Запитання було в групі DIY Електроніка у фейсбуці, але там незручно відповідати.

Далі у обговоренні виявилося, що алгоритм має бути реалізованим у FPGA.

У мене є два улюблених алгоритми.
DDA і «SN7497».

DDA загалом — один з алгоритмів малювання лінії в діапазоні кутів [0,45°). Біжить координата по X, а координату по Y іноді збільшують. Щоб лінія була красивіша, треба точки збільшення Y розподілити якомога рівномірно по X.
Тобто саме те, що потрібно Тарасові
Нехай у нас є переривання від таймера (у мікроконтролері) чи якийсь тактовий сигнал для суматора (у FPGA).
Тоді для 5-бітового модулятора буде така  функція мікроконтролера, тут n на вході — потрібна яскравість.

enum { width = 5 }; 

uint8_t dda_accum = 0;
bool dda(uint8_t n) {
    enum { CARRY_BIT = 1 << 5 };

    dda_accum += n;
    bool result = dda_accum & CARRY_BIT;
    dda_accum &= ~CARRY_BIT;

    return result;
}

повертає ознаку того, що у цьому такті потрібно активувати вихід (результат нижче).
Для FPGA потрібен повноцінний суматор на відповідну кількість бітів, по суматору на канал.

SN7497 — дробовий дільник, який ділить частоту на дріб 64/N де N=1..64 (або множить на дріб N/64, який менший або дорівнює одиниці). Там лічильник і логічна схема, на вхід якої яскравість подають з реверсним порядком бітів. Тому якщо у регістрі величини модуляції буде піднято старший біт (дає половину величини), то на вихід пройдуть імпульси з молодшого біта лічильника, вихід буде активним теж половину часу.
Для мікроконтролера буде такий код (n — реверсований код яскравості!).

uint8_t ie8_cnt;
bool ie8(uint8_t n)
{
    uint8_t temp = ie8_cnt++;
    bool result = ie8_cnt & ~temp & n;
    return result;
}

Тестовий код для комп'ютера

uint8_t bit_rev(uint8_t val, uint8_t w)
{
    uint8_t mask_in = 1 << (w-1);
    uint8_t mask_out = 1;
    uint8_t temp = 0;
    while (mask_in) {
        if (val & mask_in) temp |= mask_out;
        mask_out <<= 1;
        mask_in >>= 1;
    }
    return temp;
}

void test(uint8_t value)
{
    ie8_cnt = 0;
    dda_accum = 0;
    printf("value = 0x%02X, rev=0x%02X\n", value, bit_rev(value,width));
    printf("    ");
    for (int i = 0; i < (1 << width); ++i) putchar('0' + i % 10);
    printf("\nDDA ");
    for (int i = 0; i < (1 << width); ++i) putchar(dda(value) ? '1' : '_');
    printf("\nIE8 ");
    value = bit_rev(value, width);
    for (int i = 0; i < (1 << width); ++i) putchar(ie8(value) ? '1' : '_');
    putchar('\n');
}

int main()
{
    test(0);
    test(5);
    test(7);
    test(11);
    test(19);
}

І буде такий результат

value = 0x05, rev=0x14
    01234567890123456789012345678901
DDA ______1_____1______1_____1_____1______1_____1______1_____1_____1
IE8 ___1_______1___1___1_______1_______1_______1___1___1_______1____
value = 0x07, rev=0x1C
    01234567890123456789012345678901
DDA ____1____1___1____1___1____1___1____1____1___1____1___1____1___1
IE8 ___1___1___1___1___1___1___1_______1___1___1___1___1___1___1____
value = 0x0B, rev=0x1A
    01234567890123456789012345678901
DDA __1__1__1__1__1__1__1__1__1__1_1__1__1__1__1__1__1__1__1__1__1_1
IE8 _1___1_1_1___1_1_1___1_1_1___1___1___1_1_1___1_1_1___1_1_1___1__
value = 0x13, rev=0x19
    01234567890123456789012345678901
DDA _1_1_11_1_11_1_11_1_11_1_11_1_11_1_1_11_1_11_1_11_1_11_1_11_1_11
IE8 1_1_1_111_1_1_111_1_1_111_1_1_1_1_1_1_111_1_1_111_1_1_111_1_1_1_

Як бачимо, DDA дає рівномірніший сигнал. Для мікроконтролера все одно, що лічильник, що суматор однак буде байт, а для режиму «SN7497» ще потрібно реверсувати біти (втім, для Cortex-M3 і вище це максимум дві команди, власне реверс і зсув на потрібну кількість бітів).
Для FPGA трохи інакше, і оптимальність залежить від архітектури. Реверс бітів ресурсів не вимагає взагалі, тому для багатьох каналів потрібен один лічильник на всі канали, по одному регістру яскравості на канал і логіка.
Але для LUT-based пристроїв регістр яскравості займе тригери логічних елементів, а логіка в них гулятиме. Її можна задіяти, тоді варіант DDA для N каналів по W бітів потребуватиме 2*N*W логічних елементів, а «SN7497» — лише (N+1)*W.
Для давно вже забутої на цей час Альтерівської серії FLEX8000 (EPF8452) я на AHDL задіяв ланцюги переносу і виписав код такого модулятора так, що вся логіка влізла в ті LUT, де були регістри яскравості. На жаль, навряд чи зараз знайду той код, дуже давно було.

p.s. IE8 — це від рядянського клона мікросхеми, називалася 155ИЕ8. І стояла вона, зокрема, у апаратному генераторі ліній векторної частини графічного дисплея ДГП-7 виробництва Сіверодонецького заводу років так 1980-затертих, блок логіки якого був розміром з газову плиту (власне, той столик, на якому стояв монітор).