jeden solchen dreieckigen Bereich zugeordnet wird, ist eine Funktion der Farben der vier benachbarten Bildelemente in dem ursprünglichen Bild.According to the present invention, a method for determining the values of pixels in a resulting image having a larger number of pixels than an original image describes a method for calculating the values of the new pixels in the resulting image. A rectangular The area centered on an intersection of four pixels in the original image is used as the basis for calculation. This rectangular area contains a quarter of the neighboring original pixels and is divided into 8 triangular areas. All pixels of the resulting image within a triangular area are given the same color, and the color assigned to the pixels in each such triangular area is a function of the colors of the four neighboring pixels in the original image.

Die neuartigen Merkmale, die als charakteristisch für die Erfindung angesehen werden, sind in den beigefügten Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung selbst jedoch, als auch eine bevorzugte Verwendungsart, weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung lassen sich mit Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung einer anschaulichen Ausführungsform am besten verstehen, wenn diese in Verbindung mit den Begleitzeichnungen gelesen wird, wobei:The novel features believed to be characteristic of the invention are set forth in the appended claims. However, the invention itself, as well as a preferred mode of use, further objects and advantages of the invention, may best be understood by reference to the following detailed description of an illustrative embodiment when read in conjunction with the accompanying drawings, in which:

Figur 1 einen kleinen Teil eines Rasterbildes veranschaulicht;Figure 1 illustrates a small part of a raster image;

Figur 2 ein Diagramm ist, welches die Position eines rechteckigen Bereichs veranschaulicht, der bei der Berechnung von Bildelementefarben für ein resultierendes Rasterbild verwendet wird;Figure 2 is a diagram illustrating the position of a rectangular region used in calculating pixel colors for a resulting raster image;

Figur 3 den rechteckigen Bereich von Figur 2 veranschaulicht, der in 8 dreieckige Bereiche unterteilt ist;Figure 3 illustrates the rectangular area of Figure 2, divided into 8 triangular areas;

Figur 4 ein Flußdiagramm ist, das die Schritte einer bevorzugten Implementierung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; undFigure 4 is a flow chart illustrating the steps of a preferred implementation of the present invention; and

Figur 5 die Ergebnisse der Anwendung des Verfahrens von Figur 4 auf einen Teil des Rasterbildes von Figur 1 veranschaulicht.Figure 5 illustrates the results of applying the method of Figure 4 to a portion of the raster image of Figure 1.

Figur 1 zeigt einen Teil eines Rasterbildes 10, das aus einer Vielzahl von Bildelementen gebildet wird. Die Bildelemente von Figur 1 werden in vier Zeilen R1, R2, R3 und R4 und in vier Spalten C1, C2, C3 und C4 unterteilt. Auf die Bildelemente kann über ihre Koordinaten Bezug genommen werden, so daß das Bildelemente 12 durch die Position (R2, C4) und das Bildelemente 14 durch die Position (R4, C2) gekennzeichnet ist.Figure 1 shows a part of a raster image 10 formed from a plurality of picture elements. The picture elements of Figure 1 are arranged in four rows R1, R2, R3 and R4 and in four Columns C1, C2, C3 and C4. The picture elements can be referred to via their coordinates, so that the picture element 12 is identified by the position (R2, C4) and the picture element 14 by the position (R4, C2).

Die Bildelemente von Figur 1 sind in zwei Farben gezeigt: schattiert und unschattiert. Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit Bildelementen veranschaulicht, die nur zwei Farben haben, jedoch ist dem Fachmann klar, daß sie sich auch auf mehrfarbige Bilder anwenden läßt.The picture elements of Figure 1 are shown in two colors: shaded and unshaded. The invention is illustrated below in connection with picture elements having only two colors, but it will be clear to those skilled in the art that it can also be applied to multi-colored images.

Figur 2 zeigt die vier benachbarten Bildelemente in der oberen linken Ecke von Figur 1. Eine Schattierung der Bildelemente wird aus Gründen der Klarheit in Figur 2 weggelassen. Wenn das Rasterbild 10 vergrößert werden soll, verwendet ein Verfahren zur Berechnung der Bildelementefarben in dem resultierenden Bild den rechteckigen Bereich 16. Der rechteckige Bereich 16 hat dieselbe Form wie jedes der Bildelemente, das quadratisch ist, wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist. Der rechteckige Bereich 16 ist auf dem Schnittpunkt 18 der vier Bildelemente zentriert. In Figur 2 sind die veranschaulichten vier Bildelemente als etwas voneinander entfernt gezeigt, und zwar sowohl um der Deutlichkeit willen als auch weil benachbarte Bildelemente auf manchen Arten von Bildschirmen tatsächlich durch einen kleinen Zwischenraum getrennt sind. Der rechteckige Bereich 16 wird als ein Bereich betrachtet, der das am nächsten gelegene Viertel eines jeden benachbarten Bildelementes enthält.Figure 2 shows the four adjacent pixels in the upper left corner of Figure 1. Shading of the pixels is omitted from Figure 2 for clarity. When the raster image 10 is to be enlarged, a method of calculating the pixel colors in the resulting image uses the rectangular region 16. The rectangular region 16 has the same shape as each of the pixels, which is square as shown in Figures 1 and 2. The rectangular region 16 is centered on the intersection 18 of the four pixels. In Figure 2, the four pixels illustrated are shown as being slightly spaced apart, both for clarity and because adjacent pixels are actually separated by a small space on some types of screens. The rectangular region 16 is considered to be an area containing the closest quarter of each adjacent pixel.

Figur 3 veranschaulicht die logischen Bereiche 1 bis 8, in die der rechteckige Bereich 16 unterteilt ist. Die Bereiche 1 und 5 entsprechen der unteren rechten Ecke des Bildelementes (R1, C1) von Figur 2. Die Bereiche 2 und 6 entsprechen der unteren linken Ecke des Bildelementes (R1, C2). Die restlichen Bereiche entsprechen ebenfalls den verbleibenden, an den Schnittpunkt 18 angrenzenden Bildelementen. Die numerierten Bereiche werden in Verbindung mit der ausführlichen Beschreibung des bevorzugten Verfahrens zur Zuordnung von Bildelementefarben, wie in Verbindung mit Figur 4 beschrieben ist, verwendet.Figure 3 illustrates the logical regions 1 through 8 into which the rectangular region 16 is divided. Regions 1 and 5 correspond to the lower right corner of the pixel (R1, C1) of Figure 2. Regions 2 and 6 correspond to the lower left corner of the pixel (R1, C2). The remaining regions also correspond to the remaining pixels adjacent to the intersection point 18. The numbered regions are described in conjunction with the detailed description of the preferred method for assigning pixel colors as described in conjunction with described with Figure 4.

Figur 4 ist ein Flußdiagramm der Berechnungen, die notwendig sind, um allen Bildelementen innerhalb eines rechteckigen Bereichs 16 Farben zuzuordnen. Um die Farben von allen Bildelementen in der resultierenden Matrix zu bestimmen, wird die in Figur 4 in der Übersicht dargestellte Berechnung für einen rechteckigen Bereich 16 für den Schnittpunkt 18 zwischen jeder Gruppe von vier benachbarten Bildelementen in der Matrix durchgeführt. Die Berechnung von Figur 4 wird daher wiederholt durchgeführt, wobei der Wiederholungsfaktor bei einer N x M-Bildelementematrix gleich (N-1)*(M-1) ist.Figure 4 is a flow chart of the calculations necessary to assign colors to all the pixels within a rectangular region 16. To determine the colors of all the pixels in the resulting matrix, the calculation shown in Figure 4 in overview for a rectangular region 16 is performed for the intersection 18 between each group of four adjacent pixels in the matrix. The calculation of Figure 4 is therefore performed repeatedly, with the repetition factor for an N x M pixel matrix being equal to (N-1)*(M-1).

Bezug nehmend auf Figur 4, die in Verbindung mit Figur 3 betrachtet wird, sei erwähnt, daß der erste Schritt 30 darin besteht, den Bildelementen, die sich in den Bereichen 1, 2, 3, 4 befinden, Farben zuzuordnen. Den Bildelementen in diesen Bereichen wird dieselbe Farbe zugeordnet, die auch das ursprüngliche Bildelemente hat, von dem jeder Bereich ein Teil ist. Daher, wenn man den rechteckigen Bereich 16 von Figur 2 betrachtet, wird beispielsweise den Bereichen 1, 3 und 4 die schattierte Farbe zugeordnet, während dem Bereich 2 die unschattierte Farbe zugeordnet wird.Referring to Figure 4, considered in conjunction with Figure 3, the first step 30 is to assign colors to the pixels located in regions 1, 2, 3, 4. The pixels in these regions are assigned the same color as the original pixel of which each region is a part. Therefore, considering the rectangular region 16 of Figure 2, for example, regions 1, 3, and 4 are assigned the shaded color, while region 2 is assigned the unshaded color.

Der nächste Schritt besteht darin, die verknüfenden logischen Vergleiche des Schrittes 32 durchzuführen. Wenn die Farbe des Bereichs 1 gleich der Farbe des Bereichs 2, des Bereichs 3 und des Bereichs 4 ist, wird die JA-Verzweigung genommen. Wenn diese Bedingung auftritt, haben alle vier der ursprünglichen Bildelemente dieselbe Farbe, und der gesamten Fläche des rechteckigen Bereichs 16 wird diese Farbe zugeordnet. Daher wird den Bereichen 5, 6, 7 und 8 im Schritt 34 dieselbe Farbe zugeordnet wie dem Bereich 1.The next step is to perform the concatenative logical comparisons of step 32. If the color of region 1 is equal to the color of region 2, region 3, and region 4, the YES branch is taken. When this condition occurs, all four of the original pixels have the same color, and the entire area of rectangular region 16 is assigned that color. Therefore, regions 5, 6, 7, and 8 are assigned the same color as region 1 in step 34.

Wenn vom Schritt 32 die NEIN-Verzweigung genommen wird, wird der im Schritt 36 gezeigte Test durchgeführt. Dies ist ein Vergleich, um festzustellen, ob die Farbe des Bereichs 1 dieselbe ist wie die Farbe des Bereichs 4 und ob die Farbe des Bereichs 2 dieselbe ist wie die des Bereichs 3. Wenn dies der Fall ist, bildeten die vier ursprünglichen Bildelemente ein Schachbrettmuster mit zwei Farben, und innerhalb der Fläche, die vom rechteckigen Bereich 16 umgeben wird, werden keine Anderungen vorgenommen. Folglich, wenn das Ergebnis des Tests 36 richtig ist, springt die Steuerung zum Schritt 38 vor, der festlegt, daß die dreieckigen Innenbereiche 5, 6, 7 und 8 dieselbe Farbe haben wie ihre benachbarten dreieckigen Außenbereiche 1, 2, 3, 4. Nach dem Schritt 38 ist die Verarbeitung beendet.If the NO branch is taken from step 32, the test shown in step 36 is performed. This is a comparison to determine whether the color of area 1 is the same is the same color as the color of region 4 and whether the color of region 2 is the same as that of region 3. If so, the four original pixels formed a two-color checkerboard pattern and no changes are made within the area surrounded by rectangular region 16. Consequently, if the result of test 36 is correct, control advances to step 38 which determines that triangular interior regions 5, 6, 7 and 8 are the same color as their adjacent triangular exterior regions 1, 2, 3, 4. After step 38, processing is terminated.

Wenn das Ergebnis des Schrittes 36 NEIN ist, geht die Steuerung an den Schritt 40 über. Im Schritt 40 wird die Farbe des Bereichs 1 mit der Farbe des Bereichs 4 verglichen. Wenn sie dieselbe Farbe haben, geht die Steuerung an den Schritt 42 über. Wenn dieser Punkt im Flußdiagramm erreicht ist, ist bekannt, daß die oberen linken und die unteren rechten Bildelemente dieselbe Farbe haben, während die unteren linken und die oberen rechten Bildelemente verschiedene Farben haben. Dies bedeutet, daß die oberen linken und die unteren rechten Bildelemente eine Linie bilden, und alle der inneren Bereiche 5, 6, 7, 8 erhalten dieselbe Farbe wie der Bereich 1.If the result of step 36 is NO, control passes to step 40. In step 40, the color of region 1 is compared to the color of region 4. If they are the same color, control passes to step 42. When this point in the flow chart is reached, it is known that the upper left and lower right pixels are the same color, while the lower left and upper right pixels are different colors. This means that the upper left and lower right pixels form a line, and all of the inner regions 5, 6, 7, 8 are given the same color as region 1.

Wenn das Ergebnis des Schrittes 40 NEIN ist, wird der Test vom Schritt 42 durchgeführt. Dieser Test ist analog zu dem, der im Schritt 40 durchgeführt worden ist, außer daß eine Kontrolle vorgenommen wird, um festzustellen, ob dieselben Farben in den Bereichen 2 und 3 vorkommen. Wenn ja, geht die Steuerung an den Schritt 46 über. Wenn dieser Punkt im Flußdiagramm erreicht ist, ist bekannt, daß die Bereiche 2 und 3 dieselbe Farbe haben, während die Bereiche 1 und 4 verschiedene Farben haben. Daher wird allen dreieckigen Innenbereichen 5, 6, 7, 8 dieselbe Farbe zugeordnet wie dem Bereich 2.If the result of step 40 is NO, the test of step 42 is performed. This test is analogous to that performed in step 40, except that a check is made to see if the same colors occur in regions 2 and 3. If so, control passes to step 46. When this point in the flow chart is reached, regions 2 and 3 are known to have the same color, while regions 1 and 4 have different colors. Therefore, all of the triangular interior regions 5, 6, 7, 8 are assigned the same color as region 2.

Wenn das Ergebnis des Schrittes 44 NEIN ist, geht die Steuerung an den Schritt 38 über. Wie vorstehend beschrieben wurde, ordnet der Schritt 38 jedem der dreieckigen Innenbereiche die Farbe zu, die auch ihr benachbarter dreieckiger Außenbereich hat. Wenn der Schritt 38 erreicht ist, ist bekannt, daß hinsichtlich der vier benachbarten Bildelemente eine von drei Situationen aufgetreten ist. Wenn die Steuerung vom Schritt 44 an den Schritt 38 übergeht, hat entweder jedes der benachbarten Bildelemente eine andere Farbe als alle anderen oder jedwede benachbarten Bildelemente derselben Farbe grenzen vertikal oder horizontal aneinander. Wenn die Steuerung vom Schritt 36 den Schritt 38 erreicht hat, tritt das vorstehend beschriebene zweifarbige Schachbrettmuster auf. In beiden Fällen erhalten die vier Ecken des rechteckigen Bereichs 16 denselben Wert wie die ursprünglichen Bildeleiaente, von denen sie abgeleitet werden.If the result of step 44 is NO, control passes to step 38. As described above, step 38 assigns to each of the triangular interior areas the color which its adjacent triangular outer region also has. When step 38 is reached, it is known that one of three situations has occurred with respect to the four adjacent pixels. When control passes from step 44 to step 38, either each of the adjacent pixels is a different color from all the others, or any adjacent pixels of the same color are adjacent vertically or horizontally. When control from step 36 has reached step 38, the two-color checkerboard pattern described above occurs. In either case, the four corners of the rectangular region 16 are given the same value as the original pixels from which they are derived.

Die exakten geprüften Bedingungen und die Reihenfolge, in der die Tests durchgeführt werden, brauchen nicht genau so zu sein, wie in Figur 4 gezeigt ist. Eine beliebige Reihe von Tests, welche die Bereiche 1 bis 8 auf dieselbe Weise wie vorstehend beschrieben koloriert, kann verwendet werden. Die allgemeine Regel ist, allen inneren Dreiecken 5 bis 8 dieselbe Farbe zu geben wie zwei diagonal entgegengesetzten dreieckigen Außenbereichen 1 und 4 oder 2 und 3, sofern nicht das Schachbrettmuster auftritt.The exact conditions tested and the order in which the tests are performed need not be exactly as shown in Figure 4. Any series of tests that colors the areas 1 to 8 in the same way as described above may be used. The general rule is to give all interior triangles 5 to 8 the same color as two diagonally opposite triangular outer areas 1 and 4 or 2 and 3 unless the checkerboard pattern occurs.

Figur 5 veranschaulicht die Wirkung des Verfahrens von Figur 4 auf einen Teil des Rasterbildes von Figur 1. Die vier ursprünglichen Bildelemente (R2, C2), (R2, C3), (R3, C2) und (R3, C3) sind gezeigt. In diesem Beispiel ist der Vergrößerungsfaktor 8, was bedeutet, daß jedes ursprüngliche Bildelemente in einen 8x8- Bildelementebereich in dem resultierenden Bild umgesetzt wird. Wenn die Bildelemente von Figur 1 unverändert in Figur 5 umgesetzt würden, wäre eine große Treppenstufe deutlich erkennbar. Wenn man das Verfahren von Figur 4 auf die verschiedenen Schnittpunkte von Figur 1 anwendet, erhält man das Ergebnis von Figur 5, wobei die oberen rechten Ecken der Bereiche (R2, C2) und (R3, C3) auf die unschattierte Farbe gesetzt werden und der untere linke dreieckige Bereich (R2, C3) schattiert ist.Figure 5 illustrates the effect of the method of Figure 4 on a portion of the raster image of Figure 1. The four original pixels (R2, C2), (R2, C3), (R3, C2) and (R3, C3) are shown. In this example, the magnification factor is 8, which means that each original pixel is mapped into an 8x8 pixel region in the resulting image. If the pixels of Figure 1 were mapped to Figure 5 as is, a large stairstep would be clearly visible. Applying the method of Figure 4 to the various intersections of Figure 1 gives the result of Figure 5, with the upper right corners of the regions (R2, C2) and (R3, C3) set to the unshaded color and the lower left triangular region (R2, C3) shaded.

Da die Kanten der Dreiecke von Figur 3 Bildelemente des vergrößerten Bildes durchlassen, ist es notwendig, festzulegen, ob Bildelementen, die auf beiden Seiten einer diagonalen Linie liegen, dieselbe Farbe wie die des dreieckigen Außenbereiches oder die des dreieckigen Innenbereiches zugeordnet werden soll. In den Beispiel von Figur 5 wird davon ausgegangen, daß Bildelementen, die entlang einer diagonalen Linie von Figur 3 liegen, dieselbe Farbe wie die des dreieckigen Außenbereiches zugeordnet wird. Dies führt zu der kleinen Wölbung in der Linie, die im Quadranten (R2, C3) von Figur 5 festgestellt werden kann.Since the edges of the triangles of Figure 3 are image elements of the enlarged image, it is necessary to determine whether image elements lying on either side of a diagonal line should be assigned the same color as the triangular outer region or the triangular inner region. In the example of Figure 5, it is assumed that image elements lying along a diagonal line of Figure 3 are assigned the same color as the triangular outer region. This results in the small curvature in the line that can be observed in quadrant (R2, C3) of Figure 5.

Dem Fachmann ist klar, daß die in Figur 4 gezeigten Vergleiche und Zuordnungen sehr schnell vorgenommen werden können, selbst wenn das ursprüngliche Rasterbild eine große Anzahl Bildelemente hat. Die Qualität des vergrößerten, resultierenden Bildes wird enorm verbessert. Es brauchen keine Zwischenfarben erzeugt zu werden, so daß die Schärfe der Übergänge zwischen Bereichen unterschiedlicher Farbe in dem vergrößerten Bild erhalten bleibt.It will be clear to those skilled in the art that the comparisons and assignments shown in Figure 4 can be made very quickly, even if the original raster image has a large number of picture elements. The quality of the magnified, resulting image is enormously improved. No intermediate colors need to be generated, so that the sharpness of the transitions between areas of different colors in the magnified image is maintained.

Das vorstehend beschriebene Verfahren kann angewendet werden, wenn ein Rasterbild zur Anzeige auf einem Bildschirmmonitor umgewandelt wird, das eine größere Anzahl Bildelemente hat als das des ursprünglichen Bildschirms. Es eignet sich ebenfalls, wenn ein Rasterbild stark vergrößert werden soll, so daß es auf einem Drucker oder Plotter ausgedruckt werden kann. Dies ermöglicht es beispielsweise, daß ein Bild, das sich für die Anzeige auf einem Bildschirmmonitor eignet, vergrößert und auf einem großen Bogen Papier ausgedruckt werden kann, der auch einem großen Publikum gezeigt werden kann.The method described above can be used when converting a raster image for display on a screen monitor which has a larger number of picture elements than that of the original screen. It is also suitable when a raster image is to be greatly enlarged so that it can be printed on a printer or plotter. This enables, for example, an image suitable for display on a screen monitor to be enlarged and printed on a large sheet of paper which can also be shown to a large audience.

Die ausführliche, vorstehend beschriebene Ausführungsform läßt sich verallgemeinern, um, sofern gewünscht, mehr als acht dreieckige Bereiche zu enthalten. Wenn beispielsweise diagonale Linien zwischen den Ecken des rechteckigen Bereichs 16 in Figur 3 gezogen werden, würde dies 16 dreieckige Bereiche ergeben. Diesen können Farben als Funktion der vier benachbarten Bildelemente zugeordnet werden. Es ist auch möglich, einen solchen 16teiligen Bereich auf einem Bildelemente statt auf einem Schnittpunkt zu zentrieren und die dreieckigen Bereiche als Funktion der acht umgebenden Bildelemente zu kolorieren. Eine Unterteilung des rechteckigen Bereichs 16 in eine große Anzahl von dreieckigen Bereichen wird nicht bevorzugt, da es rechnerisch aufwendig ist. Auch ist der Informationsgehalt der ursprünglichen Bildelemente weitaus geringer als der des resultierenden Bildes, und die Durchführung komplexer Interpolationen verbessert das resultierende Bild gewöhnlich nicht in einem Maß, das die zusätzlichen Berechnungen rechtfertigt. Es ist für gewöhnlich fruchtbarer, das ursprüngliche Bild, sofern möglich, einfach mit einer höheren Auflösung neu zu erstellen.The detailed embodiment described above can be generalized to include more than eight triangular regions if desired. For example, if diagonal lines are drawn between the corners of the rectangular region 16 in Figure 3, this would result in 16 triangular regions. These can be assigned colors as a function of the four neighboring pixels. It is also possible to place such a 16-part region on a pixel rather than on an intersection point. and to color the triangular regions as a function of the eight surrounding pixels. Dividing the rectangular region 16 into a large number of triangular regions is not preferred because it is computationally expensive. Also, the information content of the original pixels is far less than that of the resulting image, and performing complex interpolations does not usually improve the resulting image to a degree that justifies the additional computations. It is usually more productive to simply recreate the original image at a higher resolution, if possible.

Während die Erfindung insbesondere mit Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform gezeigt und beschrieben worden ist, ist dem Fachmann klar, daß darin verschiedene Anderungen bei der Form und in Detail vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen beschrieben, ab zuweichen.While the invention has been particularly shown and described with reference to a preferred embodiment, it will be apparent to those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the invention as described in the appended claims.

Claims (7)

1. Antialiasingverfahren für Rasterbilder, die aus einer Rechnerumsetzung eines ursprünglichen Rasterbildes in ein sich daraus ergebendes Rasterbild resultieren, das eine größere Anzahl Bildelemente hat als das ursprüngliche Rasterbild,1. Antialiasing methods for raster images that result from a computer conversion of an original raster image into a resulting raster image that has a larger number of image elements than the original raster image, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:the method comprising the following steps: a) In dem ursprünglichen Bild Definieren von Bildelementegruppen zu je vier Bildelementen, die an Schnittpunkten aufeinandertreffen,a) In the original image, define groups of image elements each consisting of four image elements that meet at intersection points, b) Definieren eines rechteckigen Bereichs durch die Mittelpunkte der vier Bildelemente des ursprünglichen Bildes, wobei der rechteckige Bereich in acht dreiekkige Bereiche unterteilt wird und vier der dreieckigen Bereiche einen inneren rechteckigen Bereich bilden, der innerhalb des definierten rechteckigen Bereichs zentriert ist, und vier der dreieckigen Bereiche dreieckige Außenbereiche bilden, die an die dreieckigen Bereiche des inneren rechteckigen Bereichs angrenzen,b) defining a rectangular region by the centres of the four image elements of the original image, the rectangular region being divided into eight triangular regions, four of the triangular regions forming an inner rectangular region centred within the defined rectangular region and four of the triangular regions forming triangular outer regions adjacent to the triangular regions of the inner rectangular region, und durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:and is characterized by the following steps: c) Zuordnen einer Farbe zu jedem der vier dreieckigen Außenbereiche des ursprünglichen Rasterbildes, die gleich ist wie die Farbe der benachbarten Viererpixelgruppe in dem ursprünglichen Bild;c) assigning a color to each of the four triangular outer regions of the original raster image that is the same as the color of the adjacent group of four pixels in the original image; d) wenn genau ein Paar von diagonal entgegengesetzten Bereichen der dreieckigen Außenbereiche dieselbe Farbe hat, Zuordnen dieser Farbe zu allen der dreieckigen Bereiche des inneren rechteckigen Bereichs, ansonsten Zuordnen derselben Farbe, die der benachbarte dreiekkige Außenbereich hat, zu jedem dreieckigen Bereich des inneren rechteckigen Bereichs;d) if exactly one pair of diagonally opposite regions of the triangular outer regions has the same colour, assigning that colour to all of the triangular regions of the inner rectangular region, otherwise assigning the same colour as the adjacent triangular outer region to each triangular region the inner rectangular area; e) Zuordnen eines jeden der dreieckigen Bereiche des ursprünglichen Rasterbildes zu ausgewählten Bildelementen des resultierenden Bildes und Zuordnen der Farben, die durch den Schritt d) den dreieckigen Bereichen des ursprünglichen Rasterbildes zugeordnet wurden, zu den entsprechenden der ausgewählten Bildelemente des resultierenden Rasterbildes.e) assigning each of the triangular regions of the original raster image to selected ones of the image elements of the resulting image and assigning the colors assigned to the triangular regions of the original raster image by step d) to the corresponding ones of the selected ones of the image elements of the resulting raster image. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei alle dreieckigen Bereiche gleich groß sind.2. The method of claim 1, wherein all triangular regions are the same size. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schritt d) einem jeden der vier dreieckigen Außenbereiche des ursprünglichen Rasterbildes die Farbe der Viererpixelgruppe zugeordnet wird, wenn alle der vier Bildelemente dieselbe Farbe haben.3. Method according to claim 1, characterized in that before step d) each of the four triangular outer regions of the original raster image is assigned the color of the four-pixel group if all of the four image elements have the same color. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Schritt die Farben beider Paare von diagonal entgegengesetzten Bereichen der dreieckigen Außenbereiche des ursprünglichen Rasterbildes verglichen werden und, wenn die verglichenen Farben gleich sind, die Farbe eines jeden Paares der Paare von diagonal entgegengesetzten Bereichen der dreieckigen Außenbereiche den benachbarten Bereichen der dreieckigen Bereiche des inneren rechteckigen Bereichs zugeordnet werden.4. Method according to claim 1, characterized in that in a step the colors of both pairs of diagonally opposite regions of the triangular outer regions of the original raster image are compared and, if the compared colors are the same, the color of each pair of the pairs of diagonally opposite regions of the triangular outer regions is assigned to the adjacent regions of the triangular regions of the inner rectangular region. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das des weiteren den Schritt des Anzeigens des resultierenden Bildes auf einer Anzeigeeinheit umfaßt.5. A method according to any one of claims 1 to 4, further comprising the step of displaying the resulting image on a display unit. 6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei es sich bei der Anzeigeeinheit um einen Bildschirmmonitor handelt.6. The method of claim 5, wherein the display unit is a screen monitor. 7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei es sich bei der Anzeigeeinheit um einen Drucker handelt.7. The method according to claim 5, wherein the display unit is a printer.