DE10052156A1

DE10052156A1 - Grafikbeschleuniger und Zeichenverfahren

Info

Publication number: DE10052156A1
Application number: DE10052156A
Authority: DE
Inventors: Shohei Moriwaki; Yoshifumi Azekawa; Osamu Chiba; Kazuhiro Shimakawa
Original assignee: Renesas Design Corp; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Renesas Design Corp; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-11-16
Filing date: 2000-10-20
Publication date: 2001-05-23
Also published as: CA2319938A1; JP2001209789A; CA2319938C; US6693644B1

Abstract

Ein Grafikbeschleuniger weist eine RGB/YUV-Konvertierungseinheit (10) auf, die Farbinformation eines RGB-Formates, die in dem Zeichnungsbefehl enthalten ist, in ein Format konvertiert, das eine Helligkeitskomponente und eine Farbdifferenzkomponente enthält. Der Grafikbeschleuniger weist eine Zeichnungsbefehlsausführungseinheit (11) auf, die die durch die RGB/YUV-Konvertierungseinheit (10) konvertierte Farbdifferenzkomponente komprimiert und Pixelinformation gemäß dem Zeichnungsbefehl erzeugt. Der Grafikbeschleuniger weist eine Schirmdatenausgabeeinheit (13) auf, die durch die Zeichnungsbefehlsausführungseinheit (11) erzeugte Pixelinformation expandiert. Der Grafikbeschleuniger weist eine YUV/RGB-Konvertierungseinheit (14) auf, die die durch die Schirmdatenausgabeeinheit (13) expandierte Pixelinformation in Pixelinformation des RGB-Formates konvertiert. Daher kann der Betrag der Daten der Farbdifferenzkomponente zum Verbessern der Verarbeitungsgeschwindigkeit verringert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Grafikbe schleuniger, der insbesondere eine Bildanzeigeverarbeitung ausführt. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Grafikbeschleuniger, der die Verarbeitungsgeschwin digkeit durch Verringern der Grafikdaten verbessert. Die Er findung bezieht sich auch auf ein zugehöriges Zeichenverfah ren.

Modernerweise wird ein Grafikbeschleuniger, der eine anwen dungsspezifische LSI-Schaltung (Schaltung hoher Integrations dichte) ist, zum Ausführen des Zeichnungsvorganges eines Bil des mit hoher Geschwindigkeit in Personalcomputern, Video spielmaschinen und ähnliches zum Ausgeben eines feinen Bildes mit visueller Realität verwendet.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines typischen Computers oder eines Videospielgrafikgerätes mit einem Grafikbeschleuniger. Dieses Grafikgerät enthält eine CPU (Zentrale Verarbeitungs einheit) 101, die das ganze Gerät steuert, einen Hauptspeicher 102, einen Grafikbeschleuniger 103, eine Steuerschaltung 104, die die Erzeugung von Taktsignalen und die Dateneingabe/-ausgabe in bezug auf den Hauptspeicher 102 und den Gra fikbeschleuniger 103 steuert, einen Bildspeicher 105, der bei der Bearbeitung von Grafikdaten benutzt wird, und eine CRT (Kathodenstrahlröhre) 106, die das Bild anzeigt.

Der Grafikbeschleuniger 103 enthält eine Zeichenbefehlsausfüh rungseinheit 107, die eingegebene Zeichenbefehle verarbeitet und Parameter in Grafikdaten mit Pixeln umwandelt, die den Schirm als die Basiseinheit bilden, und eine Bildspeichersteu ereinheit 108, die Zeichenbilder mit Pixeln als die Basisein heit von der Zeichenbefehlsausführungseinheit 107 in den Bild speicher 105 schreibt und Grafikdaten von dem Bildspeicher 105 liest, eine Schirmdatenausgabeeinheit 109, die aus dem Bild speicher 105 ausgelesene Grafikdaten in Daten des Anzeigefor mates der CRT 106 umwandelt, und einen DAC (Digi tal/Analogwandler) 110, der von der Schirmdatenausgabeeinheit 109 ausgegebene digitale Signale in Analogsignale umwandelt. Die von der Zeichenbefehlsausführungseinheit 107 und der Schirmdatenausgabeeinheit 109 ausgeführten Verarbeitungsinhal te werden hier nicht im einzelnen beschrieben.

Bei dem Grafikgerät von Fig. 1 ist häufig die Datenübertra gungsgeschwindigkeit eines Bildspeicherschnittstellenbusses 111 zwischen der Bildspeichersteuereinheit 108 in dem Grafik beschleuniger 103 und dem Bildspeicher 105 der Flaschenhals bei der Bestimmung der Zeichnungsverarbeitungsleistung. Dieses ist so, da die Datenübertragungsgeschwindigkeit zwischen dem Grafikbeschleuniger 103 und dem Bildspeicher 105 deutlich niedriger als die Verarbeitungsgeschwindigkeit des Grafikbe schleunigers 103 ist, da der Grafikbeschleuniger 103 und der Bildspeicher 105 als getrennte Halbleiterkomponenten gebildet sind.

Als Verfahren zum Verbessern der Datenübertragungsgeschwindig keit zwischen dem Grafikbeschleuniger 103 und dem Bildspeicher 105 wird das Verfahren des Erhöhens der Busbreite des Bildspeicherschnittstellenbusses 111 und das Verfahren des Verbes serns der Datenübertragungsfrequenz des Bildspeichers 105 ver wendet. Das Verfahren des Vergrößerns der Busbreite des Bild speicherschnittstellenbusses 111 bringt jedoch das Problem der Zunahme der Fläche des Schaltungssubstrates, auf dem der Gra fikbeschleuniger 103 angebracht ist, die Zunahme der Schal tungskompliziertheit aufgrund der Busbreitenausdehnung, die Zunahme der Fläche zum Anbringen des Bildspeichers 105 und ähnliches mit sich. Das Verfahren des Verbesserns der Daten übertragungsfrequenz des Bildspeichers 105 ist insoweit nach teilhaft, daß ein Bildspeicher einer großen Kapazität und ei ner kurzen Zugriffszeit nicht mit niedrigen Kosten zur Verfü gung steht. Somit gibt es ein Problem, daß es schwierig ist, einen Grafikbeschleuniger vorzusehen, der in der Verarbei tungsgeschwindigkeit verbessert ist, ohne daß die Kosten er höht werden.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Grafik beschleuniger vorzusehen, der die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Grafikverarbeitung verbessern kann, der die Kapazität des Bildspeichers verringern kann, der zum Verarbeiten von Grafik daten benutzt wird, und der die Schaltungsabmessung der arith metischen Einheit und ähnliches verringern kann; ebenfalls soll ein Zeichnungsverfahren vorgesehen werden, das die Ge schwindigkeit der Zeichnungsverarbeitung verbessern kann, das die Kapazität des Bildspeichers verringern kann, der bei der Verarbeitung von Grafikdaten benutzt wird, und das die Schal tungsgröße der arithmetischen Einheit und ähnliches verringern kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Grafikbeschleuniger nach Anspruch 1.

Der Grafikbeschleuniger weist eine erste Konvertierungseinheit auf, die Pixelinformation/Bildpunktinformation, die durch ein farbenmetrisches System dargestellt wird, das Anregungswerte der drei Primärfarben wie das RGB-Format benutzt, in Pixelin formation eines Formates umwandelt, das eine Helligkeitskompo nente/Luminanzkomponente und eine Farbdifferenzkomponente ent hält. Der Grafikbeschleuniger weist eine Datenkompressionsein heit auf, die eine Farbdifferenzkomponente der Pixelinformati on, die von der ersten Konvertierungseinheit umgewandelt ist, komprimiert. Der Grafikbeschleuniger weist eine Zeichnungsein heit auf, die Grafikdaten erzeugt gemäß der Luminanzkomponen te, die von der ersten Konvertierungseinheit umgewandelt wur de, und der Farbdifferenzkomponente, die von der Datenkompres sionseinheit komprimiert wurde, erzeugt. Der Grafikbeschleuni ger weist eine Datenexpansionseinheit auf, die die Grafikda ten, die durch die Zeichnungseinheit erzeugt wurden, expan diert. Der Grafikbeschleuniger weist eine zweite Konvertie rungseinheit auf, die die Grafikdaten, die von der Datenexpan sionseinheit expandiert worden sind, in Grafikdaten umwandelt, die durch das zuvor erwähnte farbenmetrische System darge stellt werden.

Da die Zeichnungseinheit Grafikdaten gemäß der Luminanzkompo nente/Helligkeitskomponente, die von der ersten Konvertie rungseinheit konvertiert sind, und gemäß der Farbdifferenzkom ponente, die von der Datenkompressionseinheit komprimiert sind, erzeugt, kann der Betrag der Datenübertragung der Gra fikdaten zum Verbessern der Verarbeitungsgeschwindigkeit ver ringert werden. Ebenfalls kann die Kapazität des Bildspei chers, der die Grafikdaten speichert, verringert werden, da der Betrag der Grafikdaten verringert ist.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Zeichenverfahren nach Anspruch 6. Das Zeichenverfahren weist den Schritt des Konver tierens von Pixelinformation auf, die durch ein farbenmetri sches System dargestellt wird, wobei Anregungswerte der drei Primärfarben wie das RGB-Format benutzt wird, in Pixelinforma tion eines Formates, das eine Luminanzkomponente/Helligkeit komponente und eine Farbdifferenzkomponente enthält. Das Verfahren weist den Schritt des Komprimierens der Farbdifferenz komponente der umgewandelten Pixelinformation auf. Das Verfah ren weist das Erzeugen von Grafikdaten gemäß der umgewandelten Luminanzkomponente und der komprimierten Farbdifferenzkompo nente auf. Das Verfahren weist das Expandieren der erzeugten Grafikdaten auf. Das Verfahren weist das Umwandeln der expan dierten Grafikdaten in Grafikdaten auf, die durch das zuvor erwähnte farbenmetrische System dargestellt werden.

Da Grafikdaten gemäß der konvertierten Luminanzkomponente und der komprimierten Farbdifferenzkomponente erzeugt werden, kann der Datenübertragungsbetrag der Grafikdaten zum Verbessern der Verarbeitungsgeschwindigkeit verringert werden. Da der Betrag der Grafikdaten verringert wird, kann die Kapazität des Bild speichers, der die Grafikdaten speichert, verkleinert werden.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den entspre chenden Unteransprüchen angegeben.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfin dung anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, das einen schemati schen Aufbau eines Grafikgerätes mit einem Grafikbeschleuniger zeigt;

Fig. 2 ein Blockschaltbild, das einen schemati schen Aufbau eines Grafikgerätes mit einem Grafikbeschleuniger gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 3 ein Blockschaltbild, das in weiteren Ein zelheiten eine Zeichnungsbefehlsausfüh rungseinheit in dem Grafikbeschleuniger von Fig. 2 beschreibt;

Fig. 4A-4C Bilder zum Beschreiben des Pixelinformati onserzeugungsvorganges durch eine Grafik datenerzeugungseinheit und ein Datenkom pressionsverfahren durch eine Datenkom pressionseinheit;

Fig. 5 ein Bild zum Beschreiben im weiteren De tail die Schirmdatenausgabeeinheit in dem Grafikbeschleuniger von Fig. 2;

Fig. 6 ein Bild zum Beschreiben des Vorganges ei ner Datenkompressionseinheit in dem Gra fikbeschleuniger gemäß einer zweiten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 ein Bild zum Beschreiben eines Vorganges einer Datenkompressionseinheit in einem Grafikbeschleuniger gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 8 ein Blockschaltbild, das einen schemati schen Aufbau eines Grafikgerätes mit einem Grafikbeschleuniger gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 9 ein Bild zum Beschreiben im weiteren De tail einer Zeichnungsbefehlsausführungs einheit und einer RGB/YUV- Konvertierungseinheit von Fig. 8.

Erste Ausführungsform

Es wird Bezug genommen auf Fig. 2, ein Gerät mit einem Gra fikbeschleuniger der ersten Ausführungsform weist eine CPU 1, die die gesamte Steuerung des Gerätes vorsieht, einen ROM (Nurlesespeicher) 2, der das Grundprogramm des Gerätes spei chert, einen RAM (Direktzugriffsspeicher) 3, der die Prozeßda ten und das Programm durch die CPU 1 speichert, einen CD-ROM (CD-Nurlesespeicher) 4, der ein Programm speichert, eine CD- ROM-Einrichtung 5, die den CD-ROM 4 liest, eine Festplatten einrichtung 6, einen Grafikbeschleuniger 7, einen Bildspeicher 8, der bei der Verarbeitung von Grafikdaten benutzt wird, und eine CRT 9, auf der ein Bild angezeigt wird, auf.

Der Grafikbeschleuniger 7 enthält eine RGB/YUV-Konvertierungs einheit 10, die Farbinformation des RGB-Formates, die in dem Zeichnungsbefehl enthalten ist, in Daten des YUV-Formates um wandelt, eine Zeichnungsbefehlsausführungseinheit 11, die den Zeichnungsbefehl ausführt, der die Farbinformation des YUV- Formates in Pixelinformation enthält und die Pixelinformation komprimiert, eine Bildspeichersteuereinheit 12, die die Pi xelinformation in den Bildspeicher 8 schreibt, eine Schirmda tenausgabeeinheit 13, die die Pixelinformation, die aus dem Bildspeicher 8 gelesen ist, in Anzeigedaten der CRT 9 konver tiert/umwandelt, eine YUV/RGB-Konvertierungseinheit 14, die Anzeigedaten des YUV-Formates in Anzeigedaten des RGB-Formates umwandelt/konvertiert, und einen DAC 15, der die Anzeigedaten des RGB-Digitalformates, die von der YUV/RGB-Konvertierungs einheit 14 ausgegeben sind, in Analogsignale umwandelt.

Die RGB/YUV-Konvertierungseinheit 10 empfängt das RGB-Format der Farbinformation, das in dem Zeichnungsbefehl enthalten ist, der das Ziel der Zeichnungsbearbeitung ist, über die CPU 1 und wandelt die Farbinformation in das YUV-Format um. Dieser Konvertierungsvorgang wird gemäß der folgenden Gleichungen (1)-(3) durchgeführt.

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B = (1/4 + 1/32 + 1/64)R + (1/2 + 1/16 + 1/32)G + (1/16 + 1/32 + 1/64)B (1)

V = Cb = -0.1687R -v 0.3313G + 0.500B = -(1/8 + 1/32 + 1/64)R - (1/4 + 1/16 + 1/64)G + 1/2B + 128 (2)

U = Cr = 0.500R - 0.4187G + 0.0813B = 1/2 - (1/4 + 1/8 + 1/32 + 1/64)G+ (1/16 + 1/64)B + 128 (3)

Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Farbinformation des RGB-Formates in Farbinformation des YUV-Formates umgewan delt. Die vorliegende Erfindung sieht jedoch ähnliche Vorteile auf, wenn die Farbinformation in ein anderes Farbformat umge wandelt wird, das durch ein Helligkeits- /Luminanzkomponentensignal und durch ein Farbdifferenzkompo nentensignal dargestellt wird.

Fig. 3 ist ein Blockschaltbild, das in weiteren Einzelheiten die Zeichnungsbefehlsausführungseinheit 11 in dem Grafikbe schleuniger 7 von Fig. 2 beschreibt. Die Zeichnungsbe fehlsausführungseinheit 11 enthält einen Befehlsdekoder 21, der den Zeichnungsbefehl von der CPU 1 über die RGB/YUV- Konvertierungseinheit 10 interpretiert, eine Grafikdatenerzeu gereinheit 22, die Parameter in Pixelinformation des YUV- Formates gemäß dem interpretierten Resultat von dem Befehlsde koder 21 umwandelt, und eine Datenkompressionseinheit 23, die Daten durch Entfernen von UV-Information komprimiert, die die Farbdifferenzkomponente ist, von der Pixelinformation des YUV- Formates, das von der Grafikdatenerzeugereinheit 22 erzeugt worden ist.

Hier enthält der Zeichnungsbefehl, der von der Zeichnungsbe fehlsausführungseinheit 11 ausgeführt wird, den Befehl des Zeichnens einer geraden Linie, den Befehl des Zeichnens eines Rechteckes, einen Leerbefehl, einen Auffüllbefehl und einen Befehl zum Zeichnen von Text für ein zweidimensionales Bild, und ebenfalls Polygoneckpunktkoordinatendaten, Gestaltkoordi natendaten, Mischfarbeninformation für die Gestalt, Transpa renzinformation, einen Tiefeninformationswert und ähnliches für ein dreidimensionales Bild. Der Befehlsdekoder 21 deko diert den empfangenen Zeichnungsbefehl von der CPU 1 zum Be stimmen, welcher dieser Befehle der gegenwärtige Zeichnungsbe fehl ist.

Fig. 4A-4C sind Bilder, die den Pixelinformationserzeu gungsvorgang durch die Grafikdatenerzeugereinheit 22 und das Datenkompressionsverfahren durch die Datenkompressionseinheit 23 beschreiben. Die Grafikdatenerzeugereinheit 22 erzeugt Steuerdaten der Pixelinformation, die einen Schirm bilden, ge mäß dem interpretierten Resultat des Zeichenbefehles durch den Befehlsdekoder 21. Hier bezieht sich die Pixelinformation auf die Pixelfarbinformation, die durch die Kombination der drei Farben von RGB bestimmt ist, die bei der vorliegenden Ausfüh rungsform durch das YUV-Format dargestellt wird.

Als ein spezieller Prozeß durch die Grafikdatenerzeugereinheit 22 werden Pixel, die wie in Fig. 4A angeordnet sind, einem Füllbefehl unterworfen, so daß das Bild der in Fig. 4B ge zeigten Pixelinformation resultiert. Steuerdaten der Pixelin formation, die durch die Koordinaten [0, 0], [1, 0], [0, 1], [1, 1] bezeichnet sind, werden erzeugt. Ähnlich werden Steuer daten für Pixel mit Pixelinformation, die durch den Füllbefehl bestimmt sind (nicht gezeigt), erzeugt.

Als nächstes wird der Datenkompressionsprozeß durch die Daten kompressionseinheit 23 beschrieben. Allgemein ist das mensch liche Sehvermögen für Veränderung in der Helligkeitskomponente Y empfindlich und weniger empfindlich für die Änderung der Farbdifferenzkomponenten UV. Die Pixelinformation des YUV- Formates wird komprimiert, indem Vorteil aus diesem Merkmal des menschlichen Sehvermögens gezogen wird.

Speziell bezüglich der Steuerdaten für die Pixelinformation, die von der Grafikdatenerzeugereinheit 22 erzeugt wird, die Pixelinformation von vier benachbarten Pixeln [0, 0], [1, 0], [0, ], [1, 1] sind zu komprimieren. Da das menschliche Sehver mögen ziemlich unempfindlich bezüglich der Farbdifferenzkompo nenten U und V ist, werden die Farbdifferenzkomponenten U_[0,0] und V_[0,0] des Pixels [0, 0] von den vier Pixeln als die reprä sentativen Werte der Farbdifferenzkomponente genommen, und die Information der anderen Farbdifferenzkomponenten wird ge löscht. Daher wird die Pixelinformation der vier Pixel auf die Helligkeitskomponenten Y_[0,0], Y_[1,0], Y_[0,1], Y_[1,1] und die Farbdifferenzkomponenten von U_[0,0] und V_[0,0] reduziert.

Obwohl die Farbdifferenzkomponenten U_[0,0] und V_[0,0] des Pixels [0, 0] als die repräsentativen Werte der Farbdifferenzkompo nenten gemäß der obigen Beschreibung benutzt werden, kann der Farbdifferenzkomponentenwert eines anderen Pixels als der re präsentative Wert der Farbdifferenzkomponente benutzt werden. Alternativ kann der Mittelwert der Farbdifferenzkomponenten werte einer Mehrzahl von Pixeln genommen werden, zum Beispiel das Mittel der Farbdifferenzkomponenten U_[0,0], U_[1,0], U_[0,1], und U_[1,1] und das Mittel der Farbdifferenzkomponenten Y_[0,0], Y_[1,0], Y_[0,1], und Y_[1,1] von vier Pixeln als die repräsentativen Werte der Farbdifferenzkomponenten.

Bezüglich des Datenkompressionsverfahrens können gleiche Vor teile erhalten werden, selbst wenn das Kompressionsverfahren von 4 : 2 : 2 oder 4 : 2 : 0 und ähnliches benutzt werden, wie in ITU (International Telecommunication Union) Recommendation 601 de finiert ist. Obwohl die Pixelinformation von vier benachbarten Pixeln in der obigen Beschreibung komprimiert wird, kann auch die Effektivität noch weiter verbessert werden, indem mehr Pi xel auf ähnliche Weise komprimiert werden.

Durch das Komprimieren der Steuerdaten der Pixelinformation in der Zeichnungsbefehlsausführungseinheit 11 und Schreiben der Daten in den Bildspeicher 8 kann die benötigte Speicherkapazi tät des Bildspeichers 8 verringert werden. Ebenfalls kann der Betrag der Datenübertragung pro Zeiteinheit entlang des Busses zwischen dem Grafikbeschleuniger 7 und dem Bildspeicher 8 ver ringert werden. Daher kann der durch die Datenübertragungsge schwindigkeit dieses Busses verursachte Flaschenhals ausge schlossen werden. Die Bildspeichersteuereinheit 12 schreibt sequentiell die Pixelinformation in den Bildspeicher 8 gemäß den Steuerdaten der Pixelinformation, die durch die Zeich nungsbefehlsausführungseinheit 11 erzeugt wird. Die Bildspei chersteuereinheit 12 liest auch die Pixelinformation von dem Bildspeicher 8 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt zum Ausgeben an die Schirmdatenausgabeeinheit 13. In dem Fall, in dem der Bildspeicher 8 ein D-RAM (Dynamischer Direktzugriffsspeicher) ist, frischt die Bildspeichersteuereinheit 12 den Bildspeicher 8 zu vorbestimmten Zeitpunkten auf.

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild zum Beschreiben im einzelnen der Schirmdatenausgabeeinheit 13 des in Fig. 2 gezeigten Gra fikbeschleunigers 7. Die Schirmdatenausgabeeinheit 13 weist eine Datenexpansioneinheit 31 auf, die die Pixelinformation expandiert, die über die Bildspeichereinheit 12 eingegeben ist.

Die Datenexpansionseinheit 31 expandiert die komprimierte Pi xelinformation des YUV-Formates und erzeugt Grafikdaten ent sprechend jedem Anzeigepixel. Wenn zum Beispiel vier benach barte Pixel komprimiert sind, wie in Fig. 4C gezeigt ist, wird die Expansion bewirkt durch Zuordnen von U_[0,0] und V_[0,0] zu den Farbdifferenzkompentionformationen der Pixel [0, 1], [1, 0], und [1, 1].

Die YUV/RGB-Konvertierungseinheit 14 konvertiert die Grafikda ten des YUV-Formates, das von der Schirmdatenausgabeeinheit 13 ausgegeben wird, in Grafikdaten des RGB-Formates. Dieses Kon vertierung wird gemäß der folgenden Gleichungen ausgeführt.

R = Y + 1.403Cr = Y + (1 + 1/4 + 1/8 + 1/32)(Cr - 128) (4)

G = Y - 0.714Cr - 0.344Cb = Y - (1/4 + 1/16 + 1/32)(Cr - 128) - (1/2 + 1/8 + 1/16 + 1/32)(Cb - 128) (5)

B = Y + 1.773Cb = Y + (1 + 1/2 + 1/4 + 1/64)(Cb - 128) (6)

Der DAC 15 konvertiert Digitalsignale, die Grafikdaten des RGB-Formates sind, die von der YUV/RGB-Konvertierungseinheit 14 konvertiert sind, in Analogsignale und sieht die Analogsi gnale für die CRT 9 vor. Die CRT 9 sieht eine Anzeige gemäß den analogen Signalen vor.

Gemäß dem Grafikbeschleuniger der vorliegenden Ausführungsform wird das Aufzeichnungsformat der Pixeldaten in dem Bildspei cher 8 in das YUV-Format aus dem RGB-Format konvertiert/umge wandelt, und die Daten werden komprimiert, indem Farbdiffe renzkomponenten U und V von benachbarten Pixeln gemeinsam be nutzt werden. Daher kann die Kapazität des Bildspeichers 8 verringert werden. Ebenfalls kann die Verarbeitungsgeschwin digkeit der Zeichnungsbefehlsausführungseinheit 11 und wieder um die Verarbeitungsgeschwindigkeit des Grafikbeschleunigers 7 verbessert werden, da die Zahl der Zugriffe auf den Bildspei cher 8 durch die Zeichnungsbefehlsausführungseinheit 11 gemäß der Verringerung der Pixelinformation verringert ist. Weiter kann ein wirtschaftliches Grafikgerät vorgesehen werden, da die Busbreite des Bildspeicherschnittstellenbusses 16 des Gra fikbeschleunigers der vorliegenden Erfindung in dem Fall ver ringert werden kann, in dem die Datenübertragungsgeschwindig keit identisch zu einem vorherigen Grafikbeschleuniger gesetzt wird.

Zweite Ausführungsform

Ein Grafikbeschleuniger gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von Grafikbe schleuniger der ersten Ausführungsform in der Funktion der in Fig. 3 gezeigten Datenkompressionseinheit 23 und der in Fig. 5 gezeigten Datenexpansionseinheit 31. Daher wird die detail lierte Beschreibung des Aufbaues und der Funktion nicht wie derholt. Die Datenkompressionseinheit und Datenexpansionsein heit werden mit 23a bzw. 31a bei der vorliegenden Ausführungs form bezeichnet.

Da das menschliche Sehvermögen unempfindlich in bezug auf die Änderung in den Farbdifferenzkomponenten U und V ist, werden die Daten komprimiert durch Verringern der Genauigkeit der Farbdifferenzkomponente n U und V bei der vorliegenden Ausfüh rungsform.

Fig. 6 ist ein Bild zum Beschreiben der Tätigkeit der Daten kompressionseinheit 23a in dem Grafikbeschleuniger der vorlie genden Ausführungsform. Bezüglich der Helligkeitskomponente Y_[0,0], Y_[0,1], Y_[1,0] und Y_[1,1] wird die Helligkeitskomponente Y, die der Konvertierung zu dem YUV-Format unterworfen wird, ge nau ohne Verringerung der Genauigkeit verwendet. Bezüglich der Farbdifferenzkomponenten U_[0,0], U_[0,1], U_[1,0] und U_[1,1] werden nur die vorbestimmten höherwertigen Bit der Farbdifferenzkom ponente U, die der Konvertierung zu dem YUV-Format unterworfen wird, benutzt, und die niederwertigeren Bit werden für die Da tenkompression gelöscht. Ähnlich werden für die Farbdifferenz komponenten Y_[0,0], Y_[0,1], Y_[1,0] und Y_[1,1] nur die vorbestimmten höherwertigen Bit der Farbdifferenzkomponente V, die der Kon vertierung zu dem YUV-Format unterworfen wird, benutzt, und die niederwertigeren Bit werden für die Datenkompression ent fernt.

Die Datenexpansionseinheit 31a setzt vorbestimmte Daten auf die gelöschten niederwertigeren Bit der Farbdifferenzkomponen ten U_[0,0], U_[0,1], U_[1,0] und U_[1,1] zum Expandieren der Daten. Zum Beispiel wird "0" für alle die Bit der niederwertigeren Bit für die Datenexpansion gesetzt. Obwohl Daten durch Löschen der niederwertigeren Bit der Farbdifferenzkomponente bei der Farb kompression komprimiert werden, kann die Zahl der zu löschen den Bit ungefähr durch ein externes Register gesetzt werden. Das Grafikgerät kann eine Anzeige entsprechend dem Benutzungs zustand durch Ändern der Zahl von Bit, die zu löschen sind, in Abhängigkeit der Auflösung und der Zahl der Farben der CRT 9 realisieren.

Gemäß dem Grafikbeschleuniger der vorliegenden Ausführungsform wird die Datenkompression durch Löschen nur der niederwertige ren Bit der Farbdifferenzkomponente ausgeführt. Daher kann der Grafikbeschleuniger durch einen weiteren einfachen Aufbau im Vergleich zu dem Grafikbeschleuniger der ersten Ausführungs form dargestellt werden.

Dritte Ausführungsform

Ein Grafikbeschleuniger gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von dem Grafik beschleuniger der ersten Ausführungsform in der Funktion der in Fig. 3 gezeigten Datenkompressionseinheit 23 und der in Fig. 5 gezeigten Datenexpansionseinheit 31. Daher werden Ein zelheiten des gleichen Aufbaues und der gleichen Funktion nicht wiederholt. Die Datenkompressionseinheit und die Da tenexpansionseinheit werden mit 23b bzw. 31b bei der vorlie genden Ausführungsform bezeichnet.

Die Datenkompressionseinheit 23b der vorliegenden Ausführungs form weist das Datenkompressionsverfahren der zweiten Ausfüh rungsform von Fig. 6 auf, wobei das Datenkompressionsverfah ren der in Fig. 4 gezeigten ersten Ausführungsform hinzugefügt wird. Genauer, nur Farbdifferenzkomponenten U_[0,0] und V_[0,0] des Pixels [0, 0], die repräsentative Werte sind, ver bleiben, und die Farbdifferenzkomponenteninformation der ande ren Pixel wird von den Farbdifferenzkomponenten U und V der vier benachbarten Pixel entfernt. Dann werden die niederwerti gen Bit der Farbdifferenzkomponenten U_[0,0] und V_[0,0] des Pi xels [0, 0] für die Datenkompression gelöscht.

Die Datenexpansionseinheit 31b weist U_[0,0] und V_[0,0] zu der Farbdifferenzkomponenteninformation der Pixel [0, 1], [1, 0] und [1, 1] zu. Dann werden vorbestimmte Daten für die nieder wertigeren Bit einer jeden Farbdifferenzkomponenteninformation zum Expandieren der Daten gesetzt.

Gemäß dem Grafikbeschleuniger der vorliegenden Ausführungsform werden die Daten durch Teilen der Farbdifferenzkomponenten be nachbarter Pixel und Löschen der niederwertigeren Bit der Farbdifferenzkomponentendaten für die Datenkompression kompri miert. Daher kann der Betrag der Daten durch die Datenkompres sion im Vergleich mit dem Grafikbeschleuniger der ersten und der zweiten Ausführungsform verringert werden.

Vierte Ausführungsform

Ein Grafikbeschleuniger gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von dem Grafik beschleuniger der ersten Ausführungsform in der Funktion der in Fig. 3 gezeigten Datenkompressionseinheit 23 und der in Fig. 5 gezeigten Datenexpansionseinheit 31. Daher werden Ein zelheiten des gleichen Aufbaues und der gleichen Funktion nicht wiederholt. Die Datenkompressionseinheit und die Da tenexpansionseinheit werden mit 23c bzw. 31c bei der vorlie genden Ausführungsform bezeichnet.

Da menschliche Sehvermögen in bezug auf Änderung in den Farbdifferenzkomponenten U und V unempfindlich ist, werden die Daten durch Aufteilen der Farbdifferenzkomponenten U und V zwischen Rahmen (Voll- oder Halbbilder) komprimiert.

Fig. 7 ist ein Bild zum Beschreiben der Tätigkeit einer Da tenkompressionseinheit 23c in dem Grafikbeschleuniger der vor liegenden Ausführungsform. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wird der Zeichenvorgang ausgeführt, indem sequentiell die Daten des Rahmens in den Bildspeicher 8 geschrieben werden. Diese Rahmen werden für mehrere Rahmen gruppiert. Die Farbdifferenzkompo nenteninformation der Pixelinformation der gleichen Koordinate werden in dieser Gruppe der Mehrzahl von Rahmen geteilt.

Bei dem Zeichenvorgang des Rahmens 17, der in Fig. 7 gezeigt ist, komprimiert die Datenkompressionseinheit 23c nicht die Pixelinformation, die in das YUV-Format konvertiert ist. Die Grafikdatenerzeugereinheit 22 führt den Zeichenvorgang und der Benutzung von Pixelinformation aus, die nicht komprimiert wor den ist. Bezüglich der Rahmen, die in der Rahmengruppe #1 ent halten sind, löscht die Datenkompressionseinheit 23c alle Farbdifferenzkomponenteninformation in dem Zeichenprozeß der Rahmen 17-A, 17-B und 17-C. Dann bearbeitet die Grafikdatener zeugereinheit 22 nur die Helligkeitskomponenteninformation zum Erzeugen der Grafikdaten. Die Bildspeichersteuereinheit 12 schreibt die Helligkeitskomponenteninformation in den Bereich des Bildspeichers 8, an dem die Helligkeitskomponenteninforma tion aufzuzeichnen ist. Bezüglich der Rahmengruppe #1 werden die Helligkeitskomponenteninformation und die Farbdifferenz komponenteninformation nur in dem ersten Rahmen 17 manipuliert und in den Bildspeicher 8 geschrieben. Für folgende Rahmen 17- A, 17-B und 17-C in der Rahmengruppe #1 wird nur die Hellig keitskomponenteninformation manipuliert und in den Bildspei cher 8 geschrieben. Daher kann die Verarbeitungsgeschwindig keit der Zeichnungsbefehlsausführungseinheit 11 verbessert werden. Die Kapazität des Bildspeichers 8 kann verringert wer den.

Bei der vorliegenden Ausführungsform werden vier Rahmen als eine Gruppe genommen. Durch Erhöhen der Zahl von Rahmen, für die die Farbdifferenzkomponenteninformation geteilt wird, kann die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Zeichnungsbefehlsausfüh rungseinheit 11 weiter verbessert werden, und die Kapazität des Bildspeichers 8 kann weiter verringert werden. Es sei je doch angemerkt, daß die Bildqualität verschlechtert wird durch Erhöhen der Zahl von Rahmen, die die Farbdifferenzkomponenten information teilen. Die Zahl der Rahmen, die die Farbdiffe renzkomponenteninformation teilen, kann geeignet durch ein ex tern betreibbares Register gesetzt werden.

Gemäß dem Grafikbeschleuniger der vorliegenden Ausführungsform wird eine Mehrzahl von Rahmen als eine Gruppe genommen, und die Farbdifferenzkomponenteninformation wird von der Mehrzahl von Rahmen geteilt. Daher kann die Verarbeitungsgeschwindig keit der Zeichnungsbefehlsausführungseinheit 11 verbessert werden, und die Kapazität des Bildspeichers 8 kann verringert werden, ohne daß die Bildqualität des Bildes wesentlich ver schlechtert wird.

Fünfte Ausführungsform

Ein Grafikbeschleuniger gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von dem Grafik beschleuniger der ersten Ausführungsform in der Funktion der Zeichnungsbefehlsausführungseinheit 11 und der RGB/YUV- Konvertierungseinheit 10 von Fig. 2. Daher wird die detail lierte Beschreibung des gleichen Aufbaues und der gleichen Funktion nicht wiederholt. Die Zeichnungsbefehlsausführungs einheit, die RGB/YUV-Konvertierungseinheit, der Befehlsdeko der, die Grafikdatenerzeugereinheit und die Datenkompressions einheit werden mit 11e, 10e, 21e, 22e bzw. 23e bezeichnet. Ei ne Farbraumkonvertierungseinheit 24 weist einen Aufbau und ei ne Funktion identisch zu der RGB/YUV-Konvertierungseinheit 10 von Fig. 2 auf.

Der Grafikbeschleuniger der vorliegenden Erfindung ist auf die Verringerung der Schaltungsgemeinkosten gerichtet durch Vorse hen einer RGB/YUV-Konvertierungseinheit 10e zwischen dem Be fehlsdekoder 21e und der Grafikdatenerzeugereinheit 22e in der Zeichnungsbefehlsausführungseinheit 11e gemäß dem Aufbau des Grafikbeschleunigers der ersten Ausführungsform von Fig. 2, wie in Fig. 8 und 9 gezeigt ist.

Genauer, bei der ersten Ausführungsform werden auf die Konver tierung des Zeichnungsbefehles, der von der CPU 1 eingegeben wird, in Pixeldaten des RGB-Formates durch den Befehlsdekoder 21 und die Grafikdatenerzeugereinheit 22 die Daten in Pixelda ten des YUV-Formates durch die RGB/YUV-Konvertierungseinheit 10 konvertiert, und die Farbinformation wird durch die Daten kompressionseinheit 23 verringert. Dieses Verfahren weist je doch einen Nachteil auf, daß die Schaltungsgemeinkosten groß sind, da die Umwandlung in Pixeldaten des RGB-Formates ausge führt wird.

Für den Zweck des Lösens dieses Problemes enthält die vorlie gende Ausführungsform ein Verfahren zum Verringern der Farbin formation innerhalb eines Bereiches, der nicht den visuellen Effekt ändert, durch eine RGB/YUV-Konvertierungseinheit 10e vor der Verarbeitung von Grafikdaten in Pixeleinheiten durch die Grafikdatenerzeugereinheit 22e. Die Verringerung der Farbinformation, die von der Datenkompressionseinheit 23e in der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt wird, wird ver wirklicht durch Verringern der niederwertigeren Bit der Farbdifferenzkomponente wie bei der vorherigen zweiten Ausfüh rungsform.

Gemäß dem Grafikbeschleuniger der vorliegenden Ausführungsform wird die Farbinformation vor der Bearbeitung der Zeichnungsbe fehle in Grafikdaten, die aus einer Mehrzahl von Pixeln beste hen, verringert. Daher kann die arithmetische Einheit und ähnliches mit einer Schaltung geringer Kompliziertheit verwirk licht werden, als in dem Grafikbeschleuniger der ersten Aus führungsform.

Claims

1. Grafikbeschleuniger mit:
einer ersten Konvertierungseinheit (10) zum Konvertieren von Pixelinformation, die durch ein farbenmetrisches System darge stellt ist, das Anregungswerte der drei Primärfarben (RGB) be nutzt, in Pixelinformation eines Formates, das eine Hellig keitskomponente (Y) und eine Farbdifferenzkomponente (UV) ent hält;
einer Datenkompressionseinheit (23), die die Farbdifferenzkom ponente der durch die erste Konvertierungseinheit (10) konver tierten Pixelinformation komprimiert;
einer Zeichnungseinheit (22), die Grafikdaten gemäß der durch die ersten Konvertierungseinheit (10) konvertierten Hellig keitskomponente und der durch die Datenkompressionseinheit (23) komprimierten Farbdifferenzkomponente erzeugt;
einer Datenexpansionseinheit (13), die von der Zeichnungsein heit (22) erzeugte Daten expandiert; und
einer zweiten Konvertierungseinheit (14), die die von der Da tenexpansionseinheit (13) expandierten Grafikdaten in durch das farbenmetrische System dargestellte Grafikdaten konver tiert.

2. Grafikbeschleuniger nach Anspruch 1, bei dem die Datenkompressionseinheit (23) Daten komprimiert durch Bestimmen eines repräsentativen Wertes der Farbdiffe renzkomponente (U, V) gemäß der Pixelinformation von benach barten Pixeln und Löschen der Farbdifferenzkomponente, die nicht der repräsentative Wert ist.

3. Grafikbeschleuniger nach Anspruch 1, bei dem die Datenkompressionseinheit (23) Daten komprimiert durch Löschen eines niedrigwertigeren Bit der Farbdifferenz komponente.

4. Grafikbeschleuniger nach Anspruch 1, bei dem die Datenkompressionseinheit (23) Daten komprimiert durch Bestimmen eines repräsentativen Wertes der Farbdiffe renzkomponente (U, V) gemäß der Pixelinformation benachbarter Pixel, Löschen der Fabdifferenzkomponente, die nicht der re präsentative Wert ist, und Löschen eines niederwertigeren Bit des repräsentativen Wertes der Farbdifferenzkomponente.

5. Grafikbeschleuniger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Datenkompressionseinheit (23) Daten komprimiert durch Aufteilen der Farbdifferenzkomponenten (U, V) von Pixeln der gleichen Koordinate in eine Mehrzahl von Rahmen.

6. Zeichenverfahren mit den Schritten:
Konvertieren von Pixelinformation, die durch ein farbenmetri sches System dargestellt ist, das Anregungswerte der drei Pri märfarben (RGB) benutzt, in Pixelinformation eines Formates, das eine Helligkeitkomponente (Y) und eine Farbdifferenzkompo nente (U, V) enthält;
Komprimieren der Farbdifferenzkomponente (U, V) der konver tierten Pixelinformation, Erzeugen von Grafikdaten gemäß der konvertierten Helligkeits komponente und der komprimierten Farbdifferenzkomponente;
Expandieren der erzeugten Grafikdaten; und
Konvertieren der expandierten Grafikdaten in Grafikdaten, die durch das farbenmetrische System dargestellt werden.

7. Zeichenverfahren nach Anspruch 6, bei dem der Schritt des Komprimierens der Farbdifferenzkompo nente (U, V) der konvertierten Pixelinformation den Schritt des Komprimierens von Daten durch Bestimmen eines repräsenta tiven Wertes der Farbdifferenzkomponente gemäß der Pixelinfor mation benachbarter Pixel und des Löschens der Farbdifferenz komponente, die nicht der repräsentative Wert ist, aufweist.

8. Zeichenverfahren nach Anspruch 6, bei dem der Schritt des Komprimierens der Farbdifferenzkompo nente der konvertierten Pixelinformation den Schritt des Kom primierens von Daten durch Löschen eines niederwertigeren Bit der Farbdifferenzkomponente aufweist.

9. Zeichenverfahren nach Anspruch 6, bei dem der Schritt des Komprimierens der Farbdifferenzkompo nente der konvertierten Pixelinformation den Schritt des Kom primierens von Daten durch Bestimmen eines repräsentativen Wertes der Farbdifferenzkomponente gemäß Pixelinformation be nachbarter Pixel, des Löschens der Farbdifferenzkomponente, die nicht der repräsentative Wert ist, und des Löschens des niederwertigeren Bit des repräsentativen Wertes der Farbdiffe renzkomponente aufweist.

10. Zeichenverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem der Schritt des Komprimierens der Farbdifferenzkompo nente der konvertierten Pixelinformation den Schritt des Kom primierens von Daten durch Aufteilen der Farbdifferenzkompo nenten der Pixel der gleichen Koordinate in eine Mehrzahl von Rahmen aufweist.