JPH08129368A - グラフィックスサブシステムおよびその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小規模の回路およびフレームメモリ容量でフ
ルカラー表示を行う。 【構成】 ＲＧＢ形式、ＹＵＶ形式のディジタル画像デ
ータが属性データとともに格納されるフレームメモリ
と、フレームメモリからデータを読み出すバッファ／マ
ルチプレクサ４０、ＲＧＢ形式のデータに対してパレッ
ト番号と色データの変換を行うカラーパレット４１、属
性データに基づいてカラーパレット４１経由のＲＧＢ形
式のデータまたはバッファ／マルチプレクサ４０のＹＵ
Ｖ形式のデータを選択するマルチプレクサ４２，ＡＮＤ
ゲート４３，４４、ＹＵＶ形式およびＲＧＢ形式のディ
ジタル画像データをそれぞれアナログに変換するＹＵＶ
形式ＤＡ変換部４５およびＲＧＢ形式ＤＡ変換部４６、
両者の出力を合成するミキサ４７を含むＤＡコンバータ
２２と、フレームメモリおよびＤＡコンバータ２２を制
御するグラフィックスアクセラレータとを備えたグラフ
ィックスサブシステムである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、情報処理システムにお
けるグラフィックスサブシステムに関し、特に小形コン
ピュータ、ワークステーション（以下ＷＳと略す）およ
びパーソナルコンピュータ（以下ＰＣと略す）など、い
わゆるビットマップディスプレイを接続可能な情報処理
システムにおいて低価格かつ小形のグラフィックスサブ
システムを実現するのに好適な技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】情報処理システム、特に小形コンピュー
タ、ＷＳおよびＰＣなどでグラフィックスサブシステム
が各システムの中で大きな比重を占めていることは詳細
には言うまでもないことである。ここではＰＣ用のグラ
フィックスサブシステムを例にとり従来の技術を示す。

【０００３】たとえば、日経ＢＰ社、１９９４年６月２
１日発行、日経バイト別冊No.2「最新パソコン技術大
系」Ｐ７３〜Ｐ９０、等の文献にも記載されているよう
に、現在、ＰＣ用グラフィックスサブシステムはグラフ
ィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）の普及に伴い、
以前ではＣＰＵで処理をおこなっていた２次元描画機能
の一部をグラフィックスサブシステムで実行するグラフ
ィックスアクセラレータと呼ばれる専用ＬＳＩを採用す
ることにより処理の高速化をはかり快適なユーザインタ
フェースを提供する方向で発達してきた。

【０００４】また、いわゆるビデオ（動画）処理のニー
ズの高まりによりグラフィックスアクセラレータＬＳＩ
にビデオ処理機能を内蔵する形や、別のＬＳＩとしてビ
デオアクセラレータと呼ばれる専用ＬＳＩおよびサブシ
ステムを付加することで処理の高速化をはかったものが
ある。

【０００５】これらのビデオアクセラレータは外部から
与えられる圧縮されたビデオデータを伸長し、フレーム
メモリに格納可能な形式にデジタル的にデータを変換
（ビデオデータの色格納形式として一般的に用いられて
いるＹＵＶ形式から情報処理装置内のグラフィックスサ
ブシステムで一般的なＲＧＢ形式への、いわゆる色空間
変換）などしたのちフレームメモリにデータを格納する
までを実行しているものがほとんどである（たとえば、
日刊工業新聞社１９９１年８月１０日発行、「ディジタ
ルビデオ記録技術」Ｐ１〜Ｐ１５）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このビデオアクセラレ
ータの色空間変換はデジタル回路で実現しようとすると
以下のような行列変換をおこなわなければならない。

【０００７】

【数１】

【０００８】前記計算式は、それ程複雑な計算式ではな
いがデジタル回路で実現するためにはかなりのゲート数
を必要とし、回路規模が大きくなる結果、グラフィック
スアクセラレータと同一ＬＳＩで実現しようとする上で
の障害となる。

【０００９】特に、ビデオデータが大きな面積を占める
もの、即ち大量のビデオデータを表示する場合は処理す
べきデータが増大し、リアルタイムで処理することが難
しくなる。

【００１０】また、ＹＵＶ形式では人間の目の色に対す
る分解能の低さを利用してＹＵＶそれぞれ４ビットでい
わゆるフルカラーを表現しているのに対して、ＲＧＢ形
式ではＲＧＢそれぞれ８ビット程度でなければフルカラ
ー表現とはならない。

【００１１】このため、ＹＵＶ形式からＲＧＢ形式に変
換した後はデータ量が増加し、ビデオデータを格納する
ためのフレームメモリの容量が２倍必要となる。

【００１２】本発明の目的は、回路規模の大きな、ビデ
オデータ処理用の色空間変換用デジタル回路を必要とす
ることなく、フルカラー表示を実現することにある。

【００１３】本発明の他の目的は、大容量のフレームメ
モリなしにフルカラー表示を実現することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明ではフレームメモ
リに格納するデータを、たとえばＲＧＢ形式とＹＵＶ形
式どちらの形式でも格納可能なものとし、またその格納
データがどちらの形式であるかを示す属性データも格納
する。

【００１５】また、ＹＵＶ形式で格納されたデータをＲ
ＧＢ変換するのはデジタル回路ではなくアナログ回路を
用いることで回路規模の増大を押さえるとともに、リア
ルタイム処理性を向上している。アナログ回路で実現す
る場合は単純な加算回路で実現可能である。

【００１６】

【作用】本発明によれば、ＧＵＩなどで使用する通常の
描画データはＲＧＢ形式でフレームメモリに格納され、
ＲＧＢ形式のデータをデジタル・アナログ変換機（ＤＡ
コンバータ）によってアナログデータに変換し表示装置
で表示を行うことができる。

【００１７】また、ビデオデータのようにグラフィック
スサブシステム外からＹＵＶ形式で入力されるデータは
色空間変換をおこなわずにそのままの形式でフレームメ
モリに格納する。この際にフレームメモリに格納したデ
ータがＹＵＶ形式であることを示す属性データを同時に
フレームメモリに書き込む。

【００１８】ＹＵＶ形式のデータを正しく表示すること
は、フレームメモリからの表示データ読み出し時に属性
データも同時に読み出し、その属性データがＹＵＶ形式
であることを示している場合はデジタル・アナログ変換
部分で回路定数をＹＵＶ用に変更することで正しくＹＵ
Ｖ形式のデータをＲＧＢ形式のアナログデータへの変換
が可能である。

【００１９】したがって、従来、非常に大きな処理能力
を必要としたＹＵＶ形式のデータをＲＧＢ形式に変換し
てフレームメモリに格納する処理が不要でありながら、
同一のフレームメモリ内のＲＧＢ形式のデータもＹＵＶ
形式のデータも正しく表示可能である。これにより、低
価格で高品質のビデオデータの制御が実現可能となる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００２１】図１は、本発明の一実施例であるグラフィ
ックスサブシステムおよびその制御方法を用いた情報処
理システムの全体構成を示すブロック図である。図１に
おいて、１０はシステム内の各コンポーネントを接続す
るためのバスであり、複数の信号線から構成される。１
１は情報処理システム全体の制御を行う情報処理装置
（ＣＰＵ）、１２はメモリ、１３はバス上の競合制御を
行うバスコントローラ、１４はファイルサブシステムや
ネットワークサブシステムなど入出力処理を行う入出力
装置（Ｉ／Ｏ）である。

【００２２】図１の１５は本実施例にかかるグラフィッ
クスサブシステムである。グラフィックスサブシステム
１５は、最大解像度が１２８０×１０２４での表示を可
能とするため、フレームメモリとして２ＭＢの容量のＶ
ＲＡＭを搭載しており、表示装置１６に対して、３組の
信号線からなるＲＧＢアナログ表示信号線１７を通して
表示データを送出し、データを表示させる。

【００２３】図２は、本実施例のグラフィックスサブシ
ステムの構成の一例を示すブロック図である。グラフィ
ックスアクセラレータ２０はバス１０を介して入力され
る表示データを、フレームメモリアクセス信号線２３を
介して、２ＭｂｉｔのＶＲＡＭ（×８ビット構成）８個
で構成されたフレームメモリ２１に描画し、また、同じ
くバス１０を介して入力される種々の描画命令を解読及
び実行し、フレームメモリ２１に描画する。ＤＡコンバ
ータ２２は６４本のデータ信号線からなるフレームメモ
リ表示読み出し信号線２５を介して入力されたフレーム
メモリ２１内のデータをデジタル・アナログ変換し、Ｒ
ＧＢアナログ表示信号線１７を通して表示データを送出
する。

【００２４】図３は、本実施例にかかるグラフィックス
サブシステム内のグラフィックスアクセラレータの構成
の一例を示すブロック図である。グラフィックスアクセ
ラレータ２０はバス１０に直接接続され、バスからのア
クセスはバスインタフェース制御部３０によって受け取
り、アクセスするアドレスによってＤＡコンバータ制御
部３１、ビデオデータ拡大縮小制御部３２、または描画
命令実行部３３に対して所定のデータの授受を行う。Ｄ
Ａコンバータ制御部３１はバス１０に直接接続していな
いＤＡコンバータ２２に対してアクセス制御を行うため
のもので、バス１０とＤＡコンバータアクセス制御線２
４の間のインタフェース変換を行う。ビデオデータ拡大
縮小制御部３２はバス１０から入力される特定サイズの
ＹＵＶ形式のビデオデータをフレームメモリ２１上の特
定サイズへ縦横それぞれの方向にｍ／ｎ倍（ｍ，ｎ：自
然数）するものである。またｍ＞ｎの時、即ち拡大を行
うときは隣り合う画素のデータとの間で色補間を行う。
この補間を行うのはＹＵＶ形式のまま行う。また、単純
な直線補間による色補間では画素あたりの色をあらわす
ビット数が不足する場合などは、ディザによる補間も併
用する。

【００２５】グラフィックスアクセラレータ２０の中で
ビデオデータに対する特別な処理を行うのはこの部分だ
けである。したがって、グラフィックスアクセラレータ
２０でＹＵＶ形式のビデオデータをＲＧＢ形式に変換す
ることはない。描画命令実行部３３はＧＵＩなどに用い
られる直線描画、閉図形塗り潰し、コピー、イメージデ
ータの展開などの描画命令を実行し、ＲＧＢ形式でフレ
ームメモリ２１にデータを描画する処理を行う。ビデオ
データ拡大縮小制御部３２および描画命令実行部３３で
生成された描画データおよび描画座標、さらには属性デ
ータ生成部３５で作製された属性データはフレームメモ
リ制御部３４内でフレームメモリアクセスインタフェー
スに変換され書き込まれる。

【００２６】図４は、本実施例のグラフィックスサブシ
ステムを構成するＤＡコンバータの一例を示すブロック
図である。６４本のデータ信号線からなるフレームメモ
リ表示読み出し信号線２５から送られてくるデータはＤ
Ａコンバータ２２内のバッファ／マルチプレクサ４０で
ラッチされた後、表示データと属性データに分類され
る。擬似カラーを使用している場合などは必要に応じて
カラーパレット４１でパレット番号と色データの変換を
行う。擬似カラーでない場合や属性データがＹＵＶ形式
の表示データであることを示している場合は、表示デー
タはカラーパレット４１を経由せずにマルチプレクサ４
２に入力される。マルチプレクサ４２は属性データにし
たがって、表示データがＲＧＢ形式のデータでかつ擬似
カラーの場合はカラーパレットからのデータを選択し、
そうでない場合はバッファ／マルチプレクサ４０からの
データを選択する。マルチプレクサ４２からのデータは
属性データに従って、ＹＵＶ形式の場合はＡＮＤゲート
４３を介してＹＵＶ形式ＤＡ変換部４５へ、ＲＧＢ形式
の場合はＡＮＤゲート４４を介してＲＧＢ形式ＤＡ変換
部４６へ送出される。各ＤＡ変換部は入力されたデータ
に従いＲＧＢ形式のアナログデータを出力する。

【００２７】ＹＵＶ形式ＤＡ変換部４５およびＲＧＢ形
式ＤＡ変換部４６から出力されるＲＧＢ形式のアナログ
データはアナログ回路であるミキサ４７を介してＤＡコ
ンバータ２２の外へ送出される。

【００２８】図５は、本実施例のグラフィックスサブシ
ステムを構成するフレームメモリ２１内のデータ格納形
式の一例を示す概念図である。本実施例では、１２８０
×１０２４の表示面積を持つ８プレーンのフレームバッ
ファを２ＭｂｉｔのＶＲＡＭ８個で構成している。最大
同時表示可能色は、ＲＧＢ形式の場合２５６色である。
アドレスは各バイト毎に示しているが、実際に描画書き
込みおよび表示読み出しが行われるのは６４ｂｉｔ単位
であるため、例えばアドレス０ｘ００００から０ｘ００
０７は同時にアクセスされる。

【００２９】図５中の凡例で示した画素番号は表示装置
１６上の各画素と１対１対応し、表示画面上の左上の０
番から右方向に向かって１ずつ昇順で番号が割り振られ
る。表示画面上の最右上の画素は１２７９番となり、０
番の直下の画素は１２８０番となる。

【００３０】図５中の凡例で示した［画素番号，ｂ］の
ビットはその画素がＲＧＢ形式かＹＵＶ形式であるかを
示し、ビット値が０の場合はＲＧＢ形式、１の場合はＹ
ＵＶ形式であることを示す。

【００３１】ＲＧＢ形式で描画された表示データは丸括
弧で示された領域にのみ格納される。例えば画素０番が
ＲＧＢ形式であるとすると、アドレス０ｘ００００には
０ｘ００から０ｘＦＦの任意の値が書き込まれ、擬似カ
ラーの場合はこの値がパレット番号となる。

【００３２】また、この時アドレス０ｘ０００８の
［０，ｂ］は０とし、ＲＧＢ形式であることを示す。Ｙ
ＵＶ形式で描画された表示データは丸括弧で示された領
域と角括弧で示された領域に格納される。例えば画素１
番がＹＵＶ形式であるとすると、アドレス０ｘ０００１
には０ｘ００から０ｘＦＦの任意の値が、アドレス０ｘ
０００８の［１，８］から［１，ａ］には０ｘ０から０
ｘ７の任意の値がそれぞれ書き込まれ、［１，ｂ］は１
とし、ＹＵＶ形式であることを示す。このようにＹＵＶ
形式では１画素あたり１１ビットが使用でき、ＹＵＶデ
ータを構成する輝度および二つの色差情報を各４ビッ
ト、４ビット、３ビットとして格納でき、高品位のフル
カラービデオイメージデータが格納可能である。フレー
ムメモリ２１からの表示読み出しは６４本のデータ信号
線を持つフレームメモリ表示読み出し信号線２５で行う
ため、アナログ出力を行う速度の１．５／８倍の速度で
行い、ＤＡコンバータ２２内のバッファ／マルチプレク
サ４０でバッファリングすることでデータの整合は可能
である。表示クロック数を１３５ＭＨｚとした場合はフ
レームメモリ２１の表示読み出しは約２５ＭＨｚとな
り、特殊な回路を用いずに実現可能である。

【００３３】また、本実施例ではＲＧＢ形式以外のデー
タをＹＵＶ形式としたが、自由に使用できる１１ビット
を使ったＲＧＢ形式での使用も可能である。この場合は
通常ＲＧＢ８ビットによる２５６色と、ＲＧＢ１１ビッ
トによる２０４８色が混在可能である。

【００３４】以上で説明したように、本実施例のグラフ
ィックスサブシステムおよびその制御方法によれば、Ｒ
ＧＢ形式のみならず、ＹＵＶ形式のデータもディジタル
のままで、属性データとともにフレームメモリ２１に書
込み、表示装置１６に出力する際に、属性データに基づ
いて、ＲＧＢ形式およびＹＵＶ形式の各々について設け
られたＲＧＢ形式ＤＡ変換部４６およびＹＵＶ形式ＤＡ
変換部４５によって個別にアナログに変換するので、従
来のようにＹＵＶ形式のディジタルデータをＲＧＢ形式
のディジタルデータに変換した後にフレームメモリ２１
に書き込むためのディジタル回路が不要となり、より小
さな回路規模でＲＧＢ形式およびＹＵＶ形式の混在した
画像データのフルカラー表示が可能となる。

【００３５】また、ディジタル状態ではＹＵＶ形式から
ＲＧＢ形式への変換が行われないので、変換時に増大し
てデータを保持すべくフレームメモリ２１の容量を増大
させる必要がなく、また、フレームメモリ２１からＤＡ
コンバータ２２へのデータの読み出し速度が、ＤＡコン
バータ２２から表示装置１６へのＲＧＢ形式のアナログ
データの出力速度よりも充分に大きくすることで、より
少ない容量のフレームメモリ２１によってＲＧＢ形式お
よびＹＵＶ形式の混在した画像データのフルカラー表示
が可能となる。

【００３６】これにより、ビデオデータが混在する画像
データの制御を、低価格かつ高品質で行うことができ
る。

【００３７】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。

【００３８】たとえば、フレームメモリに格納される画
像データとしては、ＲＧＢ形式およびＹＵＶ形式の組み
合わせに限らず、表現形式の異なる３種以上のディジタ
ル画像データをそのままフレームメモリに格納し、フレ
ームメモリから読み出した各形式のディジタル画像デー
タを当該ディジタル画像データ毎に専用のディジタル・
アナログ変換回路を設けてアナログ画像データに変換す
る構成も本発明に含まれる。

【００３９】

【発明の効果】本発明のグラフィックスサブシステムに
よれぱ、回路規模の大きな、ビデオデータ処理用の色空
間変換用デジタル回路を必要とすることなく、フルカラ
ー表示を実現することができる、という効果が得られ
る。また、大容量のフレームメモリなしにフルカラー表
示を実現することができる、という効果が得られる。

【００４０】本発明のグラフィックスサブシステムの制
御方法によれぱ、回路規模の大きな、ビデオデータ処理
用の色空間変換用デジタル回路を必要とすることなく、
フルカラー表示を実現することができる、という効果が
得られる。また、大容量のフレームメモリなしにフルカ
ラー表示を実現することができる、という効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるグラフィックスサブシ
ステムおよびその制御方法を用いた情報処理システムの
全体構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例であるグラフィックスサブシ
ステムの構成の一例を示すブロック図である。

【図３】本発明の一実施例であるグラフィックスサブシ
ステムを構成するグラフィックスアクセラレータの一例
を示すブロック図である。

【図４】本発明の一実施例であるグラフィックスサブシ
ステムを構成するＤＡコンバータの一例を示すブロック
図である。

【図５】本発明の一実施例であるグラフィックスサブシ
ステムを構成するフレームメモリにおけるデータ格納形
式の一例を示す概念図である。

【符号の説明】

１０…バス、１１…情報処理装置（ＣＰＵ：上位装
置）、１２…メモリ、１３…バスコントローラ、１４…
入出力装置（Ｉ／Ｏ）、１５…グラフィックスサブシス
テム、１６…表示装置、１７…ＲＧＢアナログ表示信号
線、２０…グラフィックスアクセラレータ、２１…フレ
ームメモリ、２２…ＤＡコンバータ、２３…フレームメ
モリアクセス信号線、２４…ＤＡコンバータアクセス制
御線、２５…フレームメモリ表示読み出し信号線、３０
…バスインタフェース制御部、３１…ＤＡコンバータ制
御部、３２…ビデオデータ拡大縮小制御部、３３…描画
命令実行部、３４…フレームメモリ制御部、３５…属性
データ生成部、４０…バッファ／マルチプレクサ、４１
…カラーパレット、４２…マルチプレクサ（入力切り替
え手段）、４３…ＡＮＤゲート（入力切り替え手段）、
４４…ＡＮＤゲート（入力切り替え手段）、４５…ＹＵ
Ｖ形式ＤＡ変換部（ディジタル・アナログ変換部）、４
６…ＲＧＢ形式ＤＡ変換部（ディジタル・アナログ変換
部）、４７…ミキサ（合成手段）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも上位装置から到来するディジ
   タル画像データをアナログ画像データに変換して表示装
   置に出力する動作を行うグラフィックスサブシステムで
   あって、前記上位装置から到来する表現形式の異なる複
   数種のディジタル画像データ、および複数種の前記ディ
   ジタル画像データを識別する属性データが格納されるフ
   レームメモリと、前記フレームメモリから読み出される
   複数種の前記ディジタル画像データの各々を個別に前記
   アナログ画像データに変換する複数のディジタル・アナ
   ログ変換部と、前記フレームメモリから読み出される前
   記属性データに基づいて複数の前記ディジタル・アナロ
   グ変換部の各々に対する個々の前記ディジタル画像デー
   タの入力を切り替える入力切り替え手段と、複数の前記
   ディジタル・アナログ変換部から出力される前記アナロ
   グ画像データを合成して前記表示装置に出力する合成手
   段とを含むことを特徴とするグラフィックスサブシステ
   ム。
2. 【請求項２】 情報処理システムにおいてグラフィック
   スデータを処理および表示するグラフィックスサブシス
   テムの制御方法であって、前記グラフィックスデータを
   格納する複数プレーンからなるフレームメモリからの前
   記グラフィックスデータの読み出し速度を、前記グラフ
   ィックスサブシステムから表示装置に対して送出する速
   度よりも大きくすることにより、前記フレームメモリに
   存在するプレーン数で同時表示可能な色数よりも大きな
   数の色数を表示可能とすることを特徴とするグラフィッ
   クスサブシステムの制御方法。
3. 【請求項３】 前記グラフィックスサブシステム内の前
   記フレームメモリに格納される前記グラフィックスデー
   タは、前記表示装置に対して送出される表現形式の互い
   に異なるＲＧＢ形式およびＹＵＶ形式の表示データと、
   個々の前記表示データの属性をあらわす属性データとか
   らなり、前記属性データに基づいて前記表示装置に送出
   する個々の前記表示データの処理を動的に変更すること
   を特徴とする請求項２記載のグラフィックスサブシステ
   ムの制御方法。