JPH0756556A - 画像表示装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はある選択された合成直線関数によっ
て定義されたモニタ画素とそれに対応するフレームバッ
ファ画素の相互関係を有する画像表示装置とその方法を
提供することを目的とする。 【構成】 画像表示装置は表示装置、画像の画素の純色
量を定義するデータを記憶するための画像フレームバッ
ファそしてフレームバッファからモニタ（２）上に表示
された各々の画素に対してフレームバッファから適合す
る画素データを選択するための制御システムから構成さ
れる。モニタ画素とフレームバッファ画素間の相互関係
は先に選択された合成直線関数によって定義され、そこ
では制御システムはステップ的手法によって先に選択さ
れた合成直線関数を適用してモニタ画素に対応するフレ
ームバッファ画素を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像表示装置とそのよう
な装置を制御する方法に関するものであり、それは表示
モニタ、画像の画素の純色量を定義するデータを記憶す
る画像フレームバッファ、そしてフレームバッファから
モニタ上に表示された各々の画素に対してフレームバッ
ファから適当な画素データを選択するための制御手段か
ら構成される。そのような装置は以下に述べられる現在
のその種の物に関連する。

【０００２】

【従来の技術】前記のような装置は広く変化にとんだ分
野で使われ、画像がオペレータにより変更や修正できる
画像表示システムを含む。修正や変更操作のために、そ
のような装置は画像がモニタ上に様々な方法で示される
ことを可能とする多くの機能を含んでおり典型的にはフ
レームブッファ内にデジタル、カラーデータの形式で保
存されている。例えば、画像は拡大され、スクロールさ
れ、ズームされそしてパンされる。

【０００３】第一の変換、拡大は低下した解像度の画像
を表示すための二つの方法を提供する。第一の方法は縮
小−サイズ画像を拡大（スケーリング）することによっ
て全−サイズビデオ表示を生成する。これは幾つかの低
解像度画像をフレームバッファ内に同時に存在させてお
く。第二の方法は低下した解像度画像を生成するために
フレームバッファ内の全−サイズ画像をサブサンプリン
グ（ｓｕｂｓａｍｐｌｅｓ）する。サブサンプリングは
回転のような複雑な計算がフレームバッファ内の画像に
関して行われている時に用いられる。もし計算があまり
にも長く信号フレームリフレッシュ周期内に計算できな
いならば、表示応答は非常に遅くオペレータにより満足
のいく対話を維持することができないことになる。この
場合サブサンプリングは計算負荷を減ずることによって
対話スピードを改善することができる。もし画像が２：
１（ＸとＹの両方で）でサブサンプリングされるなら
ば、４分の１画素だけが許容される表示を提供すべく計
算を必要とする。ひとたび、計算が残りの画素に対して
行われるならば、画像は全解像度で表示される。処理は
ＵＳ−Ａ−４８２９３７０に述べられている。 第二の
変換はスクローリングと呼ばれ、全数の画素によって左
や右そして上や下に画像を並進させる。これは表示スク
リーン上に画像を位置づける。又、画像が拡大された
時、画像は全解像度で表示されているかのように位置を
スクロールする。

【０００４】第三の変換、ズームミングはあるものに等
しいかより大きくなければならない要素によって画像を
スケールする。この要素は整数である必要はない。ズー
ミングは実施される方法というよりはむしろ主に使われ
る方法において拡大とは異なる。拡大はフレームバッフ
ァのデータが表示ハードウェアによって判断される方法
を制御するのに使われるのに対してズーミングはオペレ
ータが高倍率で絵の部分を確かめるのに使われる。

【０００５】最後の変換、パニングは表示された画素
（入力画素の断片数でもよい）の全数によって左右や上
下に画像を並進させる。パニングはそれが実施される方
法よりむしろ主に使われる方法においてスクローリング
とは異なる。スクロール値はフレームバッファ内の画像
のアライメントを制御するのに対しパニングはディスプ
レイ上の絵のアライメントを制御する。もし画像がズー
ムされたならば、パニングの単位はスクローリングの単
位とは異なる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記四つの変換の一つ
又はそれ以上を達成するために、制御手段はフレームバ
ッファ内のどの画素又は画素群が使われなければならな
いかを各々のモニタ画素に対して決定しなければならな
い。過去においては、この機能性を達成するために複雑
な論理の実行が要求されていた。独立した論理が各々の
機能ズーム、スクロール、拡大に必要とされ、その結果
その実施は高価で非実際的なものになった。そこで本発
明は先に選択されたモニタ画素とフレームバッファ画素
を対応づける合成直線関数を用い、そしてそれに適合す
る簡易ハードウェアを使ってそれらの機能を一体として
実施しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の一つの
面によれば、述べられた種類の画像表示装置において
は、モニタ画素とフレームバッファ画素の相互関係は先
に選択された合成直線関数によって定義され、そこでは
制御手段は段階的方法で先に選択された合成直線関数を
適用することでモニタ画素に対応するフレームバッファ
画素を決定する。

【０００８】本発明の第二の面によれば、述べられた種
類の画像表示装置を操作する方法はモニタ画素とフレー
ムバッファ画素間の相互関係を定義する合成直線関数を
選択すること、そして制御手段に段階的に先に選択され
た合成直線関数を適用することでモニタ画素に対応する
フレームバッファ画素を決定させることから構成され
る。

【０００９】我々は表示する前にフレームバッファ内に
記憶された画像を並進するのに普通使われる合成関数が
直線形式に全て減じらることが可能なことを最初に認知
した。このことを認識することで、ある知られた線描画
アルゴリズムを用いてモニタ画素とフレームバッファ画
素間の一致を与える方法を実施することができ、それは
直線に対する階段的近似がモニタディスプレイ上に生成
されるよう以前提案されたものである。このことは順次
我々にかなり処理時間を減じ従って対話的に改良された
従来のソフトウェアよりむしろ適合するハードウェア形
式で制御手段を実施するようにさせる。

【００１０】方法は従って一個の単純化された論理の実
施を提供し、それは与えられる機能の各々又はそれらの
どんな結合も許容する。この論理の実施はしかしながら
モニタ画素とフレームバッファ画素間の相互関係を定義
すべくロードされる一連のルックアップテーブルを必要
とする。ルックアップテーブルの内容の計算は対話応答
を維持するために単一フレームリフレッシュ期間以内に
達成されなければならない。

【００１１】好ましい例において、制御手段はブレセン
ハン（Ｂｒｅｓｅｎｈａｍ）のアルゴリズムにより選択
された合成直線関数を実施するよう適合される。これは
以下においてより詳細に述べられるがしかし基本的には
１セットの画素（典型的にはモニタ画素）のアドレスの
インクリメントとそして対応する画素セット（典型的に
はフレームバッファ画素）のアドレスにおける変更が実
施されるべきかどうか、そしてもしそうならば、いかな
るその変更がなされるべきかを決定することを含む。

【００１２】先に選択された合成直線関数は一つ又は画
像拡大、画像スクロール、画像パンそして画像ズームの
結合を定義してもよい。典型的には、もしブレセンハム
アルゴリズムが実施されそして全ての四つの変換の結合
が必要とさるならば、各々のフレームバッファ画素（Ｘ
_ＦＢ）のアドレスと対応するモニタやビデオ表示画素
（Ｘ_ＶＤ）のアドレスは以下のように定義され、すなわ
ち、 Ｘ_ＦＢ＝ＳＳ＊Ｔｒｕｎｃ（Ｂ＊Ｘ_ＶＤ／（Ａ＊ＳＳ＊Ｍ）＋（Ｂ＊Ｐ＋Ａ＊Ｓ ）／（Ａ＊ＳＳ＊Ｍ））＋ＳＡ （１） そこでＰはパンに対するモニタ画素アドレスオフセット Ａ，Ｂはズーム比Ａ：Ｂ（Ａ＞＝Ｂ）を定義する整数 Ｓはスクロールに対するフレームバッファ画素アドレス
オフセット ＳＳは拡大サブ＿サンプリング比（すなわちＳＳ：１） ＳＡはサブ＿サンプリング開始のフレームバッファのオ
フセット（レンジ０＜＝ＳＡ＜＝ＳＳ−１） Ｍは倍率（すなわちＭ：１） Ａは同様な相互関係で定義できそしてフレームバッファ
ラインアドレス（Ｙ_ＦＢ）とモニタラインアドレス（Ｙ
_ＶＤ）の間で実施される。

【００１３】

【実施例】さて本発明による方法と装置の例は添付図面
と関連して述べられる。そこで、図１はブレセンハムの
アルゴリズムの原理を図的に描いており、図２は画像表
示装置のブロック図であり、図３はブロック図形式で選
択ハードウェア部分を描いており、そして図４はブロッ
ク図形式で選択ハードウェアの残りの部分を描いてい
る。

【００１４】ブレセンハムのアルゴリズムの背後にある
原理を理解するために、図１を参照すべきである。これ
は直線１の部分とそれに関連する４つの近接したモニタ
表示画素Ｐ１−Ｐ４を描いている。画素Ｐ１−Ｐ４のど
れも正確にライン１の位置に同時に存在しないことがわ
かるし、そしてラインに最も近いこれらの画素を選択す
る必要がある。

【００１５】ｘ＝ｉ−１すなわちポイント（ｉ−１，ｙ
_ｉ−１）を仮定すれば、Ｐ３は最もラインの真の位置を
表す。そして、ｘ＝ｉで、選ばれた画素位置は真のライ
ンに最も近いそれであるべきである。図１から、ｘ＝ｉ
で画素位置を選択するための規則は もし（ｙ_ｉ−１＋１−ｙ_ｉ）＜（ｙ_ｉ−ｙ_ｉ−１）ならばＰ_２（ｉ，ｙ_ｉ−１ ＋１）を選択、さもなければＰ_４（ｉ，ｙ_ｉ−１）を選択 （２） そこではｙ_ｉはｘ＝ｉでの真の高さである。この規則は
以下のように簡単化でき、すなわち

【００１６】もし２ｙ_ｉ−１＋１−２ｙ_ｉ＜０ならば
（ｉ，ｙ_ｉ−１＋１）を選択 それは、もし ｃ_ｉ−１＜０ （３） そこではｃ_ｉ−１＝２ｙ_ｉ−１＋１−２（ｄｙ／ｄｘ）
ｉというこである。ｄＸ＞０であるから、この規則は もしｅ_ｉ−１＜０ならば（ｉ，ｙ_ｉ−１＋１）を選択 （４） そこではｅ_ｉ−１＝２ｄｘｙ_ｉ＋ｄｘ−２ｄｙ_ｉと等価
であり、それから ｅ_ｉ＝２ｄｘｙ_ｉ＋ｄｘ−２ｄｙ（ｉ＋１） その結果引き算して ｅ_ｉ＝ｅ_ｉ−１＋２ｄｘ（ｙ_ｉ−ｙ_ｉ−１）２ｄｙ （５） しかしながら、式（４）より もしｅ_ｉ−１＜０ならばｙ_ｉ−ｙ_ｉ−１＝１ さもなければｙ_ｉ−ｙ_ｉ−１＝０

【００１７】従って、式（５）は以下のようにあらわさ
れる。（ｉ，ｙ_ｉ）がｘ＝１で最良の画素位置と仮定す
れば、ｘ＝ｉ＋１ではすなわち もしｅ_ｉ＜０ならば（ｉ＋１，ｙ_ｉ＋１）を選択 そこでは、もしｅ_ｉ−１＜０ならばｅ_ｉ＝ｅ_ｉ−１＋２
（ｄｘ−ｄｙ） ｅ_ｉ−１−２ｄｙさもなければ他の（ｉ＋１，ｙ_ｉ）
（ｉ＝１，２・・・，ｄｘ）を選択。

【００１８】ブレセンハムアルゴリズムはコンピュータ
グラフィックの分野ではよく知られており、そこではそ
れはビットマップのラスターディスプレイ上にラインを
描くのに広く使われてきた。“対話型コンピュータグラ
フィックの基礎”Ｊ．Ｄ．フォーリー（Ｆｏｌｅｙ）と
Ａ．ヴァンダン（Ｖａｎ Ｄａｍ）（アディソン−ウェ
ズリー（ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ）１９８３）を
参照せよ。

【００１９】画像処理装置のこのアルゴリズムの新たな
適用は以下に述べられる。図２はブロック図形式で画像
表示装置の例を描いており、それはビデオモニタ２と、
それに結合し、インクカラー成分、すなわちシアン
（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）そしてブラッ
ク（Ｋ）のプリントを定義する画素データを受信し、そ
してこれらをモニタディスプレイのそれぞれの燐光を発
するレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、そしてブルー
（Ｂ）のカラー成分に変換する従来のカラーコンバータ
３から構成される。ＣＭＹＫ成分は一般に四つの画素ア
レーから成るフレームバッファを有するフレームバッフ
ァ４内に保持され、各々のアレーは１２８０ｘ１０２４
画素のディメンジョンをもつ。各々のアレーはカラー成
分の一つに対応しそして各々のカラー成分は８ビットデ
ータで定義される。そのデータは内部接続バス８を介し
そしてプロセッサ１００の制御のもとでイメージスキャ
ナや記憶装置（示されていない）から従来方法によって
フレームバッファ４にロードされる。フレームバッファ
４に記憶された画像の望みの部分を選択するために、オ
ペレーター操作の入力装置５が提供され（マウスやディ
ジタイズテーブルやそのような物）、それは同等な値を
内部接続バス８を介して適当にプログラムされたコンピ
ュータプロセッサ１００に入力する。プロセッサ１００
は順次に制御値をＺＡＰＳ（ズーム、拡大、パン、スク
ロール）制御装置６（以下でより詳細に述べられる）へ
転送する。ＺＡＰＳ制御装置６はＺＡＰＳ選択装置９へ
接続され、それはフレームバッファ４からの画素データ
を受信しそして選択されたビデオデータをカラーコンバ
ータ３へ供給する。

【００２０】以上述べられたように、オペレータは表示
されるフレームバッファ４に記憶された画素の異なる形
式を用意できる。例えば、彼は画像をスクロール
（Ｓ）、パン（Ｐ）、拡大（Ａ）、そしてズーム（Ｚ）
させることができる。ＺＡＰＳ制御装置６は入力装置か
ら受信するコマンドから（例えば、スクロールせよ、拡
大せよ）モニタディスプレイを制御するのに使われるデ
ータを含むフレームバッファ画素のアドレスを決定す
る。これは前期ブレセンハムのアルゴリズムを利用する
ハードウェアにおいて都合良く達成される。

【００２１】簡単に言えば、アルゴリズムは一部におい
てＸとＹ軸の両方に独立して適用されるのであるが、あ
たかもＸ軸にそって適用されるだけかのようにアルゴリ
ズムが述べられるであろう。ＺＡＰＳアルゴリズムの実
施において、我々は画像変換を逆転する。表示されてい
るものとしてフレームバッファ画像を変換するよりむし
ろ、我々は逆変換を考慮する。例えば、モニタスクリー
ン上に与えられた位置に対して、我々はフレームバッフ
ァ内の対応する位置を計算したいと願う。この観点か
ら、四つの変換は逆の順序で与えられる。フレームバッ
ファアドレスを導くために第一に、スクリーン座標はパ
ンされ、そしてズーム、スクロールそして最後に拡大さ
れる。我々はこの順序でＺＡＰＳアルゴリズムを提示す
る。

【００２２】画像のパニングは全数の表示画素によって
表示スクリーン上の画像を左右に移動させる能力を提供
する。もしさらに画像がズームされ又は拡大されるなら
ば、各々の表示画素はフレームバッファ内の画素の断片
部分でもよい。ズーミング、スクローリングそして拡大
が無い場合、簡易機能がビデオディスプレイに関するア
ドレス、Ｘ_ＰＶＤ、をフレームバッファにおけるアドレ
ス、Ｘ_ＰＢＦに関連づける。すなわち Ｘ_ＰＢＦ＝Ｆ_Ｐ（Ｘ_ＰＶＤ，Ｐ）＝Ｘ_ＰＶＤ＋Ｐ 表示画素Ｐによってパン ズーミングにおいて画像は二つの整数Ａ：Ｂの比によっ
てそれを拡大する。再び、簡易機能で他の変換が無い場
合のズームについて述べる。すなわち Ｘ_ＺＦＢ＝Ｆ_Ｚ（Ｘ_ＺＶＤ，Ａ，Ｂ）＝Ｔｒｕｎｃ（Ｂ
＊Ｘ_ＺＶＤ／Ａ） 比Ａ：Ｂによってズーム スクローリングはズームされない画素に与えられるパニ
ングである。これはフレームバッファ画素の全数により
画像を左右に移動する効果がある。すなわち Ｘ_ＳＢＦ＝Ｆ_Ｓ（Ｘ_ＳＶＤ，Ｓ）＝Ｘ_ＳＶＤ＋Ｓ フレームバッファ画素Ｓによってスクロール 画像の拡大は二つの全く別の目的を与える。第一に、幾
つものより小さな画像がフレームバッファ内に保持され
てもよくそして表示される時に画像複製によって拡大さ
れてもよい。この拡大は整数量による。すなわち、フレ
ームバッファの画素は水平と垂直に何倍かに複製され
る。我々は倍率要素を表すのに整数Ｍを使う。

【００２３】拡大の第二の機能は低下した解像度で画像
を表示することである。すなわち、画素は規則的な間隔
でフレームバッファから選択されそして同じ要素によっ
て複製されてもよく、よって画像サイズは変わらない。
このサブ−サンプリングレイトはさらにＳＳで示される
ように整数量でなければならない。我々は又フレームバ
ッファへのサブ＿サンプリングのアライメントＳＡを特
定しなければならない。ＳＡは０からＳＳ−１の範囲に
制限される。

【００２４】サブ−サンプリングと倍率は拡大され、低
下した解像度の画像を提供するために結合されてもよ
い。以下の機能はフレームバッファにおける位置Ｘ
_ＡＦＢをビデオディスプレイ上の位置Ｘ_ＡＶＤに関連さ
せる。すなわち Ｘ_ＡＦＢ＝ＦＡ（Ｘ_ＡＶＤ，ＳＳ，ＳＡ，Ｍ）＝ＳＳ＊
（Ｘ_ＡＶＤｄｉｖ（ＳＳ＊Ｍ）＋ＳＡ） ＳＳ：１によってサブ−サンプル ＳＡでサブ−サンプリング開始 Ｍ：１で拡大

【００２５】最終的に、我々はこれらの関数をＺＡＰＳ
関数に構成する必要がある。ＺＡＰＳ関数はすなわち Ｘ_ＦＢ＝Ｆ_ＺＡＰＳ（Ｘ_ＶＤ，ＳＳ，ＳＡ，Ｍ，Ｓ，Ａ，Ｂ，Ｐ） ＝ＦＡ（ＦＳ（ＦＺ（Ｘ_ＶＤ，Ｐ），Ａ，Ｂ），Ｓ），ＳＳ，ＳＡ，Ｍ） ＝ＳＳ＊（ＦＳ（ＦＺ（ＦＰ（Ｘ_ＶＤ，Ｐ），Ａ，Ｂ），Ｓ）ｄｉｖ（Ｓ Ｓ＊Ｍ））＋ＳＡ ＝ＳＳ＊（ＦＺ（ＦＰ（Ｘ_ＶＤ，Ｐ），Ａ，Ｂ）＋Ｓ）ｄｉｖ（ＳＳ＊Ｍ ））＋ＳＡ ＝ＳＳ＊（（ｔｒｕｎｃ（Ｂ＊ＦＰ（Ｘ_ＶＤ，Ｐ）／Ａ）＋Ｓ）ｄｉｖ（ ＳＳ＊Ｍ））＋ＳＡ ＝ＳＳ＊（（ｔｒｕｎｃ（Ｂ＊（Ｘ_ＶＤ＋Ｐ）／Ａ）＋Ｓ）ｄｉｖ（ＳＳ ＊Ｍ）＋ＳＡ 数学的関数ｔｒｕｎｃはその議論の整数部分を返し、す
なわちその端数部分を切り縮める。 例えば、ｔｒｕｎｃ（５．３）＝５ 数学的関数ｄｉｖは整数として割り算の商を返し、余り
を捨てる。 例えば、９ｄｉｖ４＝２ 数学的関数ｍｏｄは整数による割り算の余りを返す。 例えば、９ｍｏｄ４＝１ もしｖとｗが整数ならば、（ｔｒｕｎｃ（ｕ）ｄｉｖ
ｖ）＋ｗ＝ｔｒｕｎｃ（ｕ／ｖ）＋ｗ）は常に正しい。

【００２６】従ってＦ_ＺＡＰＳ は書き換えることがで
きる。すなわち Ｘ_ＦＢ＝Ｆ_ＺＡＰＳ（Ｘ_ＶＤ，ＳＳ，ＳＡ，Ｍ，Ｓ，Ａ，Ｂ，Ｐ） ＝ＳＳ＊ｔｒｕｎｃ（（Ｂ＊（Ｘ_ＶＤ＋Ｐ）／Ａ＋Ｓ）／（ＳＳ＊Ｍ）） ＋ＳＡ ＝ＳＳ＊ｔｒｕｎｃ（Ｂ＊Ｘ_ＶＤ／（Ａ＊ＳＳ＊Ｍ）＋（Ｂ＊Ｐ＋Ａ＊Ｓ ）／（Ａ＊ＳＳ＊Ｍ））＋ＳＡ ｔｒｕｎｃ内部の部分は直線形式 ａ＊ｘ／ｂ＋ｃ／ｂ を有しているので、これはブレセンハムのアルゴリズム
で実施できることがわかる。以下の事項はブレセンハム
のアルゴリズムを使ったＺＡＰＳの実施を示している。
もし我々がパニングとスクローリングのパラメータを整
数（端数よりは）に制限するならば、切り縮めた計算を
することができそれによってあるビットによってハード
ウェアデータパスの幅を減じることができる。アルゴリ
ズムは以下のように述べることができる。すなわち

【００２７】従って、始めに比較的複雑な計算を要求す
るように思われたＺＡＰＳアルゴリズムはブレセンハム
のアルゴリズムを使って効果的に実施することができる
ことは明らかである。フレームバッファがそれぞれのワ
ードで単一の画素をもって構成される時、ＺＡＰＳアル
ゴリズムは単に各々の表示される画素に対してフェレー
ムバッファのアドレスを生成するだけである。現在のビ
デオディスプレイに十分なメモリバンド幅を提供するた
めには、しかしながら、たいていのフレームバッファは
各々のメモリ関係上多くの隣接した画素を引き出すよう
構成されている。そのようなフレームバッファ、特にビ
デオＲＡＭ装置で実行されるこれらは、普通ビデオポー
トを介してシーケンシャルに読み込まれるそのデータが
必要である。

【００２８】我々は各々のメモリ関係がフレームバッフ
ァのＫ個の隣接した画素を引き出し、Ｋ−画素ワードに
おける第一の画素のアドレスがゼロ ｍｏｄ Ｋであ
り、そしてフレームバッファはシーケンシャルに読みだ
されると仮定する。フレームバッファについて定義され
る操作は１）フレームバッファアドレスの初期化そして
２）フレームバッファからのＫ−画素ワードの読出であ
る。Ｋ−画素ワードに対するＺＡＰＳアルゴリズムを一
般化するために、我々はズームレシオがあるものより大
きいか等しいことを要求する。あるものより小さいレシ
オは許されない。なぜならそれらは表示速度より高速の
フレームバッファのフェッチを必要とし、それは一般的
に不可能だからである。

【００２９】ＺＡＰＳセレクトハードウェア９はフレー
ムバッファ４とビデオ出力パイプラインの間に配置され
る。それはフレームバッファからＫ個の隣接した画素を
含むワードを受信する。それはＫ−画素ワードをビデオ
パイプラインに渡す。ＺＡＰＳ制御ハードウェア６の制
御下のＺＡＰＳセレクトハードウェア９は画素を選択そ
して編成し、その結果、適当に拡大、スクロール、ズー
ムそしてパンされた画像がディスプレイモニタに現れ
る。二つの先のワードはこの選択処理の候補としてＺＡ
ＰＳセレクトハードウェア９によりセーブされる。拡大
が無い場合は唯一セーブだけが必要とされる。図３はよ
り詳細にＺＡＰＳセレクトハードウェアを描いている。
フレームバッファ４からのデータは一対のレジスタ１
０，１１に並列に与えられ、その出力はもとのデータと
共に一組のＫ個のマルチプレクサ１２に与えられる。各
々のマルチプレクサは正しいデータをビデオパイプライ
ンへつまりカラーコンバータ３へ出力するためにＺＡＰ
Ｓ制御装置６（以下に述べられる）によって独立に選択
される。

【００３０】正しいデータをビデオパイプラインに出現
させるために、ＺＡＰＳハードウェアは二つのレベルで
動作する。第一に、それはいつフレームバッファから次
のワードを読み込むべきか決定する。第二に、それは出
力ワードを構築するために現在と先の幾つかのワードか
らＫ画素選択する。例えば、もしズームと拡大がされて
いない画像がスクロールされたならば、Ｋ個の隣接した
画素が二つの隣接したワードから選ばれる。もし画像が
２：１サブ−サンプリングで拡大されるならば、全ての
他の画素は二度選ばれる。

【００３１】画素の選択はブレセンハムのアルゴリズム
のＫステップを実行することによって達成される。単一
変数としてＸ_ＦＢを計算するよりむしろ、我々は図３に
示されるようにマルチプレクサに対してその値をワード
アドレスＷ_ＦＢ、と選択アドレスＳ_ＦＢに分割する。す
なわち、 Ｘ_ＦＢ＝Ｋ＊Ｗ_ＦＢ＋Ｓ_ＦＢ

【００３２】我々はＷ_ＦＢの値が全てのＫブレセンハム
ステップでのみ変化することを許容する。全てのＫステ
ップで我々はＳ_ＦＢの値を試験する。もしそれがＫを越
えるならば、Ｋを引きそしてＷ_ＦＢインクリメントし
て、すなわち次のワードをフレームバッファから読みだ
す。拡大しない場合、ズームは１以下ではあり得ないの
でＳ_ＦＢは決してＫブレセンハムステップにおいてＫ以
上には増加されない。従ってハードウェアはフレームバ
ッファからの現在と先のワード以上は全く必要としな
い。もし拡大が許されるならば、Ｓ_ＦＢはＫブレセンハ
ムステップにおいて２＊（Ｋ−１）まで増加され得る。
これはＫ−１でサブ−サンプリングした時に生じる。こ
の場合、Ｓ_ＦＢはしばしば現在のワードと二つの先のワ
ードを要求して２＊Ｗ _ＦＢ（しかし決して３＊Ｗ_ＦＢ
ではない）に達するかそれを越える。ＺＡＰＳ制御ハー
ドウェア６は図４に示されている。回路は、もし論理入
力１６が真（Ｙ）ならばマルチプレクサ１３からの値
を、又はもし論理信号１６が誤り（Ｎ）ならばマルチプ
レクサ１７からの出力をその出力に伝えるマルチプレク
サ１５へ値０（−ｖｅ）又は−Ｋ（＋ｖｅ）を渡すため
にライン１４上のサイン（ｓｉｇｎ）入力に応答するマ
ルチプレクサ１３から構成される。マルチプレクサ１７
は信号ＸＳと信号ＸＳｐ１を受信し、最初の信号はもし
選択信号１８’が負ならばマルチプレクサ１５に送ら
れ、そしてもし選択信号１８’が正ならば二番目が出力
に与えられる。マルチプレクサ１５からの出力は加算器
１８に与えられる。

【００３３】別のマルチプレクサ１９は加算器１８から
の出力とさらにイニシャルＳＦＢ信号（前記で定義され
たものとして）を受信し、そしてイニシャルＳＦＢ信号
（もし信号２０が真（Ｙ）ならば）又は他の加算器１８
からの信号のどちらかをＳＦＢレジスタ２１へ渡すため
の選択信号２０に応答する。レジスタ２１からの出力は
加算器１８へ与えられそして又最初のレジスタ２２へ与
えられる。その間レジスタ２１からの出力のサインを表
す信号はライン１４と又ＡＮＤ回路２３の一つの入力に
与えられる。ＡＮＤ回路２３の他の人力はステップ
“０”信号を受信する。

【００３４】マルチプレクサ２４はＦＳとＦＳｍｌを表
す信号を受信し、もしライン２６上の入力信号が負の値
を示すならば最初の信号を加算器２５へ渡し、そしても
しライン２６上の入力信号が正の値を示すならば加算器
２５へ二番目の信号を渡す。マルチプレクサ２７は一方
の入力に加算器２５からの出力を受信しそして他の一方
にはイニシャルＦＹ信号を入力する。前者はもしライン
２９上の信号が論理偽（Ｎ）ならばレジスタ２８へ引き
渡され、そしてもしライン２９上の信号が論理真（Ｙ）
ならば後者がレジスタ２８へ渡される。レジスタ２８か
らの出力は加算器２５へ与えられ、その間出力のサイン
はライン１８に与えられる。図４に示すように、クロッ
クはレジスタ２１、レジスタ２８、そしてレジスタ２２
の制御動作のために提供される。ＡＮＤゲート２３から
の出力はフレームバッファからフェッチされる新たなワ
ードを発生させ、その間レジスタ２２からの出力は図３
のマルチプレクサ１２へ入力として与えられる。

【００３５】図４に示される回路によって実施されるア
ルゴリズムは以下のように定義され、そしてＳ_ＦＢの値
はそのサインビットだけがフレームバッファから新たな
ワードをフェッチすべきかどうかを決定すべく試験を必
要とすることからＫを引くことによるオフセットである
ことがわかる。

【００３６】図４はマルチ−画像ワード対応に組み込ま
れた完全なＺＡＰＳ制御ハードウェアを示している。こ
の回路はＫ＋１ステップのグループを実行する。ステッ
プ０はフレームバッファからワードをフェッチすべきか
どうか決定するためにＳ_ＦＢを試験する。もしＳ_ＦＢが
非負ならば、ワードがフェッチされ、そしてＳ_ＦＢはＫ
だけ減じられる。ステップ０の間、ＦＹの値は変化しな
い。ステップ１からＫはマルチプレクサ選択のＫ値を計
算するためにＳ_ＦＢとＦＹを進める。

【００３７】

【発明の効果】以上、本発明の制御手段はブレセンハン
のアルゴリズムにより選択された合成関数を実施するよ
うに適合され、それは画像の拡大、スクロール、パンそ
してズームの結合を定義してもよく、対話的に改良され
た従来のソフトウェアによるよりはむしろそれに適合す
るハードウェア形式で高速に制御手段を実施させること
が可能で、さらにそれは与えられる機能のどんな結合も
許容する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ブレセンハンのアルゴリズムの原理を図的に描
いており、

【図２】画像表示装置のブロック図であり、

【図３】ブロック図形式で選択ハードウェア部分を描い
ており、そして

【図４】ブロック図形式で選択ハードウェアの残りの部
分を描いている。

【符号の説明】

１…直線 ２…ビデオモニタ ３…カラーコンバータ ４…フレームバッファ ５…入力装置 ６…ＺＡＰＳ制御装置 ８…内部接続バス ９…ＺＡＰＳ選択装置 １８，２５…加算器 １００…プロセッサ Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４…モニタ表示画素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン フィリップ ストレイト アメリカ合衆国，ペンシルバニア 15206 −1718，ピッツバーグ，ノース シェリダ ン アベニュ 1017 (72)発明者 クライブ レオナルド メイン イギリス国，ノース ウェンブレイ，イー スト レーン 184 (72)発明者 リンドセイ ウィリアム マクドナルド イギリス国，エルユー７ 05ジー，ベッド フォードシャー，レイトン バザード，チ ェディントン，ステイション ロード 41 (72)発明者 ブライアン エス．ローゼン アメリカ合衆国，ペンシルバニア 16046, マーズ，コンラド ドライブ，ボックス 470 ルーラルデリバリー ７ (72)発明者 リチャード エドワード フーバー アメリカ合衆国，ペンシルバニア 16037, ハーモニー，スウェイン ヒル ロード 139 (72)発明者 デビッド エム．ケルン アメリカ合衆国，ペンシルバニア 15144 リングデイル，オークウッド アベニュ 440

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示モニタ（２）と、画像の画素の純色
   量を定義するデータを記憶するための画像フレームバッ
   ファ（４）と、そしてフレームバッファ（４）からモニ
   タ（２）上に表示された各々の画素に対してフレームバ
   ッファからの適合する画素データを選択するための手段
   （６，９）から成る画像表示装置において、 モニタ画素とフレームバッファ画素間の相互関係は先に
   選択された合成直線関数によって定義され、そこでは制
   御手段（６，９）はステップ的手法で先に選択された合
   成直線関数を適用することによってモニタ画素に対応す
   るフレームバッファ画素を決定することを特徴とする画
   像表示装置。
2. 【請求項２】 制御手段（６，９）はブレセンハムのア
   ルゴリズムとの関係で選ばれた合成直線関数を実施する
   よう適合されている請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 各々のフレームバッファ画素のアドレス
   （Ｘ_ＦＢ）と対応するモニタやビデオ表示画素のアドレ
   ス（Ｘ_ＶＤ）間の相互関係は、すなわち Ｘ_ＦＢ＝ＳＳ＊Ｔｒｕｎｃ（Ｂ＊Ｘ_ＶＤ／（Ａ＊ＳＳ＊Ｍ）＋（Ｂ＊Ｐ＋Ａ＊ Ｓ）／（Ａ＊ＳＳ＊Ｍ））＋ＳＡ （１） そこでＰはパンのためのモニタ画素アドレスオフセット Ａ，Ｂはズーム比Ａ：Ｂ（Ａ＞＝Ｂ）を定義する整数 Ｓはスクロールのためのフレームバッファ画素アドレス
   オフセット ＳＳは拡大サブ−サンプリング比（すなわちＳＳ：１） ＳＡはサブ− ンプリング開始のフレームバッファにお
   けるオフセット（範囲０＜＝ＳＡ＜＝ＳＳ−１） Ｍは倍率（すなわちＭ：１） として定義される請求項２記載の装置。
4. 【請求項４】 モニタ画素とフレームバッファ画素間の
   相互関係を定義する合成直線関数を選択すること、そし
   て制御手段（６，９）はステップ的手法で先に選択され
   た合成直線関数を適用することによってモニタ画素に対
   応するフレームバッファ画素を決定させることから構成
   される方法であって、請求項１から３のどれか一つに記
   載の画像表示装置を動作させる方法。