JPH03191393A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、たとえばコンピュータシステムなどで用いら
れる表示装置に関する。

〈従来の技術〉 たとえば、コンピュータシステムなどの表示手段として
用いられるＣＲＴ　（陰極線管）などを用いたラスタ表
示装置では、１枚の画像を構成する１フレ一ム分の各画
素毎の表示データをその表示位置に対応させて記憶した
いわゆるフレームバッファが備えられている。

ところが、たとえばアニメーションなどのように時系列
に従って連続的に変化する画像を表示する場合には、表
示データの演算およびフレームバッファへの表示データ
の書込は垂直ブランキング期間内に終了させることがで
きないので、表示期間中に画像の書込のための時間が必
要となる。また、連続した２枚の画像の表示を切り換え
る場合に、表示データの書込を行う期間には画像を消去
しなければならない。このため、単位時間当たりの画像
の枚数が少なくなって画像を滑らかに変化させることが
できない。

このため従来から、フレームバッファの記憶領域を二分
割して各記憶領域をそれぞれバッファとみなし、一方の
バッファから表示データを読み出して表示を行っている
期間に、他方のバッファに次の画像を構成する表示デー
タを書き込むダブルバッファ方式などと称される技術が
用いられている（ｔコとえばｒＭｅｍｏｒｙ　Ｄｅｓｌ
ｇｎ　ｆｏｒ　Ｒａ５ｔｅｒ（ｉｒａｐｈｉｃｓ　Ｄｉ
ｓｐｌａｙｓ　（ＩＥＥＥ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｇｒａ
ｐｈｉｃｓａｎｄ　Ａｐｐｔｌｃａｔｌｏｎ、Ｖｏｌ、
４．Ｎｏ、３．Ｍａｒｃｈ　１９８４．第４８頁〜第６
５頁）」などに詳述されている。）。すなわち、表示デ
ータの書き込みが終了した時点で、表示データを読み出
すバッファをスイッチし、このようにして表示データの
フレームバッファへの書込時間を見掛は上消除して、単
位時間当たりの画像の枚数を増大させ、これにより画像
を滑らかに変化させるようにしている。

ダブルバッファ方式の実現には一般に２種類の方法が知
られている。すなわち第１は各画素毎のデータをたとえ
ば３２ビツトで構成するようにしたフレームバッファを
各画素の深さ方向に二分割して１６ビツトずつのブレー
ンとして用いる深さ分離による方法である。この方法で
は、カラールックアップテーブルの更新やデータの書込
／読出の対象のバッファをマルチプレクサなどで切り替
えるようにしてバッファのスイッチが行われる。

第２は１フレームの画像を構成するのに要する記憶領域
の２倍以上の記憶領域を有するフレームバッファを準備
し、このフレームバッファの記憶領域をいわば平面的に
分割して、分割された各記憶領域をそれぞれバッファと
して使用するいわゆるＸ−Ｙ分離と呼ばれる方法である
。この方法では、表示データの読出／書込対象のバッフ
ァを指定アドレスの変更によってスイッチするのが一般
的である。

深さ分離による方法では、フレームバッファには１フレ
ームの画像を構成することができる記憶領域が要求され
るに過ぎないので、コストの増大を招来することが無い
という利点がある反面、各画素を少ないビットの表示デ
ータで構成することになるため、色の分解能や解像度の
低下を招いたりする場合がある。このため、この方法は
たとえばＣＡ　Ｄ　（Ｃｏｓｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　
Ｄｅｓｉｇｎ　）などの用途に適した方法である。

またＸ−Ｙ分離では、各画素を構成する表示データのビ
ット数は減少しないので、上記のような色の分解能や解
像度の低下は生じず、したがってアニメーションなどの
表示を良好に行うことができるが、フレームバッファに
は少なくとも１フレームの画像を構成するのに要する記
憶領域の２倍の記憶領域が要求されるのでコスト高とな
る。

このように深さ分離とＸ−Ｙ分離は、それぞれ一長一短
があるので、システムの用途に対応して適宜いずれか一
方が選択される。

〈発明が解決しようとする課題〉 フレームバッファは、通常、ビデオＲＡＭ　（ランダム
・アクセス・メモリ）などと称される集積回路素子によ
り実現されるが、このフレームバッファに対する表示デ
ータの書込は、表示データの変更が必要なアドレスにラ
ンダムにアクセスしながら行われる。たとえば、アニメ
ーションなどのように全画面を連続的に変化させる必要
がある場合には、全表示データの書換えが行われる。

一方、たとえばメツセージなどを表すキャラクタを全画
面に表示する場合などには、全画面を変化させる必要が
ないので全表示データを書き換える必要はなく、データ
の変更が必要なアドレスの表示データのみが変更される
。もっとも、この場合には、ダブルバッファ方式を適用
する必要はなく、たとえば深さ分離によってダブルバッ
ファ方式を実現する装置では、２つのバッファのビット
深さを合わせて用いて各画素の表示データが記憶される
。

しかしながら、たとえば第３図図示のようにアニメーシ
ョン（動画）を表示する表示領域Ｌｌ内にメツセージな
どを構成するキャラクタを表示（すなわち静止画を表示
）する表示領域Ｌ２を嵌め込んだいわゆるマルチウィン
ドウによる表示を行う場合には、表示領域Ｌ１に関して
は画像を次々と書き換えることにより画像を滑らかに変
化させる必要があるため、結局ダブルバッファ動作を行
わせる必要がある。この場合に、表示領域Ｌ１に対応し
た表示データについては、バッファのスイッチが行われ
る度ごとに全データの書換えが行われる。

一方、表示領域Ｌ２に関しては、全データの書換えの必
要は無いので、フレームバッファには書換えの必要なア
ドレスに対応した表示データが与えられるのみで、全領
域に関する表示データが各フレーム毎に与えられるので
はない。このメツセージなどに対応した表示データは、
たとえばパーソナルコンピュータシステムの操作者など
のキー人力操作などに応答して随時フレームバッファに
与えられるのであるが、ダブルバッファ動作時には、い
ずれか一方のバッファに対してのみデータの書込が可能
であるに過ぎず、両方のバッファに対して同時に同一の
データを書き込むことはできない。このため各バッファ
の記憶内容はたとえば第４図（ａ）　、　（ｂ）にそれ
ぞれ図示する各表示態様に対応したものとなる。この第
４図には、たとえば一方のバッファにｒａｂｃＪと書き
込んだ時点でバッファのスイッチが行われ、さらに他方
のバッファにｒｄｅｆＪと書き込んだ時点でバッファの
スイッチが行われるような場合が示されている。

このように、両方のバッファに書き込まれるべきメツセ
ージ「ａｂｃｄｅｆ・・・」が各バッファに分割されて
書き込まれることになる。これにより２つのバッファ間
で表示領域Ｌ２に対応した静止画部分のデータの一貫性
が失われてしまい、この結果たとえばスクリーンのイメ
ージを印刷出力したり、またファイルとして保存したり
する場合には、第４図（ａ）　、　（ｂ）図示の画像の
いずれか一方の画像のみの印刷出力または保存が行われ
ることになり、第３図図示の完全なイメージを出力また
は保存することができない。

しかも、表示データをＣＲＴなどの表示手段に与えるた
めの当該表示データの読出はバッファをスイッチしなが
ら行われるので、第４図（ａ）　、　（ｂ）図示の画像
がいわば時分割で交互に表示されることによって完成画
像が構成されることになる。しかもバッファのスイッチ
は一方のバッファに対する表示データの書込が終了した
時点で随時行われるので、各画像の表示時間はバッファ
へのデータの書込時間に依存することになる。したがっ
て、２つのバッファに記憶された２枚の画像の表示時間
が必ずしも等しくなるとは限らず、たとえば−方のバッ
ファへの表示データの書込時間が極端に短い場合も考え
られ、この場合には、２枚の画像のうち一方の画像の表
示が良好に行われずに、ＣＲＴなどの表示手段の表示面
においてさえも第３図図示の完成画像を良好に表示させ
ることが困難になる場合も生じる。

そこで、本発明は、動画と静止画とを同時に表示する場
合に、静止画の表示データの一貫性を保って、たとえば
マルチウィンドウ表示などに良好に対応することができ
るようにした表示装置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための請求項１記載の表示装置は
、画像を構成する画素毎の表示データを記憶し、任意の
番地を指定して表示データの書込を行うことができる第
１の記憶手段と、画像を構成する画素毎の表示データを
記憶し、記憶した表示データを所定の順序で直列に出力
する第２の記憶手段と、 この第２の記憶手段からの表示データが与えられ、ラス
タ表示を行う表示手段とを備え、前記第１の記憶手段に
書き込んだ表示データを前記表示手段における垂直ブラ
ンキング期間に前記第２の記憶手段に転送するようにし
たものである。

また請求項２記載の表示装置は、前記第１の記憶手段に
記憶した表示データが所定の単位群毎に並列に与えられ
、この与えられた表示データを前記第２の記憶手段に前
記所定の単位群毎に並列に与えるレジスタを設けたもの
である。

く作用〉 上記の構成によれば、表示手段に表示させるべき画像に
対応した表示データは、第１の記憶手段にその任意の番
地を指定しながら書き込まれ、この書き込まれた表示デ
ータは垂直ブランキング期間に第２の記憶手段に転送さ
れる。この結果、第１の記憶手段および第２の記憶手段
では、表示手段に表示すべき画像に対応した全ての表示
データがそれぞれ記憶されることになるので、たとえ動
画と静止画とを同時に表示する場合であっても、静止画
部分の表示データの一貫性が保たれる。

なお、第１の記憶手段からの表示データを所定の単位群
ずつ並列に保持することができるレジスタを設け、この
レジスタから前記所定の単位群毎のデータを並列に第２
の記憶手段に与えるようにすれば、垂直ブランキング期
間内における第１゜第２の記憶手段間の全表示データの
転送が可能である。

〈実施例〉 以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図はこの発明の一実施例の表示装置の基本的な構成
を示すブロック図である。この表示装置は、ＣＰＵ　（
中央処理装置）や描画プロセッサなどから与えられる表
示データに対応した画像を、たとえばＣＲＴ　（陰極線
管）などのラスタ表示を行う表示手段１に表示出力させ
るためのもので、この表示手段１に表示される画像を構
成する各画素に対応した表示データを記憶するフレーム
バッファ２を備えている。このフレームバッファ２への
表示データの書込は、メモリ制御回路３の制御の下に行
われ、このメモリ制御回路３はライン４からフレームバ
ッファ２ヘアドレス信号を与え、これによるアドレス指
定の後に、ライン５に表示データを導出する。またライ
ン６からはフレームバッファ２の内部でのデータ転送な
どを制御するための制御信号が与えられる。メモリ制御
回路３はまたフレームバッファ２内の表示データを読み
出すこともでき、読み出した表示データを前記画像プロ
セッサなどに与える機能をも有している。

フレームバッファ２は、ビデオタイミング発生回路７か
らのクロック信号ＣＫに基づいて、記憶した表示データ
をたとえばアドレスに準じた所定の順序でシリアルに出
力する。出力された表示データはディジタル／アナログ
変換器８（以下「Ｄ／Ａ変換器８」という。）でアナロ
グ信号に変換された後に表示手段１に与えられる。ビデ
オタイミング発生回路７は、ライン９からメモリ制御回
路３に同期信号を与え、またライン１０からＤ／Ａ変換
器８に動作クロック信号を供給している。

このようにして、ビデオタイミング発生回路７からの各
信号により、フレームバッファ２に対する表示データの
書込／読出、および表示手段１におけるラスタ表示の相
互の同期がとられる。

第２図はフレームバッファ２の内部構成を示すブロック
図である。フレームバッファ２は、たとえばビデオＲＡ
Ｍ　（ランダム・アクセス・メモリ）などと称される集
積回路素子によって実現され、表示データを記憶する記
憶部２１と、この記憶部２１からの表示データをたとえ
ば表示手段１における水平走査方向に整列する１行（１
カラム）の画素群に対応した表示データ（以下、このよ
うなデータ群を「１力ラム分の表示データ」などという
。）を単位群として並列に保持することができるシフト
レジスタ２２とを有している。そして、記憶部２１はそ
の記憶領域が、ランダムアクセス可能な第１の記憶手段
として機能する第１の記憶領域２１Ａと、記憶した表示
データが１力ラム分ずつアドレスに従った順序で順にシ
フトレジスタ２２に並列に与えられる第２の記憶領域２
１Ｂとから構成されている。たとえば、記憶部２１にお
ける第１番目のカラムＣ１から第ｎ番目のカラムＣまで
が第１の記憶領域２１Ａであり、第（ｎ＋１）番目のカ
ラムＣから第２ｎ番目のカラｉ１ ムＣ２ｎまでが第２の記憶領域２１Ｂである。

第２の記憶領域２１Ｂからシフトレジスタ２２に入力さ
れた表示データは、ビデオタイミング発生回路７からの
クロック信号ＣＫに基づいてシリアルに出力されるよう
になっており、このようにして本実施例では前記第２の
記憶領域２１Ｂおよびシフトレジスタ２２を含んで第２
の記憶手段が構成されている。シフトレジスタ２２と記
憶部２１との間の任意の１力ラム分の表示データ毎の転
送は、記憶領域２１Ａとシフトレジスタ２２との間でも
可能である。このようなフレームバッファ２内における
データの転送はメモリ制御回路３がらライン６を介する
制御信号を契機として行われる。

このような構成によって、第２の記憶領域２１Ｂからの
表示データがＤ／Ａ変換器８を介して表示手段１に与え
られている期間（こ、メモリ制御回路３は第１の記憶領
域２１Ａにランダムアクセスして次の画像を構成する表
示データを書き込んでいく。そして、表示手段ｌにおけ
る垂直ブランキング期間には、ビデオタイミング発生回
路７からのクロック信号ＣＫの供給が停止され、一方メ
モリ制御回路３からの制御信号によって記憶領域２１Ａ
の記憶データが１力ラム分ずつシフトレジスタ２２に転
送され、さらにこのシフトレジスタから記憶領域２１Ｂ
の対応する記憶領域に転送される。すなわち、たとえば
記憶領域２１Ａにおける第１番目のカラムＣＩの表示デ
ータがシフトレジスタ２２に一旦記憶された後に、記憶
領域２１Ｂの対応する第ｊ番目（たとえばｊ−ｎ＋ｉ）
のカラムＣｊに転送される。このような転送動作が、記
憶領域２１Ａの第１番目のカラムｃ１がら順に、表示手
段１の表示領域のたとえば最下方に位置するカラムに対
応した第ｎ番目のカラムＣまで行われる。この結果、記
憶領域２１Ｂのカラムｃｎ＋１〜Ｃ２□に記憶領域２１
Ａの表示データが複写されることになる。このような記
憶領域２１Ａがら記憶領域２１Ｂへの表示データの転送
は垂直ブランキング期間内に完了させられる。

通常、８７７７間における表示データの複写は、ビデオ
ＲＡＭのランダムアクセスポートがらデータを読み出し
、この読み出したデータを他のバッファに書き込むよう
にして行われる。この場合にデータ転送に要する時間Ｔ
Ｐは、 −Ｙ ＴＰ鞠　　　　　・Ｒ・・・（１） と表される。ただし、上記第１式において、Ｘ。

Ｙはそれぞれ表示手段における水平、垂直方向に配列さ
れる画素数であり、Ｒは１回のデータの読出および書込
に要する時間である。また、Ｎは１回の読出／書込によ
り処理される画素数である。

たとえば、 Ｘ　　−Ｙ−１０００・・・（２） Ｒ＝　１００　（ｎｓｅｃ）　　　　　　　−（３）Ｎ
　　−４・・・（４） の場合には、 Ｔ　Ｐ　＝　２５　（ｓｓｅｃ）　　　　　　　　　−
（５）となる。しかし、いわゆるノンインタレース式の
ＣＲＴにおいてたとえば垂直同期周波数を６０　Ｈｚｓ
水平同期周波数を６４　ｋ　ｆｅｚとした場合には、垂
直ブランキング期間が５００μｓｅｃ程度である。した
がってこのようなＣＲＴを表示手段１として適用する場
合には、上記のようなランダムアクセスによる表示デー
タの複写では、垂直ブランキング期間内に、第１の記憶
領域２１Ａに記憶した表示データの全部の転送を完了さ
せることができない。

一方、バッファ間の表示データの転送は、ビデオＲＡＭ
のシリアルポートを介するシリアル転送によっても行う
ことができ、この場合に要する時間ＴＳは、 Ｘ　＠　Ｙ ＴＳ−ｍ−嫌Ｓ　　　　　　　　・・・　（６）と表さ
れる。ただし、Ｓは１回のシリアルデータの読出および
書込に要する時間であり、現在使用されているビデオＲ
ＡＭでは２５　ｍｓｅｃ程度である。

上記第２式〜第４式の条件を課すと、 ＴＳ−６（ｍｓｅｃ）　　　　　　　　　−（７）とな
るが、この場合にも垂直ブランキング期間内に表示デー
タの全部の転送を完了させることはできない。

そこで、この実施例では表示データのシリアル出力のた
めのシフトレジスタ２２を第１．第２の記憶領域２１Ａ
、２１Ｂ間のデータ転送のために用い、このシフトレジ
スタ２２と記憶部２１との間の１力ラム分の表示データ
を単位とした相互のデータ転送により第１．第２の記憶
領域２１Ａ。

２１Ｂ間の高速なデータ転送を行うようにしている。こ
の場合には、ビデオＲＡＭのカラム数をＣとし、Ｄを１
力ラム分の表示データの続出および書込に要する時間と
すると、表示データの転送に要する全時間ＴＤは、 ＴＤ−Ｃ−Ｄ　　　　　　　　　　　・・・（８）とな
る。時間りは、 Ｄ＝２５０　（ｎｓｅｃ）　　　　　　　　−（９）程
度であるので、たとえば、 Ｃ−５００・・・（１０） とすると、 ＴＤ　−１２５Ｃｕ５ｅｃ　）　　　　　　　−（Ｉｆ
）となる。Ｃ−１，０００とした場合であっても、ＴＤ
−２５０（ｕｓｅｃ　）　　　　　　−（Ｉ２）となる
に過ぎず、したがって上記の垂直ブランキング期間（５
００μｓｅｃ　）内に全表示データの転送を完了させる
ことができる。

上述したような本実施例の表示装置では、表示手段１に
表示すべき画像に対応した表示データはすべてフレーム
バッファ２内の記憶部２１の第１の記憶領域２１Ａに書
き込まれる。そして、この第１の記憶領域２１Ａに書き
込まれた表示データが第２の記憶領域２１Ｂに複写され
、この複写の後には次の画像の表示データが第１の記憶
領域２１Ａに書き込まれる。したがって、たとえ前述の
第３図に示されたいわゆるマルチウィンドウ表示を行う
場合であっても、第１の記憶領域２１Ａには必ず表示す
べき表示データの全てが書き込まれることになる。

たとえば、第３図に示されたようなマルチウィンドウ表
示を行う場合には、第１の記憶領域２１Ａ内のアニメー
ション（動画）の表示が行われる表示領域Ｌ１に対応し
た記憶領域に関するデータは全て書き換えが必要であり
、表示領域Ｌ２（静止画が表示される領域）に対応した
記憶領域に関してはキャラクタなどを新たに表示させた
り（または表示されたキャラクタを消去したり）する場
合に、必要な記憶領域に関するデータの書換えのみが行
われる。この場合にデータの書換えは必ず第１の記憶領
域２１Ａに対して行われるので、この第１の記憶領域２
１Ａにおいて表示領域Ｌ２に対応した記憶領域には過去
の描画結果を全て反映した表示データが記憶されること
になる。この第１の記憶領域２１Ａの記憶データが複写
される第２の記憶領域２１Ｂでも事情は同じである。こ
のようにして、マルチウィンドウ表示を行う場合にも、
静止画部分の表示データの一貫性が確保される。

このように表示すべき画像に対応した表示データの全て
が第２の記憶領域２１Ｂに与えられることにより、表示
手段１では必要なキャラクタおよび画像の表示が確実に
しかも良好に行われるようになる。また、フレームバッ
ファ２内の表示データを読み出して、スクリーンのイメ
ージを印刷出力したリファイルとして保存したりする場
合にも、スクリーンのイメージを構成する全データを印
刷し、また保存することができる。

なお、本発明は上述の実施例の構成に限定されるもので
はなく、たとえばＣＲＴ以外の任意の表示手段が適用さ
れてもよい。また、前述の実施例では、フレームバッフ
ァ２内の記憶部２１の記憶領域を二分割して第１．第２
の記憶手段をそれぞれ構成するようにしたが、第１．第
２の記憶手段を各別のハードウェア構成としてもよい。

その池水発明の要旨を変更しない範囲内において、種々
の設計変更を施すことが可能である。

〈発明の効果〉 以上のように本発明の表示装置によれば、第１の記憶手
段および第２の記憶手段には、表示手段に表示すべき画
像を構成する表示データの全てがそれぞれに記憶される
ことになるので、たとえばいわゆるマルチウィンドウ表
示を行って動画と静止画とを同時に表示する場合にも、
動画の表示と静止画の表示とが両方とも良好に行われる
ようになる。すなわち、従来のように、２つのバッファ
に記憶された画像のいずれかが見えにくくなるなどとい
う不具合は生じない。さらに、第１．第２の記憶手段に
表示手段に表示すべき画像に対応した全表示データがそ
れぞれ記憶される結果、静止画のデータの一貫性が確保
され、これにより画像のイメージを印刷出力させたり、
ファイルとして保存したりする場合に完全な画像を印刷
または保存することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の表示装置の基本的な構成を
示すブロック図、 第２図はフレームバッファ２の内部構成を示すブロック
図、 第３図はマルチウィンドウによる表示態様を示す図、 第４図はマルチウィンドウによる表示を行う場合の各バ
ッファの記憶内容に対応した表示態様を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、画像を構成する画素毎の表示データを記憶し、任意
   の番地を指定して表示データの書込を行うことができる
   第１の記憶手段と、 画像を構成する画素毎の表示データを記憶 し、記憶した表示データを所定の順序で直列に出力する
   第２の記憶手段と、 この第２の記憶手段からの表示データが与 えられ、ラスタ表示を行う表示手段とを備え、前記第１
   の記憶手段に書き込んだ表示デー タを前記表示手段における垂直ブランキング期間に前記
   第２の記憶手段に転送するようにしたことを特徴とする
   表示装置。 ２、前記第１の記憶手段に記憶した表示データが所定の
   単位群毎に並列に与えられ、この与えられた表示データ
   を前記第２の記憶手段に前記所定の単位群毎に並列に与
   えるレジスタを有することを特徴とする請求項１記載の
   表示装置。