[发明专利]用于压缩和解压缩数据的方法与装置

说明书

提供了用于通过产生具有被减小尺寸的图像数据的两个集合、根据所述图像数据生成针对每个基本区域的调制值来压缩和解压缩图像数据的方法和装置，所述调制值对关于如何组合具有被减小尺寸的图像数据的集合的信息进行编码以产生所述图像的近似。在一种安排中，为基本区域群组的每个基本区域生成对应于调制值集的索引值集，并且这些被分配给每个群组，针对每个基本区域的、对应于第一索引值集中的一者的第二索引值集被分配给每个第一基本区域群组。这些索引值之后被存储以在解压缩图像数据时用于更精确地获得调制数据。在另一安排中，选择调制模式，该调制模式包括多个调制值并且调制值之一被分配给所述图像的每个基本区域块中的每个基本区域以用于重组被减小尺寸的图像数据来产生所述图像的近似。调制值用于针对每个基本区域的多个比特的索引数据进行选择。在另一安排中，来自可能调制值集合的调制被分配给基本区域群组中的每个基本区域并且由多个比特的调制数据来表示。该安排通过提供与每个交替基本区域有关的调制值并之后为每个其他基本区域水平地或垂直地插值调制值来进行改变，或者通过一旦具有被减小尺寸的图像数据的集合已经用调制数据重新组合就水平地或垂直地插值图像数据来改变。

技术领域

本发明涉及压缩图像数据的方法和装置以及解压缩图像数据的方法和装置。本发明在计算机图形系统，尤其是在使用所存储的压缩纹理数据来在二维显示器上产生三维图像的显示并将纹理图像数据应用于3D图像中的表面的计算机图形系统中是有用的。

背景技术

在3D计算机图形中，如Ed Catmull在1975年首次提出的那样(“Computer Displayof Curved Surfaces”，IEEE计算机图形、模式识别和数据结构会议，1975年5月)，对象上的表面细节通常通过使用基于图像的纹理进行添加。例如，可以使用纹理映射将砖墙的2D位图图像应用于代表建筑物的3D模型的多边形集中，以给出外貌是由砖块制成的对象的3D渲染。

由于复杂场景可能包含非常多的纹理，所以访问这种数据能够导致两种相关问题。第一种问题仅仅是在存储器中存储这些纹理的成本。特别地，消费者3D系统仅具有能够用于存储纹理的相对少量的存储器，其能够很快被填满，尤其是如果使用每纹元(texel)32比特(红、绿、蓝和阿尔法(半透明度)分量-纹理中的每一者使用8个比特)的话。

第二种问题且通常是更关键的问题是带宽。在3D场景的渲染期间，大量的纹理数据必须被访问。在实时系统中，这能够很快成为明显的性能瓶颈。

找到这两种问题的解决方案已经导致了特定类别的通常称为纹理压缩的图像压缩技术。一些现有系统的评述能够在“Texture Compression using Low-FrequencySignal Modulation”(S.Fenney,图形硬件，2003年)或相关专利GB2417384中找到。一些更近来的开发在“iPACKMAN:High-Quality,Low-Quality Texture Compression for MobilePhones”(和Akenine-图形硬件，2005年)和随后工作“ETC2:TextureCompression using Invalid Combinations”(和Pettersson，图形硬件，2007年)中记载。

用于压缩和解压缩图像数据且特别适用于纹理数据的一种系统在GB2417384中描述，其内容通过引用合并到本申请中。在GB2417384的系统中，图像数据以包括两种或更多种低分辨率图像和调制数据集的压缩形式进行存储。该调制数据集描述了如何组合低分辨率图像以提供解压缩的图像数据。

现在将参照图1来简要描述GB2417384的解压缩过程。该过程通常被应用于彩色数据，但是在这里出于再现的原因用单色进行显示。压缩数据包括两个低分辨率彩色图像100和101以及用于形成调制数据集的全分辨率但低精度的标量图像(scalar image)102。优选使用双线性、双二次或双三次插值来扩大低分辨率图像的数据规模，以产生两个相应的虚拟图像110和111。注意，被扩大规模后的虚拟图像缺乏最终图像的许多细节。