JPH09120277A - 独立フレーム・バッファを同期させる装置及び方法 - Google Patents

独立フレーム・バッファを同期させる装置及び方法

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JPH09120277A
JPH09120277A JP8089922A JP8992296A JPH09120277A JP H09120277 A JPH09120277 A JP H09120277A JP 8089922 A JP8089922 A JP 8089922A JP 8992296 A JP8992296 A JP 8992296A JP H09120277 A JPH09120277 A JP H09120277A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 同じコンピュータ上または別々のコンピュー
タ上に存在する複数のフレーム・バッファの垂直ブラン
キングの同期を必要とする装置で同期を行う。 【解決手段】 必要な同期を得るために、1つのフレー
ム・バッファがマスタとして指定される。マスタ・フレ
ーム・バッファは、それ自体上でのあらゆる垂直同期事
象の開始時に状態が変化する(0から1へ、あるいは1
から0へ)、フィールドと呼ばれる信号を提供する。他
のすべてのフレーム・バッファはスレーブになるように
設定される。スレーブのタイミング・ジェネレータは、
マスタのフィールド信号をサンプリングする。スレーブ
は、マスタのフィールド信号の状態が変化したことを検
出すると、それら自体の内部タイミングを一致するよう
に設定し、それによってフレーム同期を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ・シ
ステムに関し、詳細には、データをフレーム・バッファ
から出力表示装置へ送り処理するために使用されるRA
MDAC(ランダム・アクセス・メモリ・ディジタル−
アナログ変換器)に関する。
【0002】
【従来の技術】デスクトップ・コンピュータの動作速度
の増加に伴う1つの重要な問題は、情報を出力表示装置
へ送る速度を増加させる方法を見つけることであった。
現在利用できる多数の様々なデータの形式は、大量のデ
ータを送る必要がある。たとえば、コンピュータ出力表
示モニタが、画面上に一度に1280×1024画素が
表示され、各画素を決めるために32ビットが使用され
るカラー・モードで動作している場合、表示される個別
の各画像(「フレーム」と呼ばれる)に対して合計で4
00万ビットを超える情報を画面へ送らなければならな
い。通常、毎秒5億ビットが表示され、したがって、そ
のようなシステムでは毎秒15億ビットを送らなければ
ならない。これには非常に大量の処理能力が必要であ
る。
【0003】そのような大量の情報を出力表示装置供給
供するために、コンピュータ・システムは通常、出力デ
ィスプレイ上に表示すべき画素データを保持するフレー
ム・バッファを使用する。
【0004】通常、フレーム・バッファは、表示すべき
1データ・フレームを記憶するためにかなりの量のラン
ダム・アクセス・メモリを必要とする。フレーム・バッ
ファ中の情報は、フレーム・バッファからディスプレイ
へ毎秒60回以上送られる。各転送後(または転送
中)、フレーム・バッファ中の画素データは、次のフレ
ームに表示すべき新しい情報で更新される。
【0005】DRAMフレーム・バッファでは、画素デ
ータは、それが書き込まれたときと同じポートから読み
取ることができる。VRAMフレーム・バッファでは、
主画素ポートがレンダリング用に解放されたままになる
ように別のビデオ・データ・ポートが追加される。情報
をフレーム・バッファからディスプレイへ送り、同時
に、他の情報をフレーム・バッファにロードすることが
できるように、2ポート付きビデオ・ランダム・アクセ
ス・メモリ(VRAM)またはフレーム・バッファ・ラ
ンダム・アクセス・メモリ(FBRAM)で動的ランダ
ム・アクセス・メモリを代替させている。
【0006】VRAMから得たデータは、それを出力表
示装置が使用できる形に変換する回路に入力される。図
1は、本発明を使用できるコンピュータ・システムを示
す。この場合、ホストCPU12から得たメモリ11中
のデータがホスト・バス13上に置かれ、レンダリング
制御装置14によって、図1にVRAM15aないし1
5dとして示したフレーム・バッファに渡される。ただ
し、FBRAMを使用することもできる。RAMDAC
21は、レンダリング制御装置を介してホスト・バスに
結合され、かつフレーム・バッファに結合され、フレー
ム・バッファから得た16ビット・データを、モニタ2
5中の画素位置で組み合わされたときにその画素で所望
の色を形成する赤色、青色、緑色用の電圧レベルを表す
3つのアナログ信号としてディジタル−アナログ変換器
(DAC)によって変換される64ビットまたは128
ビットのディジタルRGB信号に変換するためのルック
アップ・テーブル(またはLUT、すなわちRAMDA
CのRAM部分)およびその他の要素を含む。フレーム
・バッファ、レンダリング制御装置、モニタの構成要素
の詳細は、当業者には周知であり、本発明を適切に理解
するために必要なものを除いて本明細書では説明しな
い。なお、本発明は主として、本発明の改良された機能
を提供するRAMDAC21のある種の改良に関するも
のである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ステレオ・ディスプレ
イ、バーチャル・リアリティ、ビデオ記録を含むある種
の応用分野では、複数のフレーム・バッファの垂直ブラ
ンキングを同期させる必要がある。フレーム・バッファ
は同じコンピュータ上に存在することも、あるいは別々
のコンピュータ上に存在することもできる。
【0008】テレビ・スタジオでは、これと同様ではあ
るがずっと複雑な同期問題に出会い解決している。この
場合、カメラ、エンコーダ、特殊効果ジェネレータ、レ
コーダ、変調器を同期動作させる必要がある。マスタ・
ジェネレータは、装置の全体的な構造のための、Gen
lockと呼ばれるタイミング基準および周波数基準を
提供する。しかし、Genlock信号を生成するに
は、ビデオ同期フィルタリング及び獲得ハードウェアが
必要であり、そのため、システムにコストが追加される
ことがある。
【0009】同期すべきグループ中のすべてのフレーム
・バッファは、それ自体のタイミング・ジェネレータを
含む。すべてのフレーム・バッファは、同じビデオ・タ
イミングを使用するようにプログラムされる。各フレー
ム・バッファが使用する基準周波数が変動すると、フレ
ーム・バッファのビデオ・タイミングが他のフレーム・
バッファに対してドリフトする。さらに、垂直同期事象
を同期させる機構がない場合、すべてのフレーム・バッ
ファにおいてこの事象の時間がずれることになる。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、1つのフレー
ム・バッファがマスタになる。マスタ・フレーム・バッ
ファは、それ自体上でのあらゆる垂直同期事象の開始時
に状態を変化させる(0から1へ、あるいは1から0
へ)FIELDと呼ばれる信号を提供する。他のすべて
のフレーム・バッファはスレーブになるようにセットさ
れる。これらのフレーム・バッファのタイミング・ジェ
ネレータはマスタのフィールド信号をサンプリングす
る。タイミング・ジェネレータは、マスタのフィールド
信号が状態を変化させたことを検出すると、それ自体の
内部タイミングを一致するように設定する。本発明の実
施態様によれば、すべてのフレーム・バッファは、非零
値から零までの内部カウンタの遷移を垂直同期事象とし
て使用する。スレーブ・フレーム・バッファは、その垂
直カウンタを零に設定し、マスタのフィールド信号の変
化を検出したときにその内部フィールド信号状態をマス
タの内部フィールド信号状態にセットする。
【0011】これによって、フレームを同期させる非常
に廉価な技法が提供される。これは、Genlockほ
ど厳密なものではないが、実施がずっと簡単である。
【0012】
【発明の実施の形態】2台以上のコンピュータによって
生成された関連画像または連続画像を表示する2台以上
のビデオ・モニタを使用するシステムは、コンピュータ
が単一のタイミング基準で動作しないので、表示される
画像に収差を示すことがある。本発明は、表示される画
像中のそのような収差を著しく低減させる簡単で低コス
トの技法を提供するものである。
【0013】図2は、3つのシステムを有する仮説的な
構成を表す。システムの数は、議論中の原則に影響を与
えずに増減させることができる。これらのシステムはそ
れぞれ、RAMDAC21、またはグラフィックス・エ
ンジン、またはレンダリング制御装置14、フレーム・
バッファ・メモリ15、ホスト・コンピュータ12など
他のビデオ・データ源を含む。RAMDAC以外の構成
要素は、完全なシステム中のRAMDACの実施態様の
例として含まれる。図の一番上には、3つのビデオ・デ
ィスプレイ上に表示されたビジュアル・データを観測す
る人を表すビューアというボックスがある。
【0014】この構成の1つの重要な特徴は、表示され
るビデオ・データの性質である。データは互いに関係し
ており、したがって、完全なシーンを表すには、すべて
の3つのディスプレイが必要である。表示されるデータ
が静的なものではなく、動きの印象を伝えることも重要
である。たとえば、そのような構成は、ビデオ・ディス
プレイ2がシミュレータ・コックピットの前方の視野を
提供し、ビデオ・ディスプレイ1および3が左および右
の視野を提供するフライト・シミュレータの一部として
使用することができる。これらのディスプレイはそれぞ
れ、シミュレーションにかなりの「リアリティ」を与え
る立体ディスプレイである。この場合、各ビデオ・ディ
スプレイは交互にかつ同期的に左目の視野および右目の
視野を与えなければならない。ビューアは、各目ごとの
シャッタとして働き、交互にかつ同期的に左側データを
左目に受け入れ、右側データを右目に受け入れる特殊な
ゴーグルを装着する。同期が必要であるのは明らかであ
るが、同期は、図2に示したように3つのディスプレイ
を並置したことの当然の結果ではない。これにはいつか
の理由があり、それらはすべて、RAMDAC、グラフ
ィックス・エンジン、ホストCPUで処理が行われる速
度と、グラフィックス・エンジンによってフレーム・バ
ッファに対してレンダリングされるデータの量を調整す
るクロックに関係するものである。
【0015】単一のシステム、すなわち、図2に示した
3つのシステムのうちの1つを考える。そのようなシス
テムのすべての構成要素が1つのクロック周波数で動作
するようにすることは実際的ではない。CPUおよびグ
ラフィックス・エンジンはそれぞれ、最大クロック周波
数で動作するように設計されるが、これらの周波数はそ
れぞれ異なる。それぞれ、様々なビデオ表示フォーマッ
トによって決まるある種の基本時間単位、すなわち画素
周期に関係する、いくつかの周波数で動作するにはRA
MDACが必要である。したがって、ビデオ・データが
レンダリングされる速度は、ビデオ・データが表示しな
ければならない速度とは関係がない。この差は、グラフ
ィックス・エンジンからのレンダリング済みデータをあ
る速度で受け入れ、このデータをRAMDACへ異なる
速度、通常はより高速で送るフレーム・バッファによっ
て調整される。これは、表示されるデータが静的画像を
生成する場合はうまくいく。動き(アニメーション)が
必要である場合は、より大規模なフレーム・バッファが
必要である。この大規模なバッファは、2つの部分に分
割される。これらの部分を都合上バッファAおよびBと
呼ぶ。これらのバッファはそれぞれ、グラフィックス・
エンジンおよびRAMDACに接続される。この二重バ
ッファリング方式は下記のように機能する。アニメーシ
ョン・シーケンスの第1の視野がバッファAにレンダリ
ングされる。レンダリングが完了すると、RAMDAC
は、ビデオ・タイミング・ジェネレータの垂直ブランキ
ング・ポイントに同期する制御機構から、バッファAか
らのデータを表示するよう命令される。これが行われた
後、CPUおよびグラフィックス・エンジンは、次の視
野に関するデータのバッファBへのレンダリングを開始
する。レンダリングが完了すると、バッファAとバッフ
ァBの役割(レンダリングおよび表示)が逆になる。こ
のプロセスが継続し、その結果、顕著な収差なしで円滑
な動きのイリュージョンが得られる(レンダリング速度
が十分に高いものとする)。バッファの切替が行われる
ポイントは、レンダリングが完了し、次のビデオ垂直ブ
ランキング間隔に到達することによってトリガされる。
後者の事象は、RAMDACのタイミング・ジェネレー
タ回路によってもたらされ、外部には、フィールド信号
と呼ばれる信号として現れる。フィールド信号の遷移
は、新しいビデオ・フレーム(フレームとは1つの完全
な画像である)が開始することを示す。本明細書で説明
する実施形態では、非インタレース・モノスコープ表示
の場合のフィールド信号遷移の方向は無関係である。し
かし、立体表示およびインタレース表示の場合は、遷移
の方向は非常に重要である。前者の場合、フィールド信
号のレベルは、RAMDAC、ビデオ・ディスプレイ、
立体ゴーグルがもしあれば、それらによってどちらの立
体視野を処理し、表示すべきであるか、すなわち左側を
処理して表示すべきか、それとも右側を処理して表示す
べきであるかを示す。後者の場合、フィールド信号のレ
ベルは、現フィールドを奇数フィールドまたは偶数フィ
ールドとして識別する。
【0016】二重バッファ・フレーム・バッファは、立
体モードで使用されるときは再構成される。バッファA
およびBは保持されるが、それぞれ、再び2つのバッフ
ァに分割される。これらのバッファのうちの一方は、左
目の視野に属するデータを保持し、他方は右目の視野に
属するデータを保持する。前述のレンダリング動作およ
び表示動作は、立体モードでも適用される。
【0017】図2は、関連ビデオ・データまたは連続ビ
デオ・データを表示しなければならない3つのシステム
を示す。したがって、すべてのシステムは、バッファ切
替動作を同時にトリガできるように、特定のビデオ・フ
レームのレンダリングが完了した際にそれを知る必要が
ある。各システムが、レンダリング作業のそのシステム
の部分を完了するのに必要な時間は主として、レンダリ
ング中のシーンの内容に依存する。このような内容は3
つのシステム間で異なる。したがって、完了時間はそれ
ぞれ異なる。ソフトウェアおよびローカル・エリア・ネ
ットワーク17を使用して3つのシステム中のレンダリ
ングの進行が監視される。すべてのシステムがそのレン
ダリング作業をトリガした後、バッファ切替動作はロー
カル・エリア・ネットワークを介してトリガされる。こ
の機能は、同期問題の1つの局面を解決する。3つのR
AMDAC用のタイミング基準(クロック)が相互に独
立しているので、他の問題が存在する。バッファ切替動
作用のトリガはほぼ同時に行うことができるが、前述の
回路によって3つのフィールド信号の同時遷移を確保す
ることはできない。
【0018】3つのRAMDACはそれぞれ、単一の公
称周波数で動作する3つの独立した結晶制御式発振器
(図2には図示せず)によって生成されたクロック信号
を受け取る。これらの発振器によって生成される実際の
周波数は、結晶共振器の交差および温度や電圧(ある程
度)などのローカル条件に依存する値の範囲内で変動す
る。原則的に、かつ実際上、2つ以上のそのような発振
器が長期間にわたって同じ周波数を生成するようにする
ことは不可能である。たとえば、3つのそのような発振
器が、ビデオ・ディスプレイではなく、3つの時計によ
って使用される3つのカウンタ回路に接続されると仮定
する。すべての3つのシステムを同じ瞬間にオンにし、
数時間動作させた後にクロックを比較する場合、示され
る時間はそれぞれ異なり、この差は時間の経過と共に増
大する。図2に示した前述の仮説的システムでも同じ現
象が発生する。十分な時間を与えた場合、3つのシステ
ムは、フィールド信号によって示されるビデオ垂直ブラ
ンキング間隔をそれぞれの異なる時間に開始する。これ
をモノスコープ・システムで行った場合、影響は顕著な
ものになる。立体システムでは、左目と右目がすべての
3つのシステムにおいてコヒーレントであるわけではな
いので、影響が甚大である。
【0019】本発明によって提供される解決策は、3つ
の発振器を同期させようとするものではない。その代わ
りに、本発明は、(発振器の基準となる)3つのRAM
DACのビデオ・タイミング・ジェネレータ回路で生成
される事象を同期させる。この手法は、発振器間の差
が、小さな時間間隔にわたって測定された場合には小さ
いということを利用するものである。連続フィールド信
号間の周期は、そのように短い間隔である(周期は、特
定のビデオ・フォーマットの関数として変化し、通常の
実施形態でサポートされるビデオ・フォーマットでは最
大で20ミリ秒であり、最小で約13ミリ秒である)。
図の仮説的な構成では、システム1はマスタとして働く
ようにプログラムされ、システム2および3はスレーブ
として働くようにプログラムされる。図中の矢印が示す
ように、マスタ・システムはフィールド信号を放出し、
スレーブ・システムがそれを受け取る。したがって、シ
ステム1は、垂直間隔タイミング基準の供給源となり、
立体モードでは、立体ゴーグル用の制御信号の供給源に
なる。スレーブは、水平同期、垂直同期、ブランキング
などのビデオ・タイミング信号を生成するカウンタ(水
平次元および垂直次元)をリセットすることによって、
受け取ったフィールド信号に応答する。リセット状態
は、マスタRAMDACがフィールド信号で遷移を放出
し、すなわち必要な同期を行った時点でマスタRAMD
ACに存在する状態と同じ状態として定義される。3つ
のシステムを観測した場合、垂直ブランキング(または
フレームの始め)がほぼ同時に発生することが分かる。
これらの事象が発生する時間の差は、相互接続ケーブル
においてカウンタが実際にリセットされる瞬間に発生す
る遅延によってもたらされる。このような差は非常に小
さく(マイクロ秒台)、ビューアは知覚することはでき
ない。本発明は、このように同期を行う方法と、使用す
る回路素子に関するものである。
【0020】図3は、本発明を実施するために使用でき
るRAMDAC21の構成要素を示す。RAMDAC
は、CPUポート、インタフェース論理機構、アドレス
・ポインタ、データ・レジスタ31、画素ポート、画素
入力レジスタ、直列化機構33、陰影及びRAMルック
アップ・テーブル、転送制御及びオーバレイ・アンダレ
イ論理機構35、色モデル選択機構37、カーソル論理
直列化機構39、モニタ直列ポート41、診断レジスタ
及び制御論理機構43、ディジタル−アナログ変換器
(DAC)45aないし45c、PLLクロック・シン
セサイザ、画素クロック・ディバイダ、ビデオ・タイミ
ング・ジェネレータ49の各機能ブロックを含む。本発
明は主として、他のRAMDACが前述のように使用し
て同期を行うためのフィールド信号を生成するPLLク
ロック・シンセサイザ、画素クロック・ディバイダ、ビ
デオ・タイミング・ジェネレータ49のビデオ・タイミ
ング・ジェネレータ構成要素の実施態様に関するもので
ある。したがって、下記の説明は、ビデオ・タイミング
・ジェネレータに限られ、RAMDACの他の構成要素
に関する情報は、本発明を理解するための必要に応じて
のみ提供される。図3に示した他の構成要素は、それぞ
れの異なる製造業者のRAMDAC間で異なるが、当業
者なら、このような様々な構成要素を認識しており、か
つそれらまたはその等価物をどのように実施できるかが
分かっていよう。
【0021】フレーム・バッファ・データが、画素ポー
ト信号として画素ポートに与えられる。その際、画素入
力は、それぞれ4つの群からなる、AおよびBと呼ばれ
る2つのポートに分割される。さらに、各群は、上部バ
イトと下部バイトに分割される。したがって、画素ポー
トは、群0ないし7に含まれる合計で128画素ビット
を備える。表1は、この割り当てを示す。
【表1】
【0022】しかし、フレーム・バッファ画素データを
RAMDACの画素ポートに提供する方法の詳細は変更
することができ、本発明を理解するうえで重大なもので
はない。
【0023】ビデオ・タイミング・ジェネレータ 本発明は、順次クロックで動作しビデオ表示信号および
ビデオ・メモリ・タイミング基準信号を提供するプログ
ラム可能なタイミング・ジェネレータを使用する。
【0024】タイミング・ジェネレータは、下記に説明
する信号を生成する。タイミング・ジェネレータは、2
つの次元、具体的には、ビデオ表示フォーマットの水平
走査に対応する水平次元とビデオ表示フォーマットの垂
直走査に対応する垂直次元で動作する。水平同期など水
平次元での事象は、順次クロック周期によって規定され
る境界上に配置される。非インタレース表示の場合は水
平走査の総数、インタレース表示の場合は水平走査の半
数によって決まる境界上に配置される。水平走査内の順
次クロック周期の数は可変であり、ビデオ・フレーム内
の水平走査の数は可変である。タイミング・ジェネレー
タの設計では、ジェネレータの出力は、RAMDACの
出力で観測されたときに、画素ポートに入力中のビデオ
・データに対して正しく配置する必要がある。たとえ
ば、ジェネレータが、画素番号pに一致するある事象を
アサートするようにプログラムされている場合、その事
象は、RAMDAC出力では、画素番号pに対応する位
置で発生しているように見える。タイミング・ジェネレ
ータは、後述の基本フレーム同期機構を備える。最後
に、タイミング・ジェネレータは下記の表2「タイミン
グ・ジェネレータ制御レジスタ」に示した制御レジスタ
・ビット定義を有するタイミング・ジェネレータ制御レ
ジスタを備える。このレジスタは、多重化データ/アド
レス・バスD[07:00]に結合されたCPUポート
およびインタフェース論理機構を通じホストCPU12
の制御の下で読み取られ書き込まれる。
【表2】
【0025】フレーム同期 タイミング・ジェネレータによって、いくつかの表示の
ビデオ・フレーム同期が可能になる。タイミング・ジェ
ネレータは、タイミング・ジェネレータ制御レジスタの
ビット5の指定に応じてマスタとして動作することも、
あるいはスレーブとして動作することもできる。
【0026】タイミング・ジェネレータがマスタとして
動作するとき、フィールド信号は、下記の表3「タイミ
ング・ジェネレータの信号の説明」に記載した周期関数
を生成する出力である。
【0027】タイミング・ジェネレータがスレーブとし
て動作するとき、フィールド信号は、ジェネレータの水
平要素および垂直要素を垂直同期の始めに対応するよう
に設定するように働く入力である。スレーブ・モードで
動作するタイミング・ジェネレータは、フィールド信号
をドライブしない。スレーブ・モードの詳細を下記に記
載する。
【0028】システム・リセット システム・リセット信号RS* は、アサートされたとき
に下記の3つの効果をもたらす。
【0029】システム・リセットをアサートすることに
よって、Video Enable(タイミング・ジェ
ネレータ制御レジスタのビット0)が強制的にディスエ
ーブル状態にされる。この条件は、システム・リセット
が否定された後も持続し、CPUポートを介して上書き
されるまでディスエーブル状態のままである。Vide
o Enableは、ディスエーブル状態(すなわち、
リセット)のとき、ビデオ・モニタが黒色のままになる
ようにRAMDAC内の複合ブランキングをアサート
し、たとえば、構成データおよび制御データがタイミン
グ・ジェネレータにロードされるシステム・ブート時に
ランダム・パターンまたはフラッシングがディスプレイ
上に表示されるのを防止する。
【0030】システム・リセットは、アサートされたと
き、下記のようにタイミング・ジェネレータに強制的に
既知の状態をとらせる。システム・リセットをアサート
することによって、Timing Generator
Enable(タイミング・ジェネレータ制御レジス
タのビット1)は強制的にディスエーブル状態になる。
この条件は、システム・リセットが否定された後も持続
し、CPUポートを介して上書きされるまでディスエー
ブル状態のままである。この目的は、タイミング・ジェ
ネレータがプログラムされているときにタイミング・ジ
ェネレータを既知の状態に保持し、それによって、その
ようなプログラミング中にランダムフィールド信号、S
C信号、SCen信号が他の構成要素に供給されないよ
うにすることである。
【0031】システム・リセットは、アサートされたと
きにタイミング・ジェネレータをスレーブ・モードにす
る。タイミング・ジェネレータがスレーブ・モードにな
ると、フィールド信号は高インピーダンス・モードにな
る。
【0032】タイミング・ジェネレータの信号 タイミング・ジェネレータの信号を下記の表3「タイミ
ング・ジェネレータの信号の説明」で説明する。
【表3】
【0033】タイミング・ジェネレータ表示フォーマッ
タイミング・ジェネレータは、タイミング・ジェネレー
タ制御レジスタに適当な値をプログラムすることによっ
て制御される。これらのレジスタを下記の表4「構成関
数」にリストする。
【表4】
【0034】インタレース動作モードと非インタレース
モードの両方がサポートされる。すべての水平レジスタ
値は順次クロック・レートの単位である。すべての垂直
レジスタ値は水平線の単位である。通常の実施形態で
は、レジスタにロードすべき値は所望のカウントまたは
継続時間よりも1だけ小さい。このようなモードのプロ
グラミングについて下記のパラグラフで説明する。
【0035】非インタレースモード RAMDACは、インタレースモードのセレーテッド同
期サポートだけでなく、非インタレースモード向けのセ
レーテッド同期のセレーテッド同期の生成もサポートす
る。複合同期は、垂直同期間隔の外側で水平同期を使用
し、垂直同期間隔中にセレーテッド同期波形を使用する
ことによって得られる。下記の説明に関する図4「タイ
ミング生成−非インタレース・フォーマット」にこのこ
とを図示する。
【0036】水平タイミング生成 水平同期信号およびセレーテッド同期信号を生成するに
は、HSAP(水平同期アサート・ポイント)レジス
タ、HSNP(水平同期否定ポイント)レジスタ、HS
ERNP(水平セレーション否定ポイント)レジスタに
所望の継続時間をSC* クロック単位(後述の順次クロ
ック)でプログラムする。すべてのパラメータは、所望
の継続時間よりも1だけ小さな値としてプログラムすべ
きである。
【0037】この動作は下記のように説明することがで
きる。水平カウンタが値零から開始し、HSYNC*
形およびSERRATION* 波形が活動状態になる
(すなわち低くなる)。カウンタがHSNP値に達する
と、次の順次クロックでHSYNC* がデアサートされ
る。水平カウンタは、プログラムされたHSERNP値
に達するまでカウントを継続し、達した時点で、次の順
次クロックでSERRATION* 波形がデアサートさ
れる。水平カウンタは、HSAP値に達するまで継続
し、その後、次の順次クロックで零から再開する。活動
画面領域に関係する相対レジスタ値を示す図を図4「タ
イミング生成−非インタレースフォーマット」に示す。
複合同期の生成に関するタイミング図を図5「水平タイ
ミングおよび複合同期生成−非インタレースフォーマッ
ト」に示す。
【0038】水平ブランキング信号の生成は比較的簡単
であり、水平カウンタがHBAP(水平ブランク・アサ
ート・ポイント)レジスタにプログラムされた値に達し
た後、次の順次クロックでHBLANK* がアサートさ
れる。次いで、水平カウンタがHBNP(水平ブランク
否定ポイント)レジスタにプログラムされた値に達した
後、次の順次クロックでHBLNK* がデアサートされ
る。
【0039】水平タイミングレジスタ値は下記の関係を
満たすべきである。 0<HSNP<HBNP<HBAP<HSAP
【0040】垂直タイミング生成 VSYNC* 垂直タイミング信号は、VSNP(垂直同
期否定ポイント)レジスタおよびVSAP(垂直同期ア
サート・ポイント)レジスタに含まれる値を使用して生
成される。VBLANK* 垂直タイミング信号は、VB
AP(垂直ブランク・アサート・ポイント)レジスタお
よびVBNP(垂直ブランク否定ポイント)レジスタに
含まれる値を使用して生成される。非インタレースモー
ドでは、すべての垂直タイミング・レジスタ間隔が水平
線の単位(すなわちロード周期*HSAP)で指定され
る。垂直タイミング・カウンタは各水平同期アサート時
間で増分される。その後、垂直タイミング信号が遷移で
きるのは、HSYNC* がアサートされたときだけであ
る。
【0041】垂直タイミング・レジスタは、下記の関係
を満たすようにプログラムすべきである。 0<VSNP<VBNP<VBAP<VSAP
【0042】複合ブランキング信号は、HBLANK*
とVBLANK* との論理和をとることによって得られ
る。
【0043】インタレースモード インタレースモードでは、等化間隔および垂直同期間隔
中の複合同期及びビデオ信号の性質のために、タイミン
グ事象はハーフライン量に基づくものとなる。
【0044】水平タイミング生成 HSYNC* 波形およびSERRATION* 波形は、
非インタレースモードの場合と同じ波形として生成され
る。ただし、HSYNC* 波形およびSERRATIO
* 波形は各走査線ごとに2回発生する。インタレース
モード向けの複合同期/ビデオ波形の生成に対するこれ
らの信号の寄与について以下説明する。HSYNC*
形およびSERRATION* 波形は、走査線にもフィ
ールド信号の状態にも依存しないで、水平カウンタの内
容のみを使用して生成される。しかし、HBLANK*
の生成は、現FIELDと垂直走査線カウンタの関数で
もある。プログラムされたレジスタ値と波形との間の関
係を図6「水平タイミング波形−インタレースフォーマ
ット」に示す。この図では、偶数フィールドの場合、n
の値は偶数であり、奇数フィールドの場合、nの値は奇
数である。水平ブランキング信号を生成するための真理
値表を表5に示す。
【表5】
【0045】垂直タイミング生成 インタレースモードでの垂直事象に使用されるレジスタ
は、VSAP(垂直同期アサート・ポイント)、VSN
P(垂直同期否定ポイント)、EIAP(等化間隔アサ
ート・ポイント)、EINP(等化間隔否定ポイン
ト)、VBAP(垂直ブランク・アサート・ポイン
ト)、VBNP(垂直ブランク否定ポイント)である。
いくつかの垂直タイミング信号は、垂直カウンタ値(V
SYNC* ,EQUALIZATION* )にしか依存
せず、その他の垂直タイミング信号は現フィールド(V
BLANK* ,FIELD)にも依存する。
【0046】垂直カウンタは内部HSYNC* 信号の各
立上りで増分される。したがって、すべての垂直タイミ
ング・レジスタはハーフライン量(たとえば、NTSC
用のVSAPは525本のハーフラインを有する。52
5本のハーフラインの場合、524としてプログラムさ
れる)を使用してプログラムしなければならない。垂直
ブランキング信号を生成するための真理値表を下記の表
6「垂直ブランク生成−インタレースモード」に示す。
【表6】
【0047】垂直タイミング・レジスタは下記の関係を
満たすべきである。 0<VSNP<EINP<VBNP<VBAP≦EIA
P≦VSAP
【0048】複合同期生成 様々なフレーム間隔中の複合同期信号の構成を下記の表
7「複合同期生成−インタレースフォーマット」に示
す。VBLANK* 信号、VSYNC* 信号、EQUA
LIZATION* 信号に対するHSYNC* 信号とS
ERRATION* 信号との間の関係を図7の「NTS
Cビデオ・タイミング」に示す。
【表7】
【0049】表2「タイミング・ジェネレータ制御レジ
スタ」に示す制御信号によってHSYNC* またはVS
YNC* 、あるいはその両方をディスエーブルすると、
複合SYNCは表8「HSYNC* およびVSYNC*
をイネーブル/ディスエーブルしたときの複合同期出
力」に示したようになる。
【表8】
【0050】出力信号 RAMDACは、SC* 、SCen* 、STSCAN、
FIELD、CSYNC* の各タイミング・ジェネレー
タ出力を提供する。複合信号波形は前述のとおりであ
り、CSYNC* 出力ピンでのタイミングはアナログD
AC出力に整合する。
【0051】FIELD出力 フィールド信号は、マスタ・モードのとき、内部VSY
NC* の立上りと共に遷移する。また、インタレースモ
ードのとき、この信号のレベルを使用して現フィールド
が出力される(論理零=偶数フィールド、論理1=奇数
フィールド)。非インタレースモードでは、この信号の
遷移エッジは依然としてあらゆるVSYNC* の立上り
付近で発生するが、フィールド信号のレベルは意味を有
さない。外部では、レベルを使用してステレオ表示の左
側視野と右側視野とを区別することができる。
【0052】STSCAN出力 この出力は、内部で生成される信号である。この信号
は、フレーム・バッファ直列ポート用の適切な行転送ア
ドレス・タイミングを決定するためにホストCPUのメ
モリ制御装置によって使用することができる。STSC
AN論理機構は、次のラインが可視である場合にはSC
enの立下りでSTSCANをセットし、SCenの立
上りでSTSCANをリセットする。
【0053】SCen出力 SCen(順次クロック・イネーブル)出力は、フレー
ム・バッファ・メモリからの順次データのクロックをイ
ネーブルするために使用される。SCenのアサート
は、タイミング・ジェネレータレジスタVBNP、VB
AP、HSCenAP(水平順次クロック・イネーブル
・アサート・ポイント)、HSCenNP(水平順次ク
ロック・イネーブル否定ポイント)をプログラムするこ
とによって制御される。
【0054】スレーブ・モード動作 タイミング・ジェネレータ制御レジスタがスレーブ・モ
ードにプログラムされているとき、タイミング・ジェネ
レータはフィールド信号を入力として受け入れる。この
モードでは、この入力で発生する遷移のために、次に水
平同期が行われる際に垂直カウンタがリセットされる。
RAMDACがインタレースモードである場合、フィー
ルド信号入力が遷移するレベルは、現フィールドがどの
フィールドになるかを決定する(すなわち、ハイ・ロー
遷移のために、タイミング・ジェネレータは、次のHS
YNC* 立上りで偶数フィールドの最上位から開始す
る)。水平カウンタがリセットされないので、クロック
・ドリフトのために、スレーブに対する垂直同期が1ラ
インだけ長くなり、ブランク・フロント・ポーチが1ラ
インだけ短くなる。
【0055】図8は、本発明のビデオ・タイミング・ジ
ェネレータ50に入力され、ビデオ・タイミング・ジェ
ネレータ50から出力される信号を示す概略ブロック図
である。図の信号は、レジスタ・アドレスが、D[0
7:00]上に置かれ、D[07:00]に置かれたデ
ータに乗じられるアドレスであることを除いて、前記で
図3に関して説明した同じ名前の信号に対応する。ビデ
オ・クロック信号および順次クロック信号は、ディジタ
ル−アナログ変換器(DAC)45aないし45cのP
LLクロック・シンセサイザ構成要素および画素クロッ
ク・ディバイダ構成要素と、図3に示したPLLクロッ
ク・シンセサイザ、画素クロック・ディバイダ、ビデオ
・タイミング・ジェネレータ49によって、当業者に周
知のように結晶発振器入力から生成される。順次クロッ
ク信号(SC* )は、VRAMフレーム・バッファの外
部クロッキングおよびビデオ・タイミング・ジェネレー
タの内部クロッキングのために生成される。
【0056】図8は、ビデオ・タイミング・ジェネレー
タ50、VRAMバッファ15aないし15d、レンダ
リング制御装置14を接続するインタフェースを示す。
この図の目的は、フィールド信号が使用するすべての経
路を示すことである。レンダリング制御装置との接続
は、左目ビデオ・データおよび右目ビデオ・データがど
のようにフレーム・バッファから得られるかを説明する
ために与えられている。レンダリング制御装置では、フ
ィールド信号は、ビデオ・データをメイン・メモリから
直列シフト・レジスタにコピーするためにフレーム・バ
ッファに渡されるアドレスの一部として機能する。ビデ
オ・データは、順次クロックSC* 信号および順次クロ
ック・イネーブルSCen* 信号の動作によってこれら
のシフト・レジスタからクロック出力される。
【0057】立体モードが活動状態であるとき、フレー
ム・バッファ・メモリは、アドレスの単一ビットが、左
目ビデオ・データを含むメモリ位置と右目データ位置を
含むメモリ位置とを区別するのに十分なものとなるよう
に構成される。
【0058】図9は、本発明によるタイミング・ジェネ
レータを実施するために使用される様々な機能ブロック
を示す詳細なブロック図である。機能とは、レジスタ5
1、水平カウンタおよび垂直カウンタ53、フィールド
ジェネレータ55、相等性比較器57、事象レジスタ5
9である。この場合も、図の信号は、前記で図3に関し
て説明した同じ名前の信号に対応する。水平基数および
垂直基数はそれぞれ、RAMDACに接続されたビデオ
・ディスプレイの各走査線上の画素の数および走査線の
数に設定される。垂直カウントは現走査線であり、水平
カウントは現走査線上の現画素である。事象アサート・
ポイントおよび否定ポイントは、表3に示したようにレ
ジスタ51に記憶される値であり、ホストCPUによっ
てロードされる。相等性比較器57は、1組の比較器で
あり、水平カウントおよび垂直カウントをそのそれぞれ
の基数値と比較する。水平カウントおよび垂直カウント
はビデオ・クロック境界上で変化する。相等性比較器5
7の動作によって、図9に事象レジスタ59として示し
た対応するフリップフロップがトグルされる。フリップ
フロップの出力は、CSYNC* 信号、STSCAN信
号、SCen* 信号、複合ブランキング信号をもたら
す。
【0059】図10を参照すると分かるように、フィー
ルドジェネレータ55は下記のようにフィールド信号を
生成する。相等性比較器61(M1)が垂直カウンタの
出力VCOUNTおよび垂直基数VRADIXを受け取
る。前者は連続的に変化するが、後者は、プログラム可
能なレジスタに含まれる静的な値である。M1の出力
は、2つの入力値の大きさが等しいときにアサートされ
る。VCOUNTは、現在処理中のビデオ・ラインの番
号を表す。したがって、M1の出力は、1ビデオ走査線
に等しい時間にわたってアサートされたままである。結
果的に得られる信号が、M1出力アサートの立上りの基
準とされ、持続時間が1ビデオ・クロック周期になり、
M1出力を否定しても影響を受けないように、M1の出
力を処理する必要がある。これを行わない場合、フリッ
プフロップ63(M5)は、そのクロック・イネーブル
入力がアサートされないかぎりトグルし続ける。フリッ
プフロップ65(M2)とフリップフロップ67(M
3)とANDゲート69(M4)とで構成された回路
は、この作業を実行するエッジ・ディスクリミネータと
して動作する。
【0060】エッジ・ディスクリミネータ(M4)の出
力は、フリップフロップM5のクロック・イネーブル入
力であり、フリップフロップM5の出力は、クロック・
イネーブルがアサートされている間トグルする。クロッ
ク・イネーブル信号の持続時間が1クロック周期にされ
るので、フリップフロップM5の出力は、1ビデオ・フ
ィールドごとに一度状態を変化する。三状態ドライバ7
1(M6)は、フリップフロップM5の出力を受け取
り、マスタ・モードが選択されている場合はフィールド
信号をドライブする。
【0061】エッジ・ディスクリミネータM4の出力が
マルチプレクサ73(M11)のA入力に接続されるこ
とに留意されたい。マスタ・モードが選択されると、マ
ルチプレクサはエッジ・ディスクリミネータの出力を渡
す。この結果得られる信号をフィールド・リセットと呼
ぶ。この信号は、ビデオ・タイミング・ジェネレータの
水平カウンタおよび垂直カウンタをリセットするために
使用される。
【0062】回路がスレーブ・モードになった場合、三
状態ドライバM6は高インピーダンス状態に入り、フィ
ールド信号をドライブしない。その代わり、フィールド
信号はフィールド・ジェネレータ55への入力になる。
スレーブ・モードを選択すると、マルチプレクサM11
のB入力も選択される(マスタ・モードでは、フリップ
フロップM7、M8、M9およびゲートM10の動作は
重要ではない)。
【0063】(この場合に)外部から供給されるフィー
ルド信号は、ローカル・クロックと同じ公称周波数で動
作する(他のシステム中の)クロックの基準とされる。
しかし、ローカル・クロックと外部クロックとの位相関
係およびこれらのクロックから得られる信号は、可変と
してしか定義できない。したがって、不安定にならない
ようにする必要がある。フリップフロップ75および7
7(M7およびM8)は、不安定にならないように強化
されており、外部から供給されたフィールド信号をロー
カル・クロックに同期させるために使用される(そのよ
うな強化されたフリップフロップはASICセル・ライ
ブラリで一般的に使用されている)。
【0064】フィールド信号は、遷移ポイントが垂直同
期に一致する方形波である。従って、各遷移ポイント
は、VCOUNTがVRADIXに等しい時点に対応す
る。垂直カウンタおよび水平カウンタを正しくリセット
するには、このような遷移を検出する必要がある。フリ
ップフロップ79(M9)およびXORゲート81(M
10)は、継続時間が1ビデオ・クロック周期の出力パ
ルスを生成する遷移の方向の影響を受けない遷移検出器
を形成する。スレーブ・モードが選択されているので、
マルチプレクサM11は、ゲートM10の出力を渡しフ
ィールド・リセット信号をドライブする。
【0065】等性比較器57の動作に関する詳細を図1
1に関して説明する。図11は、ビデオ・タイミング・
ジェネレータの特定のタイミング信号を生成するために
実行される比較を表す。カウンタ53aにタイミング信
号の基数がロードされる。カウンタ53aは各ビデオ・
クロックを増分し、そのカウントが比較器57aおよび
57bに提供される。比較器57aおよび57bは、前
にそれぞれ、レジスタ51aおよび51bにロードされ
たアサート・ポイント値および否定値と現カウントを比
較する。比較器は、比較の結果に基づいて、事象レジス
タ59a、すなわちJKフリップフロップをトグルし、
フリップフロップの出力が特定のタイミング信号をもた
らす。
【0066】図12は、フィールドジェネレータ55内
でマスタ・モード・タイミング用に生成される信号のタ
イミングを示す。図13は、フィールドジェネレータ5
5内でスレーブ・モード・タイミング用に生成される信
号のタイミングを示す。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のRAMDACを使用することができ
るシステムを示す概略ブロック図である。
【図2】 本発明を使用して相互に同期して動作する3
つのシステムを示す概略ブロック図である。
【図3】 RAMDACの詳細なブロック図である。
【図4】 非インタレースフォーマットに関するタイミ
ング生成を示す図である。
【図5】 非インタレースフォーマットに関する水平タ
イミングおよび複合同期生成を示す図である。
【図6】 インタレースフォーマットに関する水平タイ
ミング波形を示す図である。
【図7】 NTSCビデオ・タイミングを示す図であ
る。
【図8】 本発明のビデオ・タイミング・ジェネレータ
の概略ブロック図である。
【図9】 本発明のビデオ・タイミング・ジェネレータ
の詳細なブロック図である。
【図10】 本発明のビデオ・タイミング・ジェネレー
タの論理ゲート実施態様を示す図である。
【図11】 相当性比較器の動作を示す詳細なブロック
図である。
【図12】 フィールドジェネレータマスタ・モード・
タイミングを示す図である。
【図13】 フィールドジェネレータスレーブ・モード
・タイミングを示す図である。
【符号の説明】 1 ビデオ・ディスプレイ 12 ホスト・コンピュータ 14 レンダリング制御装置 15 フレーム・バッファ・メモリ 17 ローカル・エリア・ネットワーク 21 RAMDAC 31 CPUポート、インタフェース論理機構、アドレ
ス・ポインタ、データ・レジスタ 33 画素ポート、画素入力レジスタ、直列化機構 35 陰影ルックアップ・テーブルおよびRAMルック
アップ・テーブル、転送制御論理機構、オーバレイ・ア
ンダレイ論理機構 37 色モデル選択機構 39 カーソル論理直列化機構 41 モニタ直列ポート 43 診断レジスタおよび制御論理機構 45 ディジタル−アナログ変換器 49 PLLクロック・シンセサイザ、画素クロック・
ディバイダ、ビデオ・タイミング・ジェネレータ 50 ビデオ・タイミング・ジェネレータ 51 レジスタ 53 水平カウンタおよび垂直カウンタ 55 フィールドジェネレータ 57 等性比較器 59 事象レジスタ 63 フリップフロップ 69 ANDゲート 71 三状態ドライバ 73 マルチプレクサ 81 XORゲート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G06F 3/153 330 G06F 3/153 330A G09G 5/18 9377−5H G09G 5/18 (72)発明者 マイケル・ジイ・レヴェル アメリカ合衆国 95070 カリフォルニア 州・サラトガ・アルゴンヌ ドライブ・ 13443 (72)発明者 アレックス・エヌ・コルヅォフ アメリカ合衆国 94965 カリフォルニア 州・ソーサリト・セントラル アヴェニ ュ・6 (72)発明者 デビッド・シイ・キーレット アメリカ合衆国 94067 カリフォルニア 州・サニーヴェイル・モーニングサイド ドライブ・1205

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の独立のフレーム・バッファのそれ
    ぞれごとの垂直ブランキング信号を同期させる装置であ
    って、 複数のRAMDACを備え、それらはそれぞれ、対応す
    るレンダリング制御装置およびディスプレイ・モニタに
    結合されており、1つが、マスタとして動作し、他がス
    レーブとして動作し、それぞれ、垂直ブランキング信号
    を生成する論理機構を含み、それぞれのスレーブRAM
    DACは、前記垂直ブランキング信号論理機構をリセッ
    トする信号を生成するリセット論理を備え、 マスタとして動作する前記RAMDACは、さらに、ス
    レーブとして動作する前記複数のRAMDACのそれぞ
    れに供給するフィールド信号を生成するフィールド信号
    ジェネレータを備え、前記フィールド信号を受け取った
    各スレーブRAMDACは、前記リセット論理機構を動
    作させ、それによって対応する表示モニタに供給される
    ビデオ信号を同期させることを特徴とする装置。
  2. 【請求項2】 a)VSAP(垂直同期アサート・ポイ
    ント)レジスタと、VSNP(垂直同期否定ポイント)
    レジスタと、EIAP(等化間隔アサート・ポイント)
    レジスタと、EINP(等化間隔否定ポイント)レジス
    タと、VBAP(垂直ブランク・アサート・ポイント)
    レジスタと、VBNP(垂直ブランク否定ポイント)レ
    ジスタとを含む1組のレジスタと、 b)前記1組のレジスタおよび前記フィールド信号ジェ
    ネレータに結合された水平カウンタおよび垂直カウンタ
    と、 c)前記水平カウンタおよび垂直カウンタならびに前記
    1組のレジスタに結合された等性比較器と、 d)前記等性比較器および前記1組のレジスタに結合さ
    れた事象レジスタとを備えることを特徴とする請求項1
    に記載の装置。
  3. 【請求項3】 複数の独立のフレーム・バッファのそれ
    ぞれごとの垂直ブランキング信号を同期させる方法であ
    って、 a)それぞれ、対応するレンダリング制御装置および表
    示モニタに結合されている複数のRAMDACのうちの
    1つをマスタとして指定し、前記複数のRAMDACの
    うちの他のRAMDACのそれぞれをスレーブとして指
    定するステップと、 b)前記複数の独立のフレーム・バッファのそれぞれご
    との垂直ブランキング信号を生成するステップと、 c)スレーブとして動作する前記複数のRAMDACの
    それぞれに提供され、前記スレーブRAMDACが、フ
    ィールド信号自体を受け取った際に、垂直ブランキング
    信号を生成するために使用される論理機構をリセットす
    るように動作するフィールド信号を生成することによっ
    て、前記複数のRAMDACのそれぞれに結合された表
    示モニタに提供されるビデオ信号を同期させるステップ
    とを含むことを特徴とする方法。
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